WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«ISSN 2071-7342 TEXHO NNLOV | IPB.MOS.RU/TTB 6 (64) 2015 ISSN 2071-7342 Научный интернет-журнал ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВЫПУСК 6 (64) 2015 г. ...»

-- [ Страница 4 ] --

- ограниченность знаний о представлении семейств предметных областей в виде коллекций объектов из-за чего, с одной стороны, некоторые значимые её характеристики не попадают в её описание и не реализуются в виде компонент ПО, а с другой – многие другие попадают, но не используются и создают чрезмерную сложность в их использовании;

- отсутствие чётких правил создания компонент СПО, их определения и формулировки;

- зависимость компонент от видения программистом семейств предметных областей и методов их реализации в библиотеках компонент ООЯП;

- необходимость повторного создания групп компонент СПО для разных семейств предметных областей.

Параметризованное программирование – методика синтеза СПО, целью которой является создание библиотек параметризованных компонент ПО [4, с. 196]. Параметризованный компонент – компонент ПО, обладающий определёнными параметрами, в зависимости от значения которых он частично изменяет свою функциональность. Методика создавалась Дж. Гогеном, специалистом по языку Ada, в котором широко применялись параметризованные модули. Ada стал той основой, на которой выстраивалась идея данной методики.

Применено в STL (Standard Template Library) ЯП C++. Используется в Java в качестве библиотек параметризованных классов.

Достоинства:

- возможность повторного использования кода;

- явное представление спецификаций интерфейсов абстрактных компонент (в дальнейшем использовано в J2EE);



- получение параметризованных типов данных (компонент ПО), которые обеспечивают создание СПО для разных предметных областей.

Недостатки:

- универсализация пакетов компонент влечет за собой увеличение количества компонент и их параметров, что в свою очередь приводит к чрезвычайному усложнению процессов на стадии реализации СПО;

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 2 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

- отсутствие чётких правил создания компонент СПО, определения количества и типов параметров, которые необходимо использовать;

- зависимость компонент от видения программистом семейств предметных областей и методов их реализации в библиотеках компонент ООЯП;

- необходимость повторного создания групп компонент СПО для разных семейств предметных областей.

Программирование компонент – методика синтеза СПО, целью которой является создание повторно используемых компонент ПО. Для определённого семейства смежных предметных областей создаются компоненты СПО с целью их повторного использования [4, с. 24]. Легла в основу спецификации технологии COM (Common Object Model), разрабатывавшейся изначально для поддержки составных документов (текст, графика, электронные таблицы). Развитием данной методики (технологии) стала распределённая модель DCOM (Distributed COM) корпорации Microsoft. Целью её было создание технологии динамически активизирующихся компонент, содержащихся в DLL. Основная идея распределённых компонент ПО заключалась в том, что объекты создавались кем угодно и где угодно. Публикация состояла в необходимости указания самого интерфейса, с помощью которого к данному объекту обращались с удалённой персональной ЭВМ (ПЭВМ), а также места его нахождения в сети. При обращении при помощи RPC (Remote Procedure Call) – удалённого вызова процедуры – код процедуры (метода объекта) не загружался на ПЭВМ вызова, а исполнялся на ПЭВМ, содержащей объект, возвращая только результат выполнения. Обзор данной технологии приведён в [5, с. 572], а также в [6, с. 529].



В последствии на базе технологии COM были созданы технологии ODBC (Object Database Connectivity), OLE (Object Linking and Embeding), ADO (Active Data Objects), предназначенные для работы с БД, списками объектов и для связи с объектно-ориентированными ЯВУ. Помимо этого развитием технологии DCOM стала разработанная Microsoft технология ".NET".

Достоинства:

- проявление меньшей зависимости СПО от предметной области по сравнению с методами ООА ПО и ООП ПО;

- возможность повторного использования кода;

- быстрая адаптация к ряду требований семейства предметных областей;

- возможность построения семейств программ.

Недостатки:

- отсутствие поддержки в популярных ООЯП и, как следствие, необходимость создания отдельных библиотек компонентов для каждого из них;

- отсутствие четких правил создания компонент СПО, их определения и формулировки;

- различие реализации одинаковых компонент для различных групп предметных областей, ООЯП и программистов.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 3 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Метапрограммирование на основе шаблонов – методика синтеза СПО, аналогичная GP, целью которой является представление типов данных в виде шаблонов. Она заключается во вставке генераторов кода в компилируемые библиотеки ЯП [4, с. 386]. В этом типе программирования статический код управляет динамическим. Статический код записан в исходных файлах СПО.

Динамический – формируется в процессе работы программы. Для этого и нужны генераторы кода в компилируемых библиотеках. Реализуется при помощи метафункций и представлений метаинформации.

Достоинства:

- более гибкая структура программы и более оптимизированный код;

- меньший объём исходного кода СПО;

- возможность повторного использования некоторых частей кода.

Недостатки:

- отсутствие четких правил создания метафункций и представлений метаинформации для СПО;

- как следствие предыдущего недостатка – менее понятный исходный код программы, структура которого изменяется от программиста к программисту;

- высокая сложность сопровождения СПО;

- зависимость генерируемого кода от видения программистом предметной области и методов их реализации;

- необходимость повторного создания метафункций и представлений метаинформации для разных предметных областей.

Аспектно-ориентированное программирование (АОП) – методика синтеза СПО, аналогичная GP, целью которой является разбиение задач группы предметных областей на ряд функциональных компонентов и аспектов (частей функциональных компонентов), из которых затем будет собираться конкретный проект СПО [4, с. 245]. Понятие "аспект" пришло в программирование из методов инженерии предметной области, которые понадобятся к рассмотрению ниже. Аспектом принято считать проекцию некоторого понятия, которую необходимо составлять с использованием других понятий, относящихся к данной же предметной области. Некоторые участки одних моделей пересекаются с участками других моделей [4, с. 135].

Достоинства:

- меньшая зависимость от предметной области, чем у других способов реализации;

- разработка СПО данным образом позволяет разрабатывать обобщённые повторно используемые элементы дополнительных библиотек, с помощью которых будут собираться продукты СПО АРМ ИС;

- возможность повторного использования кода;

- хорошая приспособленность к ООЯП;

- сокращение спутывания кода при реализации.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 4 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Недостатки:

- отсутствие чётких правил формирования оптимального набора задач автоматизации, для которого будет формироваться набор аспектов;

- избыточность в реализации, которая увеличивается с ростом числа аспектов, и вместе с тем, поощрение как можно большего числа аспектов при разработке данного конкретного программного продукта;

- связанные с этим большой объём и насыщенность информации о частях кода, из которых предполагается строить СПО семейства прикладных областей;

- необходимость доработки существующих ООЯП до аспектных языков.

Субъектно-ориентированное программирование – методика синтеза СПО, классифицируемая как одна из методик аспектно-ориентированной декомпозиции, целью которой является построение индивидуальных пользовательских проекций моделируемых объектов семейства предметных областей [4, с. 245]. Пользовательская проекция на компонент ПО в конкретном проекте СПО – это коллекция классов или их фрагментов (субъект), которая однозначно идентифицирует данный экземпляр СПО для данного АРМ. Субъектом может быть полная или частичная объектная модель какой-то части или всей предметной области.

Достоинства:

- возможность повторного использования кода;

- хорошая приспособленность к ООЯП;

- полное или частичное соответствие поведения реализованного СПО поведению использующего его субъекта предметной области;

- введение правил сочетания, позволяющих группировать субъекты в семейства и определять их поведение и свойства;

- введение правил соответствия, позволяющих единообразно описывать свойства и поведение различных классов субъектов со сходной функциональностью.

Недостатки:

- отсутствие чётких правил формирования оптимального набора задач автоматизации, для которого будет формироваться набор субъектов;

- избыточность в реализации кода;

- невозможность реализации динамической изменчивости субъектов;

- хорошая реализация только простых приложений, так как увеличение сложности поведения объектов и субъектов ведет к необходимости их переопределения, что в технической литературе принято называть проблемой разделения исходно-единичного объекта или объектной шизофренией [7].

Предметно-ориентированные языки программирования (ПОЯП)

– [4, с. 146] – методика синтеза СПО, аналогичная порождающему программированию, целью которой является решение задач определённой предметной области. В какой-то степени этому определению удовлетворяет приведённое ниже описание языка и системы программирования и создания АРМ на базе продуктов компании 1С. Такие языки делят на несколько типов по типу представления информации (текстовые и графические) и технологии реализации (фиксированИнтернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 5 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

ные автономные, встроенные и модульные). Примером текстового встроенного или фиксированного автономного ПОЯП является SQL. Другим примером ПОЯП является RISLA [8] – язык описания финансовых продуктов.

Достоинства:

- простота в наращивании характеристик;

- понятное описание предметной области и удобство манипулирования им в рамках конкретного АРМ (задачи автоматизации);

- возможность многократного использования некоторых частей кода (в модульных языках) в связанных предметных областях.

Недостатки:

- формирование "изолированных технологических участков", неспособных к взаимодействию с другими технологиями;

- трудности взаимодействия реализаций разных версий этих языков с другими ПОЯП;

- необходимость наличия общей платформы с инфраструктурой, обеспечивающей взаимодействие модульных ПОЯП (реализацией такой платформы по замыслу Microsoft должно стать IP).

Ментальное программирование (Intentional programming – IP) – методика синтеза СПО ("новаторская расширяемая среда программирования и метапрограммирования на основе активного кода"), которая позволяет прикладным программистам с помощью разработанных ими библиотек внедрять новые предметно-ориентированные расширения ЯП. [4, с. 459]. Intention – намерение, языковая абстракция, которая может быть как текстовым оператором, так и графическим объектом. Намерения (вместо операторов) образуют исходный код в IP. Библиотеки намерений выступают в качестве основных расширений в ООЯП. Методика разрабатывается с 1991 года и пока до конца не завершена и не опробована, но в настоящее время ей прочат большое будущее.

По замыслу авторов-разработчиков IP должна создавать платформу взаимодействия различных ПОЯП. Планируется также, что данная методика заменит разработку с помощью большинства существующих и использующихся в настоящее время ЯП.

Достоинства:

- активный исходный код – расширяемая графическая структура, абстрактно-синтаксическое дерево – характеризующийся собственным поведением во время написания программ;

- работа с графом исходного кода в диалоговом режиме (режиме студии);

- возможность повторного использования кода и организации его в эффективные библиотеки;

- предметно-ориентированные нотации могут реализовывать собственные методы оптимизации, зачастую более эффективны, чем предыдущие попытки реализации данных частей кода в ООЯП;

- исчезновение синтаксического разбора исходного текста программ в связи с появлением графической нотации;

- упрощение рефакторинга – проверки соответствия заданным начальным характеристикам – в процессе написания исходного кода.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 6 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Недостатки:

- резкое увеличение числа библиотек и намерений при разработке крупных (более 20 АРМ) АСУП и как следствие затруднение разработки;

- данная методика пока недостаточно исследована при одновременной разработке нескольких АСУП одной организацией-разработчиком и её доработка продолжается;

- существует зависимость части намерений от предметной области, а при возрастании их числа число намерений растет в геометрической прогрессии, что усложняет код и сводит на нет все его преимущества;

- более высокая стоимость СПО по сравнению с другими методиками программирования.

Расширяемый язык разметки XML (eXtensible Markup Language)

– [4, с. 146], [9, с. 620, 642] – методика синтеза СПО, целью которой является создание стандартизированного гибкого способа описания содержимого документов, размещаемых в Интернет. Позволяет описывать "представления данных" в БД и работать с ними. Возник как продукт развития класса языков разметки. Так как XML разрабатывался как серия стандартов, на нем основаны многие подходы к реализации, сформулированные как стандарты. Вот некоторые из них:

- простой протокол доступа к объектам (SOAP – simple object access protocol);

- XML Schema (задающий требования к структуре документов язык);

- XLST (программа применения таблицы стилей к XML-документу);

- DOM (Document Object Model – объектная модель документов – интерфейс прикладных программ, представляющий XML-документ в виде дерева);

- XPath (подъязык XLST, используемый для идентификации частей XML-документа, подлежащих преобразованию);

- XQuery (стандарт для представления запросов к БД XML-документов).

Помимо этого для ряда отраслей промышленности разрабатываются свои уникальные стандарты обмена XML-документами. В [9, с. 620] их указано около 30.

Достоинства:

- "универсальный язык эпохи Интернета" (Билл Гейтс);

- простая расширяемая спецификация;

- возможность создания динамических веб-страниц;

- возможность загрузки в и выгрузки из БД данных, описания БД сложной (нереляционной) структуры;

- возможность преобразования в другие форматы;

- возможность создания запросов с несколькими многозначными маршрутами.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 7 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Недостатки:

- большое количество стандартов разных отраслей;

- обозначение одинаковыми названиями разных понятий в разных вариантах стандартов;

- зависимость XML-документа и стандартов от предметной области;

- разработка и сопровождение крупных (свыше 20 АРМ) разнородных (с разными предметными областями) приложений требует значительных усилий;

- уникальность проектов построения СПО с помощью данных средств для каждой конкретной предметной области, и, в связи с этим, отсутствие возможности повторного использования его компонент в других проектах.

Несмотря на активное развитие технологий программирования и платформ синтеза АСУП, основные затраты времени и людских ресурсов (до 70 %, [4]), тратятся на отладку (доводку СПО). Поэтому недостатки, сформулированные для каждого из перечисленных направлений прикладного программирования можно отнести к процессам синтеза СПО в целом.

Обилие методик и средств разработки не гарантирует коллективам программистов и заказчикам возможности организовать синтез СПО для крупных АСУП аналогично серийному производству. Поэтому синтез СПО описанными традиционными методами требует значительных трудозатрат большого числа высококвалифицированных специалистов и не позволяет в последствии дорабатывать синтезированное ПО без особых проблем. В том числе и это обстоятельство порождает проблему "больших проектов", сутью которой является отсутствие возможности сдачи проекта по синтезу СПО для крупной АСУП в срок даже при наличии значительного финансирования и большого числа выполняющих работу программистов. Решение данной проблемы при помощи рассмотренных в статье методик программирования представляет собой актуальную научно-техническую задачу, решение которой будет иметь большое государственное значение.

Литература

1. Басс Л., Клементс П., Кацман Р. Архитектура программного обеспечения на практике, пер. с англ. СПб.: Питер, 2006.

2. Зыков С.В. Основы современного программирования. Разработка гетерогенных систем в Интернет-ориентированной среде (на основании курса лекций по информационным системам на факультете информационной безопасности МИФИ): учеб пос для вузов. М.: Горячая линия – Телеком, 2006.

3. Себеста Р.У. Основные концепции языков программирования, пер. с англ. М.: изд. дом "Вильямс", 2001.

4. Чарнецки К., Айзенкер У. Порождающее программирование. Методы, инструменты, применение, пер. с англ. СПб.: Питер, 2005.

5. Таненбаум Э., М. ван Стен. Распределённые системы, принципы и парадигмы // Сер.

"Классика компьютерной науки", пер. с англ. СПб.: Питер, 2003.

6. Избачков Ю., Петров В. Информационные системы: учеб. для вузов. СПб.: Питер, 2005.

7. Subject-oriented programming and design patterns Draft. IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY. http://www.research.ibm.com/sop/sopcpats.htm.

8. A. van Deursen, Klint P. Little Languages: Little Maintenance? // In Journal of Software Maintenance. No. 10. 1998. Pp. 75-92. http://www.cwi.nl/~arie.

9. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных, пер. с англ., СПб, Питер, 2005.

–  –  –

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ

Разработана методика оценки эффективности функционирования подразделений системы жизнеобеспечения. Методика позволяет проанализировать эффективность работы, профессионализм личного состава и предложить рекомендации по их улучшению.

Ключевые слова: система жизнеобеспечения, оценка эффективности.

O.V. Butirin, A.V. Abaev, S.A. Shneyigelberger, I.V. Zvonkov

MATHEMATICAL PROVISION FOR ASSESSMENT

OF EFFECTIVENESS OF LIFE SUPPORT SYSTEMS

A method for assessment of effectiveness functioning of departments of life support systems was developed. The method allows to analyze the efficiency, professionalism of the personnel and to offer recommendations for their improvement.

Key words: life support system, assessment of efficiency.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 7 октября 2015 г.

В работах по оценке результатов функционирования в социальноэкономических системах отмечается, что методика оценки должна включать:

определение необходимого и достаточного набора показателей, характеризующих результаты деятельности объектов рассматриваемой системы; разработку алгоритмов расчёта этих показателей; обоснование нормативных значений показателей и методики их установления; агрегирование информации и представление её в форме, удобной для принятия решений.

Система жизнеобеспечения (СЖ) должна осуществлять функцию регулирования на основе учёта отклонений фактических параметров функционирования от планируемых. Устанавливать наличие отклонений в ходе реализации уже принятых управленческих решений и осуществлять их корректировку можно при помощи эффективного инструментария. Проводят эксперимент, в котором используется не сама система, а её модель. При этом использование данных модели без применения соответствующих математических методов их обработки может привести к получению некорректных результатов, и, как следствие, – неверному выбору принимаемых решений.

В работе [1] рассматривается процедура оценки деятельности противопожарной службы. Результаты деятельности, к которым, относятся временные характеристики занятости противопожарной службы обслуживанием вызова, безусловно, будут являться объективными критериями оценочной системы для любой службы СЖ. Следуя порядку разработки методики, рассмотрим информационное, методическое и алгоритмическое обеспечение процедуры оценки СЖ.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Пусть имеется информационная матрица, содержащая предысторию результатов деятельности СЖ:

X xil, i 1, n, l 1, k, (1) где xil – количество выездов, попадающих в заданный интервал времени следования оперативного автомобиля (ОА) СЖ на место происшествия.

По аналогии с подходом, приведённом в [1], условимся считать числа xil элементами соответствующей матрицы оценки вариантов решений, рассматриваемой с позиции теории игр (рис. 1).

–  –  –

Здесь, А1, А2, … Аn – стратегии стороны А, отражающие количество выездов ОА СЖ; В1, В2, … Вk – стратегии стороны В, являющиеся интервалом времени следования ОА до места происшествия; p1, р2, …, pk – вероятности попадания соответствующего количества выездов ОА в заданный интервал времени.

В соответствии с теоретическим законом распределения времени следования ОА до места происшествия, ссылка на обоснование которого приводится в [1], определяются значения pl, l 1, k. На основе представленной матрицы оценки вариантов решений (рис. 1) пересчитываются значения матрицы X

–  –  –

Строгость ограничения обуславливается тем, что отклонения результатов функционирования СЖ анализируемого периода времени от результатов предыстории наблюдений не должны существенно различаться, то есть zil 0, i 1, n, l 1, k. На практике, такие отклонения, могут существенно разниться, то есть zil 0. Тогда система ограничений (6) будет несовместна при любом экстремуме целевой функции задачи ЛП.

В этом случае предлагается решить следующую задачу ЛП:

k

–  –  –

Здесь неизвестные целые переменные vi и ci в математическом смысле являются искажениями [2], искусственно привнесённые в задачу (7)-(8) для оценки отклонений результатов функционирования СЖ анализируемого периода от предыстории. Такой выбор функционала в задаче (7)-(8) позволяет минимизировать суммарное нарушение ограничений, задаваемых матрицей Z.

Для задания возможности нормирования значений получаемых результатов по отношению к некоторому показателю масштаба А задачу ЛП (7)-(8) можно модифицировать по следующей схеме:

k

–  –  –

где А – величина априорно заданного масштаба измерений, например А = 100;

xlmax max x1, x2,..., xk.

Далее решим задачу оценки эффективности функционирования подразделений СЖ, пользуясь только знанием матрицы Z и коэффициентов свёртки, полученной в результате решения задачи ЛП (9)-(11).

–  –  –

где ril – соответствующие элементы матрицы X или Y, распределённых по l интервалам времени следования;

l – параметры, которые определяются на основе решения задачи ЛП (9)-(11).

Для дальнейшей интерпретации полученных результатов рассмотрим числа i, введённые по следующему правилу:

i Ki xil Ki yil, i 1, n, l 1, k. (13) Для удобства представления полученных результатов функционирования

СЖ проведём масштабирование числа i :

i  i / Ki ( xil ). (14) Здесь: i [1,1] ; при i 0 подразделение СЖ функционирует без отклонений; при приближении i к "–1" эффективность функционирования снижается; при приближении i к "1" эффективность функционирования возрастает.

Величина i, i 1, n является искомой оценкой эффективности функционирования i-го подразделения СЖ.

При обновлении исходных данных результатов функционирования, данные матрицы Y добавляются в хранилище данных, а её элементами становятся статистические данные за анализируемый период времени.

Таким образом, для оценки эффективности функционирования СЖ предлагается использовать предложенную методику, позволяющую:

добиться максимального соответствия получаемых результатов и текущих итогов деятельности подразделений службы СЖ;

оценивать эффективность функционирования структурных элементов СЖ за любой период времени;

производить сравнительную оценку эффективности функционирования подразделений СЖ между собой;

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 5 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

оценивать эффективность функционирования различных служб СЖ промышленных предприятий и населённых пунктов;

повысить объективность предлагаемой процедуры за счет использования концепции хранилища данных при оценке эффективности функционирования СЖ;

обрабатывать информацию о результатах функционирования СЖ специалистами, не знакомыми с методами теории принятия решений, используемыми в алгоритмических схемах предложенных методик.

Литература

1. Бутырин О.В., Абаев А.В., Шнейгельбергер С.А. Оценка эффективности функционирования оперативных подразделений ГПС // Технологии техносферной безопасности.

Вып. 2 (48). 2013. С. 212-221. http://ipb.mos.ru/ttb.

2. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука.

Главная редакция физико-математической литературы, 1979. Изд. 2-е.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 6 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

В.А. Минаев1, А.О. Фаддеев2, М.П. Сычев3, К.М. Бондарь4, С.А. Павлова2, Н.А. Кузьменко5 (1Академия ГПС МЧС России, 2Академия ФСИН России, 3МГТУ им. Баумана, ДВЮИ МВД России, 5ЗАО "РТИ-Инвест"; e-mail: m1va@yandex.ru)

ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ РИСКИ И КОСМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Исследуются статистические связи сейсмической активности и атмосферных явлений. Проводится анализ связи солнечной активности и геодинамических рисков. Исследуются корреляционные отношения для следующих пар данных: землетрясения – солнечный ветер; землетрясения – межпланетное магнитное поле; солнечный ветер – межпланетное магнитное поле. Материал может быть полезен при решении проблем техносферной безопасности.

Ключевые слова: космические факторы, геодинамические риски, корреляционная связь.

V.A. Minaev, A.O. Faddeev, M.P. Sychev, K.M. Bondar, S.A. Pavlova, N.A. Kuzmenko

GEODYNAMIC RISKS AND COSMIC FACTORS

The article examines the statistical relationships of seismic activity and atmospheric phenomena. Analysis of the relationship of solar activity and geodynamic risks implemented. We study correlations for following pairs of data: earthquake – solar wind; earthquake – interplanetary magnetic field; solar wind – interplanetary magnetic field. The material can be helpful in solving the problems of technosphere safety.

Key words: cosmic factors, geodynamic risks, correlation.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 10 декабря 2015 г.

Введение Моделированию геодинамических рисков в последние годы посвящено немало интересных научных работ [1, 5-10]. Особое место занимают исследования, связанные с изучением воздействия космических факторов на земные процессы [3, 4]. В частности, выявлены зависимости между временными изменениями сейсмической активности и среднегодовыми температурами на одной и той же территории в одно и то же время [1].

Энергия землетрясений и атмосферный режим территорий Из "корреляционного поля" (рис. 1), отражающего связи между температурами и энергетическими классами для северо-западной части ВосточноЕвропейской платформы (Скандинавия) следует, что все точки на графике, ограниченные наклонной линией, расположены слева от этой линии или на ней (кроме одного "выброса"). Отсюда следует, что чем зимы менее "морозные", тем величина энергии землетрясений может быть более высокой. Иными словами, при осредненных низких отрицательных температурах маловероятны землетрясения высокого энергетического класса, а могут происходить, как правило, землетрясения низкого энергетического класса.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

А землетрясения с более высоким энергетическим классом (К = 14-15) могут происходить и происходят, по большей мере, в годы с малым обледенением морских акваторий в рассматриваемом районе, то есть в "тёплые" зимы.

В то же время энергетические классы землетрясений не выше значения, ограниченного наклонной линией на графике [1]:

K 16,1 0,0105 T, K lg E.

где

–  –  –

Если формально подойти к интерпретации этой зависимости, можно сделать неверный вывод, что величина энергии землетрясения есть функция средней температуры года ("морозности") или, наоборот, средняя температура года есть функция величины энергии землетрясения. Понятно, что такой прямой связи нет и не может быть, так как поверхностная температура не может влиять на глубинные процессы, а глубинные процессы при подготовке землетрясения не могут влиять на быстро изменяющиеся атмосферные процессы. Поэтому есть основания предположить, что есть другая первопричина, которая одновременно влияет и на атмосферные явления (температуру воздуха), и на изменения напряженного состояния в земной коре, то есть на геодинамические риски.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 2 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Сейсмотектоника и солнечная активность На сейсмотектонику и на атмосферные явления (температуру) оказывают влияние не только внутриземные процессы, а также влияет деятельность Солнца, различные планетарные конфигурации и многое другое. Например, если сопоставить деятельность Солнца (количество пятен в год на видимой стороне Солнца) со средней температурой на Земле ("морозностью" года) и сейсмичностью, то обнаруживается связь параметров вспышек на Солнце с атмосферными явлениями на Земле, например, со средней температурой года, с одной стороны, и с изменением сейсмотектонической активности на той же территории, с другой.

Из сказанного следует, что с уменьшением количества солнечных пятен, то есть со снижением активности Солнца, уменьшается, с одной стороны, сейсмотектоническая деятельность, с другой – среднегодовые температуры ("морозность"). Однако здесь связи непрямые – эти процессы, как следствия, порождаются другими явлениями, одновременно влияющими и на сейсмичность, и на температуру поверхности Земли. Эти процессы необходимо изучать как многофакторные, зависящие от других земных и космических явлений.

Ещё одним из проявлений солнечной активности, который может влиять на сейсмический режим и геодинамические риски, – это солнечный ветер (СВ).

Нам было интересно выяснить – действительно ли существует статистическая связь между параметрами солнечной активности, в частности, солнечным ветром и геодинамическими рисками, то есть сейсмическим режимом на планете?

В какой-то мере ответ на этот вопрос нами получен, и результаты представлены в работе [4]. В ней построены три пространственные СВАНдиаграммы: диаграмма изменения плотности СВ (приведена для примера на рис. 2); диаграмма изменения напряжённости межпланетного магнитного поля (ММП) (значения плотности СВ и напряжённости ММП получены по данным измерений, выполненных советскими межпланетными космическими станциями типа "Венера"); диаграмма распределения землетрясений в энергетических классах с К = 15,6-16,6 в период времени 1965-1984 гг.

Данные о землетрясениях заимствованы из электронных версий каталогов землетрясений Мировых центров баз данных (WBDC) [2]. Для анализа землетрясений из каталогов выбраны сейсмические события с энергией от 1011 до 1017 Дж, а для более чёткого выделения амплитудных флуктуаций во времени указанный диапазон был разделён на четыре равных интервала по энергетическим классам.

Сравнительный анализ всех трёх СВАН-диаграмм показал, что, несмотря на то, что они отражают значения величин разных природных полей, между ними имеется существенная связь, выявляются совершенно одинаковые периоды в своих изменениях. Это говорит о том, что на сейсмический режим влияет солнечный ветер, который влияя на изменение магнитного поля, естественно, оказывает воздействие, если рассматривать его физическую сторону, на напряжённое состояние Земли, определяя режим землетрясений на земном шаре.

–  –  –

0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

-0,10 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0

–  –  –

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 4 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Под скользящим коэффициентом корреляции (СКК) понимается коэффициент корреляции Пирсона, рассчитанный для каждой из пар данных в скользящем временном окне, ширина которого составляет 2,4 месяца.

Проанализируем график, приведенный на рис. 3, принимая во внимание только те значения СКК, которые по своей абсолютной величине превосходили 0,7. Можно заметить, что рост количества высокоэнергетических землетрясений в общепланетарном масштабе происходит при возрастании плотности СВ с периодичностью в 2 года, 5 лет и 18 лет, при увеличении напряжённости ММП рост количества таких сейсмических событий происходит с периодичностью 1 год и 8 лет. Кроме того, рост количества землетрясений происходит при уменьшении плотности СВ с периодичностью 4 года, 8,8 – 9,8 лет и 16 лет, и при уменьшении напряжённости ММП с периодичностью 3,2 года, 5 лет и 16,8 лет.

Отсюда следует, что хорошо видно на графике, что СВ и ММП "работают" в противофазе, то есть когда растёт плотность СВ – напряжённость ММП падает и наоборот, плотность СВ уменьшается – напряжённость ММП возрастает.

Модель связи интенсивностей землетрясений и солнечного ветра Найдены простые модели, которые позволяют сделать некоторую количественную оценку "связи" рассмотренных природных процессов. Разумеется, говорить пока об описании физического механизма такой связи преждевременно, необходимы дальнейшие исследования.

Для примера приведём модель для пары ЗТР – СВ (квадрат коэффициент корреляции, то есть "объясняемость" эмпирических данных с помощью предложенной модели, равен 96 %):

ЗТР.

0,02 3,75 eСВ Заключение В первую очередь, отметим, что процессы, влияющие на СВ, несомненно влияют как на сейсмический режим и геодинамические риски в общепланетарном масштабе, так и на напряжённость ММП.

Второе – источников воздействий, влияющих на СВ, ММП и сейсмический режим, скорее всего, несколько. На это указывает "размытый" спектр периодов, наблюдаемых на графиках.

И третье – эти источники находятся за пределами Солнечной системы, в совокупности своей влияющие на многие процессы в нашей планетной системе.

Что это за источники, пока не ясно, но в Солнечной системе неизвестны объекты, имеющие указанные периоды своего воздействия.

Мы надеемся, что подобные объекты за границами Солнечной системы с периодами воздействия, соответствующими периодам, которые нам удалось выявить, будут в скором времени обнаружены исследователями.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 5 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Литература

1. Ананьин И.В., Фаддеев А.О. Причина кажущейся корреляции между изменениями величин сейсмической активности и средними годовыми температурами на поверхности земли (на примере северо-западного района Восточно-Европейской платформы) // Проблемы сейсмичности Восточно-Европейской платформы: сб. науч. трудов. М.: ОИФЗ РАН, 2000.

С. 25-30.

2. Данные Европейско-Средиземноморского сейсмологического центра // Мировой центр данных по физике твёрдой Земли, Москва. http://www.wdcb.ru.

3. Калинин Ю.Д. Солнечная обусловленность длины суток и сейсмической активности. Красноярск: Институт физики СО АН СССР. 1974. 23 с.

4. Минаев В.А., Фаддеев А.О., Павлова С.А. Космофизические процессы и земные сейсмические риски // Спецтехника и связь. № 4. 2015. С. 13-18.

5. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Оценка геоэкологических рисков: моделирование безопасности туристско-рекреационных территорий. М.: Финансы и статистика, 2009. 334 с.

6. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Моделирование геоэкологического риска // Спецтехника и связь. № 2. 2009. С. 24-30.

7. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Моделирование геоэкологических рисков и оценка геоэкологической безопасности на рекреационных территориях // Проблемы управления рисками в техносфере. № 4. Т. 8. 2008. С. 69-76.

8. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Безопасность и отдых: системный взгляд на проблему рисков // Труды II междунар. науч.-практ. конф. "Туризм и рекреация: фундаментальные и прикладные исследования". М.: РИБ "Турист", 2007. C. 329-334.

9. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Математические методы и модели в геоэкологическом районировании рекреационных территорий // Матер. региональной науч.-практ. конф.

"Математические методы и информационные технологии в современном обществе". Рязань:

Академия права и управления ФСИН России, 2007. С. 111-117.

10. Минаев В.А., Фаддеев А.О. "Медленные" катастрофы, здоровье и безопасность населения // Матер. 15-й науч.-техн. конф. "Системы безопасности – 2006". M.: Академия ГПС МЧС России, 2006. С. 14-17.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 6 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

В.А. Минаев1, А.О. Фаддеев2, М.П. Сычев3, К.М. Бондарь4, Н.А. Кузьменко5, Т.М. Невдах2, (1Академия ГПС МЧС России, 2Академия ФСИН России, 3МГТУ им. Баумана, ДВЮИ МВД России, 5ЗАО "РТИ-Инвест"; e-mail: m1va@yandex.ru)

ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ОЦЕНКИ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РИСКА

Анализируется классификация моделей для оценки геодинамического риска. Учтены масштабные характеристики территорий. Для каждого классификационного уровня описаны модели и программные средства для оценки геодинамического риска и приведены практические результаты. Материал может быть полезен при решении проблем техносферной безопасности.

Ключевые слова: геодинамический риск, классификация, программные средства, оценка.

V.A. Minaev, A.O. Faddeev, M.P. Sychev, K.M. Bondar, N.A. Kuzmenko, T.M. Nevdakh

SOFTWARE AND MATHEMATICAL SUPPORT

OF THE GEODYNAMIC RISK ASSESSMENT

Analysis of classification of geodynamic risk models was carried out. Large-scale characteristics of territories taken into account. Models and software geodynamic risk assessments are described for each classification level. Practical results are presented. The material can be helpful in solving the problems of technosphere safety.

Key words: geodynamic risk, classification, software tools evaluation.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 10 декабря 2015 г.

Введение Проблемы защиты населения и территорий от воздействия опасных геодинамических процессов невозможно решать, не владея информацией об их пространственном распределении, интенсивности воздействия и периодичности проявления. Именно поэтому исследования в области математического моделирования геодинамических рисков в последнее время стремительно набирают обороты [1, 2]. Традиционно они проводятся либо в рамках качественного описания, либо на основании исключительно приборных исследований, которые позволяют отслеживать развитие опасных геодинамических событий в режиме реального времени, однако не оставляя возможности проведения не только среднесрочных, но и краткосрочных превентивных мероприятий.

Очевидно, что приборные исследования в этой сфере весьма дорогостоящи и не могут быть применены повсеместно, так как дорогостоящее оборудование размещается, как правило, только там, где его установка считается крайне необходимой. По этой причине нами стала разрабатываться математическая технология оценки геодинамических рисков.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Классификация математических моделей для оценки геодинамического риска В своих работах мы выделили три типа моделей для оценки геодинамического риска (рис. 1) по их видовому признаку и три типа – по масштабному признаку.

Тип 1 – детерминированные модели. Первоначально была разработана математическая технология оценки мест возможного возникновения геодинамических катастроф, в частности – землетрясений, на основе анализа пространственного распределения геодинамических аномалий [1-4].

–  –  –

Иными словами, базируясь на результатах анализа косвенных признаков геодинамической нестабильности, а именно – на горизонтальных градиентах аномалий гравитационного поля в изостатической редукции, была построена математическая модель геологической среды исследуемой территории. Затем по результатам математического моделирования выполнено восстановление полей тектонических напряжений и смещений в этой среде.

–  –  –

где x, y, z, xy, xz, yz;

x, y, z.

Начальные модели, ориентированные на оценку геодинамического риска для достаточно протяжённых территорий (регионального масштаба), были детерминированными. Однако они не всегда корректно "работали" на меньших по площади территориях, показывая различные результаты на платформенных и орогенных территориях [5, 6].

Всё это заставило искать новые модели для оценки геодинамического риска, что в итоге привело авторов к созданию целого их комплекса, классификация которых приведена на рис. 1.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 3 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Тип 2 – вероятностные модели.

Суть моделей состоит в следующем [1, 5-7]. Предполагается, что последовательность геодинамических состояний геологической среды некоторой территории представляет собой поток однородных событий, который удовлетворяет условиям независимости, однородности и ординарности, то есть представляет собой простейший поток.

Обозначая через pk (t ) вероятность того, что в течение некоторого промежутка времени реализация геодинамического процесса может соответствовать k состояниям геологической среды, и, учитывая, что эта вероятность не зависит ни от выбора системы отсчета, ни от предыстории геосреды, построены соотношения для определения изменения рассматриваемых состояний, основанные на дифференциальных уравнениях Колмогорова (для трёх состояний):

p1 (t ) 13 p1 (t ) 31 p3 (t );

p2 (t ) 23 p2 (t ) 32 p3 (t ); (3) p3 (t ) 13 p1 (t ) 23 p2 (t ) (31 32 ) p3 (t ).

Тип 3 – нечёткие модели. К территориям, значительно неоднородным в тектоническом отношении, применение указанных детерминированных и вероятностных математических моделей для оценки геодинамического риска не всегда оправдано. Поэтому авторами были разработаны модели, основанные на теории нечётких множеств [8].

При формировании базы правил системы нечеткого вывода в качестве входных переменных использовались характеристики геологической среды, полученные как на основании анализа макросейсмических и других данных по землетрясениям, так и информация о напряжениях и смещениях, рассчитанных в ходе применения детерминированных и вероятностных математических моделей. В результате определен набор входных переменных, который затем был подвергнут процедуре "фазификации".

Так, например, функция принадлежности вертикальных смещений в геологической среде uz (мм/год) была представлена в виде набора кусочнолинейных функций вида:

T1 (uz ) aiu z bi, i 1, 2, 3, (4) а функция принадлежности относительной плотности потенциальной энергии деформируемых пород геологической среды E ( Дж ( м 3 год) ) – логарифмической зависимостью вида:

T2 ( E ) d c lg( E ). (5) В соотношениях (4) и (5) символами T1 (u z ) и T2 ( E ) обозначены терммножества соответствующих лингвистических переменных с коэффициентами ai, bi, c, d.

–  –  –

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 5 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Поскольку численные расчёты по упомянутым математическим моделям чрезвычайно трудоёмки, они были реализованы в виде проблемноориентированных компьютерных программ, созданных в среде программирования Borland Delphi 7.0. Остановимся более подробно на них.

Программные средства для оценки геодинамического риска и результаты Существующие до настоящего времени алгоритмы оценки геодинамического риска были ориентированы исключительно на интерпретацию распределенной нагрузки от какого-либо одного из геофизических полей: аномального гравитационного поля, поля современных вертикальных движений земной коры (СВДЗК), поля статической нагрузки от зданий и сооружений.

При этом использовались достаточно громоздкие схемы численного решения дифференциальных уравнений, а сама распределенная нагрузка представлялась в виде периодических функций.

Принципиальными отличиями представляемых авторами моделей и алгоритмов оценки геодинамического риска являются следующее:

используется комплексный набор входных данных по распределенным нагрузкам, действующим на геосреду на различных глубинных уровнях;

благодаря полученным точным аналитическим выражениям для компонент тензора геодинамических напряжений и составляющих вектора смещений в геосреде, применяется более быстрый, "сквозной" алгоритм расчёта;

распределённые нагрузки представляются в виде непериодических функций.

Программа Region предназначена для численной реализации региональной детерминированной и вероятностной моделей для оценки геодинамического риска.

Для её функционирования необходима информация о:

внешней вертикальной нагрузке, действующей на геологическую среду и представленной в формате системы GEOGRID;

скоростях современных вертикальных движений на земной поверхности;

глубине, на которой расположена условная граница возмущений и расчётная плоскость;

долготном и широтном профилях.

После расчёта данных об изостатических аномалиях производятся расчёты по каждой компоненте тензора напряжений и составляющей вектора смещений в геосреде.

С помощью программы Region выполнены численные оценки геодинамического риска для территории центральной части России (рис. 2), Эквадора (рис. 3) и многих других регионов.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 6 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Рис. 2. Эквипотенциальное распределение сдвиговых геодинамических напряжений (сечение изолиний – 0,3 МПа), рассчитанных по региональной модели, с эпицентрами тектонических землетрясений, произошедших за последние 100 лет На рис. 2, 3 области, оконтуренные изолиниями со значением вероятности 0,5, определены как зоны потенциального риска; 0,7 – зоны умеренного риска; 0,8 – зоны повышенного риска; 0,9 – зоны чрезвычайной опасности.

Эти карты, построенные на основе расчётов показателя геодинамического риска, в данном случае – вероятности возникновения сейсмического события, с нанесёнными на неё эпицентрами землетрясений, наглядно демонстрируют адекватность математических моделей: эпицентры произошедших землетрясений "легли" как раз на те участки территории, которые определены по модели как наиболее опасные в геодинамическом отношении.

Важно отметить, что карты, подобные представленной на рис. 4, отражают не интегральную вероятность сейсмического риска для всего региона в целом, а "точечно-площадную" вероятность проявления сейсмических событий.

Размеры таких "точечных" площадок зависят от линейной протяжённости исследуемой территории, сводясь к территориям порядка нескольких квадратных километров или даже сотен метров.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 7 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Рис. 3. Карта эквипотенциального распределения вероятностного показателя геодинамического риска для территории Эквадора и прилегающих к нему государств с эпицентрами произошедших за период 1970-2011 гг. землетрясений Следующая программа GeoRisk численно реализует математические модели для оценки геодинамического риска на территориях районного и локального масштабного уровней, а также может быть использована и для отдельных "точечных" объектов.

Программа требует ввода данных по:

топографическому рельефу местности;

распределению плотностных неоднородностей;

данных по распределенной статической нагрузке от зданий и сооружений, если это требуется;

глубинам залегания границы возмущений и расчётной плоскости;

длинам долготного и широтного профилей.

Указанная информация также упорядочивается в файлах в формате системы GEOGRID. Интерфейс программы похож на интерфейс программы Region.

Приведём в качестве примера результаты расчётов по предварительной оценке территории, планируемой для проведения на ней градостроительных работ. Карты для исследуемой территории приведены в их сопоставлении с результатами моделирования только с учётом топографии (модель 1), с учётом топографии и плотностных неоднородностей (модель 2), и по комплексной модели (модель 3) (рис. 4-6). Числами на прямоугольниках, схематично обозначающих жилые дома, указана этажность планируемого для постройки здания.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 8 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

От карты к карте видно, что по мере усложнения моделей меняется не только конфигурация распределения сдвиговых напряжений, но и значительно увеличиваются сами их значения. Это свидетельствует о том, что дополнительный учёт только одних плотностных неоднородностей говорит о том, что геодинамическая обстановка на большей части территории является неустойчивой. Если же мы обратиться к рис. 6, то можно видеть, что в случае застройки этой территории зданиями и сооружениями планируемой этажности можно ожидать негативных последствий, связанных с обрушением зданий.

Рис. 4. Сдвиговые напряжения Рис. 5. Сдвиговые напряжения по модели 1 по модели 2 Приведённые модели имеют огромную практическую ценность, поскольку позволяют на основе достоверной оценки геодинамической ситуации для сложных распределенных природно-технических систем локального масштабного уровня значительно оптимизировать процедуру принятия управленческих решений при разработке генерального плана застройки территории.

Программа FuzzyCalc v.1.0 предназначена для реализации нечетких оценок состояния геологической среды различных по своему масштабу территорий. Она требует для своей реализации данных о:

топографии местности;

распределении плотности геосреды;

распределении неоднородностей геологической среды;

статической нагрузки от зданий и сооружений (при необходимости).

Информация о внешних воздействиях на геологическую среду в программе размещается в файлах формата системы GEOGRID, используются несколько типов нечеткого алгоритма оценок.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 9 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Рис. 6. Сдвиговые напряжения по модели 3 Результаты, полученные с помощью этой программы, проиллюстрируем на примере территории современной Армении [10]. Её, согласно рис. 7, можно охарактеризовать как территорию значительного и высокого риска, что соответствует настоящему геодинамическому состоянию этого региона, оцениваемого как высоко сейсмически активное.

–  –  –

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 10 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Представим карту распределения векторов горизонтальных сдвиговых напряжений в геологической среде исследуемой территории, полученную по результатам математического моделирования, выполненного с помощью программы FuzzyCalc v.1.0 (рис. 8).

Рис. 8. Векторы горизонтальных сдвиговых напряжений на территории современной Армении и прилегающих к ней государств Векторы, показанные рис. 8, отображают тенденцию изменения пространственного поля распределения сдвиговых напряжений, что позволяет оценить динамику опасных геологических процессов, происходящих в литосфере.

Кроме того, направление векторов также связано с протяженными тектоническими структурами и с информацией о современных горизонтальных движениях, полученных по данным космической геодезии.

Выводы В заключение отметим, что разработанные авторами математические модели и программные средства их реализации позволяют более оперативно, рационально и менее затратным способом, по сравнению с существующими, выполнять количественную оценку показателей геодинамического риска для самых разнообразных по своему масштабу, составу и геологическому строению территорий и расположенных на них объектов.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 11 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Литература

1. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Оценки геоэкологических рисков. Моделирование безопасности туристско-рекреационных территорий. М.: изд. дом "Инфра-М", 2009. 370 с.

2. Минаев В.А., Фаддеев А.О. "Медленные" катастрофы, здоровье и безопасность населения // Матер. 15-й науч.-техн. конф. "Системы безопасности – 2006". М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. С. 14-17.

3. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Математические методы и модели в геоэкологическом районировании рекреационных территорий // Матер. региональной науч.-практ. конф.

"Математические методы и информационные технологии в современном обществе". Рязань:

Академия права и управления ФСИН России, 2007. С. 111-117.

4. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Безопасность и отдых: системный взгляд на проблему рисков // Труды II междунар. науч.-практ. конф. "Туризм и рекреация: фундаментальные и прикладные исследования". М.: РИБ "Турист", 2007. C. 329-334.

5. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Моделирование геоэкологического риска // Спецтехника и связь. 2009. № 2. С. 24-30.

6. Минаев В.А., Фаддеев А.О. Моделирование геоэкологических рисков и оценка геоэкологической безопасности на рекреационных территориях // Проблемы управления рисками в техносфере. № 4. Т. 8. 2008. С. 69-76.

7. Минаев В.А., Фаддеев А.О., Данилов Р.М., Павлова С.А., Абрамова А.В. Математическое моделирование сейсмических рисков // Спецтехника и связь. 2013. № 5. С. 58-63.

8. Минаев В.А., Фаддеев А.О., Пылькин А.Н., Бондарь К.М., Кираковский В.В.

Гибридная ANFIS-сеть как инструмент снижения рисков при разработке проектов застройки территории // Матер. 23-й междунар науч-техн конф "Системы безопасности – 2014".

М.:

Академия ГПС МЧС России, 2014. С. 116-121.

9. Минаев В.А., Фаддеев А.О., Топольский Н.Г., Абрамова А.В., Попов А.Н., Мокшанцев А.В. Строительство без катастроф // Технологии техносферной безопасности.

Вып. 2 (54). 2014. С. 141-149. http://ipb.mos.ru/ttb/2014-2.

10. Абрамова А.В. Математические модели оценки геодинамического риска на территории Армении // Технологии техносферной безопасности. Вып. 4 (56). 2014. С. 228-235.

http://ipb.mos.ru/ttb/2014-4.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 12 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

УДК 54.058 В.А. Пашинин1, В.В. Татаринов2 (1МИИТ, 2МГТУ им. Н.Э. Баумана; e-mail: pashininmiit@yandex.ru)

ТРЕБОВАНИЯ К ПОДСИСТЕМАМ УДАЛЕНИЯ СБРОСОВ

В ОАО "РЖД" В статье проанализированы основные требования к подсистемам удаления сбросов в ОАО "РЖД".

Ключевые слова: загрязняющие вредные вещества, нормативы допустимых сбросов, охрана окружающей среды.

–  –  –

The article analyzes the basic requirements to subsystems discharge of waste water in JSC "Russian Railway".

Key words: polluting the harmful substance, norms of permissible discharges, environmental protection.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 28 октября 2015 г.

Под сбросами в ОАО "РЖД" понимают жидкие вещества, подлежащие выводу (сбросу в почву или водоём) за пределы производства [1], то есть сточные воды.

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам.

По источнику происхождения:

производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;

бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;

поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся, как правило, через систему ливневой канализации. Также могут называться "ливневые стоки".

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены по составу загрязнителей:

- загрязнённые по преимуществу минеральными примесями;

- загрязнённые по преимуществу органическими примесями;

- загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями;

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

по концентрации загрязняющих веществ:

- с содержанием примесей 1-500 мг/л;

- с содержанием примесей 500-5000 мг/л;

- с содержанием примесей 5000-30000 мг/л;

- с содержанием примесей более 30000 мг/л;

по свойствам загрязнителей;

по кислотности:

- неагрессивные (pH 6,5-8);

- слабоагрессивные (слабощелочные: pH 8-9 и слабокислые: pH 6-6,5);

- сильноагрессивные (сильнощелочные pH 9 и сильнокислые pH 6).

по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

- содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения);

- содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.);

- содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений.

В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей консервативные, то есть такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, то есть такие, которые могут в том числе подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в том числе биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в том числе болезнетворные).

Для предприятий ОАО "РЖД", как показывает практика, риски природоохранной деятельности сводятся к следующим:

- наложение ограничений на деятельность объектов филиалов ОАО "РЖД", не соответствующих нормам экологической безопасности, вплоть до полного запрещения их функционирования;

- рост расходов ОАО "РЖД" на экологические платежи и штрафы за превышение предельно допустимых норм сбросов;

- возникновение имиджевых проблем ОАО "РЖД" из-за загрязнения водных объектов, прилегающих природных ландшафтов и т.д.

К числу типичных задач, стоящих перед предприятиями ОАО "РЖД", в области удаления сбросов могут быть отнесены следующие:

- разработка требований к содержанию производственной территории структурного подразделения, осуществляющего сброс в системы водоотведения или в водный объект;

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 2 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

- разработка требований к эксплуатации очистных сооружений, систем водоотведения;

- повышении компетенции должностных лиц, ответственных за эксплуатацию очистных сооружений и систем водоотведения;

- внедрении ресурсосберегающих технологий (компрессорные установки, работающие на водяном и воздушном охлаждении, моечные машины деталей и узлов (буксы, подшипники и др.), моечные машины подвижного состава);

- внедрение полного приборного учёта водопотребления и водоотведения;

- строительство и реконструкция сооружений по очистке хозяйственно бытовых, производственных и ливневых сточных вод с внедрением современных эффективных технологий сбора, очистки и повторного использования воды.

Требования к содержанию производственной территории структурного подразделения, осуществляющего сброс в системы водоотведения или водный объект В процессе эксплуатации предприятия, осуществляющего сброс в системы водоотведения или водный объект, требования в области охраны окружающей среды должны соответствовать российскому природоохранному законодательству и основываться на принципах международного стандарта ГОСТ Р ИСО 14001. В основе модели управления окружающей средой по ГОСТ Р ИСО 14001 заложены следующие основные принципы: экологическая политика;

планирование; внедрение и функционирование; проведение проверок и корректирующее действие; анализ со стороны руководства; постоянное улучшение.

При разработке требований в области охраны окружающей среды для всех видов деятельности, филиалам и структурным подразделениям ОАО "Российские железные дороги", помимо государственных и международных природоохранных документов, необходимо руководствоваться положениями "Экологической стратегии ОАО "РЖД" на период до 2017 года и перспективу до 2030 года [1].

Стратегия указывает цели и направления деятельности по обеспечению экологической безопасности, охраны окружающей среды и рационального природопользования в филиалах, структурных подразделениях, дочерних и зависимых обществах ОАО "РЖД", механизмы и этапы их реализации, а также распределение ответственности между различными уровнями природоохранного управления компании.

Природоохранная деятельность направлена на исключение любых возможностей нанесения прямого или косвенного вреда окружающей природе.

В результате организационных упущений возможны нарушения технологических режимов работы машин и оборудования (механизмов), приводящие к различным утечкам, выбросам в атмосферу опасных и вредных веществ, загрязнению водных объектов и почвы, а в целом к негативному воздействию на окружающую среду. При этом снижение или устранение указанного воздействия на окружающую среду должно достигаться на основе использования современных эффективных природоохранных технологий с учётом экономических и социальных факторов.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 3 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Требования в области охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной или иной деятельности установлены федеральным законом № 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [2]. Законом определено, что предприятия и иные объекты, оказывающие прямое или косвенное негативное воздействие на окружающую среду, должны предусматривать мероприятия по охране окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, обеспечению экологической безопасности. В соответствии с требованиями закона юридические и физические лица, осуществляющие эксплуатацию предприятий, обязаны соблюдать утверждённые технологии и обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды на основе применения технических средств и технологий в том числе, по обезвреживанию и безопасному размещению отходов производства и потребления; очистке и снижению выбросов и сбросов загрязняющих вредных веществ; внедрению современных технологий, обеспечивающих минимизацию негативного воздействия на окружающую среду.

Действующие предприятия оказывают техногенное воздействие на все компоненты (объекты) окружающей среды – атмосферный воздух, землю, поверхностные и подземные воды.

Основными факторами негативного воздействия являются:

- масса и виды выбрасываемых в атмосферу вредных загрязняющих веществ;

- количество загрязнённых сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, их состав, степень очистки, условия сброса и параметры разбавления стоков;

- степень загрязнения поверхности земель;

- наименование и количество образующихся отходов производства и потребления, способы их удаления, складирования или утилизации.

Более конкретные экологические требования к предприятиям в части охраны поверхностных вод и охраны от неблагоприятного воздействия отходов производства и потребления, определены соответствующими законами Российской Федерации.

Обеспечение требований экологической безопасности должно осуществляться в соответствии с федеральными законами, законами субъектов Российской Федерации, иными нормативными правовыми актами и международными договорами Российской Федерации в области экологической безопасности, а также нормативными документами ОАО "РЖД".

Ответственный за природоохранную деятельность должен разработать и утвердить у главного инженера план мероприятий по природоохранной деятельности структурного подразделения текущего года и на перспективу с учётом рекомендаций по достижению нормативов сбросов. Ответственность за реализацию настоящего плана лежит на главном инженере.

В случае сброса загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты или почву, произошедшего в результате аварии или иных обстоятельств руководитель структурного подразделения обязан немедленно принять меры по ликвидации последствий и известить об этом местные органы исполнительной власти, районные органы МЧС России и аппарат управления ОАО "РЖД".

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 4 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Охрана земельных ресурсов должна осуществляться в соответствии с Земельным кодексом Российской Федерации [3].

Содержание загрязняющих веществ в почвах санитарно-защитной зоны структурного подразделения не должно превышать предельно-допустимых концентраций ГН 2.1.7.2041 [4] или их фоновых концентраций.

Перечень контролируемых веществ, загрязняющих почву территорий структурных подразделений, приведённый в приложении № 6 Инструкции по обеспечению экологической безопасности в структурных подразделениях путевого хозяйства [5] и методы их контроля устанавливаются по согласованию с территориальными органами Росприроднадзора.

Требования к эксплуатации очистных сооружений Очистные сооружения это комплекс инженерных сооружений в системе канализации населённого места или промышленного предприятия, предназначенный для очистки сточных вод от содержащихся в них загрязнений. Целью очистки является подготовка сточных вод к использованию на производстве или к спуску в водоёмы. В отдельных случаях очищенные производственные воды спускаются в водоёмы либо (без полной очистки) в муниципальные системы канализации. В зависимости от загрязнённости и требуемой степени очистки сточных вод в состав очистных сооружений могут включаться сооружения механической, биологической, физико-химической и дополнительной очистки.

Основными задачами эксплуатации очистных сооружений систем водоотведения являются:

обеспечение очистки сточных вод и обработки осадков, их обеззараживания и отвода от очистных сооружений с соблюдением условий, удовлетворяющих требованиям Водного кодекса Российской Федерации [6], а также требованиям местных органов по регулированию использования и охране вод, Росприроднадзора, охраны рыбных запасов;

создание условий для надлежащей переработки сточных вод и осадков, предназначаемых для последующего использования в техническом, сельскохозяйственном водоснабжении или иных народнохозяйственных целях;

организация эффективной, бесперебойной и надёжной работы очистных сооружений, снижение себестоимости очистки сточных вод, экономия реагентов, расхода воды на собственные нужды и электроэнергии;

систематический лабораторно-производственный и технологический контроль работы очистных сооружений;

контроль технологии очистки производственных сточных вод, техническая помощь и консультации персоналу очистных сооружений промышленных предприятий, присоединенных к системам водоотведения населенных мест.

В составе очистных сооружений должны предусматриваться решётки или решётки-дробилки, песколовки и песковые площадки, усреднители, отстойники, нефтеловушки, гидроциклоны, флотационные установки, илоуплотнители, биологические фильтры, аэротенки, сооружения для насыщения очищенных сточных вод кислородом и другие.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 5 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

При эксплуатации очистных сооружений необходимо обеспечить и выполнять следующие требования экологической безопасности:

- очистные сооружения структурных подразделений должны быть в исправном состоянии, не иметь запаха гниения (сероводорода и аммиака);

- очистные сооружения должны быть оборудованы крышками, а помещения, где проводят мойку узлов и деталей, шторками для предотвращения превышения нормативной влажности в цехах и помещениях, особенно в летнее время;

- проводить откачку нефтешламов из нижней части отстойников очистных сооружений и обезвоживание и разделение осадков декантерами;

- проводить проверку на отсутствие микроорганизмов соответствующих групп патогенности (опасности) и возбудителей паразитных болезней.

Таким образом, все сточные воды предприятия должны подвергаться очистке от вредных веществ перед сбросом в водоём. Для выполнения этих требований применяют механические, химические, биологические, а также комбинированные методы очистки. Состав очистных сооружений выбирают в зависимости от характеристики и количества поступающих на очистку сточных вод, требуемой степени их очистки, метода использования их осадка и от других местных условий в соответствии со СНиП.

Требования к системам водоотведения Охрана поверхностных вод структурными подразделениями должна осуществляться в соответствии с Федеральным законом "Об охране окружающей среды" [2], Водным кодексом Российской Федерации [6], СанПиН 2.1.5-2010 [7].

Нормативы качества воды водного объекта в соответствии с Методикой разработки нормативов допустимых сбросов [8] включают: общие требования к составу и свойствам поверхностных вод для различных видов водопользования; перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в воде водных объектов питьевого и хозяйственно-бытового водопользования; нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы ПДК вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения.

Загрязненные воды, отводимые от производственных объектов, административных и бытовых зданий и сооружений, а также ливневые стоки с территории структурных подразделений не должны сбрасываться в поверхностные водные объекты, на поверхность почвогрунта без их очистки до предельнодопустимых концентраций, установленных ГН 2.1.5.1315-03, ГН 2.1.5.2307-07, нормативами качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативами предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения [9].

Источники сбросов сточных вод в водные объекты должны быть оборудованы природоохранными установками и очистными сооружениями. Сброс очищенных стоков в поверхностные водные объекты и на поверхность почИнтернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 6 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

вогрунтов допускается только при наличии у структурного подразделения специального разрешения, выдаваемого территориальными органами Росприроднадзора.

Условия отведения сточных вод должны быть согласованы с территориальными органами Росприроднадзора и организациями, эксплуатирующими канализационные и водосточные сети.

Перечень контролируемых веществ, сбрасываемых структурными подразделениями в поверхностные водные объекты со сточными водами, и методы контроля устанавливаются по согласованию с территориальными органами Росприроднадзора.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды производственными сточными водами структурные подразделения должны обеспечить эффективную работу сетей и очистного оборудования производственных стоков.

В структурных подразделениях необходимо проводить комплекс мероприятий по их переводу на замкнутую систему водопользования.

При эксплуатации производственных объектов, в целях предотвращения загрязнения поверхностных водоёмов, грунтовых и подземных вод запрещается:

- осуществлять сброс в водные объекты сточных вод, не подвергшихся санитарной очистке, обезвреживанию (исходя из недопустимости превышения нормативов допустимого воздействия на водные объекты и нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах), а также сточных вод, не соответствующих требованиям технических регламентов;

- осуществлять сброс в водные объекты сточных вод, в которых содержатся возбудители инфекционных заболеваний, а также вредные вещества, для которых не установлены нормативы предельно допустимых концентраций.

Лимит водоотведения абонентам устанавливается органами местного самоуправления или уполномоченной ими организацией водопроводноканализационного хозяйства на определённый период времени с учётом:

- фактических мощностей систем канализации;

- соблюдения лимитов сброса сточных вод и загрязняющих веществ в водные объекты, установленных организации водопроводно-канализационного хозяйства водохозяйственными и природоохранными органами;

- проведения абонентом мероприятий по сокращению сброса сточных вод и загрязняющих веществ;

- баланса водопотребления и водоотведения абонента.

Водохозяйственный баланс является необходимым и важным документом при пользовании коммунальных сетей водоснабжения и водоотведения предприятия горводоканала.

Баланс составляется структурными подразделениями, являющимися абонентами или субабонентами, при заключении договора на отведение сточной воды с предприятием горводоканала.

При заполнении формы перечисляются все производства структурного подразделения с учётом процессов хозяйственной деятельности.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 7 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Нормативы водоотведения (сброса) по составу сточных вод устанавливаются абоненту органами местного самоуправления или уполномоченной ими организацией водопроводно-канализационного хозяйства с учётом следующих условий:

- соблюдение норм предельно допустимых сбросов сточных вод и загрязняющих веществ в водные объекты, утвержденных для организаций водопроводно-канализационного хозяйства природоохранными органами;

- обеспечение проектных параметров очистки сточных вод на очистных сооружениях коммунальной канализации;

- техническая и технологическая возможность очистных сооружений коммунальной канализации очищать сточные воды от конкретных загрязняющих веществ;

- защита сетей и сооружений системы коммунальной канализации.

Абонент должен обеспечить лабораторный контроль и соблюдение установленных требований и нормативов по составу сбрасываемых в систему канализации сточных вод.

Контроль за соблюдением абонентом нормативов водоотведения по составу сточных вод осуществляется организацией водопроводноканализационного хозяйства путём выполнения анализов проб сточных вод абонента, отбираемых в контрольных канализационных колодцах.

Расчёты абонентов с организацией водопроводно-канализационного хозяйства за приём (сброс) сточных вод и загрязняющих веществ в пределах и сверх установленных нормативов водоотведения и сброса загрязняющих веществ производятся в порядке, установленном Правительством.

Расчёты и корректировка размеров платы за сверхнормативный сброс сточных вод и загрязняющих веществ в систему канализации производятся с учётом изменений платежей, устанавливаемых организациям водопроводноканализационного хозяйства за сброс сточных вод и загрязняющих веществ в водные объекты органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

Основанием для прекращения или ограничения организацией водопроводно-канализационного хозяйства приёма сточных вод может являться неуплата абонентом сброшенных сточных вод.

Абонент обязан своевременно заключать договор на приём (сброс) сточных вод; обеспечивать выполнение условий договора; обеспечивать эксплуатацию системы канализации в соответствии с требованиями нормативнотехнических документов; обеспечивать сохранность пломб на средствах измерений, задвижке обводной линии, пожарных гидрантах, задвижках и других водопроводных устройствах, находящихся на его территории; обеспечивать учёт сбрасываемых сточных вод; осуществлять контроль за составом и свойствами сбрасываемых в систему канализации сточных вод, включая сточные воды субабонентов, и предоставлять организации водопроводно-канализационного хозяйства сведения о результатах такого контроля; соблюдать установленные ему условия и режимы сброса сточных вод и загрязняющих веществ, не допускать сброс веществ, способных засорять трубопроводы, отлагаться на стенках Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 8 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

трубопроводов, оказывать разрушающее воздействие на материал трубопроводов, оборудования и других сооружений систем канализации, образовывать в канализационных сетях и сооружениях пожаро-, взрывоопасные и токсичные газо-, паровоздушные смеси.

Обязанности, права и ответственность организации водопроводноканализационного хозяйства изложены в федеральном законе "О водоснабжении и водоотведении" от 7 декабря 2011 г. № 416-ФЗ, Постановлениях Правительства РФ от 29 июля 2013 г. № 644 и от 29 июля 2013 г. № 645, регулирующем отношения между абонентами (заказчиками) и организациями водопроводно-канализационного хозяйства в сфере пользования централизованными системами канализации населенных пунктов.

Лимиты на сбросы устанавливаются при наличии у таких абонентов утвержденного плана снижения сбросов.

Абоненты разрабатывают план снижения сбросов и утверждают такой план по согласованию с территориальным органом федерального органа исполнительной власти, осуществляющего государственный экологический надзор.

Порядок установления для абонентов организаций, осуществляющих водоотведение, нормативов допустимых сбросов абонентов в водные объекты через централизованные системы водоотведения и лимитов на сбросы утверждается Правительством Российской Федерации в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды, водным законодательством и Федеральным законом № 416-ФЗ.

В обобщённом виде правовые основы управления системой удаления сбросов в ОАО "РЖД" изложены в нашей статье [10].

Литература

1. Экологическая стратегия ОАО "РЖД" на период до 2017 года и перспективу до 2030 года. http://doc.rzd.ru/doc/public/ru?id=6415&layer_id=5104&STRUCTURE_ID=704.

2. Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ "Об охране окружающей среды".

3. Федеральный закон от 25 октября 2001 г. № 136-ФЗ "Земельный кодекс Российской Федерации".

4. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Дата актуализации: 01.11.2014.

5. Правила по охране труда, экологической, промышленной и пожарной безопасности при техническом обслуживании и ремонте объектов инфраструктуры путевого комплекса ОАО "РЖД". ПОТ РЖД-4100612-ЦП-ЦДРП-022-2013. Утверждены распоряжением ОАО "РЖД" от 4 февраля 2014 г. № 255р.

6. Федеральный закон от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ "Водный кодекс Российской Федерации".

7. СанПин 2.1.5-2010. Гигиенические требования к использованию природных и сточных вод в системах технического водоснабжения.

8. Приказ МПР России от 17 декабря 2007 г. № 333 "Об утверждении Методики разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей".

9. Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20 "Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения" согласно приказу Федерального агентства по рыболовству от 20 января 2010 г.

№ 25.

10. Пашинин В.А., Татаринов В.В. Правовые основы управления системой удаления сбросов в ОАО "РЖД" // Технологии техносферной безопасности. Вып. 5 (63). 2015. С. 273-278.

http://ipb.mos.ru/ttb.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 9 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

УДК 533.9.07, 543.423 Д.К. Кострин, А.Н. Рамазанов, Н.Н. Потрахов, А.А. Ухов (СПбГЭТУ "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина); e-mail: dkkostrin@mail.ru)

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ

КОМПАКТНОЙ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Показаны конструкции систем, позволяющих создавать электрический разряд в парах жидкости для последующего анализа её состава по спектрам излучения плазмы, а также результаты экспериментов по исследованию таких систем. Приведен спектр излучения плазмы разряда в водопроводной воде с добавлением солей металлов. Указаны задачи, требующие решения при разработке компактных устройств для анализа состава водных ресурсов.

Ключевые слова: состав воды, разряд в жидкости, спектрометрическая система, высоковольтный источник.

D.K. Kostrin, A.N. Ramazanov, N.N. Potrakhov, A.A. Uhov

ANALYSIS OF THE POSSIBILITY OF CREATING

A COMPACT SPECTROMETER SYSTEM

FOR ENVIRONMENTAL MONITORING OF WATER RESOURCES

Designs of the systems allowing creating an electric discharge in liquid vapors for the subsequent analysis of its composition on plasma radiation spectrums are shown. Results of experiments on research of such systems are shown. Spectrum of discharge plasma radiation in tap water with addition of salts of metals is shown. The tasks arising when developing compact devices for the analysis water resources composition are specified.

Key words: water composition, discharge in liquid, spectrometric system, high-voltage source.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 25 сентября 2015 г.

Введение В связи с ростом населения, освоением новых территорий и введением в строй новых промышленных объектов растет загрязнение источников пресной воды. Природные загрязнители попадают в систему пресных вод, например, вместе с паводками, которые вымывают из почвы соединения щелочных металлов. Однако объём естественного загрязнения ничтожен, по сравнению с производимым человеком [1].

Оценку экологического состояния водоема можно сделать только после проведения анализа воды. В настоящее время наиболее распространены химические и электрохимические методы анализа [2], однако они достаточно дорогостоящие и требуют много времени для проведения анализа. Поэтому имеется большой интерес к разработке методов спектрального анализа химического состава воды [3], основанных на фотометрической регистрации эмиссионных спектров, образуемых различными веществами при нагревании их в канале электрического разряда.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Одной из основных проблем существующих методов спектрального анализа химического состава воды является инициирование электрического разряда в воде, возбуждающего эмиссионные спектры, требующее мощного источника высокого напряжения и разработки специальной разрядной ячейки.

Системы для создания разряда в жидкости Рассмотрим разрядные системы, в которых в качестве одного из электродов используются непосредственно сама жидкость [4]. Такие системы получают развитие в спектрометрии, потому что их применение не только повышает эффективность анализа, но упрощает и удешевляет конструкцию приборов.

В большинстве своем подобные системы имеют малые габариты, работают на низких уровнях мощности и не требуют наличия вспомогательных газов, что делает их менее дорогостоящими, более портативными и быстродействующими, по сравнению с другими эмиссионными системами.

Первое устройство для возникновения тлеющего разряда с использованием жидкости, как одного из электродов, было описано в 1887 г. Электрохимический метод, основанный на этом явлении, известен как электролиз в тлеющем разряде [5]. В такой системе один электрод, имеющей низкий потенциал, погружен в жидкость, второй электрод отделен от жидкости промежутком, заполненным воздухом или иным газом с пониженным или атмосферным давлением (рис. 1, где Uпит – высоковольтное напряжение питания; Rб – балластное сопротивление). При приложении ко второму электроду высокого потенциала в промежутке начинает формироваться тлеющий разряд.

–  –  –

Продолжением исследований в этой области стала разработка контактного электролиза в тлеющем разряде. В данном типе устройств в качестве анода используется тонкая проволока, прогруженная в жидкость. При приложении высокого напряжения жидкость у анода нагревается, и её температура становится выше температуры кипения.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 2 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Несмотря на наблюдение эмиссионных линий с использованием двух упомянутых выше систем, разработка аппаратуры, которая могла бы быть применима к простому анализу, не останавливалась. Результатом исследований стал метод создания тлеющего разряда между металлическим электродом и текущей жидкостью, известный как электролитический разряд на катоде (рис. 2).

–  –  –

Образец жидкости подаётся через трубку, расположенную непосредственно под металлическим анодом. Полное перекрытие выходного отверстия трубки разрядом (аномальный тлеющий разряд) обеспечивает его большую стабильность и, соответственно, повышает точность обнаружения веществ.

Рассмотренные разрядные устройства создают малый сплошной фон в спектре, однако для них характерно наличие сильной эмиссии гидроксильных радикалов. Такие системы чувствительны к щелочным металлам за счет того, что ионизирующая температура в таких устройствах низкая, а потому фоновое излучение в видимой области, где излучают нейтральные атомы, также мало.

Ещё одним походом к возбуждению разряда является система с разрядом при кипении в канале (рис. 3) [6, 7]. В такой системе оба электрода являются жидкими, а разряд имеет импульсный характер. Система с разрядом при кипении в канале аналогична контактному электролизу в тлеющем разряде тем, что обе работают в среде кипящего раствора. В устройстве с канальным разрядом проба раствора испаряется из-за нагрева джоулевым теплом в канале диаметром 0,1…1 мм. Поскольку в данном случае разряд изолирован от окружающего воздуха, то спектральные полосы азота отсутствуют и фон в области 350…450 нм ниже, чем у других устройств. Форма и состав канала оказывают большое влияние на работу устройства.

–  –  –

Многообразие разрядных систем, конечно, не ограничивается описанными выше. Существует ряд более сложных систем [4], однако для создания переносных компактных устройств они не подходят ввиду нестабильности их работы.

Перечисленные методы возбуждения разряда в системе с жидкими электродами позволяют обнаружить концентрации различных веществ в растворе, а приборы на их основе начинают внедряться в производство. Однако все разработанные приборы предназначены для постоянного контроля воды на предприятиях и в коммунальных сетях, имеют большие габариты, что делает невозможным их использование вне стационарных условий. Существует определенный интерес к повышению эффективности таких систем, что позволит произвести их миниатюризацию и создать переносные системы экологического контроля.

Исследование разрядных систем Как было сказано ранее, существует несколько подходов к созданию систем, обеспечивающих возникновение разряда в жидкости для возбуждения эмиссионных спектров содержащихся в ней металлов. Наилучшие условия для возникновения разряда существуют в неоднородном поле c большим электрическим градиентом. При маломощном источнике возбуждения следует ожидать медленного развития разряда с прохождением промежуточной стадии образования газовых пузырьков и зажигания разряда внутри парогазовой смеси.

Увеличение мощности, выделяемой в канале разряда, приводит к увеличению яркости его свечения, но может сопровождаться появлением ударных волн и нестабильностью физического состояния канала разряда.

Рассмотрим относительно простые, но при этом достаточно эффективные системы с электролизом в тлеющем разряде (рис. 1) и с разрядом при кипении в канале (рис. 3). В первой конструкции разряд происходит не в жидкости, а в её парах над поверхностью. Один электрод представляет собой заостренный Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 4 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

вольфрамовый стержень, а другой – пластину, помещённую в ёмкость. Первоначально для экспериментов использовался электрод из стали, однако в процессе работы он перегревался и производил достаточно интенсивное свечение, существенно осложняющее анализ полученных спектров излучения.

Другая возможная конструкция, приведенная на рис. 3, может быть построена из двух ёмкостей соединённых каналом в диэлектрической стенке.

С обеих сторон к каналу подводятся электроды. Данная система имеет относительно высокую чувствительность при определении щелочных и других элементов за счет высокой неоднородности электрического поля в узком канале.

Однако наличие достаточно тонкого канала является и главным недостатком данной конструкции. Канал подвергается существенному перегреву в результате разряда и достаточно быстро разрушается. К тому же, разряд даже в относительно чистой воде приводит к сильному загрязнению внутренних стенок трубки, что резко снижает интенсивность излучения, воспринимаемого спектрометром.

Возникновение разряда в обеих системах обеспечиваются подачей на электроды с высоковольтного источника питания импульсного напряжения прямоугольной или синусоидальной формы через балластное сопротивление, служащее для стабилизации тока разряда. Возникающее в результате разряда свечение плазмы регистрируется оптическим спектрометром через стенки системы, изготовленные из кварцевого стекла.

На рис. 4 приведены фотографии разряда в системе с каналом в жидкости. В данном случае отверстие канала было создано лазером в стенке пробирки, которая в дальнейшем была помещена в сосуд большего объёма. Следует отметить, что режим работы в случае, показанном на рис. 4, б, приводит к существенному перегреву жидкости в канале с активным образованием пузырьков газа, что делает практически невозможным получение информативных спектров излучения с использованием оптического спектрометра.

–  –  –

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 5 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

На рис. 5 приведён второй вариант простой реализации системы с каналом в жидкости. В данном случае канал создан утончением трубки, изготовленной из кварцевого стекла. В дальнейшем трубка была вклеена между двумя диэлектрическими сосудами.

–  –  –

Рис. 5. Фотография разряда в системе с каналом в водопроводной воде:

а – перегрев с кипением; б – нормальный режим, вода с добавлением солей натрия Настройка таких систем является достаточно сложной. Требуется получить максимальную эффективность процесса возбуждения высокоинтенсивных спектральных линий, соответствующих содержащимся в жидкости веществам, подбирая такие механические параметры системы как форма, размер и взаимное расположение электродов, а также электрические параметры источника питания: напряжение, максимальный ток, форму и частоту импульсов.

В обеих рассмотренных системах возможно применение различных типов источников питания. Было проанализировано применение источников с частотой генерации прямоугольных и синусоидальных импульсов в диапазоне от сотен герц до десятков килогерц. Оптимальные характеристики разряда получались при амплитуде напряжения около 15 кВ и частоте 20…40 кГц. Достаточно эффективным для проведения экспериментов оказался высоковольтный источник от рентгеновского диагностического аппарата с возможностью широкой регулировки выходного напряжения и частоты генерации.

Для системы с электролизом в тлеющем разряде оптимальным напряжением разряда, с точки зрения регистрируемой спектральной информации, оказалось 16…17 кВ при расстоянии между электродом и поверхностью жидкости порядка 1 см. На рис. 6 приведена осциллограмма напряжения U и тока I при частоте синусоидального сигнала 35 кГц.

Разряд возникает попеременно в обоих направлениях и реализуется квазинепрерывный режим его горения. При увеличении расстояния между электродом и поверхностью жидкости разряд становится менее стабильным и начинает перемещаться по поверхности жидкости.

–  –  –

Рис. 6. Осциллограмма напряжения и тока в системе с электролизом в тлеющем разряде Для обеих рассмотренных разрядных систем спектры излучения имеют примерно одинаковый вид. На рис. 7 приведен спектр излучения плазмы в системе с электролизом в тлеющем разряде в парах водопроводной воды с добавлением солей натрия и калия. Данные спектры получены с использованием оптического спектрометра ISM3600 [8] и программного обеспечения Aspect2010 [9]. Кроме достаточно заметных линий, соответствующих натрию и калию, в спектре присутствуют линии, относящиеся к самой воде – водороду и гидроксильным группам. Основные линии калия и натрия отмечены на спектрах маркерами с указанием соответствующей длины волны [10].

Рис. 7. Спектр излучения плазмы разряда в парах водопроводной воды с добавлением солей натрия и калия Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 7 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Для идентификации спектральных линий элементов нужно иметь высокое разрешение спектрометрического оборудования. Оно может быть достигнуто применением в оптической схеме дифракционной решетки с высокой плотностью штриховки. Однако это приведет к увеличению размеров устройства или, при неизменных размерах, к уменьшению рассматриваемого диапазона длин волн. Таким образом, возможно либо рассмотрение всего диапазона 200…1000 нм с разрешением порядка 1,5 нм, что может оказаться недостаточным для распознавания всех линий излучения элементов при загрязнении воды большим числом различных заранее неизвестных химических соединений, либо можно использовать часть диапазона, но с большей разрешающей способностью для точного анализа на содержание конкретных химических элементов.

Заключение Приведённые результаты позволяют сделать вывод о принципиальной возможности разработки системы для анализа состава воды по спектрам излучения разряда в жидкости или над её поверхностью. Однако для минимизации размеров оборудования требуется существенное повышение эффективности таких систем.

В частности, необходимо исследование наиболее эффективных механических параметров системы, а также электрических параметров источника питания. Следует разработать оптимальную конструкцию разрядной ячейки, которая с одной стороны позволяла бы эффективно получать информацию с помощью спектрометра, а с другой стороны была износостойкой, мало загрязняемой и механически прочной.

Литература

1. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М.: Мир. 1997. 232 с.

2. Пименова Е.В. Химические методы анализа в мониторинге водных объектов.

Пермь: изд-во ПГСХА. 2011. 138 с.

3. Кириллова Е.А., Маряхина В.С. Методы спектрального анализа. Оренбург: изд-во ОГУ. 2013. 105 с.

4. Webb M.R., Hieftje G.M. Spectrochemical analysis by using discharge devices with solution electrodes // Analytical chemistry. 2009. V. 81. № 3. P. 862-867.

5. Mezei P., Cserfalvi T. Electrolyte cathode atmospheric glow discharges for direct solution analysis // Applied spectroscopy reviews. 2007. V. 42. P. 573-604.

6. Зуев Б.К., Ягов В.В., Гецина М.Л., Руденко Б.А. Разряд при вскипании в канале

– новый источник атомизации и возбуждения для атомно-эмиссионного определения металлов в потоке // Журнал аналитической химии. 2002. Т. 57. № 10. С. 1072-1077.

7. Соколов М.А., Брытов И.А. Локальный электрический разряд в жидкости как источник атомизации и возбуждения для атомно-эмиссионной спектрометрии // Журнал аналитической химии. 2010. Т. 65. № 11. С. 1144-1151.

8. Кострин Д.К., Ухов А.А. Повышение метрологических характеристик спектрометрического оборудования при диагностике ионно-плазменных процессов // Вакуумная техника и технология. 2014. Т. 24. № 1. С. 34-38.

9. Кострин Д.К., Ухов А.А. Аппаратно-программный спектрометрический комплекс для исследования параметров светоизлучающих диодов // Биотехносфера. 2013. № 3.

С. 21-25.

10. Uhov A.A., Gerasimov V.A., Kostrin D.K., Selivanov L.M. Use of compact spectrometer for plasma emission qualitative analysis // Journal of Physics: Conference Series. 2014. V. 567.

P. 012039.

–  –  –

ФОТОАВТОТРОФНЫЙ БИОФИЛЬТР

СО СВЕТОДИОДНОЙ СИСТЕМОЙ ОСВЕЩЕНИЯ

В лабораторных условиях исследован процесс обработки загрязнённой воды на фотоавтотрофных биофильтрах с источником света в виде светодиодной ленты. Результаты исследования могут быть использованы при разработке экологически чистой безреагентной технологии кондиционирования шахтных и карьерных вод.

Ключевые слова: очистка воды, фотоавтотрофные биофильтры, шахтные и карьерные воды, микроводоросли, светодиодные ленты.

I.A. Zolotukhin

FOTOAUTOTROFIC BIOFILTER

WITH LIGHT-EMITTING DIODES ILLUMINATION

In the laboratory investigated the processing of contaminated water by the photoautotrofic biofilters with a light source with light-emitting diode strip. The research results can be used for the development of environmentally friendly non reagent technology to mine and quarry water treatment.

Key words: water purification, photoautotrophic biofilters, mine and quarry water, microalgae, light-emitting diodes.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 19 октября 2015 г.

В предыдущих исследованиях [1-3] была показана принципиальная возможность использования светодиодов при разработке фотоавтотрофных биофильтров, которые позволяют очищать сточные воды с низкой или даже нулевой концентрацией растворимых органических веществ. Эффект биофильтрации в этих случаях создаётся за счёт развивающихся микроводорослей. Но при этом возникает проблема разработки специальной системы освещения, совмещающей в себе одновременно функции источника света и носителя биомассы.

В данной статье приведены результаты исследований одного из возможных вариантов такой системы, которому можно дать условное название "световой ёрш".

Методика Схема конструкции лабораторного аппарата представлена на рис. 1.

Внутренний диаметр основного цилиндрического корпуса из органического стекла составлял 31 мм, высота – 1,5 м, вместимость – 1,1 дм3. Аппарат был оборудован системой аэрации и циркуляции обрабатываемой воды. Расход воздуха – 50 ± 10 см3/мин. Скорость движения воды – около 10 мм/с.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Осветитель представлял собой прозрачную поливинилхлоридную трубку диаметром 10 мм. Внутри трубки размещали влагозащищённую WHITE/ SMD3528 светодиодную лампу-ленту RTW-5000Е. Длина ленты – 1 м, количество светодиодов – 60. Общая номинальная мощность – 6 Вт.

–  –  –

Осветитель оборудовали системой щетинок из листового полиэтилена (рис. 2). Количество щетинок 2000, длина 15-20 мм, толщина – 0,1 мм. Общая удельная поверхность биофильтра с учётом поверхности осветителя и внутренней освещаемой поверхности аппарата составила 1,34 см2/см3.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 2 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Рис. 2. Щетинки на осветителе с функцией носителя биомассы В экспериментах использовали одновременно 3 аппарата описанной конструкции (рис. 3). Аппарат № 1 не освещали. Параметры работы осветительных систем представлены в табл. 1. В качестве имитата загрязнённой воды и среды для выращивания водорослей использовали тонкодисперсную суспензию глины в водопроводной воде с концентрацией взвешенных частиц – 100 ± 5 мг/дм3. Суспензию заменяли один раз в неделю методом вытеснения. Для этого верхний канал циркуляции между аэратором и основным цилиндром (рис. 1) перекрывали и в верхнюю часть основного цилиндра подавали свежую суспензию. При этом отработанная вода вытеснялась вниз и через аэратор и верхний сливной патрубок, удалялась из аппарата. Объём заливаемой в аппарат суспензии составлял 2,5 дм3, то есть, более чем двукратно превышал рабочий объём.

После заливки свежей суспензии в течение 1 часа каждые 15 мин.

из каждого сосуда отбирали пробу воды объёмом 5 см3 для определения концен- Рис. 3. Экспериментальная установка трации взвеси с применением фотоэлектрического колориметра КФК-2.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 3 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

По результатам измерений определяли часовую эффективность осветления суспензии. Величину эффективности использовали в качестве косвенного показателя интенсивности развития слоя биообрастания.

–  –  –

Дополнительным контрольным вариантом являлся стеклянный цилиндр, в котором испытуемая глинистая суспензия осветлялась методом отстаивания в покое. Пробы отбирали с глубины 12 см.

После истечения 1 часа три экспериментальных аппарата закрывали светонепроницаемыми чехлами до следующей замены суспензии. Дополнительный контрольный сосуд освобождался от суспензии.

Системы аэрации и освещения работали непрерывно в течение всего периода исследований (280 суток).

Первый эксперимент по определению эффективности осветления суспензии был проведён без введения посевного материала. Посевной материал в виде суспензии микроводорослей был внесён сразу после этого эксперимента. Водоросли получили путём соскоба слоя биообрастания с камней в лабораторном аквариуме. Несколько см3 концентрированной суспензии собранных водорослей слегка растёрли пестиком в фарфоровой чашке и развели водопроводной водой до 0,3 дм3. Полученную суспензию добавили по 100 см3 в каждый из трёх экспериментальных аппаратов.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 4 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Результаты На графике (рис. 4) видно, что исходная эффективность экспериментальных аппаратов (около 30 %) мало отличалась от эффективности контрольного отстаивания (в среднем 25 %). За первые 40 суток эффективность биофильтров возросла до 70 %.

Затем произошло не предусмотренное планом событие:

на 42 сутки, по случайному стечению обстоятельств, в лаборатории отключили электроэнергию. В результате, все экспериментальные аппараты в течение недели находились без аэрации и освещения. Через неделю аэрация и освещение были восстановлены, но ещё целую неделю эффективность продолжала быстро падать. Затем в освещаемых аппаратах (2 и 3) эффективность начала восстанавливаться, а в аппарате без света (1) оставалась на низком уровне.

Эффект осветления суспензии, % Эффект осветления суспензии, %

–  –  –

Для ускорения процесса восстановления во все три аппарата был произведён повторный засев водорослей. В результате, на 100 сутки аппараты 2 и 3 вернулись к своей максимальная эффективности, соответственно, 60 и 70 %.

Затем в последующие 2 месяца в этих аппаратах происходило медленное снижение эффекта, вероятной причиной которого может быть естественное сезонное (ноябрь-январь) снижение физиологической активности.

В итоге в последние 3 месяца культивирования (январь-март) эффективность колебалась для аппаратов 1 и 2 в пределах 40-50 %, а для аппарата 3

– в пределах 60-70 %.

–  –  –

Все три варианта практически несущественно отличались по эффективности. Причём, варианты 2 и 3 с одинаковой высокой освещённостью отличались друг от друга больше, чем от варианта 1. Из этого следует, что применённая освещённость 6000 люкс явно превышает оптимальную в данных условиях величину.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 6 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Относительно коротким оказался период достижения максимальной эффективности, которая за 25 суток увеличилась до 85 %, что вполне объясняется повышенной сезонной активностью биоценоза (июнь-август) и сравнительно высокой дозой внесённого посевного материала (рис. 6). Если увеличить масштаб фотографии б, то отчётливо видно, что доминирующим компонентом в посевном материале являлась нитчатая сине-зелёная водоросль из рода Spirulina.

–  –  –

В дальнейшем, в течение 2-х месяцев эффективность находилась в основном в пределах 70-80 %. При этом эффективность контрольного отстаивания колебалась в интервале 30-40 %.

Фотографии на рис. 7 показывают, что, несмотря на слабые различия в эффективности, можно заметить, что более высокая освещённость способствует более интенсивному наращиванию биомассы и более плотному заполнению глинистыми частицами рабочего пространства биофильтра.

Ввиду того, что светодиоды расположены с одной стороны светодиодной лены, противоположная сторона аппарата получает меньше света и в этой части существенно ниже концентрация биомассы и загрязнений. В частности, практически отсутствует зелёная окраска, в то время как в интенсивно освещаемых объёмах зелёная биомасса практически всегда хорошо видна.

–  –  –

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 8 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Выводы

1. Эксперименты показали принципиальную возможность применения светодиодной ленты при конструировании осветителей – носителей биомассы для фотоавтотрофных биофильтров.

2. Испытанные лабораторные биофильтры при продолжительности обработки 1 час позволили получить эффект осветления тонкодисперсной глинистой суспензии в пределах 70-80 %. При этом затраты электроэнергии на освещение могут не превышать 0,2 кВт·ч/м3.

3. Желательно использовать двусторонние светодиодные ленты и разработать специальные светодиоды, учитывающие особенности фотоавтотрофных биофильтров [2, 3]. Например, спектральные характеристики светодиодов должны быть близки к солнечному спектру.

Материал подготовлен в рамках Проекта № 025-Ф Программы стратегического развития ПГГПУ Литература

1. Золотухин И.А. Светодиоды как источники света для микроводорослевых биофильтров // Современные проблемы науки и образования. № 1. 2011. С. 40-44.

2. Золотухин И.А. Особенности светодиодного освещения для фотоавтотрофных биофильтров // Технологии техносферной безопасности. Вып. 4 (44). 2012. http://ipb.mos.ru.

3. Золотухин И.А Лабораторный микроводорослевый биофильтр со светодиодносветоводной системой освещения // Технологии техносферной безопасности. Вып. № 4 (50).

2013. С. 149-158. http://ipb.mos.ru.

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 9 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

УДК 502.3 А.С. Хлебинская, Л.П. Милешко, А.И. Королева (Южный федеральный университет; e-mail: a.khlebinskaya@mail.ru)

СОСТОЯНИЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Проанализированы современное состояние законодательного обеспечения охраны окружающей среды, экологической безопасности региона и перспективы на будущее.

Ключевые слова: экологическая безопасность, правовое регулирование охраны окружающей среды.

A.S. Khlebinskaya, L.P Mileshko, A.I. Koroleva

STATE OF LEGISLATIVE SUPPORT OF ENVIRONMENTAL

PROTECTION IN THE ROSTOV REGION

The current state of legislative support of environmental protection and ecological security of the region and the prospects for the future was analyzed.

Key words: ecological safety, legal regulation of environmental protection.

Статья поступила в редакцию Интернет-журнала 8 декабря 2015 г.

Концепция экологической безопасности представляет собой логический результат эволюции проблемы охраны окружающей среды. Вначале, на рубеже

XIX-XX вв., эта проблема понималась преимущественно в двух аспектах:

консервативная охрана природы путем создания природных резерватов и "делёж" природных ресурсов между заинтересованными государствами.

Позднее она связывалась главным образом с загрязнением окружающей среды.

Наконец, в настоящее время возобладал целостный, биосферный подход, диктующий единообразное применение научно обоснованных ограничений любых воздействий человека на окружающую его среду, будь то внесение вещества или энергии в природные циклы либо их изъятие с целью сохранения равновесия основных сложившихся в природной среде взаимодействий, поскольку его нарушение приведет к катастрофическим последствиям [1].

Создание системы экологической безопасности немыслимо вне права.

Поэтому в её содержание естественно включается совокупность национальных и международных постоянно действующих юридических условий и требований, которые устанавливаются и проводятся в жизнь заинтересованными государствами индивидуально или коллективно в целях обеспечения бесконечно длительного существования и развития человечества на Земле в гармонии с окружающей природой [2].

Согласно статье 1 Федерального закона от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", под экологической безопасностью (ЭБ) понимается "состояние защищённости природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий" [3].

Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb) 1 Выпуск № 6 (64), 2015 г.

Охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности находятся в совместном ведении Российской Федерации и субъектов Российской Федерации (ст. 72 д) Конституции Российской Федерации) [4].

Согласно Реймерсу Н.Ф., ЭБ следует рассматривать в глобальных (биосфера, общество) сферах, в пределах государств и их любых подразделений (региональных, локальных и условно точечных рамках) [5].

Проблемы совершенствования правового регулирования охраны окружающей среды актуальны в настоящее время ввиду особой значимости экологической составляющей в решении многих национальных задач, суть которой заключается в сохранении и восстановлении природной среды, в обеспечении рационального использования и воспроизводства природных ресурсов, в предотвращении негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и ликвидации последствий такой деятельности.

В настоящее время ухудшение экологического состояния вызвано негативным воздействием человека на окружающую природную среду, а также истощением природных ресурсов в результате деятельности человека.

Государство в рамках правового регулирования должно сбалансировать потребительские способности человека и законы природы для недопущения её уничтожения.

Так, экологическое право регулирует экологические отношения в части установления запретов и ограничений в отношении неограниченного использования природных ресурсов путем выработки эффективных мер правовой охраны окружающей среды.

Выступая регулятором общественных отношений, складывающихся по поводу охраны окружающей среды, экологическое право призвано обеспечить в конечном итоге реализацию права каждого на благоприятную окружающую среду [6].

В соответствии со статьёй 3 Федерального закона от 10 января 2002 г.

№ 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" хозяйственная и иная деятельность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц, оказывающая воздействие на окружающую среду, должна осуществляться на основании принципа соблюдения права человека на благоприятную окружающую среду [3].

Согласно статье 11 Областного закона Ростовской области от 11 марта 2003 г.

№ 316-ЗС "Об охране окружающей среды в Ростовской области":

1. Каждый житель, проживающий на территории Ростовской области, имеет право на благоприятную окружающую среду, не создающую угрозу для состояния здоровья и условий жизнедеятельности.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |



Похожие работы:

«ИОГАНН ВОЛЬФГАНГ ГЕТЕ ОБ ИСКУССТВЕ МОСКВА "ИСКУССТВО" Г 44 Составление, вступительная статья и примечания A. B. Гулыги 10507-010 Г © Издательство "Искусство", 1975 г. 16-74 025(01)-75 МЫСЛЯЩИЙ ХУДОЖНИК Он не был школьный философ, цеховой ученый, он был мыслящий художник. Герцен о Гёте При оценке Гёте-мыслителя следует учи...»

«Социологическое обозрение Том 1, № 1, 2001 РЕФЕРАТЫ ДЖОН УРРИ СОЦИОЛОГИЯ ЗА ПРЕДЕЛАМИ ОБЩЕСТВ. МОБИЛЬНОСТИ ДВАДЦАТЬ ПЕРВОГО СТОЛЕТИЯ John Urry Sociology beyond Societies. Mobilities for the twenty-first century. London and New York: Routledge, 2000. – IX, 255 p. Джон Урри ставит целью разработать...»

«Выпуск Принтеры Zebra LP/TLP2824, LP/TLP2844 (русифицированная версия) Руководство пользователя Предупреждение об ограничении ответственности: Целью создания данного руководства является предоставление информации о принтерах ZEBRA LP/TLP2824, LP/TLP2844. Все усилия были приложены для того, чтобы сделать данное руководство как...»

«ООО "Юниверс" стр. 1 из 10 е-mail: support@universe.su www.universe.su ================================================================================== ПОДКЛЮЧЕНИЕ И РАБОТА МОДУЛЯ ЕГАИС В UNIPOS 8 ================================================================================== 1. КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ Внешн...»

«В. Л. Ломтев К ГАЗОНОСНОСТИ ПРИКУРИЛЬСКОЙ ЧАСТИ ЛОЖА СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ПАЦИФИКИ По результатам проведенного автором регионального сейсмостратиграфического анализа данных сейсмики и бурения по Северо-Западной (СЗ) аллохтонной коровой плите Пацифики (Ломтев и др...»

«Демоверсия. 7 класс Конкурсный номер ГБОУ лицей № 1535 Примерный вариант конкурсного тестирования по русскому языку для абитуриентов, поступающих в 7 класс Инструкция по оформлению конкурсной работы Время тестирования – 60 минут. В каждом задании может быть несколько правильных от...»

«СОБЫТИЯ НЕДЕЛИ ВЫПУСК №41(110) 22/10/2012 © Gorshenin institute October 2012 All rights reserved СОБЫТИЯ НЕДЕЛИ ВЫПУСК №41(110) 22/10/2012 Содержание 1.Международная политика Украина-ЕС ЕС назвал условия для проведения саммита с Украиной.стр. 4. Германия будет блокировать Ассоциацию с Украиной, пока не освободят Тим...»

«ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ФИЛОСОФИЯ КАНТА Основоположения философии Канта, согласно которому чувственные восприятия пространства и времени, поскольку они являются восприятиями беспредельного, всеобщего, носят не эмпирический,...»

«ЭВОЛЮЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ: ОТ ТЕРМИНАЛА К ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ Д.В. Галкин, В.А. Сербин Анализируется развитие пользовательских интерфейсов персональных компьютеров и мобильных устройств....»

«***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (38), 2015 Н И Ж Н Е В О ЛЖ С КОГ О А Г Р ОУ Н И В Е РС И Т ЕТ С КОГ О КО МП Л Е КС А Оптимальный размер отверстий решета для плодов тыквы колеблется в пределах от 16 до 24 мм [2]. Скорость истирающего транспортёра может изменят...»

«Автоматизированная копия ФЕДЕРАЛЬНЫЙ АРБИТРАЖНЫЙ СУД МОСКОВСКОГО ОКРУГА 127994, г. Москва, ГСП-4, ул. Селезнёвская, д. 9, официальный сайт: http://www.fasmo.arbitr.ru, e-mail: info@fasmo.arbitr.ru "ДП" ПОСТА...»

«Прекращение продаж бессрочных однопользовательских лицензий Autodesk® Вопросы и ответы для общего пользования Последнее обновление: 1 марта 2015 г. Компания Autodesk постепенно переходит к продаже программного обес...»

«Динамик JBL PowerUp с возможностью беспроводной подзарядки для устройств Nokia, MD-100W Выпуск 1.2 Содержание О динамике 3 Сведения о Qi 3 О связи по каналу Bluetooth 4 Клавиши и компоненты 5 Включение динамика 6 Сопряжение устройства 7 Сопряжение и подключение 7 Сопряжение дина...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный лингвистический университет" Евразийск...»

«ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОДКАТЕГОРИИ C1 Приложение N 13 Утверждена приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 26 декабря 2013 г. N 1408 ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОД...»

«Помнить, чтобы жили! Морис Метерлинк Четыре основателя нашего семейного древа Эстер Альперина-Свердлова ЛЕГЕНДЫ МОЕЙ СЕМЬИ Поиски и находки, правда и вымысел о нашей родне Иерусалим "Филобиблон" Ester Alperina-Sverdlov LEGENDS OF MY...»

«ЭЦЛЛЯЛЯНМИШ УШАГЛЫГ М ЦЯЛЛИФ Ясли ХЯЛИЛГЫЗЫ РЕДАКТОР Мяммяд НАЗИМОЬЛУ КООРДИНАТОРЛАР Сцсян НЯБИЙЕВА, Ъямиля БАБАЙЕВА, Теймур МУСАЙЕВ ТЯРЪЦМЯЧИЛЯР Alevtina ГORИNA (инэилис), Ниъат МЯММЯДОВ (рус) КОРРЕКТОРЛАР...»

«Подъёмная техника Для ухода за растениями в ваших теплицах и для работ по обслуживанию систем на высоте компания Metazet/FormFlex разработала разные типы подъёмного оборудования. Все наши подъёмные устройства просты в эксплуатации, не требуют сложного ухода и снабжены разными системами обе...»

«АЗАСТАН ОР БИРЖАСЫ КАЗАХСТАНСКАЯ ФОНДОВАЯ БИРЖА KAZAKHSTAN STOCK EXCHANGE ЗАКЛЮЧЕНИЕ Листинговой комиссии о возможности перевода простых акций АО ДАНАБАНК из категории В в категорию А официального списка биржи 2...»

«Kaspersky Fraud Prevention для Mac Руководство пользователя Версия программы: 2.0 Уважаемый пользователь! Спасибо за то, что выбрали наш продукт. Мы надеемся, что этот документ поможет вам в ра...»

«Анализ температурного состояния ТЭН КД РУ с ВВЭР и рекомендации по оптимизации конструкции и условий их работы Руководитель: Титова О.М. Автор: Сорокин Г.С. Введение В результате пуско-наладочных работ, проведенных на АЭС "Бушер", выявилась проблема перегрева ошиновки блока трубча...»

«1 2+ 5/199 2015 Инновации 2 Cанкт-петербургская компания ООО "АйПиГрупп"–Carbon Studio представляет вам современные техМеталлы и металлообработка 4 нологии для создания композитной или деревянной оснастки для проМашиностроение 6 цессов формования и обработки изделий, полученных методом форм...»

«ЧИНДИТЫ Одной из легенд войны на Бирманском фронте – крупнейшей и наиболее продолжительной военной кампании на Азиатско-Тихоокеанском театре боевых действий ВМВ стали чиндиты (The Chindits). Это были части специального назначения, созданные для глу...»

«Выпуск 45 Содержание: Бим Генри Пайпер Ответ Юрий Нестеренко Голубое небо Земли Евгений Добрушин Телевизор Леонид Шифман Аманта Сергей Криворотов Новые аттракционы Семен Каминский Тридцать минут до центра Чикаго Игорь Джерри Курас Услышь меня * * * Бим Генри Пайпер Ответ Разбуженный стуком сетчатой двери, Ли Ричардсон какое-...»

«ООО "АГ ИНЖИНИРИНГ" ® УСТРОЙСТВО ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРОВ "БАГУЛЬНИК М" АВРТ.425689.001 ТУ ДАТЧИК РЕГИСТРАЦИИ ПРЕОДОЛЕНИЯ ЗАГРАЖДЕНИЙ "БАГУЛЬНИК М" Индекс: 2ДИ(ТГ) Заводские номера А1В4.хххх РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ АВРТ.426444.004-02 РЭ г. Москва Действует с 1 августа 2016 г. Редакция...»







 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.