CC BY
48
В настоящее время большими преимуществами и перспективами обладают биологические (микробиологические) методы очистки вод, в результате которых органический фосфор и полифосфаты переходят в ортофосфаты.
Дефосфатация сточных вод - это процесс поглощения фосфорсодержащих соединений бактериями с последующим выводом избыточной биомассы из системы или создание нерастворимых фосфорсодержащих соединений [8].
Небольшая часть ортофосфатов может быть поглощена микроорганизмами при их росте до 1-1,5 %, что соответствует удалению 20-35 % фосфора из хозяйственно-бытовых стоков. Для очистных сооружений с биологическим удалением фосфора необходимо, чтобы избыточный ил обрабатывался только в аэробных условиях и, по возможности, быстро обезвоживался. В противном случае возможно обратное выделение фосфатов и их возврат на очистные сооружения [8].
В настоящее время хозяйственно-бытовые стоки, сточные воды пищевой промышленности (сахарная, крахмальная, гидролизная) и стоки животноводческих комплексов часто используют для орошения полей. Прошедшие предварительную подготовку (очистку) на сооружениях индустриального типа или биопрудах-накопителях сточные воды используются для полива многолетних трав, в результате чего их урожайность возрастает в 2-3 раза.
В настоящее время в Казахстане и странах СНГ разработана, научно обоснована и внедрена система мероприятий обеспечивающих за счет применения сточных вод получение
8-10 т/га высокопитательной сухой массы трав при эффективном решении вопросов охраны окружающей среды. Засеянные многолетними травами земледельческие поля орошения превращаются в высокопродуктивные кормовые угодья. Кроме того, орошаемые сточными водами многолетние травы развивают мошрую корневую систему и дернину, что благоприятствует повышению плодородия почвы и обеспечивает высокую степень доочистки.
Для оптимального решения вопросов сельскохозяйственного использования сточных вод и охраны объектов от загрязнения предлагается размещение сточных вод рассматривать как систему мероприятий, которая представляет собой комплекс мер по очистке, использованию, а также регулированному сбросу стоков в целях обеспечения охраны водных источников от загрязнения. В систему размещения и использования сточных вод входят сооружения для очистки сточных вод, накопительные емкости для регулирования и подачи в целях использования и доочистки их на поля орошения, которые одновременно являются площадями интенсивного сельскохозяйственного производства и водотоками-стокоприем-никами с определенной стокоприемной способностью [9].
Для оценки влияния земледельческих полей орошения на ОС рекомендовано осуществлять систематический производственный и государственный контроль за качественным составом поливных вод, выращиваемой продукцией, агромелиоративным состоянием почвы, режимом грунтовых вод, санитарным состоянием территории.
Библиографический список
1. Проскуряков, В. А. Очистка сточных вод в химической промышленности / В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. - Л., 1977.
2. http://www.referats.net/Dages/referats/rkr/page26619.html - Экология Жамбылской области.
3. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. - М., 1983.
4. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. - М., 1984.
5. http://www.cnshb.ru/AKDiL/0033a/base/k010.shtm - Соединения азота и фосфора.
6. Владимиров, А.М. Охрана окружающей среды. - М.: Гидрометиздат, 1991.
7. Очистка производственных сточных вод: учеб. пособие для ВУЗов / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин [и др.]. - М.: Стройиздат, 1985.
8. http://spfccr.ru/printing.php?id=2455 - Изучение способа удаления фосфора из сточной жидкости.
9. Сейтказиев, А.С. Водоохранные мероприятия в земледельческих полях орошения // Международ. научно-практ. конф. // Труды КАЗНИИВХ, Тараз, 2005.
Статья поступила в редакцию 10.06.10
УДК 57.042
М.А. Липчанская, н. с. СКГУ, г. Петропавловск, Казахстан, E-mail: m.lipchanskaya@gmail.com
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ У НАСЕЛЕНИЯ СЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Рассмотрена взаимосвязь онкологической заболеваемости населения Северо-Казахстанской области с рядом антропогенных факторов. Рассчитаны интегральные показатели экологического состояния территории, обусловливающие популяционный риск возникновения злокачественных новообразований. Разработана математическая модель, отражающая влияние каждого из интегральных факторов на уровень заболеваемости в регионе.
Ключевые слова: экологический риск, математическое моделирование, онкология, заболеваемость.
Проблема профилактики злокачественных новообразований (ЗНО) является одной из ключевых в современной профилактической медицине. Рост доли пожилого населения в большинстве стран, усиление негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, успехи в лечении опасных инфекционных заболеваний вывели рак на второе место среди причин смерти в большинстве промышленно развитых стран [1]. В этой ситуации совершенствование методов профилактики злокачественных новообразований должно стать серьезным шагом к повышению качества и продолжительности жизни населения.
Современная наука достигла больших успехов в изучении факторов канцерогенного риска. Существует множество работ, в которых канцерогены классифицированы в зависимости от степени опасности, распространенности, специфичности по отношению к возникновению опухолей определенных локализаций. Большинство исследователей сходятся во мне-
нии, что основная доля факторов риска (до 80-95%) так или иначе связана с особенностями образа жизни и состояния окружающей среды. Так, в материалах ВОЗ предлагается следующий перечень и ранжирование факторов канцерогенного риска: курение (30-35 %), неправильное питание (35-40 %), инфекционные агенты (10-15 %), репродуктивное и половое поведение (1-13 %), ионизирующая радиация (4-5 %), ультрафиолетовое излучение (2-3 %), употребление алкоголя (2-
3 %), загрязнение атмосферного воздуха (1-2 %), медикаменты и медицинские процедуры (0,5-3 %), геофизические факторы (2-4 %).
Несколько иное соотношение факторов риска представлено в обзоре Е.Л. Чойнзонова, Л.Ф. Писаревой и др. [2]. По их данным, более 30% онкологических смертей связано с курением, около 10% случаев ЗНО - с потреблением алкоголя, 35% - с сочетанным воздействием курения и потребления алкоголя, 4-10% - с профессиональным факторами риска, 40%
- с комбинированным воздействием курения, потребления алкоголя и профессиональных факторов, 30% - с факторами питания, 15% - с состоянием окружающей среды, 8% - с генетическими факторами, 60% - с поведением человека. Данный подход особо интересен для нас тем, что в нем описаны примеры взаимного влияния факторов риска, сочетание которых нередко приводит к возникновению кумулятивного эффекта.
Северо-Казахстанская область (СКО) отличается аномально высоким уровнем онкологической заболеваемости при отсутствии выраженных факторов канцерогенного риска. По распространенности злокачественных новообразований регион многие годы занимал второе место в Республике Казахстан (после Восточно-Казахстанской области, известной неблагоприятной экологической обстановкой).
Цель данного исследования заключалась в поиске наиболее вероятных факторов канцерогенного риска, присутствующих в СКО, а также оценке эффектов их комплексного воздействия на население области. Для проведения анализа предварительно были отобраны 432 фактора, отвечающих следующим условиям:
- возможность определения параметров для каждого административного района;
- стабильность значений на протяжении последних 10-15
лет;
- наличие однозначной корреляционной связи с показателями онкологической заболеваемости.
«Однозначность связи» считали как наличие достоверных однонаправленных корреляций данного фактора с не ме-
нее чем 20 % показателей онкологической заболеваемости. Изученные факторы были подразделены на три группы: 415 характеризовали особенности геохимической обстановки, 11 -ландшафтную структуру региона и 6 - структуру источников обеспечения населения питьевой водой (гидрохимические факторы). В данной статье представлены только результаты анализа последних двух групп.
На этапе предварительного анализа данных каждый из перечисленных показателей сопоставлен с уровнями онкологической заболеваемости населения административных районов СКО за период с 1992 по 2004 гг. Заболеваемость была рассмотрена как общая, так и по локализациям (12 ЗНО - у мужчин и 16 - у женщин). Сопоставление осуществлялось путем вычисления коэффициентов парной линейной корреляции Р. Пирсона. Все расчеты выполнены в пакете БТАТІБТІСА 6.0. Достоверными считали коэффициенты при р<0,05. В итоге предварительного анализа отобрано 12 факторов для проведения углубленной оценки их связи с заболеваемостью населения и изучения эффектов сочетанного действия.
Ландшафтная структура региона
Из 11 первоначально рассматриваемых показателей ландшафтной структуры СКО для шести обнаружена относительно однозначная связь с онкозаболеваемостью. Установлена доля достоверных коэффициентов корреляции каждого фактора с уровнями онкологической заболеваемости (табл. 1).
Взаимосвязь между онкологической заболеваемостью населения и особенностями ландшафтной структуры
Таблица 1
Категория земель Доля достоверных коэффициентов корреляции, %
положительных отрицательных
Земли сельскохозяйственного назначения, в т.ч.: пашня 36,36 9,00
залежи 10,61 34,09
пастбища 8,33 44,70
Земли, занятые лесами 37,12 4,55
Земли водного фонда, в.ч. водоемы 8,33 40,91
болота 53,79 5,30
Таким образом, высокий риск онкологической заболеваемости населения СКО можно связать с большими (по отношению к площади района) площадями пашни, лесов и болот; низкий риск - с преобладанием на территории района залежей, пастбищ и водоемов. Вероятные механизмы возникновения связей указанной направленности можно объяснить спецификой использования данных категорий земель в Северном Казахстане.
Итак, высокий риск заболеваемости можно связать со следующими особенностями:
- использование пестицидов [3-4] и минеральных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур [5]; повышение концентрации пыли в воздухе при работе техники и использование нефтепродуктов в качестве топлива (пашня);
- аккумуляция растительностью лесов токсичных веществ (из почвы и атмосферного воздуха); химическая обработка (уничтожение вредителей и переносчиков инфекций) лесных массивов;
- аккумуляция токсичных веществ экосистемами болот (загрязнение минеральными удобрениями).
Низкий риск заболеваемости можно связать со следующими особенностями:
- отсутствие механической и химической обработки, а также низкий уровень накопления токсических веществ растительностью на территории залежных земель;
- низкая механическая нагрузка и отсутствие химической обработки территории пастбищ;
- наличие водоемов препятствует интенсивной распашке территории и создает условия для развития приусадебных хозяйств в населенных пунктах сельской местности, что положительно сказывается на качестве питания населения.
Обеспеченность населения питьевой водой
Все шесть отобранных нами для анализа показателей имеют вполне определенную связь с уровнями онкологической заболеваемости населения (табл. 2).
Таблица 2
Показатель Доля достоверных коэффициентов корреляции, %
положительных отрицательных
Протяженность водопроводов 26,52 6,82
Доля населения, использующего воду: - водопроводную из открытых источников 59,09 3,03
- водопроводную из подземных источников 3,79 66,67
- из децентрализованных источников 3,79 28,79
- из открытых водоемов 35,61 0,00
- привозную воду 21,97 0,76
Таким образом, повышенный риск заболеваемости населения СКО можно связать использованием воды из открытых водоемов (р. Ишим, малые озера и старицы), которая поступает населению по протяженным групповым водопроводам или является привозной. Более низкий риск заболеваемости наблюдается в районах, где преобладают подземные водоисточники. Это локальные поселковые водопроводы, использующие воду из скважин, а также децентрализованные источники (индивидуальные колодцы или скважины).
Рассмотрим вероятные механизмы загрязнения воды в источниках, обладающих, по результатам расчетов, повышенным канцерогенным риском:
- загрязнение воды в результате порывов водопроводов и бактериальное загрязнение (железобактерии).
- распашка водосборов и хранение на его территории минеральных удобрений; использование водоема для водопоя и выпас скота на территории водосбора.
Таблица 3
Интегральные факторы риска онкологической заболеваемости населения СКО___________________________
Наименование фактора Условное обозначение Интерпретация
Направление сельскохозяйственного производства AGR_ORN низкие значения фактора - наличие растениеводческой ориентации, высокие - животноводческой
Соотношение источников водоснабжения WAT_BAL высокие значения фактора - преобладание открытых централизованных источников, низкие - децентрализованных (преимущественно подземных)
Интегральный фактор риска водообусловленной заболеваемости WAT_RISK чем больше значение фактора, тем выше риск
Наличие условий, препятствующих биоаккумуляции токсикантов ANTI_ACC высокие значения фактора - недостаточная аккумуляции элементов из почвы и воздуха, низкие - накопление элементов
- хлорирование воды (вторичное загрязнение диоксинами [6]).
Установлено, что преобладание в структуре водоснабжения подземных источников отрицательно коррелирует с онкологической заболеваемостью. Данный вид водоисточников в СКО не подвержен значительным антропогенным нагрузкам, что, вероятно, и стало решающим фактором снижения канцерогенного потенциала подземных вод по сравнению с другими региональными ресурсами питьевой воды.
Для оценки эффектов сочетанного воздействия рассмотренных факторов на уровень онкологической заболеваемости, мы рассчитали ряд интегральных показателей, использовав для этого модуль «Факторный анализ» (Factor Analysis) пакета STATISTICA 6.0. В результате было выделено четыре фактора (табл. 3).
Сопоставив рассчитанные значения интегральных фак- из вычисленных факторов практически однозначно связан с
торов с показателями онкологической заболеваемости с по- показателями онкологической заболеваемости разных групп
мощью корреляционного анализа, мы получили следующие населения СКО.
результаты (табл. 4). Таким образом, установлено, что каждый
Таблица 4
Количество достоверных коэффициентов корреляции между онкологической заболеваемостью населения и интегральными
факторами риска
Фактор Доля достоверных коэффициентов корреляции, %
положительных отрицательных
Направление сельскохозяйственного производства 9,09 35,61
Соотношение источников водоснабжения 55,30 2,27
Интегральный фактор риска водообусловленной заболеваемости 25,00 1,52
Наличие условий, препятствующих биоаккумуляции токсичных элементов 7,57 33,33
В заключении была предпринята попытка оценить влияние всей совокупности рассчитанных нами интегральных факторов на уровень общей онкологической заболеваемости населения административных районов СКО. Для выполнения расчетов использован метод множественной линейной регрессии. Вычисления проводились в пакете БТАТІБТІСА 6.0. Результатом расчетов стала математическая модель зависимости онкологической заболеваемости населения СКО от интегральных факторов риска. Общий вид математической модели:
MORB_ALL = 177.9156 + 22.85916 * WAT_BAL -12.8837 * ANTI_ACC - 11.5726 * AGR_ORN + 8.879244 * WAT_RISK ± 30.460.
Таким образом, вклад интегрированных факторов в формирование онкологической заболеваемости в СКО распределяется следующим образом:
1 место - соотношение между централизованными (открытыми) и децентрализованными источниками водоснабжения (чем больше доля централизованных источников, тем выше заболеваемость в регионе);
2 место - наличие условий, препятствующих биоаккумуляции токсичных элементов (чем больше территорий, имеющих благоприятные условия для накопления элементов, поступающих из воздуха, воды и почвы, тем выше заболеваемость);
3 место - направление сельскохозяйственного производства (чем интенсивнее развито растениеводство в районе, тем выше там заболеваемость);
4 место - фактор риска водообусловленной заболеваемости (чем выше риск, тем выше заболеваемость).
Библиографический список
1. World cancer report / Ed. by B.W. Stewart, P. Kleihues. - Lyon: IARCPress, 2003.
2. Чойнзонов, Е.Л. Онкологическая заболеваемость населения Томской области / Е.Л. Чойнзонов, Л.Ф. Писарева, А.П. Бояркина [и др.]. -
Томск: Изд-во ТГУ, 2004.
3. Third National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals // National Center for Environmental Health Division of Laboratory Sciences. - Atlanta, 2005.
4. Toichuev, R. Malignant tumours of woman’s reproductive system as an indicator of contamination the environment by chlor-organic pesticides (cops) in conditions of OSH region / R. Toichuev, Z.M. Paizova // Obsolete pesticides in Central and Eastern European, Caucasus and Central Asia region: Start of clean up. - Chisinau, 2007.
5. Потатауева, Ю.А. Агроэкологическое значение примесей тяжелых металлов и токсичных элементов в удобрениях / Ю.А. Потатауева, Н.К. Сидоренкова, Е.Г. Прищеп // Агрохимия. - 2002. - №1.
6. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Volume 84. Some Drinking-water Disinfectants and Contaminants, including Arsenic. - Lyon, 2004.
Статья поступила в редакцию 10.06.10
УДК 556.531
А.Т. Зиновьев, зав. лаб. ИВЭП СО РАН, канд. физ.-мат. наук,; А.В. Кудишин, с.н.с. ИВЭП СО РАН, канд. физ.-мат. наук, г. Барнаул, zinoviev@iwep.asu.ru
ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВЫСОКОНАПОРНЫХ ГЭС
В работе обсуждается компьютерная модель гидроледотермических процессов в нижнем бьефе планируемой Эвенкийской ГЭС. Приведены результаты численных расчетов длины полыньи при разных вариантах выбора положения створа плотины и на разных этапах заполнения Эвенкийского водохранилища. Дан прогноз влияния гидростроительства на ледотермический режим и уровень минерализации р. Нижняя Тунгуска на участке нижнего бьефа.
Ключевые слова: гидрология, ледовый режим, гидравлика, математическое моделирование.
Строительство высоконапорных ГЭС ведет к существенным изменениям гидравлического, температурного и ледового режимов реки на участке водохранилища и нижнего бьефа. При сооружении Эвенкийской ГЭС на р. Нижняя Тунгуска следует ожидать, что на зарегулированном участке реки ниже плотины понизится температура воды в летние месяцы и появится полынья в зимние месяцы. Для количественных оценок таких изменений может быть использован программный продукт (ПП) «Гидроледотермика-ШН (Полынья)» [1]. ПП «Полынья» построен на комплексе одномерных нестационарных моделей, включающих гидравлическую модель «мелкой воды» для описания движения речного потока с учетом наличия ледяного покрова, модель температурного режима реки, модель шугообразования, модели динамики толщины сплошного покрова льда и движения кромки льда. Работоспособность ПП подтверждена сопоставлением полученных с его использованием результатов численных расчетов с натурными данными по длине полыньи в нижних бьефах Красноярской и Новосибирской ГЭС [2-3]. С использованием комплексной модели, лежащей в основе ПП, были выполнены прогнозы ледотерми-ческих процессов в нижних бьефах (НБ) планировавшейся к строительству высоконапорной Катунской ГЭС и проектируемого Крапивинского гидроузла [2; 4].
В настоящей работе с использованием ПП «Полынья» выполнены предварительные оценки воздействия строительства Эвенкийской ГЭС на гидроледотермический режим участка р. Нижняя Тунгуска в районе нижнего бьефа. В качестве входной информации использованы данные гидрологических наблюдений на рассматриваемом участке реки по водпосту Б. Порог и данные метеорологических наблюдений по метеостанции Б. Порог. Рассмотрены два варианта положения ство-
ра плотины: створ 120 км (1) и створ 59,5 км от устья р. Нижняя Тунгуска(2).
Гидравлические параметры рассматриваемого участка р. Нижняя Тунгуска в целом характеризуются относительно небольшим уклоном водной поверхности 1,6* 10-4 и узким руслом. При этом большой гидравлический радиус определяет достаточно высокие скорости течения на участке НБ (1,5-2 м/с при расходе 3000 м3/с), низкий теплообмен с атмосферой и, соответственно, большие размеры полыньи. В расчетах использовалась метеорологическая информация для среднего по температурным условиям года. Объемы поступающей в НБ воды принимались различными при заполнении водохранилища и после достижения НПУ. Тепловой сток из водохранилища задавался по результатам расчетов ледотермического режима водохранилища, выполненных с использованием ПП «Гидротермика-ШУ» [5].
Результаты расчета температуры воды в НБ при заполнении водохранилища показали, что изменения температуры воды в устье реки будут иметь вид, представленный на рисунке 1. Максимальные летние температуры воды в устье реки с некоторого момента не превысят 6°С. В естественных условиях дата перехода температуры воды через 0°С весной приходится в среднем на конец мая - начало июня, осенью - на первую или вторую декады октября. При 1-м варианте выбора положения створа ГЭС дата перехода температуры воды в устье реки через 0°С весной придется на 1 декаду мая, а осенью: на конец ноября - начало декабря (рис. 2). Для 2-го варианта положения створа плотины почти весь год, за исключением января и февраля, температура воды на участке НБ будет выше температуры замерзания (0°С). При этом максимальная температура воды в устье реки в летний период уменьшится на 15°С (рис. 3).
