CC BY
59
УДК 676.088:628.35:628.355.3 DOI 10.32786/2071-9485-2018-04-46
АДАПТАЦИЯ БИОЦЕНОЗА АКТИВНОГО ИЛА К ТОКСИКАНТУ СУЛЬФИД-ИОНУ В МОДЕЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОДАХ
ADAPTATION OF BIOCENOSE OF ACTIVE SLUDGE TO SULPHIDE ION TOXICANT IN MODELAR SEWAGE WATER
А.Е. Новиков1, доктор технических наук, доцент Е.А. Дугин , аспирант
3
М.И. Филимонов , аспирант A.E. Novikov1, E.A. Dugin2, M.I. Filimonov3
1 Волгоградский государственный технический университет 2ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия»,
г. Волгоград
3Волгоградский государственный аграрный университет
1Volgograd State Technical University, Volgograd 2FSBSI the All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd 3Volgograd State Agrarian University, Volgograd
В условиях ограниченных возможностей традиционной регуляции продукционных процессов в агрофитоценозах необходимо изыскивать пути повышения их потенциальной урожайности за счет избыточных техногенных ресурсов, таких как осадок сточных вод (ОСВ). Однако нарушение продукционно-деструкционных процессов в биоценозе активного ила под влиянием антропогенных стрессоров является основной причиной неудовлетворительного качества ОСВ. Разработка и внедрение мероприятий по адаптации биоценоза активного ила к стрессовым воздействиям позволяет нивелировать их влияние на эффективность работы станций биоочистки, снизить экологическую напряженность вблизи урбанистических территорий. Лабораторными исследованиями доказано, дозированные нарастающие стрессовые воздействия химическим мутагеном сульфид-ионом S2- на генетический материал микроорганизмов при достаточных для их жизнеобеспечения параметрах аэрации и питания приводят к сукцессии, в результате которой формируется адаптированный, обладающий экологической устойчивостью к условиям среды биоценоз активного ила. Во всех моделях в течение 25 суток зафиксирован линейный рост биомассы активного ила без признаков закисления или защелачивания среды, при этом наибольший отмечен в модели № 1 - с увеличением концентрации токсиканта S2- с 0,1 до 0,5 мг/дм3 прирост составил 3,9 г/дм3. Скорость нарастания биомассы в моделях № 2 и № 3 была ниже в сравнении с моделью № 1 соответственно на 2,0 и 2,2 г/дм3, что обусловлено более высокой концентрацией токсиканта. По результатам количественного и качественного анализа микроорганизмов в биоценозе активного ила установлено, что с увеличением токсической нагрузки происходят изменения в структуре микробиома - снижается численность хищников, особенно коловраток, и увеличивается количество простейших (жгутиконосцев и амеб). Если в исходной сточной воде простейшие составляли 3 % от всего биоценоза, то при нагрузке по S2- 0,5 мг/дм3 в модели № 1 - уже 28 %, а при той же нагрузке в модели № 2 - 38 %. При нагрузке по S2- 1,5 мг/дм3 в модели № 3 соотношение между простейшими и хищниками практически сравнялось, 48 % против 52 %. Таким образом, биоценоз активного ила во всех моделях адаптировался к нагрузкам по сульфид-иону, а его состояние оценивается как «удовлетворительное».
In the conditions of limited possibilities of traditional regulation of production processes in ag-rophytocenoses, it is necessary to find ways to increase their potential yield due to excess technogenic resources, such as sewage sludge of WWS. However, the violation of production and destruction processes in the biocenosis of active sludge under the influence of anthropogenic stressors is the main reason for the unsatisfactory quality of WWS. The development and implementation of activities to adapt the biocenosis of activated sludge to stressful influences make allows to smooth out their influence on the efficiency of the bio-cleaning stations, to reduce environmental tensions near urban areas. Laboratory studies have proved that the dosage increasing stressful effects of the chemical mutagen
Sulfide ion S2- on the genetic material of microorganisms with sufficient aeration and nutrition parameters for their life support lead to successionas a result of which an adapted, environmentally resistant environment is formed biocenosis of active sludge. In all models, a linear increase in the biomass of active sludge without signs of acidification or alkalinization of the medium was recorded for 25 days, with the greatest value recorded in model No. 1 - with an increase in the concentration of toxic substance S2- from 0.1 to 0.5 mg / dm3, the increase was 3.9 g / dm3. The rate of biomass build-up in models No. 2 and No. 3 was lower by 2.0 and 2.2 g / dm3, respectively, compared to model No. 1, due to a higher concentration of the toxicant. According to the results of quantitative and qualitative analysis of microorganisms in the biocenosis of activated sludge, it is established that changes in the microbiome structure occur as the toxic load increases - the number of predators, especially rotifers, decreases, and the number of protozoa (flagellates and amoebae) increases. If the protozoa were 3 % of the total bio-cenosis in the initial wastewater, then for the S2- load 0.5 mg / dm3 in the model No. 1 already is 28 %, and for the same load in the Model No. 2 - 38 %. At a load of S2- 1.5 mg / dm3 in model No. 3, the ratio between protozoa and predators was almost equal, 48 % versus 52 %. Thus, the biocenosis of active silt in all models has been adapted to the loads on the sulfide ion, and its condition is estimated as "satisfactory".
Ключевые слова: биологическая очистка стоков, аэротенки, активный ил, биоценоз, биохимическая деструкция, токсиканты, сульфид-ион, сукцессия, мутагенез, адаптация биоценоза, осадок сточных вод, удобрения-мелиоранты.
Key words: biological treatment, aerotank, activated sludge, biocenosis, biochemical destruction, toxicant, sulphide ion, succession, mutagenesis, adaptation, sewage sludge, ferti-lizer-ameliorant.
Введение. Пропагандируемая долгое время химико-техногенная стратегия интенсификации сельского хозяйства, основанная на росте объемов применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений и использовании энергонасыщенной широкозахватной техники, спровоцировала усиление эрозионных процессов, вследствие которых значительно снизились уровень почвенного плодородия и продуктивность агроландшафтов, их устойчивость к действию абиотических и биотических стрессоров. В условиях ограниченных возможностей традиционной регуляции (например, внесение навоза и завышенных доз минеральных удобрений, мульчирование органикой, орошение и т.п.) продукционных процессов в агрофитоценозах необходимо изыскивать пути повышения их потенциальной урожайности за счет избыточных техногенных ресурсов. К таким ресурсам, условно возобновляемым, относится насыщенный органогенными элементами осадок сточных вод ОСВ, применение которого в качестве удобрения-мелиоранта в сельском хозяйстве весьма перспективно [7, 8, 10, 11, 12, 13, 16, 17].
Сдерживающим фактором широкого применения ОСВ в качестве удобрения-мелиоранта выступает наличие в нем токсикантов, а также патогенной микрофлоры, что обусловлено качественным и количественным разнообразием экологически небезопасных примесей в исходных сточных водах, поступающих на биологическую обработку, преимущественно, в аэротенки, нарушениями в эксплуатации очистных станций [3, 6, 13, 15, 16]. Колебания исходных концентраций токсикантов, в том числе трудно-окисляемых органических соединений, приводят к деградации гидробиологических и гидрохимических характеристик биоценоза активного ила - биодеструктивной дисфункции, его вспуханию, снижению седиментационной способности. Эффективность работы станций биоочистки в результате этих процессов резко падает, наблюдается увеличение концентрации взвешенных и органических веществ в очищенной воде вплоть до выноса ею практически всей массы активного ила.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таким образом, нарушение продукционно-деструкционных процессов в биоценозе активного ила под влиянием антропогенных стрессоров является основной причиной неудовлетворительного качества ОСВ. Также это нарушение нивелирует возможность вторичного использования водных ресурсов, в частности, на полях орошения сельскохозяйственных культур [14] для полива участков озеленения, садово-парковых зон и прочего.
Цель работы состоит в изучении особенностей жизнедеятельности и культивирования индикаторных видов микроорганизмов, составляющих биоценоз активного ила станций биологической очистки при различных токсических нагрузках.
Материалы и методы. Гидробиологический и гидрохимический анализы активного ила проводили в соответствии с действующими методиками и рекомендациями [2, 4, 5, 9]. Исходный активный ил отбирали пробоотборником с действующих станций биологической очистки г. Михайловка Волгоградской области.
В качестве токсиканта применяли сульфид-ион S -.
Исходный активный ил в дозе 1,1 г/дм3 загружали в 3 цилиндрических сосуда высотой 0,5 м, туда же дозировали сточные воды с начальной концентрацией S - 0,1, 0,5 и 1,0 мг/дм3 соответственно. По мере нарастания биомассы активного ила нагрузку по сульфид-иону увеличивали до 0,5, 1,0 и 1,5 мг/дм соответственно в моделях № 1, № 2 и № 3. Концентрацию растворенного кислорода в модельных сточных водах поддерживали при постоянной температуре 22 °С на уровне 4-6 мг/дм аэрационным воздухом, подаваемым компрессором по трубкам в придонные части цилиндрических сосудов. Этим же способом обеспечивали перемешивание водно-иловой смеси (рисунок 1).
Модель № 1
Модель № 2
Модель № 3
Рисунок 1 - Схема проведения лабораторных исследований
Для процесса синтеза клеточного вещества и прироста биомассы активного ила в цилиндрические сосуды с модельными сточными водами дозировали биогенные добавки - C6Hl2O6, растворы (NH2)2CO и K3PO4, в дозах, определенных соотношением: БПКполн:№Р = 100:5:1 [1, 3, 4, 11].
Результаты и обсуждение. Популяции микроорганизмов активного ила, обеспечивающие биодеструкцию С, К, P, S и других элементов на станциях биоочистки, находятся на разных трофических уровнях в условиях высокой трофности и стрессиро-вания определенным спектром загрязнения, представляют искусственно созданную антропогенно зависимую экосистему. Нарушения в технологических режимах станций биоочистки как промышленных, так и хозяйственно-бытовых сточных вод, в частности высокие нагрузки и залповые выбросы высокотоксичных веществ, снижение концентрации растворенного кислорода или резкое изменение рН среды, провоцируют спад биодеструктивной способности и функциональной активности микроорганизмов биоценоза, приводят к антропогенному эвтрофированию и химическому загрязнению веществами различного класса опасности гидрографической сети.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Соединения сульфидов относятся к высокотоксичным веществам, способным оказывать летальное воздействие на гидробионты разных уровней организации (таблица 1).
_Таблица 1 - Летальная концентрация S2- для живых организмов_
Виды живых организмов Трофический уровень консумента Концентрация 82-, мг/дм3
Биоценоз активного ила I 0,10
Ракообразные II 0,03
Рыбы III 0,005
Млекопитающие и птицы IV 0,001
Микроорганизмы при резких колебаниях нагрузок по сероводороду (в пересчете на сульфид-ион) до 0,10 мг/дм3 и выше испытывают стрессовое воздействие, которое приводит к летальному исходу всего биоценоза или отдельных индикаторных видов. Повышение выживаемости микроорганизмов возможно за счет их адаптации к экологическим параметрам среды посредством мутагенеза [3]. Дозированные стрессовые воздействия на генетический материал микроорганизмов, вызванные мутагенными факторами окружающей среды, например, химическими мутагенами в условиях, достаточных для жизнеобеспечения, способны модифицировать микроорганизмы и сделать их устойчивыми к условиям, в которых аборигенные микроорганизмы не выживали.
Для подтверждения этой гипотезы были проведены эксперименты по адаптации микробиома активного ила к токсическим нагрузкам, в ходе которых систематически проводили наблюдения за динамикой биомассы, водородным показателем, составом, количественным и качественным распределением микроорганизмов. Визуальное обследование исходного (контрольного) активного ила по органолептическим свойствам и микроскопическое исследование (рисунок 2) показали, что объект серо-коричневого цвета, болотного запаха, индикаторные виды: жгутиконосцы (1 %), амебы (2 %), инфузории (прикрепленные и свободноплавающие, 48 %), коловратки (49 %). Преобладание в биоценозе инфузорий и коловраток свидетельствует о протекании процессов глубокой биоочистки и нитрификации, состояние активного ила оценивается как «хорошее» [1, 3, 9].
Рисунок 2 - Микроскопия активного ила со станций биоочистки г. Михайловка Волгоградской области (х 800)
В ходе проведения эксперимента установлено, что биоценоз активного ила в условиях дозированного нарастающего стресса химическим мутагеном при поддержании интенсивной аэрации и режима питания глюкозой, а также растворами карбамида и фосфата калия адаптировался к новым экологическим условиям. Во всех моделях в течение 25 суток зафиксирован линейный рост биомассы активного ила (рис. 3), причем наибольший отмечен в модели № 1 - с увеличением концентрации токсиканта S2- с 0,1 до 0,5 мг/дм3
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
3 3
прирост составил 3,9 г/дм (от 1,1 до 5,0 г/дм ). Скорость нарастания биомассы в моделях № 2 и № 3 была ниже в сравнении с моделью № 1 соответственно на 40 и 44 % или 2,0 и
3 „ и
2,2 г/дм3, что обусловлено, видимо, более высокой концентрацией токсиканта.
Рисунок 3 - Кинетика наращивания биомассы активного ила при различных токсических нагрузках по S2-
Абиотические стрессоры могут оказывать как катализирующее действие на мик-робиом активного ила (например, биогенные добавки), так и ингибирующее. Условия нейтральной среды (рН = 6,5-7,8) являются оптимальными для биоценоза, при смещении рН в кислотную сторону наблюдается снижение интенсивности обмена веществ у микроорганизмов, происходит дефлокуляция хлопьев активного ила (хлопья вытягиваются в тяжи, ил измельчается и светлеет) и, соответственно, происходит снижение се-диментационной способности. При рН < 5,0 микроорганизмы вытесняются грибами. При сдвиге реакции среды в щелочную сторону - наоборот, обменные процессы протекают интенсивнее, а дальнейшее увеличение рН (9,5 единиц и выше) провоцирует гибель микробной популяции. В наших исследованиях установлено, что рост биомассы активного ила при различных нагрузках по сульфид-иону не сопровождается закисле-нием или защелачиванием среды (рисунок 4), что свидетельствует о стабильно протекающих процессах биохимической деструкции.
Рисунок 4 - Изменение кислотности водно-иловой смеси при различных токсических нагрузках по S2-
Увеличение биомассы активного ила не является полноценной характеристикой протекающих процессов деградации токсикантов и эффективности работы станций биоочистки. В условиях, благоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов, в биоценозе появляются более совершенные виды, вплоть до хищников. Коловратки и инфузории относятся к хищникам третьего трофического уровня, по динамике изменения их численности, а также сукцессии микробиома активного ила суждения о качестве биоочистки и устойчивости активного ила к стрессовым воздействиям будут более достоверными. В таблице 2 приведены результаты исследования по количественному и качественному распределению микроорганизмов в биоценозе активного ила при различных токсических нагрузках.
Таблица 2 - Сравнительная оценка биоценоза активного ила модельных сточных вод
Нагрузка на активный ил по 8 , мг/дм Распределение индикаторных видов микроорганизмов в биоценозе, %
жгутиконосцы амебы инфузории коловратки
Контроль 0,0 1 2 48 49
Модель № 1 0,1 10 12 49 29
0,2 12 15 46 27
0,5 12 16 45 27
Модель № 2 0,5 19 19 42 20
1,0 20 19 42 19
Модель № 3 1,0 21 20 41 18
1,5 25 23 37 15
Согласно полученным данным, с увеличением токсической нагрузки происходят изменения в структуре биоценоза: снижается численность хищников, особенно коловраток, и увеличивается количество простейших (жгутиконосцев и амеб). Если в исходной сточной воде простейшие составляли 3 % от всего биоценоза и активный ил характеризовался как интенсивно нитрифицирующий [1, 3, 9], то при нагрузке по S2- 0,5 мг/дм в модели № 1 - уже 28 % (против 27 % коловраток), а при той же нагрузке в модели № 2 - 38 % (против 20 % коловраток), что свидетельствует о снижении нитрифицирующей способности активного ила, а его состояние оценивается как «удовлетворительное» [1, 3, 9]. При нагрузке по S2- 1,5 мг/дм3 в модели № 3 соотношение между простейшими и хищниками практически сравнялось - 48 % против 52 %, из которых коловраток всего 15 %.
Такая динамика обусловлена тем, что в модели № 1 биоценоз активного ила находился в условиях дозированного нарастающего стресса и в большей степени адаптировался к новым экологическим условиям. В результате при нагрузке по S2- 0,5 мг/дм3 количество коловраток в биоценозе было больше на 10 % в отличие от модели № 2. Тем не менее, согласно полученным данным, биоценоз активного ила во всех моделях адаптировался к нагрузкам по сульфид-иону.
Заключение. Очистка промышленных и городских хозяйственно-бытовых канализационных стоков, в том числе от индивидуальных жилых построек, биологическими методами в аэробных условиях является наиболее универсальной, так как отличается высокой эксплуатационной надежностью, стабильным функционированием, высокой скоростью протекания процессов биохимической деструкции органических, некоторых неорганических и минеральных загрязнений в результате жизнедеятельности и эволюции биоценоза активного ила. Однако вследствие различных причин нередко в сточные воды попадают высокотоксичные вещества, вызывающие гибель микробиома активного ила. Разработка и внедрение мероприятий по его адаптации к стрессовым воздействиям позволяет
нивелировать их влияние на эффективность работы станций биоочистки, снизить экологическую напряженность вблизи урбанистических территорий, в том числе за счет утилизации осадка сточных вод в качестве удобрения-мелиоранта на сельскохозяйственных полях. Лабораторными исследованиями доказано, что дозированные нарастающие стрессовые воздействия химическими мутагенами на генетический материал микроорганизмов при достаточных для их жизнеобеспечения параметрах аэрации и питания приводят к сукцессии, в результате которой формируется адаптированный, обладающий экологической устойчивостью к условиям среды биоценоз активного ила.
Библиографический список
1. Возная, Н.Ф. Химия воды и микробиология [Текст]: учеб. пособие для вузов /
H.Ф. Возная. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1979. - 340 с.
2. Гидрохимические методы контроля. Комплект методик по гидрохимическому контролю активного ила: определение массовой концентрации активного ила, илового индекса, зольности сырого осадка, активного ила, прозрачности надиловой воды [Текст] : ФР
I.31.2008.04397, ФР 1.31.2008.04398, ФР 1.31.2008.04399, ФР 1.31.2008.04400: утв. ООО АК-ВАРОС. - Введ. 2007-12-11. - М.: ООО АКВАРОС, 2008. - 31 с.
3. Жмур, Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками [Текст] / Н.С. Жмур. - М.: АКВАРОС, 2003. - 512 с.
4. Канализация. Наружные сети и сооружения [Текст]: СП 32.13330.2012: утв. Минре-гион России 29.12.2011. - Введ. 2013-01.01.
5. Методы санитарно-биологического контроля. Методическое руководство по гидробиологическому контролю нитчатых микроорганизмов активного ила [Текст]: ПНД Ф СБ 14.1.92-96: утв. Госкомитетом Рос. Федерации по охране окружающей среды 25.10.1996. -Введ. 1996-10-25. - М., 1996. - 51 с.
6. Модернизация и снижение энергоемкости станций очистки сточных вод [Текст] / В.И. Пындак, Ю.А. Чернова, А.Е. Новиков, Е.А. Дугин // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2016. - № 6. - C. 27-29.
7. Пындак, В.И. Адсорбционные свойства удобрений на основе осадков сточных вод [Текст] / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, А.С. Межевова // Теоретические и прикладные проблемы АПК. - 2016. - № 4. - С. 61-64.
8. Пындак, В.И. Действие и последействие нетрадиционных удобрений-мелиорантов при орошении [Текст] / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, А.С. Межевова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2016. -№ 3. - C. 196-202.
9. Рекомендации по проведению гидробиологического контроля на сооружениях биологической очистки с аэротенками [Текст]: метод. пособие / М.В. Демина и [др.].; Пермский ГТУ. - Пермь, 2004 - 52 с.
10. Способ возделывания сафлора в сухом земледелии аридных регионов [Текст]: патент на изобретение № 2646056 Российская Федерация, МПК A01B 79/02. / А.Е. Новиков, А.С. Межевова; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ - № 2016143984, заявл. 08.11.2016; опубл. 01.03.2018. Бюл. № 7.
11. Удобрение-мелиорант [Текст]: патент на изобретение № 2601217 Российская Федерация, МПК B01J 2/30, C05G 1/00. / В.И. Пындак, Е.А. Литвинов, А.Е. Новиков, А.С. Межевова; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ. - № 2015136944, заявл. 31.08.2015; опубл. 27.10.2016. Бюл. № 30.
12. Comparative studies on the impact of bio-fertilizer produced from agro-wastes using thermo-tolerant actinomycetes on the growth performance of Maize (Zea-mays) and Okro (Abel-moschusesculentus) / C.O. Asadu, N.G. Aneke, S.O. Egbuna, A.C. Agulanna // Environmental Technology and Innovation. - 2018. - Vol. 12. - P. 55-71.
13. Evaluation of benefits and risks associated with the agricultural use of organic wastes of pharmaceutical origin / M. Cucina, C. Tacconi, A. Ricci, D. Pezzolla, S. Sordi, C. Zadra, G. Gigliotti // Science of the Total Environment. - 2018. - Vol. 613-614. - P. 773-782.
14. Vasilyev, S. Agroecological substantiation for the use of treated wastewater for irrigation of agricultural land / S. Vasilyev, Y. Domashenko // Journal of Ecological Engineering. 2018. Vol. 19. - Issue 1. - P. 48-54.
15. Pyndak, V.I. Optimization of organic-containing wastewater and sludge treatment systems / V.I. Pyndak, A.E. Novikov, V.N. Shtepa // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. -2017. - Vol. 37. - No. 4. - P. 507-511.
16. Sustainable approach to biotransform industrial sludge into organic fertilizer via vermicom-posting: a mini-review / L.H. Lee, T.Y. Wu, K.P.Y. Shak, S.L. Lim, K.Y. Ng, M.N. Nguyen, W.H. Teoh // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. - 2018. - Vol. 93. - Issue 4. - P. 925-935.
17. Ten years of application of sewagesludge on tropical soil. A balance sheet on agricultural crops and environmental quality / W. Melo, D. Delarica, A. Guedes, L. Lavezzo, R. Donha, A. de Araujo, G. deMelo, F. Macedo // Science of the Total Environment. - 2018. - Vol. 643. - P. 1493-1501.
Reference
1. Voznaya, N. F. Himiya vody i mikrobiologiya [Tekst]: ucheb. posobie dlya vuzov / N. F. Voznaya. - Izd. 2-e, pererab. i dop. - M.: Vyssh. shkola, 1979. - 340 p.
2. Gidrohimicheskie metody kontrolya. Komplekt metodik po gidrohimicheskomu kontrolyu aktivnogo ila: opredelenie massovoj koncentracii aktivnogo ila, ilovogo indeksa, zol'nosti syrogo osadka, aktivnogo ila, prozrachnosti nadilovoj vody [Tekst]: FR 1.31.2008.04397, FR 1.31.2008.04398, FR 1.31.2008.04399, FR 1.31.2008.04400: utv. OOO AKVAROS. - Vved. 2007-1211. - M.: OOO AKVAROS, 2008. - 31 p.
3. Zhmur, N. S. Tehnologicheskie i biohimicheskie processy ochistki stochnyh vod na sooru-zheniyah s ajerotenkami [Tekst] / N. S. Zhmur. - M.: AKVAROS, 2003. - 512 p.
4. Kanalizaciya. Naruzhnye seti i sooruzheniya [Tekst]: SP 32.13330.2012: utv. Minregion Rossii 29.12.2011. - Vved. 2013-01.01.
5. Metody sanitarno-biologicheskogo kontrolya. Metodicheskoe rukovodstvo po gidrobiolog-icheskomu kontrolyu nitchatyh mikroorganizmov aktivnogo ila [Tekst]: PND F SB 14.1.92-96: utv. Goskomitetom Ros. Federacii po ohrane okruzhayuschej sredy 25.10.1996. - Vved. 1996-10-25. - M., 1996. - 51 p.
6. Modernizaciya i snizhenie jenergoemkosti stancij ochistki stochnyh vod [Tekst] / V. I. Pyndak, Yu. A. Chernova, A. E. Novikov, E. A. Dugin // Remont, vosstanovlenie, modernizaciya. - 2016. - № 6. - P. 27-29.
7. Pyndak, V. I. Adsorbcionnye svojstva udobrenij na osnove osadkov stochnyh vod [Tekst] / V. I. Pyndak, A. E. Novikov, A. S. Mezhevova // Teoreticheskie i prikladnye problemy APK. - 2016. -№ 4. - P. 61-64.
8. Pyndak, V. I. Dejstvie i posledejstvie netradicionnyh udobrenij-meliorantov pri oroshenii [Tekst] / V. I. Pyndak, A. E. Novikov, A. S. Mezhevova // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversi-tetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2016. - № 3. - P. 196-202.
9. Rekomendacii po provedeniyu gidrobiologicheskogo kontrolya na sooruzheniyah biolog-icheskoj ochistki s ajerotenkami [Tekst]: metod. posobie / M. V. Demina i [dr.].; Permskij GTU. -Perm', 2004 - 52 p.
10. Sposob vozdelyvaniya saflora v suhom zemledelii aridnyh regionov [Tekst]: patent na izo-bretenie № 2646056 Rossijskaya Federaciya, MPK A01B 79/02. / A. E. Novikov, A. S. Mezhevova; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO Volgogradskij GAU - № 2016143984, zayavl. 08.11.2016; opubl. 01.03.2018. Byul. № 7.
11. Udobrenie-meliorant [Tekst]: patent na izobretenie № 2601217 Rossijskaya Federaciya, MPK B01J 2/30, C05G 1/00. / V. I. Pyndak, E. A. Litvinov, A. E. Novikov, A. S. Mezhevova; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VPO Volgogradskij GAU. - № 2015136944, zayavl. 31.08.2015; opubl. 27.10.2016. Byul. № 30.
12. Comparative studies on the impact of bio-fertilizer produced from agro-wastes using thermo-tolerant actinomycetes on the growth performance of Maize (Zea-mays) and Okro (Abel-moschusesculentus) / C.O. Asadu, N.G. Aneke, S.O. Egbuna, A.C. Agulanna // Environmental Technology and Innovation. - 2018. - Vol. 12. - P. 55-71.
13. Evaluation of benefits and risks associated with the agricultural use of organic wastes of pharmaceutical origin / M. Cucina, C. Tacconi, A. Ricci, D. Pezzolla, S. Sordi, C. Zadra, G. Gigliotti // Science of the Total Environment. - 2018. - Vol. 613-614. - P. 773-782.
14. Vasilyev, S. Agroecological substantiation for the use of treated wastewater for irrigation of agricultural land / S. Vasilyev, Y. Domashenko // Journal of Ecological Engineering. 2018. Vol. 19. -Issue 1. - P. 48-54.
15. Pyndak, V.I. Optimization of organic-containing wastewater and sludge treatment systems / V.I. Pyndak, A.E. Novikov, V.N. Shtepa // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2017. -Vol. 37. - №. 4. - P. 507-511.
16. Sustainable approach to biotransform industrial sludge into organic fertilizer via Cifirica (TM) versiya 2.1 (C) Roman V. Koshelev. -- micomposting: a mini-review / L.H. Lee, T.Y. Wu, K.P.Y. Shak, S.L. Lim, K.Y. Ng, M.N. Nguyen, W.H. Teoh // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. - 2018. - Vol. 93. - Issue 4. - P. 925-935.
17. Ten years of application of sewagesludge on tropical soil. A balance sheet on agricultural crops and environmental quality / W. Melo, D. Delarica, A. Guedes, L. Lavezzo, R. Donha, A. de Ara?jo, G. deMelo, F. Macedo // Science of the Total Environment. - 2018. - Vol. 643. - P. 1493-1501.
E-mail: [email protected] УДК 332.3 DOI 10.32786/2071-9485-2018-04-47
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПОЛУЧЕНИЮ И ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ МЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
METHODOLOGICAL APPROACHES TO OBTAINING AND PROCESSING OF REMOTE SENSING DATA FOR JUSTIFICATION OF RECLAMATION ACTIVITIES
А.Ф. Рогачев, доктор технических наук, профессор A.F. Rogachev
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University
Проведен анализ основных возможностей применения результатов дистанционного зондирования (ДЗ) и космического мониторинга для обоснования мелиоративных мероприятий в сельскохозяйственном производстве. Обоснованы основные параметры обработки данных измерений, которые могут быть использованы для проведения постоянного мониторинга состояния сельскохозяйственных полей. Выявлены основные задачи, решаемые разрабатываемым программным комплексом на основе данных ДЗ и космического мониторинга. Рассмотрены методические подходы к созданию программного комплекса, предназначенного для получения и обработки данных ДЗ в видимой и инфракрасной части спектра. Разрабатываемый программный комплекс (ПК) предназначен для получения результатов ДЗ и спутникового мониторинга с использованием для последующего анализа совокупности вегетационных индексов. Обоснованы и сформулированы основные задачи, решаемые разрабатываемым программным комплексом, которые определяют его структуру и логическую модель БД. Приведены технические характеристики спутниковых систем и спектральных приборов MODIS для осуществления ДЗ в видимой части спектра (0,3... 0,6 мкм) и в инфракрасном диапазоне (0,7.1,0 мкм). Обоснована совокупность вегетационных индексов, включая NDVI и его модификации, которые образуют алгоритмическое ядро анализа данных. Разрабатываемый программный комплекс позволит системно агрегировать и накапливать агрофизическую и гидрометеорологическую информацию для обоснования мелиоративных мероприятий.
The analysis of the main possibilities of applying the results of remote sensing (DZ) and space monitoring to substantiate land reclamation activities in agricultural production was carried out. The main processing parameters of measurement data that can be used to conduct continuous monitoring of the state of agricultural fields are substantiated. The main tasks solved by the developed software
