автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка структуры системы обеспечения комплектующими на основе математического моделирования производства изделия

На правах рукописи

ЗАЙЦЕВА Тамара Алексеевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОБИОЦЕНОЗОВ НА ПОЛИГОНАХ ДЕПОНИРОВАНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В ПРОЦЕССЕ ДЕСТРУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

03.00.16 Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Пермь 2006

Работа выполнена на кафедре охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рудакова Лариса Васильевна

доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН Донник Ирина Михайловна

доктор биологических наук, профессор, Еремченко Ольга Зиновьевна

доктор технических наук, профессор Красавин Александр Павлович

Ведущая организация:

Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, г. Москва

Защита состоится 5 октября 2006 г. в 1330 на заседании диссертационного совета Д212.189.02 при Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ГСП, ул. Букирева,15, зал заседаний Ученого совета.

Факс: (342)2371611

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан 21 августа 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.б.н., доцент Новоселова Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К негативным явлениям в условиях урбанизации относится значительное увеличение нагрузок на объекты окружающей среды, связанное с ростом количества твердых бытовых отходов (ТБО). Основным способом их удаления является депонирование на свалках и специальных сооружениях — полигонах. Свалочные отложения формируют локальные атмосферные и эколого-геологические аномалии с ярко выраженными неблагоприятными санитарно-эпидемиологическими свойствами. Полигоны в течение длительного времени оказывают негативное влияние не только на окружающую среду, но и здоровье населения. ТБО представляют серьезную опасность в эпидемиологическом отношении, так как являются благоприятной средой для выживания возбудителей различных инфекционных заболеваний: дизентерии, гнойничковых инфекций, гепатита и др.

Анализ состояния проблемы (Сидоренко Г.И, 1986; Baccini Р., 1987) показал, что эколого-гигиеническое состояние и санитарно-эпидемиологические аспекты влияния полигонов депонирования ТБО на объекты окружающей среды, условия жизни и здоровье населения изучены недостаточно. Имеются результаты исследований (Гончарук Г.И., 1986; Cossu R., 1993), свидетельствующие о том, что основную роль в биохимической деструкции органических веществ ТБО, формирующих эмиссионные потоки загрязняющих веществ, наряду с абиотическими играют биотические факторы, обусловленные в основном структурой микробиоценоза. В настоящее время отсутствуют исследования, касающиеся изучения закономерностей изменения микробиоценозов полигонов депонирования ТБО в процессе длительной эксплуатации объектов и определяющих в совокупности с абиотическими факторами направленность биохимической трансформации ТБО, опасных в экологическом и санитарно-эпидемиологическом отношении, в безопасный субстрат, который при ограниченных условиях может быть использован в народном хозяйстве. Полигон ТБО можно рассматривать как биологический реактор со сложной системой взаимоотношений микробных популяций, обладающих определенными физиологическими характеристиками, которые обеспечивают им положение в биотическом сообществе.

Большой теоретический и практический интерес представляют недостаточно изученные временные и пространственные аспекты сукцессий мик-робиального сообщества на полигонах депонирования ТБО, которые весьма актуальны не только в теоретическом отношении при изучении механизмов биохимической деструкции органических веществ, но и позволяют приблизиться к решению практических задач управления эмиссионными потоками загрязняющих веществ, сформированными в процессе превращения веществ и энергии в антропогенной экосистеме.

Работа базируется на результатах исследований, проведенных Агентством по охране окружающей среды США (Barlaz M., Ham R., 1990; Baccini P., 1987), Академией коммунального хозяйства (Абрамов Н.Ф. и др., 1990), институтом водных проблем РАН (Ножевникова А.Н., 1995, 2003; Вавилин

В.А., 2003), кафедрой охраны окружающей среды ПГТУ (Вайсман Я.И., 1995, 2002; Коротаев В.Н., 2000; Рудакова Л.В., 2000; Глушанкова И.С., 2003; Максимова C.B., 2004), а также собственных исследований, проведенных в 1970-2004 г.г.

Основные научные результаты исследований получены при выполнении госбюджетных НИР №№ 01970004985, 01980006593, 01940001427.

Объекты исследования. Полигоны ТБО: г.Чусового, г.Полазна, с. Страшная гора. Действующая и рекультивированная территории полигона ТБО г. Перми «Софроны». Фильтрационные воды (ФВ), донные отложения наземных скоплений фильтрата, свалочные новообразования (СН).

Предмет исследования. Функциональные структуры микробных популяций депонированных ТБО, ФВ и донных отложений наземных скоплений фильтрата на различных этапах деструкции органических веществ. Микробиологические сообщества СН, формирующихся в процессе длительной биодеструкции отходов, размещенных на полигонах. Санитарно-эпидемиологическая оценка ТБО, рекультивированной территории, атмосферного воздуха, поверхностных и подземных водоисточников в зоне влияния полигона. Аэробная и анаэробная деструкция органических веществ ТБО и ФВ на модельных биоректорах.

Цель и задачи работы. Установить основные закономерности изменения микробиоценозов на полигонах депонирования твердых бытовых отходов в процессе деструкции органических веществ для разработки методологии микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния антропогенной экосистемы.

В соответствии с поставленной целью в работе потребовалось комплексно решить следующие задачи:

- Оценить воздействие полигонов ТБО на объекты окружающей среды по экологическим и санитарно-эпидемиологическим показателям на примере типичного для большинства регионов России, полигона депонирования ТБО. Проанализировать экологические условия полигона ТБО как среды жизнедеятельности микроорганизмов и определить их роль в формировании эмиссионных потоков загрязняющих веществ (биогаза, ФВ, свалочного грунта).

- Изучить микробиологические процессы, протекающие на полигоне, работающего в режиме биологического реактора: установить состав, структуру и стратегии микробных популяций, деструктирующих органические вещества ТБО. Дать оценку действующего полигона в санитарно-микробиологическом и эпидемиологическом отношении.

- Изучить рекультивированную территорию полигона ТБО как объект микробиологической конверсии биоразлагаемой фракции отходов в течение длительного их депонирования (25 лет). Экспериментально обосновать санитарно-эпидемиологическую безопасность рекультивированной территории с целью возможного ее использования для хозяйственных нужд, в соответствии с действующими нормативами и правилами.

- Смоделировать процессы биодеградации органических веществ в ФВ и ТБО в аэробных и анаэробных условиях; изучить микробную сукцессию в стационарных условиях.

- Разработать методологию микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигона ТБО на различных этапах его эксплуатации для снижения экологической нагрузки на объекты окружающей среды и принятия технологических и управленческих решений по эксплуатации и рекультивации объектов депонирования ТБО.

Научная новизна работы заключается в основных положениях теоретического и методологического характера.

- Изучен качественный и количественный состав микроорганизмов на различных стадиях деструкции органических веществ в ТБО, ФВ, донных отложениях. Типичными представителями их являются: Bact. aerogenes, Bact. aliphaticum, Bact. denitrificans, Bact. putrificans, Methanobacterium mobilis, M. soehngenii, Th. denitrificans, Mucogone nigra, Mortierella simplex, Pénicillium cammenberti, Act.albidus, Act. putrificans.

- Установлены закономерности и принципы функционирования микробиологического сообщества как самостоятельной системы, способной изменять в процессе своей жизнедеятельности условия среды (реакцию среды рН, окислительно-восстановительные условия, термодинамическое равновесие), заключающиеся в последовательной смене микробиоценозов в зависимости от изменения абиотических факторов полигона ТБО на различных этапах его эксплуатации.

- Доказана применимость универсальной концепции множественности экологических стратегий жизни природных популяций микроорганизмов почвы, соответствующих различным типам отбора, для микроорганизмов, осуществляющих свою жизнедеятельность в условиях полигона ТБО.

- Выявлены микроорганизмы, осуществляющие биодеградацию органических веществ на начальном этапе функционирования полигонов: в поверхностном слое от 2 до 50 см в аэробных условиях - неспороносные бактерии и микроскопические грибы; по мере уплотнения отходов и смены аэробного режима на анаэробный на глубине от 0,5 до 5 м - анаэробные формы и актиномицеты.

- Определены условно-патогенные и патогенные виды микроорганизмов в депонированных отходах, в ФВ, снеговом покрове и поверхностных водоисточниках в зоне влияния полигона и CH. В процессе микробиологической трансформации органической части ТБО изменяются условия среды, в связи с чем вегетативные клетки патогенных микроорганизмов погибают, но споры сохраняются значительное время. Доказано отсутствие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, за исключением споровых форм {Вас. рег-fringens), в СН, сформировавшихся в течение 25 лет после закрытия полигона.

- Установлены закономерности последовательной смены одного сообщества другим на основе потребления микроорганизмами различных ре-

сурсов питания, содержащихся в задепонированных ТБО, что приводит к изменению физико-химических условий на полигоне и способствует образованию СН. Получены данные о формировании в СН в течение 20-25 лет после рекультивации полигонов ТБО микробиологического сообщества, приближающегося по ряду показателей (общая численность микроорганизмов, численность сапрофитов и актиномицетов, соотношение КАА/МПА) к дерново-подзолистой почве.

- Установлена ферментативная активность дегидрогеназ в СН рекультивируемой территории полигона 1,8-2,5 мкг/г, что соответствует активности окислительно-восстановительных процессов в дерново-подзолистой почве (0,18-2,8 мкг/г). В урбанизированных почвах величина ферментативной активности дегидрогеназ составляет 1,0—1,5 мкг/г.

- На основании экспериментальных исследований на модельных биоректорах в аэробных и анаэробных условиях выявлены и количественно определены основные экологические факторы, действующие на полигонах ТБО (температура, влажность, рН, гНг, наличие ингибиторов), и установлена роль микроорганизмов в процессе биодеструкции и трансформации органических веществ ТБО.

- Разработана методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов депонирования ТБО для решения задач по минимизации их воздействия на окружающую среду в период эксплуатации и проведения рекультивационных работ.

Обоснованность и достоверность результатов исследования подтверждается многолетними (более 10 лет) исследованиями автора в области снижения экологической нагрузки полигонов депонирования ТБО на окружающую природную среду; применением современных методов теоретических исследований и большим объемом натурных и лабораторных исследований, выполненных по общепринятым методикам; достаточной сопоставимостью (более 90 %) результатов аналитических решений с результатами натурных и экспериментальных исследований; положительным опытом реализации предложенных рекомендаций на полигонах ТБО Пермского края.

Практическая значимость и внедрение результатов исследования.

Практическая значимость результатов исследования заключается в: разработке методологии, позволяющей управлять полигоном депонирования ТБО как биологическим реактором, за счет регуляции абиотических условий среды и обеспечения жизнедеятельности различных физиологических групп микроорганизмов, с целью улучшения экологической ситуации на территориях, прилегающих к полигону; полученных качественных и количественных характеристиках микробиоценозов, соответствующих различным стадиям деструкции органических веществ ТБО, обосновании индикаторных показателей для диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов ТБО; оценке СН, сформировавшихся в результате длительной физико-химической и биохимической трансформации органических веществ ТБО, по физико-химическим, микробиологическим и бактериологи-

ческим показателям, необходимой при принятии решений о возможных направлениях использования рекультивированных полигонов и свалок ТБО в народном хозяйстве.

Полученные результаты исследований легли в основу рекомендаций по организации экологического мониторинга и производственного экологического контроля полигонов депонирования ТБО, утвержденных Федеральным центром благоустройства и обращения с отходами 15.03.2005 г (№ 84/05-05), а также использованы в качестве исходных данных при проектировании полигонов ТБО Пермского края (г.г. Пермь, Березники, Чусовой, Чайковский, Краснокамск), при выборе направлений рекультивации участков закрытых полигонов в г.г. Санкт-Петербурге, Перми и Пермского края (г.г. Чусовой, Соликамск). Результаты исследований использованы при разработке учебного пособия и лекционного курса «Микробиология и биотехнология» для студентов специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Новизна и практическая значимость исследований подтверждена патентами автора.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Полигон депонирования ТБО функционирует как биологический реактор, экологические условия которого обеспечивают последовательную микробиологическую деструкцию органических веществ.

2. Концепция множественности экологических стратегий жизни природных популяций микроорганизмов почвы универсальна и применима для микробных популяций, деструктирующих органические вещества ТБО; она заключается в соответствии микроорганизмов различным типам отбора по трофическим потребностям.

3. Биодеструкция органических веществ в ФВ и ТБО в аэробных и анаэробных условиях определяется абиотическими факторами и структурой биоценоза; изменение стадий биодеструкции и изменение структуры микробиоценозов взаимосвязаны.

4. Методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов ТБО на различных стадиях деструкции органических веществ; процесс биохимической трансформации описывается предложенной биохимической моделью.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, разработке методик их проведения, анализе и обобщении литературных данных, результатов собственных исследований, в получении комплексных материалов по оценке закономерностей изменения микробиоценозов полигонов депонирования ТБО на различных стадиях деструкции органических веществ. Под научным руководством автора разработаны и утверждены на федеральном уровне рекомендации по организации экологического мониторинга и производственного экологического контроля полигонов захоронения ТБО.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на межвузовских, областных, региональных и международных конференциях: «Загрязнение окружающей среды. Проблемы

токсикологии и эпидемиологии» Москва-Пермь, 1993 г.; «Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях», Пермь-Варна, 1997 г.; «Экологическая безопасность регионов Урала и Западной Сибири», Екатеринбург, 1998 г.; II Международный конгресс ВэйстТэк, Москва, 2001г.; Российская конференция «Экология и здоровье», Пермь-Казань-Пермь, 2003 г.; XXX научно-техническая Всероссийская конференция 111 i У, 2003 г.; II Международная научно-практическая конференция «Экология и научно-технический прогресс», Пермь, 2003 г.; Международная конференция «Сопряженные задачи механики, экологии и информатики», г. Томск, 2004 г.; XII Всероссийская научно-техническая конференция «Экология: проблемы и пути решения», Пермь, 2005 г.; 3-я Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды», Пермь, 2005 г.; IV Международная выставка и конгресс ВэйстТэк — 2005, Москва, 2005 г.

Публикации. По тематике исследований опубликовано 1 монография, 7 статей в центральной печати, 36 публикаций в виде материалов конференций различных уровней, получено 8 патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из 381 источников, в том числе 160 зарубежных. Текст изложен на 282 страницах, иллюстрирован 42 рисунками, 61 таблицей. Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному консультанту профессору, доктору технических наук Рудаковой Л.В. за советы и консультации при постановке цели и задач научных исследований, профессору, д. м.н. Я.И. Вайсману, д.т.н. И.С. Глушанко-вой, д.т.н. C.B. Максимовой за консультации и организационную помощь в выполнении работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы изучения микробиологического фактора в процессе биодеструкции и трансформации органической фракции твердых бытовых отходов, депонированных на полигоне, сформулированы цель и задачи исследования.

Глава 1. Роль микробиологического сообщества в трансформации органогенов полигонов депонирования ТБО. Проведенный анализ состояния проблемы показал, что полигоны депонирования твердых бытовых отходов являются сложной искусственной антропогенной экосистемой, в которой в ходе биохимической деструкции органических веществ формируются конечные продукты - свалочный грунт, ФВ и биогаз, определяющие основную экологическую нагрузку полигонов на объекты окружающее среды. Вместе с тем, крайне недостаточно изучены закономерности изменения микробиоценозов в ходе биохимической деструкции компонентов ТБО, что затрудняет разработку рекомендаций по управлению эмиссией загрязняющих веществ.

Отечественный и зарубежный опыт изучения условий существования микроорганизмов в природных и искусственных экосистемах, а также результаты собственных предварительных исследований, позволили разрабо-

тать методические подходы для проведения натурных и экспериментальных исследований полигонов ТБО, с учетом специфики изучаемых объектов. Для решения задач обеспечения экологической и санитарно-эпидемиологической безопасности полигонов ТБО необходимо: изучить микробные популяции, участвующие в деструкции и трансформации органической фракции ТБО; оценить санитарно-бактериологическое и эпидемиологическое состояние полигонов ТБО, адекватное стадиям деструкции органических веществ и экологическим условиям существования и функционирования микробиоценоза.

Глава 2. Программа, объемы и методы исследования. Для проведения микробиологических исследований в качестве изучаемых объектов были выбраны полигоны ТБО Пермского края, отличающиеся мощностью, этапами и условиями эксплуатации: г. Пермь «Софроны», г. Чусовой, п. По-лазна, с. Страшная гора. В качестве основного объекта изучения был выбран типичный для России действующий полигон депонирования отходов в г. Перми. Выбор полигона обусловлен наличием на нем карт захоронения, функционирующих различное время, что позволяет при соблюдении одинаковой технологии депонирования изучить закономерности формирования и смены микробиоценозов на всех этапах эксплуатации полигона в постоянных физико-географических условиях.

Исходными данными для изучения объектов исследований служили фондовые и отчетные материалы, проектно-техническая документация. При составлении санитарно-экологической характеристики полигона депонирования ТБО применяли комплексные методы, включающие: натурные обследования; физико-химические, микробиологические и бактериологические исследования ТБО, ФВ, поверхностных и подземных водоисточников, расположенных в районе полигона; лабораторные экспериментальные исследования. Надежность результатов анализов обеспечивало использование стандартных методик отбора проб, подготовки их к анализу, проведения аналитических исследований и обработки результатов (РД 52.24.364-485.95, МУ 4.2.668-97, МУ 4.2.671-97, СП 2.1.7.1038-01). Результаты всех экспериментальных исследований (около 80 тыс. определений) обработаны с использованием методов математической статистики (Гланц С., 1999). Пробы анализировались в лабораториях кафедры ООС ПГТУ и в центре Роспотребнадзо-ра Пермского края. На основании полученных результатов были составлены химическая и микробиологическая характеристики исследуемых сред.

Развитие микроорганизмов, относящихся к различным физиологическим группам, определяли по характерному росту на элективных средах, учитывали морфологические и биохимические признаки и время появления культуры (визуально). Проверку чистоты культуры проводили в соответствии с общепринятыми в микробиологической практике методами (Романенко В.И., Кузнецов С.И., 1974; Герхард Ф., 1983). Конечной целью качественного исследования микрофлоры являлось определение их видовой принадлежности по определителям (Красильников H.A., 1949; определитель бактерий Берджи, 1997; Милько А. А., 1974; Rosgate J. R., 1966 и др.). Работа по определению видовой принадлежности микроорганизмов делилась на три части:

изолирование в чистую культуру, микроскопические исследования, культивирование микроорганизмов.

Отбор проб ТБО, ФВ, донных отложений, свалочных новообразований, их доставка в лабораторию, хранение и методы санитарно-гигиенического исследования проводились в соответствии с методами государственного эпидемиологического контроля объектов природной среды и регламентируемых нормативными документами органов здравоохранения (ГОСТ 2969-90, ГОСТ 2613-91, СанПиН 42-128-4433-87). Для сравнения микробиологических процессов, происходящих на рекультивируемой территории полигона, были проведены исследования зональных и урбанизированных почв. Процессы аэробной и анаэробной биодеградации органических и биорезистентных веществ, содержащихся в теле полигона и фильтрационных водах, изучались с использованием методов лабораторного моделирования.

Глава 3. Санитарно-экологическая характеристика объектов исследования. Экологическую и санитарно-эпидемиологическую обстановку территорий, прилегающих к объектам складирования ТБО, изучали на полигонах ТБО в населенных пунктах Пермской области: г. Чусовой, п. Полазна, с. Страшная гора. Оценку динамики, интенсивности и направленности микробиологических процессов проводили на полигоне ТБО г. Перми «Софро-ны», имеющем карты депонирования отходов на различных стадиях деструкции органических веществ ТБО, что позволило оценить закономерности микробиологической сукцессии в процессе эксплуатации объекта и исключить длительные исследования на модельных установках в стационарных условиях.

Исследуемый объект расположен в 22 км от г. Перми и занимает площадь в 56 га, мощность свалочной толщи не превышает 50 м. Полигон функционирует с 1977 г. Общий объем складируемых отходов к концу 2002 г. составил 27250 тыс. м3. Свалочный разрез представлен разновозрастными слоями отходов, не всегда имеющих послойную засыпку грунтом (песок), составляющих минеральную матрицу. Полигон г. Перми расположен вблизи жилой застройки и является источником антропогенного загрязнения, воздействующего на природную среду и здоровье населения. ФВ выходят на поверхность и скапливаются в углублениях рельефа местности, образуя наземные скопления. Площадь санитарно-защитной зоны - 6 га. На интенсивность микробиологических процессов, происходящих на полигоне депонирования ТБО, большое влияние оказывают абиотические факторы среды: морфологический состав отходов, содержание органической фракции, климатические условия, физико-химические условия среды обитания. Морфологический состав отходов, поступающих на полигон, представлен в табл. 1. Состав органической фракции отходов и степень биоразложения представлены в табл.2.

Климатические условия полигона ТБО определяют такие важные для микрофлоры факторы, как влажность и температура.

В условиях Западного Урала влажность депонированных ТБО колеблется в зависимости от сезонов года в пределах 40 - 70 % и составляет в среднем 44 %, в осенний и зимний периоды — 45,3 %, весной — 47,7 %, летом

- 37,7 %. Амплитуда колебания температуры воздуха изменяется от -15,1 °С в январе, до +23,7 °С в июле. Среднегодовая температура составляет от +1,2 до -1,5 °С.

Таблица 1

Морфологический состав отходов полигона депонирования г. Перми

Фракционный состав Брутго-формула Доля фракции, %

Пищевые отходы С32О.3Н57О. 90188.4NJ4.pS 10,6

Макулатура С$80.бН952.зО440.8№3.49^ 22,6

Дерево Ст,Н¡тОвц. «А^,^ 2,3

Садово-парковые отходы С424я Н бзг.яОцз.в Nцл Б 10,5

Ткань, текстиль Сш,8Н139б04Ц 8^ 70.25 4,2

Кожа, резина С404.4^634, »О ¡8. №5 7.25 1,2

Пластик C3.5Hs.0OlS 2,6

Черные и цветные металлы Ре, Си, М, Сг, РЪ и др. 2,75

Стекло - 17,3

Строительный мусор - 14,1

Кости - 0,5

Прочие - 11,35

Таблица 2

Состав органической фракции ТБО_

Компонент Химический состав Содержание, % к сухим ТБО Компонент (степень биоразложения)

Целлюлоза (С6Н10О5)„ 51,2 Умеренноразлагаемый

Гемицеллюлоза (С6Н10О5)ю (С,Н804)„ 11,9 Умеренноразлагаемый

Протеины С53 Н,„ 022Ы„8 4,2 Легкоразлагаемый

Пектин - <3 Легкоразлагаемый

Лигнин 15,2 Трудноразлагаемый

Растворимые сахара С/2 Н22О11 0,35 Легкоразлагаемый

Реакция среды оказывает большое влияние на жизнедеятельность микроорганизмов. Под влиянием рН среды изменяется их ферментативная активность и направленность биохимических процессов. Развитие различных групп микроорганизмов возможно в определенных границах рН среды. На исследуемом объекте реакция среды колеблется от слабокислой до щелочной рН=б,2 — 8,2. Скорость биодеградации отходов на полигоне зависит от условий протекания метаболических процессов в микробиальной клетке, определяемых степенью аэробности среды (гНг), величина которой в верхнем, не уплотненном слое отходов, составила 21,4-22, в уплотненном - 4,8 - 6,2.

Анализ экологических условий полигона ТБО г. Перми показал, что наличие в депонированных отходах, доступных для микробиологической де-

струкции разнообразных органических фракций, достаточное количество влаги в отходах, приемлемой для бактериальной жизнедеятельности температуры будут способствовать развитию различных популяций микроорганизмов, связанных трофическими взаимоотношениями, и способных поддерживать рН и окислительно-восстановительные условия среды.

Глава 4. Экологические стратегии микробных популяций, дест-руктирующих органические вещества на эксплуатируемой и рекультивируемой территориях полигона ТБО. Микроорганизмы, деструктирую-щие органические вещества ТБО, изучались в депонированных ТБО, ФВ и донных отложениях из наземных скоплений фильтрата. При изучении микробных популяций в сложной системе полигон - микроорганизм уделяли внимание динамике и месту, занимаемому каждой физиологической группой в антропогенной экосистеме. Значимость таких исследований позволяет подойти к решению общих проблем регуляции микробиологической активностью на полигоне депонирования ТБО. На распространение микроорганизмов в исследуемых средах в первую очередь оказывают влияние наличие органических веществ, кислорода и водной фракции. Каждая популяция обладает экологическими характеристиками (ростовые, константа насыщения), которые обеспечивают ей то или иное положение в биотическом сообществе и определяют стратегию и тактику поведения популяции в сложной природной среде. Как показали исследования, микробное сообщество включает различные функциональные группы микроорганизмов, взаимосвязь которых осуществляется на основе потребления различных субстратных ресурсов и биохимических механизмов биодеградации органического вещества. Взаимоотношения различных групп микроорганизмов определяются превращениями вещества и энергии, что приводит к изменениям в структуре микробной популяции и последовательной замене одного сообщества другим. Универсальная концепция множественности экологических стратегий жизни микробных популяций почв, соответствующих их типу, физиологической организации и условиям отбора (Бабьева И.П., Зенова Г.М., 1989, Добровольская Т.Г., 2002)использована нами для микроорганизмов, существующих в условиях полигона и осуществляющих трансформацию ТБО. Результаты микробиологических исследований отходов, депонированных на полигоне, представлены на рис. 1.

В пробах, отобранных с глубины от 0,5 до 5 м, обнаружено наибольшее количество микроорганизмов, данные согласуются с исследованиями Ножевниковой А,Н. (1995), обнаружившей наличие активной микрофлоры в пробах грунта полигона на глубине 2,5 — 5 м, где субстраты используются быстрее, Количество сапрофитных бактерий в 1 г составило 1,5 . 106- 1,7. 106 КОЕ. Общее количество бактерий - 3,5 . 108 - 4,3 . 108 клеток в I г.

Большинство обнаруженных представителей родов Bacillus, Micrococcus, Mycobacterium и все выделенные представители родов Actinomyces, Proactinomyces были отнесены к гидролитикам, которые соответствуют популяциям с ¿-отбором.

%

100—

go—

ВО— ■

70—

ВО—

50—

40— -

30—

20—

10—

О —, 123456789

В шдрсяитики Шкспиотрофы □ вторичные анаэробы

Рис. 1. Экологические стратегии микробных популяций, деструктирующих органические вещества отходов полигона ТБО г. Перми: 1 — актиномицеты; 2 - бактерии; 3 - бациллы; 4 - микрококки; 5 - микобактерии; 6 - проактиномице-ты; 7 - псевдомонады; 8 - метаногены; 9 - сульфатредуцирующие Все эти виды были способны разлагать полимерные соединения (целлюлозу, крахмал), благодаря наличию у них гидролитических внеклеточных ферментов, и превращать их в растворимые мономеры в процессе гидролиза. Организмы с ¿-стратегией отличались высокой скоростью роста за счет продуктивности, широты занимаемой ниши и способностью доминировать на ранних стадиях биодеградации органической фракции отходов. Накопление мономерных соединений (аминокислот, простых Сахаров) способствовало появлению и активному росту микроорганизмов - копиотрофов, соответствующих популяциям Г-отбора. Обнаруженные в отходах представители копиотрофов были отнесены к родам Bacterium, Pseudomonas, Mycobacterium. Присутствие в экосистеме популяций K-отбора указывает на более полное использование доступных субстратов в результате жизнедеятельности предшественников. Организмы K-отбора, представлены, в основном, вторичными анаэробами: сульфатредуцирующими и метаногенными бактериями, утилизирующими органические фракции ТБО на конечной стадии анаэробных превращений. Распределение, обнаруженных видов в отходах в соответствии с типами отбора (рис.1), показало, что первостепенное значение в деструкции органогенов ТБО в аэробных и анаэробных условиях принадлежит в основном популяциям с £ и К отборами. С учетом возможного попадания на полигон ТБО нефтезагрязненных и замазученных отходов были проведены исследования по определению состава микроорганизмов, способных использовать в качестве единственного источника углерода твердые и жидкие углеводороды. Выделенные виды микроорганизмов принадлежат к различным физиологическим группам: Вас. methanicus, Мус. rubrum, Proact. paraffinae, Proact. lipolyticus, Bact. aliphaticum.

Изучен микробиологический состав ФВ, представляющих собой продукты трансформации органической фракции отходов, транспортируемых дождевыми и отжимными водами. Наличие водной фазы с растворенными в ней солями, присутствие органических веществ (ХПК от 680 до 1120 мг

Oj/дм3), слабощелочная реакция среды (7,5 - 7,7) указывают на условия благоприятные для существования микрофлоры. Проведенными микробиологическими исследованиями (рис.2) установлено, что общая численность сапро-фитов в ФВ варьируется отО,88"Ю3 до 1,8б'Ю3КОЕ в 1 мл. Общее количество микрофлоры составляло 6,Г105-2,5"108 клеток в 1 мл. В ФВ обнаружены, в основном, те же виды микроорганизмов, что и в депонированных отходах. Представители родов Chromatium, Streptococcus, Vibrio и Thiobacillus присутствовали только в ФВ и не обнаружены в отходах.

Вгидролитихиикопиотрофы □ вторичные анаэробы

Рис.2. Экологические стратегии микробных популяций, деструктирующих органические вещества ФВ полигона ТБО г. Перми: 1 - актиномицеты; 2 - бактерии; 3 - бациллы; 4 — микрококки; 5 - микобактерии; б -проактиномицеты; 7 - псевдомонады; 8 - хромобактерии; 9- стрептококки; 10 - тиобациллы; 11 - сульфатреду-цирующие; 12 - метаногены Микробные популяции группы Г и К - стратегов, в ФВ более многочисленны в видовом и процентном отношениях по сравнению с данными группами в депонированных отходах (рис. 2). Развитие сульфатредуцирую-щих бактерий в фильтрате может привести к смене типа воды от сульфатно-хлоридно-натриевой к гидрокарбонатно-хлоридно-кальциевой. Повышение реакции среды будет способствовать осаждению Са и Mg. Выделенные суль-фатвосстанавливающие бактерии относились к виду D. desulfuricans. Процесс прямого восстановления нитратов до свободного азота осуществлялся видами: Вас. denitrificans, Ps. denitrificans, Ps fluorescens. Способность к активной денитрификации была обнаружена у вида Chromobacterium stolonatum. Бактерии, окисляющие твердые и жидкие углеводороды (сырая нефть, парафин), представлены видами Ps. zelinskii, Bact. aliphaticum, Act. albicans.

Экологические стратегии микробных популяций донных отложений фильтрата представлены на рис. 3. Общее количество бактерий в донных отложениях составляло 9,8"Ю4 - 18,0 ' 105 клеток в 1г, сапрофитов - 2,2 -103 4,8"103 КОЕ в 1 г. В донных отложениях преобладали виды, способные развиваться в анаэробных условиях: сульфатвосстанавливающие, метаногенные, разлагающие углеводороды. Микрофлора донных отложений характеризова-

лась наличием преобладающих популяций L-отбора и организмов К-отбра. Популяции Г-отбора в условиях острой конкуренции за доступный субстрат представлены родами Bacterium, Pseudomonas, Mycobacterium (рис.3).

too ю so

70 80 50 40 30 20 10 о

Рис. 3. Экологические стратегии микробных популяций, участвующие в разложении гетеротрофной субстанции донных отложений ФВ полигона ТБО: 1 - актино-мицеты; 2 - бактерии; 3 - бациллы; 4 - микрококки; 5 - микобактерии; 6 - проак-тиномицеты; 7 - псевдомонады; 8 - тиобациллы; 9 - сульфатредуцирующие; 10 -метаногены

Совместно с культурами метаногенных бактерий на элективных средах развивались сульфатредуцирующие и гнилостные клостридии Вас.гиЪеИш, Вас.се1Ыояае теЖатсит. Обнаруженные виды связаны синтрофными отношениями. Типичными представителями донных отложений являлись метано-генные бактерии видов: Ме1капоЪасХегшт тоЫШ, М. /огтШсит, М. soehnge• пи. Преобладающим видом в донных отложениях являлся вид М. /огтШсит. Данный организм является доминирующим представителем метаногенных бактерий, обнаруженный в илах метантенков многими исследованиями.

Микробиологические исследования свалочного грунта, ФВ и донных отложений наземных скоплений фильтрата показали, что микробные ассоциации занимают определенное место в изучаемой среде и сообществе, соответствующее их типу, физиологической организации и условиям отбора.

После закрытия полигона или отдельной его территории возникла необходимость оценки СН и определения возможности и направления экологически и эпидемиологически безопасного освоения рекультивируемых территорий полигона. Исследования СН, образовавшихся в результате 25-летней деструкции ТБО, проводились на рекультивированной территории полигона «Софроны» г. Перми. СН полигона на глубине 8-10 метров характеризуются высокой пористостью 65-70 % и соответствуют категории «весьма влажные насыщенные грунты». Результаты исследований, представленные в табл.3 показали, что СН имеют: щелочную реакцию среды рН=8,5 - 8,9, - 280340 тч, гН2 — от 5,3 до 6,9. Общее количество сапрофитной микрофлоры составляло 0,89 ' 103— 1,97 " 103 клеток в 1 г. Сравнительные данные показывают, что численность сапрофитных бактерий в СН не превышало их содержания в зональной почве и несколько выше, чем в урбаноземе (табл. 3). Общая

численность микроорганизмов составила в пересчете на 1 г влажного и абсолютно сухого веса СИ десятки млн. клеток. Процент мертвых клеток незначителен (0,5%). В СН обнаружено большое количество бациллярных форм, численность которых составила от 252 тыс. до 1,8 млн. КОЕ в 1 г. Данные группы микроорганизмов появлялись на более поздних стадиях деструкции органических веществ, когда основное количество легкодеструкти-руемых соединений уже использовано. Трансформация органических веществ под действием гидролитиков и копиотрофов оказала влияние на формирование микробного сообщества с низким содержанием в СН олигонитро-филов по сравнению с зональной почвой и урбаноземом (табл. 4). В отличие от зональной почвы и урбанозема для СН полигона характерна более высокая численность микроскопических грибов и актиномицетов, большинство представителей которых являются активными деструктантами целлюлозы. Общее количество азотобактера соответствовало урбанозему.

Индикация стадий микробной сукцессии в СН, определенная по коэффициенту К, показала, что несмотря на высокие значения коэффициента К, характеризующие поздние стадии микробной сукцессии, процесс биодеградации органогенов в СН не может считаться полностью завершенным. Микробная сукцессия не достигла еще полной зрелости. Микробиологическое сообщество в СН характеризовалась высокой численностью жизнеспособных клеток, ростом грибов и актиномицетов, целлюлозных бактерий.

Степень минерализации органических веществ в СН и дерново-подзолистой почве одинаковы, в урбаноземе процесс заторможен. Процесс минерализации органических соединений азота в отходах протекал несбалансированно. При исследовании в СН обнаружены только представители рода М/го^оотопж, осуществляющие первую стадию нитрификации - окисления аммонийных солей до нитритов, содержание которых составило 0,19-0,4 мг/г.Выделенные нитрифицирующие бактерии относились к виду ЫНгоБото-пай еигора. Представители данного вида являются постоянными обитателями почвы. Совместно с нитрифицирующими бактериями развивались бактерии вида Ыигососсиз пИгозит, окисляющие аммонийные соли в нитриты. Отсутствие представителей второй фазы нитрификации указывает на торможение процесса, что вероятно, связано с недостатком минерального азота и щелочной реакцией среды СН. Конкурентом азота для нитрифицирующих бактерий являлся азотобактер, который способен использовать не только молекулярный азот, но минеральные и органические соединения азота. Из СН были выделены различные виды азотобактера: Аг. сИгоососспт, Аг. agШs, Л:, \ine-\cmdii, из анаэробных фиксаторов азота - С/. ра$1ег1апит. С1. равгепапит обнаружен как в пробах грунта с глубины 11м, так и отобранных с глубины 0,5 м, что связано с развитием аэробных видов, создающих в верхних слоях СН дефицит кислорода.

Таблица 3

Микробиологическая характеристика СН 25-летнего возраста, зональной почвы и урбанозема

Наименование пробы рн Кол-во бактерий наМПА, КОЕ/г Общее количество микроорганизмов, кл/г Бациллярные формы бактерий, КОЕ/г Кол-во микроскопических грибов, КОЕ/г Кол-во актино-мицетов, КАА, КОЕ/г азотобактер

В 1 г влажного грунта В 1 габс. сухого грунта Общее кол-во обросших комочков, % Кол-во бактерий на среде Эшби, КОЕ/г

СН 8,58,9 0,89-10'-1,97-103 1,6-106-11,610е 2,1-10"-1510" 0,25-10"-1,810" 8,6-127,0 6,0-43,0 87,5-93,0 9,0-11,0

Дерново- подзолисгые суглинки 6,37,9 1,05-10э-2,49-103 0,6-10"-1,1-10" - 0,7-3,8 5,0-19,0 Не обнар.

Урбаноземы 8,08,5 0,38-1031,49-103 — — - 1,2-4,5 43,0-47,8 89,8-98,8 —

Таблица 4

Характеристика микробных популяций СН, зональной почвы и урбанозема_

Наименование пробы Отношение микроорганизмов

Коэффициент микробной сукцессии К КАА МПА Олигоиитрофилы МПА

СН 2359,5-7614,2 0,006-0,02 0,006-0,01

Дерново-подзолистые суглинки 441,7-571,4 0,005 - 0,008 0,22-0,05

Урбанозем 1322,1-1368,4 0,35-1,13 0,57-1,00

Сравнительная характеристика микрофлоры (рис.4) показала, что способность к деструкции целлюлозы в СН принадлежит к тем же систематическим группам, что и в дерново-подзолистой почве. Количество видов и интенсивность их развития значительно ниже, чем в зональной почве.

El ектиномицеты ® грибы СЭ бактерии

Рис.4. Интенсивность развития целлюлозных микроорганизмов: I - СН полигона ТБО,П - зональная дерново-подзолистая почва: 1 - Act. albidus, 2 - Act. viridis, 3 - Act. griseus, 4 - M. niger, 5 - P. cammenberti, 6 - Cyt. hutchinsonii, 7 - S. myxo-coccus, 8 - Мус. cytophagus, 9 - V. vulgaris

Исследование биогенности методом аппликации показало, что в СН были обнаружены белки в 50 % исследуемых образцов. Для оценки интенсивности биохимических процессов в СН и различных видах почв определяли их дегидрогенезную активность. Данные приведены в табл. 5. Полученные результаты указывают на сравнительно высокую активность дегидрогеназ в СН, которая соответствует активности окислительно-восстановительных процессов, протекающих в дерново-подзолистой почве.

Таблица 5

Показатели дегидрогеназной активности и биогенности

Наименование объекта Дегидрогеназа, мкг/г Белок, % обнаружения

СН 1,8-2,5 50

Дерново-подзолистая почва 0,18-2,8 30

Садово-огородная почва 2,0-3,0 Не опред.

Урбанозем 1,0-1,5 Не обнар.

На основании проведенных экспериментальных исследований определены экологические стратегии микробных популяций, участвующих в деструкции органических веществ в ТБО на этапах эксплуатации и рекультивации полигона депонирования ТБО. Установлено, что в процессе биодеструкции ТБО в течение 25 лет формируется микробиологическое сообщество, близкое к дерново-подзолистой почве.

Глава 5. Оценка санитарно-бактериологического и эпидемиологического состояния полигона ТБО г. Перми. Микробиологические исследования по оценке эпидемиологического состояния были проведены в депонированных отходах полигона, ФВ, снеговом покрове и подземных водах (в зоне влияния полигона), в поверхностных источниках (в пределах сани-тарно-защитной зоны полигона), в природном водоеме (р. Бродовая), а также в СН, сформировавшихся при длительной биодеградации ТБО (25 лет).

Проведенные исследования показали, что в снеговом покрове отсутствует патогенная микрофлора как в санитарно-защитной зоне, так и за ее пределами. Представители условной патогенной микрофлоры, обнаруженные в снеговом покрове, представлены бактериями E.coli и Klebsiella, способными вызывать острые кишечные расстройства и гнойные процессы дыхательных путей (пневмонию). С увеличением расстояния от полигона на 3000 м снижается содержание сапрофитной микрофлоры в 2,2 раза, количество лак-тоположительных кишечных бактерий - в 3,2 раза, бактерий E.coli - в 26 раз.

В депонированных отходах, размещенных на эксплуатируемых картах, присутствуют бактерии группы кишечной палочки в поверхностном слое отходов (0 - 0,5м). Количество БГКП составляет 1,0-106 - 1,0.107 КОЕ в 0,1 г. Количество термофильных бактерий - 1,0.104 - 1,0.105 КОЕ/г. Присутствие в отходах бактерий кишечной палочки и термофилов в значительных количествах является показателем неблагоприятного санитарного состояния полигона и указывает на загрязнение отходов выделениями человека и животных. В поверхностном слое отходов обнаружена условно-патогенная и патогенная микрофлора. Выделенные представители относятся к различным физиологическим группам: бактерии, актиномицеты, микрококки, способные вызывать различные заболевания (туберкулез, дифтерию, лишаи и др.).

Санитарно-эпидемиологическое состояние ТБО полигона «Софро-ны» в сравнении с зональными почвами оценивали по санитарно-бактериологическим показателям (табл. 6). Результаты исследования сравнивались с усредненными данными санитарно-бактериологического состояния полигонов ТБО по России, урбаноземов и почв лесолуговой зоны. По данным исследований наибольшую эпидемиологическую опасность представляет верхний слой отходов полигонов ТБО и урбаноземов, где превышение нормативных показателей составило 10 - 1000 раз.

Результаты экспериментальных исследований по оценке общего количества сапрофитной микрофлоры, бактерий Coli и С/, perfringens хорошо согласуются с литературными данными, полученными при исследовании подобных объектов (свалок и полигонов). Присутствие патогенной и условно-патогенной микрофлоры на полигоне ухудшает санитарные условия труда обслуживающего персонала. Патогенная микрофлора может поступать с ФВ в поверхностные и подземные водоисточники, что обуславливает риск заражения людей, живущих вблизи полигона захоронения ТБО. В ФВ полигона ТБО обнаружена условно-патогенная и патогенная микрофлора, представители которой принадлежали к родам Actinomyces, Micrococcus, Pseudomonas, Bacterium.

Таблица б

Сравнительная санитарно-бактериологическая характеристика полигонов ТБО и зональных почв

Наименование объекта Глубина отбора проб, м Общее количество бактерий, КОЕ/г Титр Coli/1г Титр С/, perfringens /1г

Сапрофиты Общее кол-во

Полигон ТБО г. Перми 0,05 - ,25 1,5-10*1,7-107 3,5'Ю8 — 4,3-Ю8 0,00010,01 0,01-0,1

Полигоны (в среднем по России) 0,1-0,5 1,3-10"-1,7-Ю7 0,00010,01 0,01-0,1

Урбанозе-мы> 0,1-0,25 4,0'10" — 4,0107 — 0,0000010,1 0,0001-0,1

Почвы лесолуговой зоны 0,050,25 2,010"-2,5'106 — <0,1 ОД

Норматив Не норм. Не норм. >0,1 >0,1

Среди условно-патогенной микрофлоры преобладали представители рода Micrococcus. Количество лактозоположительных бактерий соответствовало нормативным показателям, бляшкообразующих колифагов - ниже установленных нормативов. В ФВ была обнаружена бактерия Coli. Коли-титр составил 0,06-0,01кл./мл; коли-индекс от 16,0 до 100 тыс. кл./дм\

В донных отложениях наземных скоплений фильтрата присутствовали представители условно-патогенной микрофлоры Micrococcus candidus, М. epidermis и Вас. serositidis, которые обнаруживались и в депонированных отходах полигона ТБО. Бактерия Coli в донных отложениях не выделена.

Санитарно-бактериологические исследования подземных и поверхностных природных водоисточников показали, что в подземных водах не обнаружены бактерии E.coli и патогенная микрофлора. В природных водах (р. Бродовая) количество лактозоположительных кишечных бактерий в 2 раза выше нормативных показателей, патогенная микрофлора отсутствует. На основании полученных данных можно заключить, что полигон ТБО не оказывает влияние на подземные водоисточники, но влияет на поверхностные, что подтверждается превышением содержания ЛКП.

Исследования СН на рекультивированных картах полигона ТБО позволили установить, что бактерии группы кишечной палочки обнаружены в пробах с глубины 3 и 10 м, но их количество не превышает допустимых значений и соответствует малозагрязненным почвам. Содержание термофильных бактерий изменяется от 1,5 . 107 КОЕ/г (глубина 2 м) до 1,5 . 102 КОЕ/г (глубина 8 м). Представителями патогенной микрофлоры являются С/, perfringens, Bact. руосуапеит. Содержание CI. perfringens увеличивается с глубиной от 4 до 11 м. Присутствие CI. perfringens в глубоких слоях СН объясняется способностью бацилл сохраняться длительное время в виде покоящихся форм (споры).

На основании результатов исследований установлено, что действующий полигон депонирования отходов «Софроны» является неблагополучным объектом в санитарно-бактериологическом и эпидемиологическом отношении, что связано с присутствием условно-патогенной и патогенной микрофлоры в депонированных отходах, ФВ, поверхностных водоисточниках и снеговом покрове в пределах санитарно-защитной зоны и за ее пределами. Отмечено улучшение санитарно-эпидемиологической обстановки на картах депонирования отходов, с длительным сроком биодеградации органических веществ (25 лет). СН 25-летнего депонирования, формирующиеся в рассмотренных условиях, не представляют опасности в санитарно-эпидемиологическом отношении. Полученные материалы представляют значительный теоретический и практический интерес и позволяют приблизиться к решению общей задачи - обоснованию хозяйственного освоения территорий свалок и полигонов после их рекультивации.

Глава 6. Моделирование процессов биодеградации органогенов в компонентах экосистемы полигона: фильтрационных водах и ТБО. Представлены результаты моделирования процессов деструкции органических веществ в ФВ в аэробных и анаэробных условиях, а также биодеградации и трансформации органогенов, содержащихся в ТБО. Исследования процессов деструкции органических веществ в ФВ необходимы для оценки уровня и времени воздействия опасных сточных вод на природные экосистемы и разработки технологий и технических решений по биохимической очистке с целью минимизации экологической нагрузки полигонов ТБО.

Аэробному биохимическому окислению подвергались фильтрационные воды, содержащие органические вещества: по ХПЕС - 550 мг/дм3, по БПКполн.- 280 мг 02/дм3. Пороговое разбавление по цвету составляло 1:5930, по запаху — 1:29168; рН=7,3. Аэробная биодеградация осуществлялась на модельных установках - аэротенках с участием микроорганизмов активного ила. Параметры работы установок: доза ила - 2,3 г/дм3, иловый индекс - 52 мл/г, нагрузка на ил 550 мг/дм3 по ХПК, температура - 18-20 °С, рН=7,3, остаточное содержание кислорода не менее 2 мг/дм3. Процесс контролировали по показателям: рН, органолептическим, содержанию органических и минеральных веществ, в том числе тяжелых металлов.

В процессе деструкции органических веществ ФВ скорость оседания ила высокая, иловый индекс достигал 52 мг/г, концентрация ила - 4,8 г/дм3. В аэротенке присутствовали индикаторные виды гидробионтов, живущие как при высоких, так и при низких нагрузках на активный ил (Litonotus fasciola, Centropyxis, Nematodes, Rotaría rotatoria и др.). Фауна биоценоза активного ила при окислении органических веществ ФВ характерна для нитрифицирующего ила. В очищенной жидкости концентрация нитритов изменялась от 0,5 до 1,0 мг/дм3, что указывало на недостаток доступных для микрофлоры органических соединений при избытке минеральных. Реакция среды в очищенной воде слабощелочная, рН=7,7, количество хлоридов увеличилось с 3,8 до 5,2 г/дм3; сульфитов с 0,28 до 0,32 мг/дм3. Высокое содержание хлоридов в очищенной жидкости объясняется накоплением хлорорганических

соединений в очищенной воде. Процент снижения органических веществ по ХПК составил 21,5%; по БПКП0Л„ - 60,7%. В очищенных ФВ улучшились ор-ганолептические свойства: пороговое разбавление по цвету уменьшилось в 78 раз, запах отсутствовал, уменьшилось содержание таких металлов как железо, хром, марганец, свинец, что связано с их сорбцией активным илом. На основании результатов аэробной биодеструкции органических веществ в ФВ можно заключить, что процесс затруднен из-за присутствия в фильтрате соединений фенольного типа и хлорорганических веществ, являющихся биорезистентными. Присутствие этих соединений доказано хромато-масс-спектрометрическим методом.

Для определения возможности биодеструкции этих соединений был использован анаэробной метод с использованием модельных анаэробных реакторов - лизиметров. Исследования начали с нагрузки по ХПК — 490 мг/дм3, концентрации ила 55 г/дм3 с влажностью 88%. Процесс анаэробного сбраживания составил 35 сут. Динамика процесса анаэробного сбраживания представлена на рис. 5. Процесс анаэробного сбраживания проводили при температурах 20 и 37°С, наибольшая скорость газовой эмиссии наблюдалась на 35-40 сут. В контрольном варианте процесс газообразования практически отсутствовал. После анаэробной очистки реакция фильтрата слабощелочная, улучшились органолептические свойства. Порог по цвету снизился в опытных вариантах: при 20°С - в 3,3 раза; при 37°С - в 8,3 раза, в контроле при 20°С - в 7,4 раза. В опытных вариантах ощущался сильный запах сероводорода, накопление которого в процессе анаэробного сбраживания снижало эффект деструкции органических веществ. Негативное влияние сероводорода на процесс сбраживания органических веществ отмечено при 50 мг/дм3 {Donald В., 1995 г.).

Процесс анаэробного сбраживания органических веществ ФВ происходил при низких значениях редокс-потенциала: в опытных вариантах гН2 изменялось от 2,7 до 1,7, в контроле составляло 7,2.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Сутки

—А-контроль -»-Т = 20 Т = 37

Рис. 5. Динамика эмиссии биогаза в процессе анаэробной биодеструкции ТБО

После завершения процесса сбраживания произошло увеличение значений ХПК в ФВ водах, что свидетельствовало о частичной бидеструкции трудноокисляемых компонентов в процессе анаэробного сбраживания.

Исследование биодеградации и трансформации биогенов ТБО в фазе метаногенеза посредством моделирования при постоянных условиях: температура (37 ±2 °С) и влажность (80 %) позволило проследить сукцессион-ные изменения в микробиоценозе, что необходимо для решения общих проблем регуляции микробиологической активностью в процессах биодеструкции органических веществ. Процесс биодеградации изучался на модельных экосистемах в анаэробных реакторах-лизиметрах. Принцип действия установок и определение объема газовой эмиссии основаны на принципе вытеснения газа жидкостью. По данным Barlaz М.( 1990) сложные процессы, протекающие в трехмерной толще полигона, хорошо имитируются в этих условиях. Для экспериментального исследования процесса биодеградации отходов, определения состава эмиссии, изучения динамики их изменения во времени были использованы отходы общей массой 500 г, морфологический состав которых соответствовал ТБО, депонируемых на полигоне.

Применение метода анаэробной биодеструкции отходов полигона ТБО показало, что процесс происходил в две фазы: ацетогенной (гидролиз и ацидогенез) и метаногенной. В результате микробиологической деструкции органических веществ происходила их трансформация в газообразную (био-газ), жидкую (фильтрат) и твердую (разложившаяся масса) фракции. Наибольшая эмиссия биогаза установлена на метаногенной стадии на 137 сутки. В процессе дальнейшей деструкции ТБО эмиссия биогаза стабилизировалась на уровне 890 мл. Биодеструкция отходов на стадии ацетогенеза осуществлялась в аэробно-анаэробных условиях среды: рН от 3,5 - 6,15 и гНг от 1,97 до 4,8; в метаногенной в условиях облигатного анаэробиоза при и рН 6,7- 8,2 и гН2 от 5,4 до 4,3. При биодеструкции органической фракции отходов не происходило накопление ЛЖК, что подтверждалось присутствием активной метаногенной популяции и нейтральной реакции среды на стадии метагенеза.

В результате потребления микроорганизмами различных ресурсов питания при биодеструкции отходов осуществлялась замена одного сообщества другим и изменялись физико-химические условия среды. Индикация стадий микробной сукцессии, определенная по изменению коэффициента К, показала, что в процессе биодеградации отходов происходило увеличение общего количества микроорганизмов и снижение количества сапрофитных бактерий при общей тенденции роста величин коэффициента К, значения которого в конце периода исследования (180 суток) увеличились в 30 раз по сравнению с его первоначальной величиной. Увеличение коэффициента К показало, что в процессе биодеструкции отходов появляются зрелые сообщества, характеризующиеся видовым разнообразием, в котором преобладала микрофлора с К-стратегией и уменьшалась доля быстрорастущих L-стратегов. Деструкцию органических веществ осуществляли микроорганизмы различных физиологических групп: начальный гидролиз в аэробной зоне-грибы, актиномицеты, псевдомонады; гидролиз в анаэробной зоне - первич-

ные анаэробы: клостридии, бациллы; продукты гидролиза первичных анаэробов (Н, ЛЖК) - вторичные анаэробы: метаногенные, сульфатвосстанавли-вающие, денитрифицирующие бактерии.

Проведенные экспериментальные исследования по биодеструкции органической фракции ТБО, и органических веществ, поступающих в окружающую среду, в виде ФВ показали, что в оптимальных условиях абиотической среды происходит эффективный процесс трансформации веществ, сопровождающийся сукцессионными изменениями микробиоценоза, что создает предпосылки для развития системы управления микробиологическими процессами в антропогенной экосистеме - полигон ТБО с целью снижения негативного его воздействия на природные объекты и уменьшения сроков его ассимиляции с окружающей средой.

Глава 7. Методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов депонирования ТБО на разных этапах эксплуатации. Результаты длительных экспериментальных натурных и лабораторных исследований экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов ТБО показали необходимость разработки системы оценки объектов с учетом стадии деструкции органических веществ. Необходимость разработки такой системы обусловлена отсутствием в настоящее время, во-первых, систематических биологических и санитарно-гигиенических исследований полигонов ТБО, во-вторых, комплексных методов оценки состояния объектов депонирования ТБО с учетом этапа деструкции органических веществ.

В основе системы — полигон захоронения ТБО, представляющий собой с биологической точки зрения искусственную антропогенную экологическую систему, функционирующую на протяжении длительного времени, в которой можно оценить продуктивность, выражающуюся в скоростях эмиссии загрязняющих веществ, образующихся в результате биодеструкции отходов; выявить наиболее значимые абиотические и биотические факторы, оказывающие воздействие на процессы трансформации веществ в массиве отходов полигона; определить закономерности смены сукцессионных сообществ и перехода в фазу климаксного состояния. Каждому этапу эксплуатации полигона ТБО соответствует стадия биодеградации органических веществ, присутствующих в ТБО и, следовательно, сообщество живых организмов, осуществляющих процесс с той или иной эффективностью.

Проведенные экспериментальные исследования в натурных и лабораторных условиях позволили выявить ряд закономерностей, позволяющих оценить экологическое и санитарно-эпидемиологическое состояние полигона. Установленные закономерности касаются ряда микробиологических параметров и физико-химических условий среды. К числу индикаторных показателей, характерных для той или иной стадии биодеструкции, относятся: количество сапрофитных бактерий; общее количество микроорганизмов; коэффициент микробной сукцессии; рН; ГН2', индикаторы на биогенность (присутствие белка, целлюлозоразрушающие); дегидрогеназная активность; общее количество азотобактера; санитарно-бактериологические показатели

(титр Coli, 0,1 г, титр С/, perfringens, 1 г); коэффициент минерализации (КАА/МПА); индикаторы метаногенеза (метаногенные бактерии). В табл. 7 приведены численные значения перечисленных показателей, характерных для этапа активной эксплуатации и этапа рекультивации по сравнению с дерново-подзолистыми почвами, в наибольшей степени распространенными на территории Пермской области. Полученные данные свидетельствуют о сук-цессионных процессах, происходящих в свалочном грунте полигона.

Анализ процессов деструкции отходов позволил разработать биохимическую модель разложения отходов на стадиях аэробной деструкции, активного и стабильного метаногенеза, приведенную в табл. 8. Целлюлозосо-держащие отходы ((CsHiqOs)^ в модели представлены в виде глюкозы -CfH/jOf (п0, кмоль), и определены, исходя из известного морфологического состава отходов, по формуле:

«0 = 2 -1000 , (1) 6 м.

где п0 - первоначальное содержание твердой глюкозы в 1 тонне сухих отходов, кмоль/т; па - число кмолей углерода в 1 кмоль фракции отходов; М, — молярная масса фракции отходов, кг/кмоль;

Xj — массовая доля целлюлозосодержащей фракции в ТБО.

С учетом возможных превращений пропионовой и масляной кислот в уксусную (уравнение 6,7) с последующей ее деструкцией под действием метаногенов (уравнение 9), реакция восстановления диоксида углерода водородом (уравнение 8) и формирования в результате биохимических процессов биомассы и СН, установлено общее уравнение биодеструкции целлюло-зосодержащих фракций ТБО на стадии метаногенза (уравнение 10).

По литературным данным (Christemen Т., Kjeldsen Р., 1989; Doberl G, Lahner Т., 1997) на стадии стабильного метаногенеза деструкции подвергается лигнин, а также оставшаяся неразложившаяся часть целлюлозы (уравнение 11,12). На основании предложенной биохимической модели деструкции ТБО был рассчитан материальный баланс разложения 1 т сухих ТБО. В расчетах принято: биодеградируемая фракция отходов составляет 70 % от массы сухих ТБО, пищевые отходы - 15 % от массы биодеградируемых отходов, целлюлозосодержащие отходы - 55 %, в том числе лигнин - 20 %. Основным источником азота в процессах биодеструкции являются пищевые отходы (брутто-формула С10Нп:SOi 9Nо,4eSo.oi)- Расчеты показали, что в 1 т сухих ТБО содержится 1,157 кмоль пищевых отходов, 2,49 кмоль целлюлозосодер-жащих отходов, представленных в виде глюкозы, 0,267 кмоль лигнина и 0,76 кмоль азота. В 1 т сухих ТБО содержится 29,18 кмоль С или 350,16 кг и 10,64 кг азота.С помощью уравнений реакций биодеструкции ТБО различными физиологическими группами микроорганизмов, были рассчитаны основные потоки эмиссий на различных стадиях деструкции органических отходов (рис.6,7).

Таблица 7

Сравнительная характеристика микробиологической активности биодеструкции ТБО на полигоне

Показатели Эксплуатируемая территория полигона ТБО Рекультивируемая территория полигона ТБО Дерново-подзолистые суглинки

Количество сапрофитных бактерий l,510b-l,7-10b 0,8910J-1,9710J 1,05'10J-2,49'10J

Общее количество микроорганизмов (прямой счет) 3,510s-4,310s 2,110е- 1510й 0,610й -1,110"

Коэффициент микробной сукцессии «К» 233,3-252,9 2359-7614,2 441,7-571,4

рН среды 8,0-8,2 8,5 - 8,9 6,3-7,9

гН2 21,4-22,0 22,82 - 23,9

Индикаторы на биогенность: белок, разрушающие целлюлозу Не определялась Обнаружены белковые пятна на льняной ткани в 50% образцов Обнаружены белковые пятна в 30% образцов

Виды микроорганизмов Виды микроорганизмов Виды микроорганизмов

Act. albidus, Act. olivochro-mogenes, Ps.effusa, Вас. biazoteus, Bac.cellulosae Act. albidus, ActMridis, Act.grisus, M. niger, P. cammanberti, Cyt. hutchinsonii, S. myxococcus, Myc.cytopkaga, V.vulgaris Act. albidus, Act.grisus, М. niger, Cyt.hutchinsonii, S. myxococcus

Дегидрогеназная активность, мкг/г н/обн. 1,8-2,5 0,18-2,8

АююЬасИг н/обн. Az.agilis, Az.chroococcum, Az. Vinelandi (на среде Эшби 9,0 -11 колоний) Общее количество отросших комочков Az -87,5-93,0 Az.chroococcum (на среде Эшби 2,0 -8,0 колоний) Общее количество отросших комочков 86,2-97,0

0,01-0,0001 0,1-0,01 Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не обнар.

КАА МПА 0,03-0,04 0,006 - 0,02 0,005-0,008

Метаногены M. mobilis M. formicicum M. soehngenii Metanosarcina, Methanococcus vannielii

Основные биохимические реакции, протекающие при деструкции отходов

Таблица 8

Стадия биодеструкции Основные биохимические уравнения

1 Стадия аэробной деструкции 1. Биодеструкция пищевых отходов: C10Hn.sO5.9N0j6S0.il) + 11 02 ->9,9С02 + 0,03 Б02 + 0,4бЫН3+ 0,05 С2Н402 + 8,Ш20

2 Стадия гидролиза и ацетогенеза 2. Гидролиз целлюлозы: + птНгО пт 3. Биодеструкция с образованием уксусной кислоты: пС6Н12О6+0.4пМН](,)+пНгО->2пСН/8О0^02+2пСО2+2,8пН2(,,)+ пС2Н402(ж) 4.Биодеструкция с образованием пропионовой кислоты: пС(Д!206+0.26п М/ад->2.бЗпСН/ цО0^74ПС02(,)+!.445ПН20(ж1+0.875ПС3Н1>02(ж> + 0,133 пН3 5. Биодеструкция с образованием масляной кислоты: пС6Н!206+0.31пМ1,(г)-> 1.58пСН!ЯО0^а2ы„+0,78пНш+ 0.79пС4Н8О2(ж)+1.2бпСО2(г)+1.1пН2Ош

3 Стадия активного ме-таногенеза 6. Пропионовая кислота -»уксусная кислота: пС)Н602 + 2пИщ —> пС2Н402 + пСН4 7. Масляная кислота-^уксусная кислота: пС4Н^2 + 2пН2-* пС2Н402 + 2пСН4 8. Углекислый газ ->метан: пС02 + 4пН2 пСН4 + 2пН20 9. Уксусная кислота->метан: п С2Н402 пС02 + пСН4 Общее уравнение биодеструкции целлюлозосодержащих фракций ТБО на стадии активного метаногенеза: 10. пСбН1206 + 0,32пМН3(г)ч> 0,64пСН,.8О0.5М02+п0,96СН,.2О0.$0.2+ 2,15пС02(г)+ 2,24 пСН4 + 0,84пН20

4 Стадия стабильного метаногенеза 11. Биодеструкция лигнина: СщИ11.зО15+0,32пМ{3(,) -> 0,64пСН,/)05Мо.2+пО,96СН,.^о^о.2 + 2,15пС02(г)+ 2,24 пСН4 + 0,84пН20 12. Биодеструкция неразложившейся части целлюлозы: пСбН,206 + 0,32пМ1)Ы~^),64пСН,ц00!,Мо2+пО,96СН1.2Оо^о2 + 2,15пС02(г)+ 2,24 пСН4 + 0,84пН20

Аэробная стадия, гидролиз Представители родов Actinomyces, Mortierella, Pénicillium, Mycogone, Pseudomonas, Bacterium

Анаэробный гидролиз, аиетогенез, актвный метаногеиез

Представители родов Clostridium, Pseudomonas, Bacillus, Methanobacterium

Стабильный метаногеиез

Представители родов Bacillus, Desulfovibrio, Methano-coccus, Methanobacterium, Thinhacillus

Рис. 6. Трансформация углерода ТБО на различных стадиях биодеструкции

Аэробная стадия,гидролиз Представители родов Actinomyces, Mortierella, Pénicillium, Mycogone, Pseudomonas. Bacterium

Анаэробный гидролиз, ацетогенез, активный метаногеиез

Представители родов Clostridium, Pseudomonas, Bacillus. Methanobacterium

Стабильный метаногеиез

Представители родов Bacillus, Desulfovibrio, Metha-nococcus, Methanobacterium, Thiobacillus

Рис. 7. Трансформация азота ТБО на различных стадиях биодеструкции

Закономерности биодеструкции органогенов ТБО, установленные в комплексных экспериментальных исследованиях, и разработанная биохимическая модель разложения отходов, позволяют прогнозировать изменения состава и объема эмиссий во времени. Полученные данные могут быть использованы для диагностики санитарного состояния полигона и прилегающих территорий, разработки мероприятий по снижению негативного воздействия полигона ТБО на объекты биосферы, обоснованию технологий очистки ФВ биохимическими методами, а также для управления процессами ассимиляции антропогенной экосистемы в природную среду.

ВЫВОДЫ

Результаты многолетних комплексных исследований по изучению закономерностей биодеструкции органических веществ содержащихся в ТБО и размещенных на полигонах захоронения, полученные в длительных натурных и лабораторных экспериментах с использованием современных методик аналитических исследований объектов окружающей среды, позволяют сделать следующие выводы:

1. Экологические условия полигонов депонирования ТБО Пермского края (морфологический состав отходов, их влажность, температура) создают благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, в том числе условно-патогенных и патогенных. Полигоны депонирования ТБО функционируют как биологические реакторы, в которых последовательно осуществляется микробиологическая деструкция органических веществ: в аэробных условиях в поверхностном слое отходов от 2 до 50 см - неспороносными бактериями, грибами, актиномицетами; в анаэробных условиях на глубине от 0,5 до 5 м - бациллярными формами и анаэробными бактериями.

2. Доказана применимость универсальной концепции множественности экологических стратегий жизни природных популяций микроорганизмов почвы, соответствующих различным типам отбора по трофическим потребностям для микроорганизмов полигона ТБО. Выделенные микроорганизмы отнесены к трем группам: гидролитики - популяции Ь - отбора; копиотро-фы - популяции Г - отбора; микроорганизмы К - отбора.

3. Условно-патогенные и патогенные микроорганизмы обнаружены в депонированных отходах (бактерии группы кишечной палочки до 3,0- 108 КОЕ/г, термофильные бактерии до 1,0 • 107 КОЕ/г) и в донных отложениях наземных скоплений ФВ. Патогенная микрофлора отсутствовала в подземных и поверхностных водах, расположенных в зоне потенциального влияния полигона. В СН в поверхностном слое бактерии кишечной группы не обнаружены, на глубине 3 м их численность соответствует содержанию в почве с интенсивной застройкой, а на глубине 10 м- мало загрязненной почве.

4. Через 20 — 30 лет после закрытия полигона депонированные отходы трансформируются в СН, характеризующиеся высокой зольностью (81,48 %), низким содержанием органических веществ (4,8 %) и активностью дегидро-генезы, соответствующей дерново-подзолистой почве (1,8-2,5 мкг/г и 0,182,8 мкг/г соответственно), что свидетельствует о завершении процессов био-

деструкции органических компонентов отходов. На рекультивируемой территории полигона ТБО формируется микробиологическое сообщество, близкое по структуре к дерново-подзолистой почве.

5. Установлены закономерности аэробной и анаэробной деструкции органических веществ в ФВ и ТБО. Распад органических веществ в аэробных условиях не превышал 20 - 22 %. В анаэробных условиях происходила трансформация органических веществ в биогаз и ФВ. Деструкцию органогенов в аэробной зоне осуществляли грибы, актиномицеты, псевдомонады; гидролиз в анаэробной зоне — первичные анаэробы: клостридии и бациллы; активный метаногенез - вторичные анаэробы: метаногены, сульфатредуци-рующие и денитрифицирующие бактерии. Отмечено торможение процессов деструкции из-за присутствия в ТБО и ФВ биорезистентных примесей, что подтверждено результатами хромато-масс-спектрометрических исследований.

6. Разработана методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов ТБО, основанная на соответствии стадий биодеструкции органических веществ ТБО различным этапам эксплуатации объектов. Процесс биохимической трансформации органических веществ описывается предложенной биохимической моделью.

7. Каждой стадии биодеструкции органических веществ ТБО соответствуют абиотические условия среды и структура микробиоценоза. На аэробной стадии и стадии гидролиза (рН=7,97- 6,3 и гН2=21,4 — 17,0) деструкцию осуществляют бактерии родов Pseudomonas, Bacterium, грибы родов Мог-tierella, Mycogone и актиномицеты рода Actinomyces. На стадии активного метаногенеза (рН=6,29 — 4,8 и гНг=14,3 - 6,15) в структуре микробиоценоза преобладают бактерии родов Clostridium, Pseudomonas, Bacillus, Methanobac-terium. На стадии стабильного метаногенеза (pH=6,7-8,2 и гНг=5,4 - 4,3) микробиоценоз формируют бактерии родов Bacillus, Desulfovibrio, Methano-bacterium, Methanococcus. На этапе рекультивации (pH= 8,5 - 8,9, rHj—22,8 -23,9) микробиоценоз представлен актиномицетами рода Actinomyces, грибами родов Pénicillium, Mycogone, род Cytophaga и азотфиксирующими микроорганизмами рода Azotobacter.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зайцева Т.А. Биологические методы очистки шахтных вод /А.Н. Хорошавин, И.В. Катаева, Т.А. Зайцева, Б.Б. Немковский П Материалы 2 отраслевой научно-технической конференции «Сточные воды предприятий угольной промышленности и их очистка». - Прокопьевск, 1970. - С.4 - 5.

2. Зайцева Т.А. Влияние бактерицидных веществ на выживаемость кислотообразующих (тионовых) бактерий / А.Н. Хорошавин, И.В. Катаева, Т.А. Зайцева // Сб. научных трудов ПермНИУИ - Пермь, 1971. - С. 255 - 261.

3. Зайцева Т.А. Влияние микробиологического фактора при захоронении сточных вод / Т.А. Зайцева, Л.В. Вакуленко, В.А. Булдакова // Вопросы совершенствования санитарной техники и санитарной охраны водоемов: Сб. науч. тр. - Пермь, 1975. - С.28 - 29.

4. Зайцева Т.А. Коррозия металлического оборудования при захоронении промышленных сточных вод в связи с микробиологическими процессами / Т.А. Зайцева, JI.B. Вакуленко, А.Г. Шелепов // Вопросы охраны окружающей среды: Сб. - ППИ, Мед. ин-т. - Пермь, 1979. - С. 42 - 45.

5. Зайцева Т.А. Методическая оценка совместимости сточных вод с пластовыми водами и вмещающими породами по бактериологическому показателю / Т.А. Зайцева, Я.И. Вайсман // Методические указания по подземному захоронению пром. сточных вод в карбонатные водоносные комплексы палеозоя Пермской обл. - ППИ - Пермь - 1981,-С. 30- 33.

6. Зайцева Т.А. Способ обработки промышленных сточных вод, вызывающих кислую микробиологическую коррозию / Т.А. Зайцева, Я. И. Вайсман, JI.B. Вакуленко, П.И. Панцуркин, B.C. Шкляев // Авторское свидетельство № 916421. — 1982.

7. Зайцева Т.А. Способ обработки сточных вод / Т.А.Зайцева, Я.И. Вайсман, Л.В. Вакуленко, П.И. Панцуркин, B.C. Шкляев // Авторское свидетельство № 929588. - 1982.

8. Зайцева Т.А. Штамм Streptomices albooxialis / Т.А. Зайцева, В.Д. Кузнецов, Я.И. Вайсман, JI.B. Вакуленко // Авторское свидетельство № 994557.- 1983.

9. Зайцева Т.А. Микрофлора сточных вод Оренбургского газокон-денсатного промысла, направляемых на захоронение в глубокие поглощающие подземные горизонты / Т.А. Зайцева, JI.B. Вакуленко // Охрана природных вод Урала, №14, Средне - Уральское книжное издательство -Свердловск - 1983.-С. 16-18.

10. Зайцева Т.А. Штамм гриба Aspergillus amstelodami, используемый для очистки сточных вод от нефтепродуктов / Т.А. Зайцева, JI.B. Вакуленко //Авторское свидетельство Ks 1237706,- 1986.

11. Зайцева Т.А. Характеристика микрофлоры, принимающей участие в минерализации отходов переработки древесины / Т.А. Зайцева, JI.B. Вакуленко // ВИНИТИ. Депонированные рукописи, №1, рег.№ 603. - 1987.

12. Зайцева Т.А. Коррозия оборудования при захоронении Оренбургских газоконденсатных промысловых вод в связи с микробиологическими процессами / Т.А. Зайцева, JI.B. Вакуленко // Экология и популяционная генетика. Сб. научных трудов. Уральский научный центр - Свердловск - 1987. С. 35-39.

13. Зайцева Т.А. Способ обработки сточных вод путем введения химического реагента / Т.А. Зайцева, Л.В. Вакуленко, Ф.Б. Оршанская, H.A. Балберина//MB и ССО РСФСР ВДНХ СССР. -1987. -С. 1-3.

14. Зайцева Т.А. Способ уменьшения скорости коррозии металлического оборудования скважин, используемых для подземного захоронения сточных вод // MB и ССО РСФСР ВДНХ СССР. - 1987. - С.1 - 2.

15. Зайцева Т.А. Реагентный способ обработки промышленных сточных вод, вызывающих кислую микробиологическую коррозию / Т.А. Зайцева, Л.В. Вакуленко // MB и ССО РСФСР ВДНХ СССР. - 1987. - С.1 - 2.

16. Зайцева Т.А. Оценка качества фильтрата полигона ТБО г. Перми / Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, В.Ю. Петров, Т.А. Зайцева // Материалы Болгарско-Российской конф. - Пермь-Варна. - 1997. — С.23.

17. Зайцева Т.А. Микробиологическая деструкция нефти и нефтепродуктов / Т.А. Зайцева, JI.B. Вакуленко // Микробиологические методы защиты окружающей среды. Академия наук СССР. Институт Биохимии и физиологии микроорганизмов: Материалы конф.5 — 7 апреля.— Пущино-1988.-С.29— 30.

18. Зайцева Т.А. Удобрительный состав / Т.А.Зайцева, Я.И. Вайсман Л.В. Вакуленко //Авторское свидетельство № 1491866 - 1989.

19. Зайцева Т.А. Strepiomyces albooxialis Sp - новый вид термо- и га-лотолерантного стрептомицета, разлагающего углеводороды нефти / Т.А. Зайцева, В.Д. Кузнецов, Л.В. Вакуленко, С.Н. Филиппова // Микробиология.

- т.61.Вып. 1 - 1992. - С.84-91.

20. Зайцева Т.А. Способ определения величин БПК в очищенных сточных водах, содержащих взвешенные вещества / Т.А. Зайцева, Л.В. Рудакова, H.A. Попова // Патент № 1836816. - 1992.

21. Зайцева Т.А. Комплексная целевая программа «Отходы» Коми-Пермяцкого автономного округа / Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, Т.А. Зайцева.

- Кудымкар. - 1999. - С. 67.

22. Зайцева Т.А. Биодеградация загрязняющих веществ в фильтрационных водах / Т.А. Зайцева, Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова // Экология и промышленность России 2000, № 4,- М. - С.4 - 48.

23. Зайцева Т.А. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения отходов в биосорбционном фильтре / Т.А. Зайцева, Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, И.С. Глушанкова, A.C. Никитенко // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Труды международного экологического конгресса.

- Санкт-Петербург. - 2000 - С. 397 - 400.

24. Зайцева Т.А. Доочистка фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО в биологических прудах /Л.В. Рудакова, Т.А. Зайцева, A.C. Никитенко // Проблемы строительства, реконструкции и эксплуатации оснований, фундаментов, мостов, транспортных сооружений, механизация строительства, охрана окружающей среды: Материалы науч.техн. конф. ПермГТУ -Пермь - октябрь 2000 . - С.52 - 53.

25. Зайцева Т.А. Локальная утилизация биологической фракции твердых бытовых отходов / Я.И.Вайсман, Л.В. Рудакова, Т.А. Зайцева, Г.Р. Ну-рисламов, И.С. Глушанкова // Материалы международного конгресса по управлению отходами. — М. - 2001. — С.223.

26. Зайцева Т.А. Биосорбционный фильтр для полигона ТБО / Л.В. Рудакова, Т.А. Зайцева, Я.И. Вайсман // Экология и промышленность России -М-2001-С. 18-20.

27. Зайцева Т.А. Биосорбционный фильтр для очистки сточных вод /Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, Т.А. Зайцева. И.С. Глушанкова, Я.С. Шишкин, А.С.Никитенко // Патент № 2186618. - 2002.

28. Зайцева Т.А. Оценка возможности биохимической очистки фильтрационных вод полигона захоронения твердых бытовых отходов г. Перми // Материалы международной конференции 26-28 ноября. - Амстердам. - 2003, -С 126- 131.

29. Зайцева Т.А. Микробиологические аспекты самоочищения органических веществ твердых бытовых отходов полигона г. Перми // Автотранспортный комплекс: Материалы XXX научно-технической Всероссийской конференции ПГТУ. - Пермь. - 2003. - С. 84 - 89.

30. Зайцева Т.А. Устройство для биологической очистки сточных вод/ Я.И Вайсман, Т.А Зайцева, И .С. Глушанкова, Ю.В. Анфимова// Патент на полезную модель № 36375 - 2003.

31. Зайцева ТА. Микроорганизмы и их роль в самоочищении фильтрационных вод полигона твердых бытовых отходов г. Перми // Экология и здоровье: Международная конф. Российской Академии медицинских наук. -Пермь-Казань-Пермь - 2003, С. 76-79.

32. Зайцева Т.А. Санитарно-бактериологическая характеристика полигона захоронения твердых бытовых отходов (г. Пермь)/ Я.И. Вайсман, Т.А. Зайцева, Г.М. Батракова // Пермский медицинский журнал.-2004, Т.21.- С. 136-144.

33. Зайцева Т.А. Изменение микробиоценозов полигонов захоронения твердых бытовых отходов на различных этапах их жизненного цикла / Псрм. гос. техн. ун-т.- Пермь. - 2004. — 102.

34. Зайцева Т.А. Геоэкологическая и микробиологическая характеристика техногенных накоплений, формирующихся при длительном разложении ТБО / Т.А. Зайцева, C.B. Максимова, Л.В. Рудакова // Геоэкология, инженерная геология, гидроэкология. - 2005, № 4, - С. 1-7.

35. Зайцева Т.А. Изучение микробиологической деструкции органогенов на полигонах захоронения твердых бытовых отходов / Т.А. Зайцева, Э.Х. Бикмансурова // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды: Материалы 3-й Всесоюзной конференции 21 - 22 апреля. - Пермь. - 2005. - С. 179 -183.

36. Зайцева Т.А. Моделирование и изучение процессов биодеградации отходов полигона в анаэробных условиях / Т.А. Зайцева, Э.Х. Бикмансурова // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: Материалы Международной научно-технической конференции 13 декабря. - Пермь . - 2005. - С. 440445.

37. Зайцева Т.А. Санитарно- эпидемиологическая ситуация на полигонах депонирования твердых бытовых отходов / Т.А. Зайцева, A.M. Зомарев // Социально-гигиенические и эпидемиологические проблемы сохранения и укрепления здоровья военнослужащих и населения. Научные труды Федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, вып. 16. - Нижний Новгород. - 2006 - С.36 - 37.

Лицензия ПД-11-0002 от 15.12.99

Подписано в печать 27.07.2006. Бумага ВХИ. Формат 60X90/16. Набор компьютерный. Тираж 150 экз. Усл. печ. л. 2,0. Заказ № 504/2006.

Отпечатано на ризографе в отделе Электронных издательских систем ОЦНИТ Пермского государственного технического университета 614000, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к.113, т.(342) 219-80-33

Введение.

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования.

§ 1.1 Особенности современного производства сложных изделий.

§ 1.2 Методы и средства моделирования производства сложных изделий.

§ 1.3 Цель и задачи исследования.

Глава 2 Структурное моделирование производства сложных изделий машиностроения.

§ 2.1 Схема конструктивного и технологического членения изделия.

§ 2.2 Моделирование производственных возможностей предприятия.

Выводы по главе 2.

Глава 3 Моделирование производства изделия с использованием покупных комплектующих.

§ 3.1 Интегрированная система производства сложных изделий.

§ 3.2 Особенности производства изделия с использованием покупных комплектующих.

§ 3.3 Моделирование транспортных связей между поставщиками.

Выводы по главе 3.

Глава 4 Формирование системы поставок комплектующих.

§ 4.1 Схема членения изделия и состав комплектующих.

§ 4.2 Определение состава поставщиков комплектующих.

§ 4.3 Определение транспортных связей в системе поставки комплектующих.

Выводы по главе 4.

Особенностью современного производства сложных изделий машиностроения является широкая международная кооперация изготовителей изделия и поставщиков комплектующих, взаимодействующих на рыночных условиях. При взаимодействии изготовителей изделия и поставщиков машиностроительной продукции важными факторами являются качество изделий, стоимость производства, способы и срок поставки комплектующих. В связи с этими при выборе поставщиков комплектующих необходимо анализировать схемы конструктивно-технологического и эксплуатационного членения сложного изделия, прогнозировать производственные возможности предприятий и выбирать рациональный маршрут доставки комплектующих головному предприятию.

Первоисточником информации, определяющим возможные составы комплектующих в производстве сложного изделия, являются схемы конструктивно-технологического и эксплуатационного членения и конструктивно-технологические свойства элементов конструкции изделия.

Наличие комплектующих элементов в конструкции сложного изделия открывает возможность создания виртуального предприятия, международными участниками которого являются поставщики и потребители промышленной продукции, обеспечивающей создание конкурентоспособных изделий машиностроения.

Удобным средством моделирования членения и производства сложного изделия с описанием конструктивно-технологических свойств элементов конструкции изделия и свойств производственной системы является математический аппарат теории полихроматических множеств и графов.

Математический аппарат теории полихроматических множеств и графов позволяет моделировать транспортные связи между поставщиками и потребителями продукции с целью выбора видов транспорта и маршрутов перевозки, гарантирующих сохранность комплектующих и снижение транспортных издержек.

Моделирование производственных возможностей поставщиков и потребителей и транспортных связей между ними позволяет создавать единую модель производственной системы виртуального предприятия с целью организации конкурентоспособного производства сложных изделий.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности производства сложных изделий, уменьшения материальных и финансовых "затрат за счет выбора рациональной конструкции изделия и системы поставки комплектующих на основе математического моделирования производительной системы, охватывающий все этапы жизненного цикла изделия.

Использование разработанных методов моделирования и методики выбора рационального состава комплектующих позволяет существенно повысить эффективность производства сложных изделий. Разработанная методика может использоваться предприятиями машиностроительного профиля и при подготовке специалистов в области CALS-технологий.

Работа выполнялась в рамках Договора о сотрудничестве МГТУ СТАНКИН с Гуандонским Технологическим Университетом. Автор благодарит научного руководителя д.т.н. проф. Павлова В.В., проф. Лю Цзои, проф. Ли Цзунбинь, доц. Цзянь Лили и других сотрудников ГТУ и МГТУ СТАНКИН за помощь и содействие в выполнении диссертационной работы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

С целью повышения эффективности работ по определению состава комплектующих в производстве сложного изделия путем математического моделирования машиностроительного производства в дисертации решены следующее задачи: исследована структура системы обеспечения комплектующими в производстве сложных изделий с учетом современных тенденций международного разделения труда в условиях глобализации промышленного производства; разработан способ описания схем конструктивно-технологического членения конструкции изделия, позволяющий моделировать выделение возможных составов комплектующих элементов при проектировании изделия; разработан способ моделирования процесса производства при наличии комплектующих элементов в конструкции изделия; разработан способ моделирования транспортных связей в системе поставок комплектующих при международном разделении труда в производстве изделия машиностроения.

Решение поставленных научных задач позволяет создать и внедрить для производственных и учебных целей методику моделирования автоматизированной системы технической подготовки производства изделий машиностроения с целью выбора поставщиков комплектующих элементов изделия. Внедрение такой методики позволяет повысить конкурентоспособность, сократить сроки и снизить затраты в производстве сложных изделий за счет организации рациональной системы поставок комплектующих элементов.

1. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства / В. М. Зарубин, Н. М. Карустин, В. В. Павлов и др. -М.: Машиностроение, 1979. —247с.

2. Агенство деловой информации бизнис-карта -2005. Общее машиностроение. Россия, том 27-1, —540с.

3. Агенство деловой информации бизнис-карта -2005. Общее машиностроение. Страны СНГ, том 27-3, —580с.

4. Анфимов. М. И. Редукторы, конструкции и расчет. -М.: Машиностроение, 1993.—463с.

5. Под ред. Аникина Б. А. Логистика: Учебник, 3-е изд. перераб. и доп.-М.: ИНФРА-М, 2002. —368с.

6. Берж К. Теория графов и ее применения / Пер. с фр. -М.: Изд-во иностр.лит.1962. —320с.

7. Под. общ. ред. Братухина А. Г. Информационные технологии в наукоемкоммашиностроении. -К.: Техника, 2001. —728с.

8. Гамильтон С. Управление цепочками поставок с Microsoft Navision. -М.: Альпина Бизнес Букс, 2005. —280с.

9. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных / Пер.с англ. Полный курс. -М.: Изд. Дом "Вильяме", 2003. —1088с.

10. Горнев В. Ф. и др. Оперативное управление в ГПС. -М.: Машиностроение, 1990.—256с.

11. Горшков А. Ф., Евтеев Б. В., Коршунов В. А и др. Компьютерное моделирование менеджмента. -М.: Изд-во "Экзамен", 2004. —528с.

12. Гусев А. А., Павлов В. В., Андреев А. Г. и др. Технология сборки в машиностроении. Т. III 5 II Машиностроение: Энциклопедия / Под общ. Ред. Ю. М. Соломенцева. -М.: Машиностноение, 2001. — 640с.

13. Диалоговое проектирование технологических процессов / Н. М. Капустин, В. В. Павлов, J1. А. Козлов и др. -М.: Машинностроение, 1983. —255с.

14. Дмитров В. И., Норенков И. П., Павлов В. В. К проекту Геральной Программы "Развитие CALS технологий в России" / Информационные технологии, №4, 1998. с2—11.

15. Дмитров В. И., Норенков И. П. STEP- и CALS-технологии / Информационные технологии, №5, 1998. с38—43.

16. Дмитров В. И. Опыт внедрения CALS за рубежом // Автоматизация приектирования. №1, 1997.сЗ—9.

17. Ершов Ю. JL, Малютин Ю. А., Математическая логика. -М.: Наука, 1997.— 320с.

18. Жуков. К. П., Гуревич. 10. Е. Атлас конструкций механизмов узлов и деталей машин. Часть 1. -М.: СТАНКИН, 2000. —203с.

19. Жуков. К. П., Гуревич. Ю. Е. Атлас конструкций механизмов узлов и деталей машин. Часть 11. -М.: СТАНКИН, 2000. —253с.

20. Зыков А. А. Основы теории графов. -М.: Наука, 1987. —384с.

21. Иванов Д. А. Логистика. Стратегическая кооперация. -М.: Вершина, 2006. —176с.

22. Калашая А. Н., Калянов Г. Н. Структурные модели бизнеса: DFD-технологии. -М.: Финансы и статистика, 2003. —256с.

23. Капустин. Н. М., Сухоруков. К. М., Мещеряков. Р. К., Мельников. Г. Н., Макаров. Ю. А., Технология производства гусеничных и колесных машин. -М.: Машиностроение, 1978. —344с.

24. Карпова Т. С. Базы данных: модели, разработка, реализация. -СПб.: Терра, 2002. —304с.

25. Касьянов В. Н., Евстигнеев В. А. Графы в Программировании: обработка, визуализация и применение. -СПб.: БХВ-Петербург, 2003. —1104с.

26. Ковальски Р. Логика в решении проблем. -М.: Наука, 1990. — 280с.

27. Козлов JI.A. Когнитивное моделирование на ранних стадиях проектной деятельности. -Бар-наул: Изд-во Алт.ГТУ, 2001. —247с.

28. Колмогоров A.M., Драгалин А.Г. Введение в математическую логику. -М.: Изд-во МГУ, 1982.—120с.

29. Колчин А. Ф., Овсянников М. В., Стрекал о в А. Ф., Сумароков С. В. Управление жизненным циклом продукции. ~М.: Анахарсис, 2002. —304с.

30. Краузе Г. Н., Кутилин Н. Д., Сыцко С. Ф. Редукторы. -М.: Машиностроение, 1965. —191с.

31. Косилова. А. Г. и Мещеряков Р. К. Справочник технолога-машиностроетеля. В 2 т. Т.1 -М.: Мащиностроение, 1985. — 656с.

32. Кофман А., Анри-Лабордер А. Методы и модели исследования операций-М.: Мир, 1977.—432с.

33. Краснощекое П. С., Петров А. А. Принципы построения моделей, -М.: Изд. МГУ, 1983. —264с.

34. Куратовский К., Мостовский А. Теория множеств. -М.: Мир, 1970.—416с.

35. Кузичев А. С. Диаграммы Венна. -М.: Наука, 1968. —252с.

36. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. -М.: Мир, 1981. — 323с.

37. Марка Д., Мак Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования / Пер. с англ. -М.: 1993. —240с.

38. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: Математические основы. —М.:Мир, 1978.—312с.

39. Милославская С. В., Плужников К. И. Мультимодальные и интермодальные перевозки: Учеб. пособие. -М.: РосКонсульт. 2001. — 368с.

40. Мостовский А. Конструктивные множества и их приложения. -М.: Мир, 1973. —256с.

41. Митрофанов С. П. Групповая технология машиностроительного производства: в 2 т. -Д.: Машиностраение, 1983. —376с.

42. Митрофанов В. Г., Калачев О. Н., Схиртладзе А. Г. САПР в технологии машиностроения. -Ярославль: Гос.техн. ун-т, 1995. —300с.

43. Николаев Д. С. и др. Внешнеторговые транспортные операции и логистика. -М.: Анкил, 1998.—318с.

44. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования. -М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. —336с.

45. Норенков И. П, Кузьмик П. К. Информационная поддержка наукоемких изделий (CALS-технологий). -М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2002. — 247с.

46. Островерх А. И., Сычев В. Н., Циркова Е.Е. Планирование и сопровождение заказов в стстеме NAVISION. -М.: МАТИ, 2004. —128с.

47. О'Шонесси Дж. Конкурентный маркетинг: стратегический подход. -СПб.: Питер, 2001.—864с.

48. Павлов В. В. Математическое обеспечение САПР в производстве летательных аппаратов. -М.: МФТИ, 1978. —68с.

49. Павлов В. В. Типовые математические модели в САПР ТПП. -М.: Мосстанкин, 1988. —76с.

50. Павлов В. В., Пожидаев М. М., Орловский Э. П., Вайс С. Д. Основные задачи технологического проектирования. -М.: СТАНКИН, 2000. —115с.

51. Павлов В. В. CALS технологии в машиностроении (математические модели) Под ред. Ю. М. Соломенцева. -М.: ИЦ МГТУ СТАНКИН, 2002. —328с.

52. Павлов В. В., Чжан Хайянь. Моделирование обеспечения производства сложных изделий комплектующими / Материалы международной научно-технической конференции, т.1. -Архангельск: Соломбальская типография, 2005. с178—181.

53. Павлов В. В., Чжан Хайянь. О структурном оделировании материальных потоков в производстве сложных изделий / Информационные технологии. №12,2006. сЗО—38.

54. Павлов В. В. Структурное моделирование в CALS-технологиях. -М.: Наука, 2006. —307с.

55. Плужников К. И., Чунтомова Ю. А. Транспортные условия внешнеторговых контрактов. -М.: РосКонсульт, 2002. —288с.

56. Проблемы CALS-технологий: Сб. науч. Трудов / Под ред. В. Г. Митрофанова. -М.: Янус-К, 1998. —88с.

57. Прангишвили И. В., Абрамова Н. А и др. Поиск подходов к решению проблем. -М.: СИНТЕГ, 1999. —287с.

58. Райордан Р. Основы реляционных баз данных. -М.: Изд. дом "Русская редакция",2001.—384с.

59. Ролланд Ф. Д. Основные концепции баз данных. -М.: Вильяме, 2002. —253с.

60. Рубашкин В. Ш. Представление и анализ смысла в интеллектуальных информационных системах. -М.: Наука, 1989. —192с.

61. САПР. Типовые математические модели объектов проектирования в машиностроении. Методические указания РД 50-464-84. -М.: Изд. Стандартов, 1985.—201с.

62. Семенов В. М., Баев И. А., и др. Экономика предприятия: Учебник—2-е изд., перераб., под., -М.: Центр экономики и маркетинга, 1998. —312с.

63. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов. М.: выс. шк., 2005. —343с.

64. Соломенцев Ю. М., Павлов В. В Моделирование технологической среды машиностроения. М.: Станкин, 1994. —104с.

65. Соломенцев Ю. М. Конструкторско-технологическая информатика и автоматизация производства. -М.: Станкин, 1992. —127с.

66. Соломенцев Ю. М., Рыбаков А. В. Конпьютерная подготовка производства // Автоматизация проектирования, 1997. №1. с31—35.

67. Соломенцев Ю. М., Митрофаннов В. Г., Павлов В. В., Рыбаков А. В. Иннформационно-вычислительные системы в машиностроении. CALS-технологии. -М.: Наука, 2003. —292с.

68. Судов Е. В. Интегрированная информационная подержка жизного цикла машиностроительной продукции.Принципы. Технологии Методы. Модели. -М.: ООО Изд.дом "МВМ", 2003. —264с.

69. Светлов В.А. Практическая логика. СПб.: ООО Изд. "Росток", 2003. —688с.

70. Технологичность конструкций изделия : Справочник / Ю. Д. Амиров, Т. К. Алферова, П. Н. Волков и др.; Под рбщ. ред Ю. Д. Амирова. -М.: Машиностроение, 1990.—768с.

71. Технология сборки самолетов / В. И. Ершов, В. В. Павлов, М. Ф. Каширин, В. С. Хухорев. -М.: Машиностроение, 1986. —456с.

72. Технология сборки самолетов и вертолетов / Под ред. И. Ершова. Т1: Павлов В. В., Медведев Б. А., Хухорев В. С. Теоретические основы сборки. -М.: Изд. МАИ, 1993,—288с.

73. Уемов А. Н. Вещи, свойства и отношения. -М.: Изд. АН СССР, 1963. —184с.

74. Филлипс Д., Гарша-Диса А. Методы анализа сетей. -М.: Мир, 1984. —496с.

75. Харрингтон Д. Проектирование объектно-ориентированных баз данных. -М.: ДМК Пресс, 2001.—272с.

76. Хубка В. Теория технических систем. -М.: Мир, 1987. —208с.

77. Цветков В. Д. Системноструктурное моделирование и автоматизация проектирования и технологических процессов. -Минск: Наука и техника, 1979. —264с.

78. Цырков А. В. Методология проектирования в мультиплексной информационной среде. -М.: ВИМИ, 1998. —281с.

79. Челищев Б. Е., Боброва И. В., Гонсалес Сабатер А. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1987. —267с.

80. Чень Ч., Ли Р. Математическая логика и автоматическое доказательство теорем. -М.: Наука, 1983. —360с.

81. CALS (поддержка жизненного цикла продукции): Руководство по применению. М.: ГУП "ВИМИ", 1999. — 44с.

82. Чермных С. В. и др. Структурый анализ систем: IDEF- технологии. -М: Финансы и статистика, 2003. —208с.

83. Чжан Хайянь. Прогнозирование возможности изготовления изделия с применением системы моделирования "ИСТРА". Материалы. VIII Научной конференции. МГТУ «СТАНКИН», 2005. с221—223.

84. Чжан Хайянь. Моделирование систем поставки комплектующих. Материалы. IX Научной конференции. МГТУ «СТАНКИН», 2006. с252—254.

85. Шеер А. В. Бизнес-процессы. -М.: "Весть-Мета Технология", 1999.— 152с.

86. Шептунов С. А. Жизненный цекл продукции. -М.: Машиностроение, 2003. —244с.

87. Яблонский С. В. Введение в дискретную информатику. -М.: Высш.шк., 2001. —384с.

88. Zhang Hai-yan, Pavlov V. V., Li Zong-bin.

89. ШШ% (Analysis of Product-Processing Capability of Manufacturer) «Machinery Design &Manufacture», №2,2006. cl22—124.

90. Zimmerman M. D. ICAM: revolution in manufacturing "Machine Desing", 1977, 49, №12, P86-91.

91. Codd E. F. A relational model for large shared data banks // Comm. ACM. 1970. V. 13, №6. P377-387.

92. Chen P. P. The entity-relationship model: toward a unified view of data // ACM Trans, on Database System. 1976.V. 1, №1. P9-36.

93. Darnton G., Darnton M. Business Process analysis. -London: Tompson Business Press, 1997.

94. Ross D. Structured Analysis (SA): A Language for Communicating Ideas // IEEE Transactions on Software Engineering. 1977. V. 3, №1.

95. Yourdon E. Modern Structured Analysis.-N.Y.: Yourdon Press / Prentice Hall, 1989.

96. ISO 10303-1. Industrial automation systems and integration. Product data representation and exchange. Part 1. Overview and fundamental principles. Reference number ISO 10303-1: 1994(E).

97. ISO 10303-11. Industrial automation systems and integration. Product data representation and exchange. Part 11. Description methods: The EXPRESS language reference manual. Reference number ISO 10303-1: 1994 (E).

98. ГОСТ 14.416-83. ЕСТПП. Системы автоматизированного проектирования. -М.: Изд. стандартов, 1983.

99. ГОСТ 14.419-84. ЕСТПП. Правила опредления состава и структуры-математического обеспечения автоматизированной системы технологической подготовки производства. -М: Изд. стандартов, 1984.

100. ГОСТ 23501.0-79 Системы автоматизированного проектирования. Основные положения.-М.: Изд. стандартов, 1979.

101. ГОСТ 23501.601-83. Системы автоматизированного проектирования. Обеспечение технологичности. Типовые математические модели. -М.: Изд.- стандартов, 1984.

102. ГОСТ 23501.602-83. Системы автоматизированного проектирования. Правила разработки и применения типовых математических моделей при проектировании технологических процессов. -М.: Изд. стандартов, 1984.

103. ГОСТ 23501.605-84. Системы автоматизированного проектирования. Правила разработки и применения типовых математических моделей выбора средств технологического оснащения.-М.: Изд. стандартов, 1985.

104. ГОСТ Р ИСО 10303-1-99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Ч. 1. Общие представления и основополгающие принципы. -М.: Изд. стандартов, 1999.

105. ГОСТ Р ИСО 10303-11. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Ч.

106. Методы описания. Справочное руководство по языку EXPRESS. -М.: Изд. стандартов, 2001.

107. ГОСТ Р ИСО 10303-21-99. Системы автоматизации производства и их интерграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Ч. 21. Методы реализации. Кодирование открытым текстом структуры обмена. -М.: Изд. стандартов, 1999.

108. ГОСТ Р ИСО 10303-41-99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. 4.41. Интергрированные обобщенные ресурсы. Основы описания и поддержки изделий. -М.: Изд. стандартов, 1999.