medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2024-103-8-814-821jmkwobmedlit-4285Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEПодходы к обоснованию размещения промышленных объектов в пределах поясов зон санитарной охраны поверхностных водотоковApproaches to substantiating the placement of industrial facilities within the sanitary protection zones of surface watercourseshttps://orcid.org/0000-0001-5498-076XНикуленковАнтон МихайловичNikulenkovAnton M.

Канд. геол.-минерал. наук, вед. науч. сотр., зав. лаб. экспериментальной гидрогеологии и гидрогеомеханики Санкт-Петербургского отделения института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, 199004, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: annik@hgepro.ru

MD, PhD, leading researcher, head of the Laboratory of Experimental Hydrogeology and Hydrogeomechanics, Sergeev Institute of Geoecology, Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg, 199004, Russian Federation

e-mail: annik@hgepro.ru

annik@hgepro.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1629-5435ЕреминГеннадий БорисовичYereminGennadiy B.

Канд. мед. наук, Заслуженный врач РФ, вед. науч. сотр., руководитель отд. гигиены ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: yeremin45@yandex.ru

MD, PhD, Honoured Doctor of the Russian Federation, leading researcher, head of the Hygiene Department, Sergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg, 199004, Russian Federation

e-mail: yeremin45@yandex.ru

yeremin45@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0002-0438-2336СтепайкинаПолина ВладимировнаStepaikinaPolina V.

Мл. науч. сотр. лаб. гидрогеологических прогнозов и моделирования Санкт-Петербургского отделения института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, 199004, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: pstepaikina@hgepro.ru

Junior researcher, Laboratory of Hydrogeological Forecasts and Modeling, St. Petersburg Branch of the Sergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg, 199004, Russian Federation

e-mail: pstepaikina@hgepro.ru

pstepaikina@hgepro.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1778-4465БорисоваДарья СергеевнаBorisovaDarya S.

Мл. науч. сотр. отд. гигиены ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», аспирант каф. профилактической медицины и охраны здоровья, ассистент каф. общей и военной гигиены «СЗГМУ им. И.И. Мечникова», 191015, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: vyucheyskaya.ds@gmail.com

Junior research fellow, Department of Hygiene, North-West Public Health Research Center, 191036, St.-Petersburg, 191036, Russian Federation, Postgraduate Student, Department of Preventive Medicine and Health Protection, Assistant, Department of General and Military Hygiene, North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov, St.-Petersburg, 191015, Russian Federation

e-mail: vyucheyskaya.ds@gmail.com

vyucheyskaya.ds@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8051-097XМозжухинаНаталья АлександровнаMozzhukhinaNatalya A.

Канд. мед. наук, доцент каф. профилактической медицины и охраны здоровья, каф. общей и военной гигиены ФГБОУ ВО «СЗГМУ им. И.И. Мечникова» Минздрава России, 191015, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: Natalya.Mozzhukhina@szgmu.ru

MD, PhD, Associate Professor, Department of Preventive Medicine and Health Protection, Department of General and Military Hygiene, North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov, St.-Petersburg, 191015, Russian Federation

e-mail: Natalya.Mozzhukhina@szgmu.ru

Natalya.Mozzhukhina@szgmu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9165-1399ИсаевДаниил СергеевичIsaevDaniil S.

Зав. отд. коммунальной гигиены ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора, 191036, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: d.isaev@s-znc.ru

Head of the Dept. of Communal hygiene North-West Public Health Research Center, 191036, St.-Petersburg, 191036, Russian Federation

e-mail: d.isaev@s-znc.ru

d.isaev@s-znc.ruСанкт-Петербургское отделение Института геоэкологии РАН имени Е.М. СергееваРоссияSergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of SciencesRussian FederationФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья»РоссияNorth-West Public Health Research CenterRussian FederationФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья»; ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова»РоссияNorth-West Public Health Research Center; North-West State Medical University named after I.I. MechnikovRussian FederationФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова»РоссияNorth-West State Medical University named after I.I. MechnikovRussian Federation2024100920241038814821Copyright © Никуленков А.М., Еремин Г.Б., Степайкина П.В., Борисова Д.С., Мозжухина Н.А., Исаев Д.С., 20242024Никуленков А.М., Еремин Г.Б., Степайкина П.В., Борисова Д.С., Мозжухина Н.А., Исаев Д.С.Nikulenkov A.M., Yeremin G.B., Stepaikina P.V., Borisova D.S., Mozzhukhina N.A., Isaev D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/4285Введение

Введение. В статье рассматривается подход к обоснованию границ ЗСО поверхностных водотоков без вывода производственных объектов в пределах установленных поясов, основанный на оценке воздействия на качество воды в точке водозабора при штатной эксплуатации объекта, а также проектных и запроектных аварийных сбросах от предприятия.

Материалы и методы

Материалы и методы. Нормативные правовые акты, регулирующие отношения в сфере проектирования и установления зон санитарной охраны (ЗСО), данные фактических наблюдений за рассеиванием сбросов в крупных реках, оригинальные статьи, представленные в базах данных и информационных системах РИНЦ, КиберЛенинка, Scopus, Web of Science. Методологическую основу для обоснования воздействия составили геомиграционные аналитические расчёты разбавления линейного источника в потоке.

Результаты

Результаты. Показано, что при точечном (локальном) сбросе в реку формируется ореол рассеивания. Из-за особенностей дисперсионных процессов на противоположном берегу реки вниз по потоку от сброса может формироваться область акватории (полоса), на которую не распространяется техногенное воздействие, или же это воздействие пренебрежимо мало. Это допускает одновременную безопасную эксплуатацию питьевого водозабора и промышленного объекта, расположенного в границах поясов ЗСО питьевого водозабора.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. В настоящей статье изложена методика аналитических расчётов разбавления стоков в речных водах. Приведённые решения имеют ряд ограничений. В частности, они предполагают, что ширина русла реки и её профиль постоянны, сброс загрязнённых сточных вод стационарен, потери и боковой приток воды отсутствуют, перемешивание происходит одномоментно по всей глубине реки. Также не учитываются взаимодействие со взвесью и влияние ветровой нагрузки на деформацию ореола загрязнения вблизи поверхности. Если любая из вышеобозначенных предпосылок не выполняется на реальном объекте, то следует обратиться к более сложным расчётам на численных моделях.

Заключение

Заключение. Применение описанных в статье подходов позволяет провести обоснование сохранения промышленных объектов в пределах поясов ЗСО поверхностных водотоков.

Соблюдение этических стандартов. Заключение этического комитета не требуется.

Участие авторов

Участие авторов:Никуленков А.М. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов написание текста;Еремин Г.Б. – концепция и дизайн исследования, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;Степайкина П.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, редактирование;Борисова Д.С. – сбор и обработка материалов, редактирование;Мозжухина Н.А. – написание текста, редактирование;Исаев Д.С. – редактирование.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 03.05.2024 / Принята к печати: 2024 / Опубликована: 10.09.2024

Introduction

Introduction. The article considers an approach to be used to delineate the source water protection area for the surface water bodies without putting manufacturing plants within the delineated areas out of action. The approach is based on the assessment of the disposals produced by plants on the water quality at the surface water intake point during the plant’s accident-free operation and both accidents within and beyond the design basis.

Materials and methods

Materials and methods. The article used the water protection area laws and regulations, the data observed of the disposal dispersion in the large rivers, and the original articles presented in databases and information systems: RSCI, CyberLeninka, Scopus, Web of Science. The solute transport analytical solutions for the dilution of the linear source in the flow serve as the methodological framework.

Results

Results. The article results have shown the local disposal into the river to form dispersion halo. Due to the specific dispersion processes, an area of a strip-like shape on the opposite shore can be formed where an anthropogenic influence is not present or negligible. This can be considered the background for the safe cooperative operation of the water intake and a manufacturing plant located within the water protection area.

Limitations

Limitations. The present article outlines the analytical approach for estimating the dilution of wastewater in river waters. The methodologies proposed are subject to several constraints, including the assumption of a constant river channel width and profile, steady discharge of contaminated wastewater, absence of water inflow losses or replenishment, lack of interaction with suspended particulate matter, uniform mixing across all segments of the river, and neglect of wind-induced effects on pollutant dispersion near the water surface. Failure to meet any of these assumptions necessitates recourse to more sophisticated numerical modelling techniques for accurate calculation.

Conclusion

Conclusion. The use of the approach presented in the paper allows justifying the manufacturing plant’s operation within the source water protection area for the surface water bodies.

Compliance with ethical standards. The opinion of the ethics committee is not required.

Contribution

Contribution:Nikulenkov A.M. – the concept and design of the study, collection and processing of materials, writing the text;Yeremin G.B. – the concept and design of the study, approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article;Stepaikina P.V. – the concept and design of the study, collection and processing of materials, editing;Borisova D.S. – collection and processing of materials, editing;Mozzhukhina N.A. – writing the text, editing;Isaev D.S. – editing.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: May 3, 2024 // Accepted: June 19, 2024 / Published: September 10, 2024

зона санитарной охраны (ЗСО)береговой водозаборобоснование размещения промышленного объекта в границах ЗCОгидродинамические расчётыразбавление стоков в речных водахsource water protection area (SWPA) for the surface watercoastal water intakejustification of the manufacturing plant’s operation within the SWPAhydrodynamic calculationdilution of effluents in stream watersReferencesДоклад «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2020 году». М.: Росводресурсы, НИА-Природа; 2022.Report «On the state and use of water resources of the Russian Federation in 2020». Moscow: Rosvodresursy, NIA-Priroda; 2022. (in Russian)Курындин А.В., Шаповалов А.С., Строганов А.А., Орлов М.Ю., Тимофеев Н.Б., Коршунков А.В. и др. Методическое пособие по вопросам регулирования выбросов и сбросов радиоактивных веществ в окружающую среду. М.; 2023.Kuryndin A.V., Shapovalov A.S., Stroganov A.A., Orlov M.Yu., Timofeev N.B., Korshunkov A.V., et al. Methodological Manual on Regulating Environmental Pollution and the Discharge of Radioactive Substances into the Environment [Metodicheskoe posobie po voprosam regulirovaniya vybrosov i sbrosov radioaktivnykh veshchestv v okruzhayushchuyu sredu]. Moscow; 2023. (in Russian)Караушев А.В., ред. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод. Ленинград: Гидрометеоиздат; 1987.Karaushev A.V., ed. Methodological Basis for Assessing and Regulating Anthropogenic Impact on the Quality of Surface Waters [Metodicheskie osnovy otsenki i reglamentirovaniya antropogennogo vliyaniya na kachestvo poverkhnostnykh vod]. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1987. (in Russian)IAEA. Generic Models for Use in Assessing the Impact of Discharges of Radioactive Substances to the Environment. Safety Report Series № 19. Vienna; 2001.IAEA. Generic Models for Use in Assessing the Impact of Discharges of Radioactive Substances to the Environment. Safety Report Series № 19. Vienna; 2001.Носов А.В., Ашанин М.В., Иванов А.Б., Мартынова А.М. Радиоактивное загрязнение Енисея, обусловленное сбросами Красноярского горно-химического комбината. Атомная энергия. 1993; 74(2): 144–9.Nosov A.V., Ashanin M.V., Ivanov A.B., Martynova A.M. Radioactive contamination of the Yenisei caused by discharges from the Krasnoyarsk Mining and Chemical Combine. Atomnaya energiya. 1993; 74(2): 144–9. (in Russian)Носов А.В., Крылов А.Л., Киселев В.П., Казаков С.В. Моделирование миграции радионуклидов в поверхностных водах. М.: Наука; 2010.Nosov A.V., Krylov A.L., Kiselev V.P., Kazakov S.V. Modeling the Migration of Radionuclides in Surface Waters [Modelirovanie migratsii radionuklidov v poverkhnostnykh vodakh]. Moscow: Nauka; 2010. (in Russian)Mellor G.L. Users Guide for a Three-Dimensional, Primitive Equation, Numerical Ocean Model. Princeton: Princeton University; 2004.Mellor G.L. Users Guide for a Three-Dimensional, Primitive Equation, Numerical Ocean Model. Princeton: Princeton University; 2004.Booth R.S. A systems analysis model for calculating radionuclide transport between receiving water and bottom sediments. In: Miller M.W.M., ed. Environmental Toxicity of Aquatic Radionuclides: Models and Mechanisms. Ann Arbor: Ann Arbor Science; 1976: 133–64.Booth R.S. A systems analysis model for calculating radionuclide transport between receiving water and bottom sediments. In: Miller M.W.M., ed. Environmental Toxicity of Aquatic Radionuclides: Models and Mechanisms. Ann Arbor: Ann Arbor Science; 1976: 133–64.Di Torо D.M., О’Соnnor D.J., Thomann R.V. Simplified Model of the Fate Portioning Chemicals in Lakes and Streams. Modelling the Fate of Chemicals in Aquatic Environment. Ann Arbor: Ann Arbor Science; 1982: 165–90.Di Torо D.M., О’Соnnor D.J., Thomann R.V. Simplified Model of the Fate Portioning Chemicals in Lakes and Streams. Modelling the Fate of Chemicals in Aquatic Environment. Ann Arbor: Ann Arbor Science; 1982: 165–90.Борзилов В.А., Возженников О.И., Новицкий М.А. Математическая модель поступления и переноса химикатов по большой реке. В кн.: Поведение пестицидов и химикатов в окружающей среде: Труды советско-американского симпозиума. Ленинград: Гидрометеоиздат; 1991: 140–59.Borzilov V.A., Vozzhennikov O.I., Novitskii M.A. Mathematical model of the entry and transfer of chemicals along a large river. In: Behavior of Pesticides and Chemicals in the Environment: Proceedings of the Soviet-American Symposium [Povedenie pestitsidov i khimikatov v okruzhayushchei srede: Trudy sovetsko-amerikanskogo simpoziuma]. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1991: 140–59. (in Russian)Adcroft A., Hill C., Campin J.M. Overview of the formulation and numerics of the MITgcm. In: Seminar Series on Numerical Methods, Recent Developments in Numerical Methods for Atmosphere and Ocean Modelling. ECMWF; 2004: 139–49.Adcroft A., Hill C., Campin J.M. Overview of the formulation and numerics of the MITgcm. In: Seminar Series on Numerical Methods, Recent Developments in Numerical Methods for Atmosphere and Ocean Modelling. ECMWF; 2004: 139–49.Клеванный К.А., Смирнова Е.В. Использование программного комплекса Cardinal. Журнал университета водных коммуникаций. 2009; (1): 153–62. https://elibrary.ru/mtbmsrKlevannyi K.A., Smirnova E.V. Using the Cardinal software package. Zhurnal universiteta vodnykh kommunikatsii. 2009; (1): 153–62. https://elibrary.ru/mtbmsr (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.