Обнаружение несанкционированного сброса сточных вод в поверхностный водный объект методом инфракрасной термографии

Введение. Актуальность работы обусловлена санитарно-эпидемиологическими рисками, связанными с антропогенным загрязнением поверхностных вод, особенно в зонах санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения. Нарушения температурного режима водоёмов способствуют росту патогенной микрофлоры. Внедрение инфракрасной термографии как дистанционного метода контроля позволяет повысить эффективность социально-гигиенического мониторинга.

Цель исследования. Обоснование и апробирование метода обнаружения несанкционированного сброса сточных вод в водоток с применением тепловизионного оборудования и последующей микробиологической верификацией.

Материалы и методы. Материалом для исследования служили термограммы и пробы воды из прибрежной зоны р. Дон в границах ЗСО. Тепловизионную съёмку проводили с использованием портативных и дистанционных устройств (Doogee V20 Pro (InfiRay), DJI Mavic 3 Thermal, Flins 3 (очки-монокуляр) и Seek Thermal Pro). Бактериологический анализ (обобщённые колиформные бактерии (ОКБ), кишечные палочки, энтерококки) проводили по МУК 4.2.3690–21, транспортировку и хранение проб – по ГОСТ Р 59024–2020. Статистическая обработка выполнена с применением t-критерия Стьюдента при p < 0,05.

Результаты. Тепловизионное обследование дельты Дона выявило прибрежные участки с температурой воды выше фоновой на ≥ 3 °C. В этих точках зафиксированы превышения содержания ОКБ, E. coli и E. faecalis более чем в пять раз. Расчёт неопределённости (± 0,85 °C; p = 95%) подтвердил достоверность различий. Установлена корреляция между температурными аномалиями и микробиологическими показателями, что указывает на два вероятных источника несанкционированного сброса.

Ограничения. Разработанная методика обеспечивает выявление источника вероятного несанкционированного поступления сточных вод в поверхностный водный объект, связанного с превышением санитарно-микробиологических нормативов.

Заключение. Практическая значимость инфракрасного термографирования подтверждена натурными исследованиями. Метод доказал свою эффективность как вспомогательное средство для экспресс-выявления несанкционированных сбросов и повышения результативности социально-гигиенического мониторинга водоёмов.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Калюжин А.С. – разработка дизайна исследования, анализ полученных данных, подготовка текста рукописи, редактирование текста рукописи;
Морозова М.А. – разработка дизайна исследования, редактирование текста рукописи;
Замараев В.С. – редактирование текста рукописи;
Синицына О.О. – анализ полученных данных, подготовка текста рукописи, редактирование текста рукописи.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

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

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 17.06.2025 / Поступила после доработки: 22.07.2025 / Принята к печати: 15.10.2025 / Опубликована: 14.11.202

1. Синицына О.О., Турбинский В.В., Гильденскиольд О.А., Ряшенцева Т.М., Ширяева М.А., Шпанка А.А. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2022623314. Санитарное состояние поверхностных и подземных источников питьевого и культурно-бытового водопользования в Российской Федерации за 2018–2021 гг; 2022. https://elibrary.ru/ztxdtq

2. O’Grady J., Zhang D., O’Connor N., Regan F. A comprehensive review of catchment water quality monitoring using a tiered framework of integrated sensing technologies. Sci. Total. Environ. 2021; 765: 142766. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142766

3. Nea C., Jarvie H.P., Wade A.J., Whitehead P.G. Water quality functioning of lowland permeable catchments: inferences from an intensive study of the RIVER KENNEt and upper River Thames. Sci. Total. Environ. 2002; 282–283: 471–90. https://doi.org/10.1016/s0048-9697(01)00930-5

4. Parker C.A., O’Reilly J.E. Oxygen depletion in Long Island Sound: A historical perspective. Estuaries. 1991; 14: 248–64.

5. Carvalho L., Mackay E.B., Cardoso A.C., Baattrup-Pedersen A., Birk S., Blackstock K.L., et al. Protecting and restoring Europe’s waters: An analysis of the future development needs of the Water Framework Directive. Sci. Total. Environ. 2019; 658: 1228–38. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.255

6. European Commission. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council establishing a framework for Community action in the field of water policy (Water Framework Directive). Brussels; 2000.

7. Синицына О.О., Турбинский В.В. О научном гигиеническом обеспечении Водной стратегии Российской Федерации (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(9): 923–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-9-923-928 https://elibrary.ru/wetduy

8. Minnes S. Watershed governance or intake governance? Implications of Ontario’s Clean Water Act on collaborative watershed governance in rural areas. Can. Water Resour. J. 2019; 44(4): 401–22.

9. Fu B., Merritt W., Croke B., Weber T.R., A.J. Jakeman. A review of catchment-scale water quality and erosion models and a synthesis of future prospects. Environ. Model. Softw. 2019; 114: 75–97. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2018.12.008

10. Park J., Kim K.T., Lee W.H. Recent advances in information and communications technology (ICT) and sensor technology for monitoring water quality. Water. 2020; 12(2): 510. https://doi.org/10.3390/w12020510

11. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Попова А.Ю., Май И.В., Устинова О.Ю., Трусов П.В. и др. Анализ риска здоровью в стратегии государственного социально-экономического развития. М.-Пермь; 2024. https://elibrary.ru/vofelz

12. Свидовый В.И., Фролов В.В., Луцкевич Т.С. Гигиеническая оценка условий труда и состояние здоровья работниц защищенного грунта. Гигиена и санитария. 1991; 80(7): 28–31.

13. Влодавец В.В., Плитман С.И., Свистунова Т.С. Гигиенические аспекты теплового загрязнения водоемов. Гигиена и санитария. 1983; 72(8): 52–5.

14. Chen X., Lang X.L., Xu A.L., Song Z.W., Yang J., Guo M.Y. Seasonal variability in the microbial community and pathogens in wastewater final effluents. Water. 2019; 11(12): 2586. https://doi.org/10.3390/w11122586

15. Fliermans C.B., Gorden R.W., Hazen T.C., Esch G.W. Aeromonas distribution and survival in a thermally altered lake. Appl. Environ. Microbiol. 1977; 33(1): 114–22. https://doi.org/10.1128/aem.33.1.114-122.1977

16. Stevens A.R., Shulman S.T., Lansen T.A., Cichon M.J., Willaert E. Primary amoebic meningoencephalitis: a report of two cases and antibiotic and immunologic studies. J. Infect. Dis. 1981; 143(2): 193–9. https://doi.org/10.1093/infdis/143.2.193

17. Muldrow L.L., Tyndall R.L., Fliermans C.B. Application of flow cytometry to studies of pathogenic free-living amoebae. Appl. Environ. Microbiol. 1982; 44(6): 1258–69. https://doi.org/10.1128/aem.44.6.1258-1269.1982

18. Stuart M.B., McGonigle A.J.S., Willmott J.R. Hyperspectral imaging in environmental monitoring: a review of recent developments and technological advances in compact field deployable systems. Sensors (Basel). 2019; 19(14): 3071. https://doi.org/10.3390/s19143071

19. Полянин В.О. Концептуальные подходы к мониторингу диффузного загрязнения водных объектов. Водные ресурсы. 2020; 47(5): 603–12. https://doi.org/10.31857/S0321059620050156 https://elibrary.ru/pdlhbq

20. Lega M., Ferrara C., Persechino G., Bishop P. Remote sensing in environmental police investigations: aerial platforms and an innovative application of thermography to detect several illegal activities. Environ. Monit. Assess. 2014; 186(12): 8291–301. https://doi.org/10.1007/s10661-014-4003-3

21. Sun T., Guo Y. Recent advances in wearable and flexible sensors for environmental monitoring. J. Hazard. Mater. 2019; 378: 120827. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.120827

22. Benedetti M., Balestrieri E., D’Apuzzo M., Pepe A., Sommella P. Portable sensing platforms for real-time environmental monitoring: a review. Sens. Actuators B: Chem. 2021; 331: 129393. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.129393

23. Rossi M., Brunelli D., Benini L. Energy-autonomous portable wireless sensing systems for long-term monitoring. IEEE Sens. J. 2020; 20(12): 6676–86. https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.2972693

24. Li X., Zhang Y., Wu D., Chen Z., Wang H. Smart field-deployable sensing systems for environmental applications: Design, integration, and perspectives. Environ. Sci. Technol. 2022; 56(4): 2430–43. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c06843

25. Venkatesan R., Subramanian K.S., Rajesh S. (2020). Prediction of Water Contamination Detection using Thermal Image Processing. Int. J. Adv. Trends Comput. Sci. Eng. 2020; 9(4): 4278–84. https://doi.org/10.30534/ijatcse/2020/16942020

26. Wong B.P., Kerkez B. Real-time environmental sensor data: An application to water quality using web services. Environ. Model. Softw. 2016; 84: 505–17. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2016.07.020

27. Григорьева О.В., Шилин Б.В. Опыт оценки экологических характеристик акваторий морских портов по данным видеоспектральной аэросъемки. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Сборник научных статей. 2012; 9(1): 156–66. https://elibrary.ru/nljxhm

28. Синицына О.О., Трухина Г.М., Калюжин А.С., Латышевская Н.И., Морозова М.А., Ряшенцева Т.М. и др. Схема «Алгоритм обнаружения несанкционированного сброса сточных вод в водный объект при помощи тепловизионной съемки». Патент РФ № 143037; 2024. https://elibrary.ru/wajhlm

29. Синицына О.О., Калюжин А.С., Латышевская Н.И., Морозова М.А., Байракова А.Л. Способ обнаружения несанкционированного сброса сточных вод в речной водоток с применением тепловизионного оборудования. Патент РФ № 2831517 C1; 2024. https://elibrary.ru/oquqei