Экспериментальное изучение воздействия ультразвука на микроперифитон искусственных субстратов с целью защиты от биопомех систем технического водоснабжения атомных электростанций

Е. Л. Неврова1, *, А. Н. Петров1, Н. А. Мороз2, А. Б. Касьянов2

1 ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия

2 АО «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций», Москва, Россия

* e-mail: el_nevrova@mail.ru

Аннотация

При эксплуатации атомных электростанций в элементах системы технического водоснабжения формируются биопомехи, приводящие к нарушению эксплуатации оборудования, недовыработке электроэнергии и экономическим потерям. Одним из методов предотвращения биообрастания на погружных поверхностях является воздействие ультразвука. С целью изучения особенностей развития биообрастания в водоводах атомной электростанции оценено воздействие ультразвукового устройства на формирование таксоцена бентосных диатомовых водорослей (Bacillariophyta) – первичного звена сукцессии сообщества микрообрастания. Микроперифитон, состоящий из диатомовых, бактерий и простейших, образует биопленку на поверхностях и способствует активному развитию сообщества макрообрастания, приводя к дальнейшему снижению эффективности атомных электростанций. В условиях лаборатории и морской акватории проведены длительные эксперименты по исследованию влияния работы ультразвукового устройства при разной мощности и продолжительности излучения на развитие перифитона на образцах субстрата из стали и бетона. Выявлено, что повышение интенсивности работы ультразвукового устройства оказывает выраженное влияние на микрообрастания субстратов, снижая плотность поселения и видовое богатство диатомовых. По итогам исследования рекомендовано расширение экспериментов с использованием полнофункционального ультразвукового устройства более высокой мощности при эксплуатации атомной электростанции.

Ключевые слова

биообрастание, ультразвуковые методы защиты, технологическое оборудование АЭС, бентосные диатомовые, Bacillariophyta

Благодарности

Исследование проведено в отделе экологии бентоса ФИЦ ИнБЮМ РАН по госзаданию № 121030100028-0 (тема: «Закономерности формирования и антропогенная трансформация биоразнообразия и биоресурсов Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана»), а также в рамках инициативных работ АО «ВНИИАЭС». Авторы благодарны вед. инж. ИнБЮМ С. А. Трофимову, Ю. И. Литвину, инж. 1 кат. АО «ВНИИАЭС» С. Л. Тарасюку за помощь при проведении экспериментов, а также начальнику лаборатории микроскопии ИнБЮМ В. Н. Лишаеву – за помощь при фотографировании на СЭМ.

Для цитирования

Экспериментальное изучение воздействия ультразвука на микроперифитон искусственных субстратов с целью защиты от биопомех систем технического водоснабжения атомных электростанций / Е. Л. Неврова [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 3. С. 98–113. EDN JCUYKV.

Nevrova, E.L., Petrov, A.N., Moroz, N.A. and Kasyanov, A.B., 2023. Experimental Study of Ultrasound Effect on Microperiphyton of Artificial Substrates for Fouling Protection of Technical Water Supply Circuit of Nuclear Power Plants. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 98–113.

Список литературы

  1. Звягинцев А. Ю., Полтаруха О. П., Масленников С. И. Обрастание морских систем технического водоснабжения и анализ методов защиты от обрастания в водоводах (аналитический обзор) // Вода: химия и экология. 2015. № 1. С. 30–51. EDN TWNISJ.
  2. Милейковский С. А. Влияние прохождения через системы водяного охлаждения прибрежных электростанций и промышленных предприятий на воспроизводство и продуктивность морского и эстуарного планктона, бентоса и нектона // Обрастание и биокоррозия в водной среде. Москва : Наука, 1981. С. 131–137.
  3. Влияние атомных и тепловых электростанций на зоопланктон водоемов-охладителей / Н. В. Карташева [и др.] // Вестник Московского университета. Биология. 2008. № 3. С. 30–35. EDN JUTZLP.
  4. Biofouling / Edited by S. Dürr, J. R.Thomason. Chichester : Blackwell Publishing Ltd, 2010. 456 p.
  5. Борьба с биообрастаниями – важная задача энергои ресурсосбережения / М. Л. Калайда [и др.] // Энергетика Татарстана. 2008. № 2. C. 51–55. EDN KWGRSL.
  6. Методы борьбы с биообрастаниями на атомной электростанции / Н. А. Мороз [и др.] // Проблемы создания защитных покрытий нового поколения от коррозии, биообрастания и обледенения для морских, береговых и сухопутных объектов / Под ред. М. И. Орловой, В. А. Родионова. Санкт-Петербург : Изд-во СПбГЭУ, 2021. С. 94–103. EDN PKOOCR.
  7. Техно-экосистема АЭС. Гидробиология, абиотические факторы, экологические оценки / Под ред. А. А. Протасова. Киев : Институт гидробиологии НАН Украины, 2011. 234 с.
  8. Способы борьбы с биологическими загрязнениями прудов-охладителей ТЭС и АЭС / В. Г. Фарберов [и др.] // Теплоэнергетика. 2004. № 6. С. 45–48. EDN PIBQQN.
  9. Изменение состава перифитона элементов фильтрации установок замкнутого водоснабжения при совместном воздействии УФ-излучения и ультразвука / В. А. Климов [и др.] // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2022. № 4. С. 113–122. EDN CMNJQY. doi:10.24143/2073-5529-2022-4-113-122
  10. Долгопольская М. А. Аксельбанд А. М. Действие ультразвуковых колебаний на организмы морских обрастаний и процесс обрастания // Труды Севастопольской биологической станции. 1964. Т. 17. С. 309–324.
  11. Неврова Е. Л. Разнообразие и структура таксоценов бентосных диатомовых водорослей (Bacillariophyta) Черного моря. Севастополь : ФИЦ ИнБЮМ, 2022. 329 с.
  12. Ковальчук Ю. Л., Неврова Е. Л., Шалаева Е. А. Диатомовые обрастания твердых субстратов. Москва : КМК, 2008. 174 с.
  13. Петров А. Н., Неврова Е. Л. Экспериментальная оценка токсикорезистентности бентосной микроводоросли Thalassiosira excentrica Cleve 1903 (Bacillariophyta) при воздействии ионов меди // Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 1. С. 78–87. EDN JARXWF. doi:10.21443/1560-9278-2023-26-1-78-87
  14. Раилкин А. И. Колонизация твердых тел бентосными организмами. СанктПетербург : Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2008. 427 с.
  15. Evaluation of microalgae cell disruption by ultrasonic treatment / J. A. Gerde [et al.] // Bioresource Technology. 2012. Iss. 125. P. 175–181. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.08.110
  16. Ultrasonic frequency effects on the removal of Microcystis aeruginosa / G. Zhang [et al.] // Ultrasonics Sonochemistry. 2006. Vol. 13, iss. 5. P. 446–450. doi:10.1016/j.ultsonch.2005.09.012
  17. Blume T., Martinez I., Neis U. Wastewater disinfection using ultrasound and UV light // 2nd International Conference: Ultrasound in Environmental Engineering, Hamburg, Germany, 21–22 March 2002. Hamburg, 2002. Vol. 35. P. 117–138.
  18. Efficacy of integrated ultraviolet ultrasonic technologies in the removal of erythromycinand quinolone-resistant Escherichia coli from domestic wastewater through a laboratory-based experiment / O. D. R. Annisha [et al.] // Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development. 2019. Vol. 9, no. 3. P. 571–580. doi:10.2166/washdev.2019.021

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)