environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2024-5-14-20environment-592Research ArticleМЕЛИОРАЦИЯ, ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО И АГРОФИЗИКАLAND RECLAMATION, WATER ECONOMY AND AGROPHYSICSКоллаборативные роботизированные средства экологического оздоровления водных объектовCollaborative robotic means of ecological improvement of water bodieshttps://orcid.org/0000-0002-3494-1437СеврюгинаН. С.SevryuginaN. S. 

Надежда Савельевна Севрюгина - д-р техн. наук, профессор

AuthorID: 144506

127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 14/7

Nadezhda S. Sevryugina - DSc (Eng), professor

AuthorID: 144506

14/7 Pryanishnikov str., Moscow, 127434

sevruginans@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8333-9015ФоминА. Ю.FominA. Yu. 

Александр Юрьевич Фомин -  канд. техн. наук, доцент

AuthorID: 804021

127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 14/7

Alexander Yu. Fomin - CSc (Eng), associate professor

AuthorID: 804021

14/7 Pryanishnikov str., Moscow, 127434

sachafomin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2492-9274АпатенкоА. С.ApatenkoA. S.

Алексей Сергеевич Апатенко - д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой

 AuthorID: 261571

 127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 14/7

Alexey S. Apatenko - DSc (Eng), associate professor, head of the department

 AuthorID: 261571

14/7 Pryanishnikov str., Moscow, 127434

 

a.apatenko@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева, Институт механики и энергетики имени В.П. ГорячкинаРоссияRussian State Agrarian University –Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Institute of mechanics and energy named after V.P. GoryachkinRussian Federation202420122024051420Copyright © Севрюгина Н.С., Фомин А.Ю., Апатенко А.С., 20242024Севрюгина Н.С., Фомин А.Ю., Апатенко А.С.Sevryugina N.S., Fomin A.Y., Apatenko A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/592

Целью исследований явилась разработка механизма снижения техногенной нагрузки городской агломерации на водные объекты, обеспечивающего самоочищение воды и экосистемное равновесие донных и прибрежных зон, путем коллаборативных роботизированных технических средств очистки загрязнений. Раскрыта проблема сохранения водных ресурсов путем их рационального использования. Установлено, что потребительская нагруженность на малые реки и подземные источники со стороны промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов с каждым годом возрастает. Это ведет к деградации водотоков, а в ряде мест – к их полному исчезновению. Представлен аналитический обзор мероприятий, реализуемых на федеральном уровне, по сохранению водных ресурсов. Установлена природная эффективность самоочищения водных объектов от различных видов загрязнений. Дано обоснование периодичности механической очистки русла рек, озер, прудов различной наполняемости – 1 раз в 5 лет. В то же время определено, что глубокую очистку водоемов путем регулируемого сброса воды из водохранилищ следует проводить с периодичностью 15-20 лет. Отмечена способность рек к самоочищению по восстановлению экосистемного равновесия при помощи микроорганизмов, способных разрушать все без исключения синтетические и органические вещества. Выделено, что эффект деструкции различен во временном разрезе, плотности сформированности специфически бактериального сообщества, без дефицита биогенов и их адаптивности к специфическим загрязнителям города, расхода водного ресурса. Предложено альтернативное решение проблемы сохранения водных объектов и прибрежных территорий путем разработки и широкого применения запатентованной конструкции коллаборативного роботизированного (кобота) устройства для очистки водных и прибрежных объектов от загрязнений.

The aim of the research was to develop a mechanism to reduce the anthropogenic load of urban agglomeration on water bodies, ensuring self-purification of water and ecosystem balance of bottom and coastal zones, by developing collaborative robotic technical means of pollution purification. The problem of conservation of water resources through their rational use is revealed. It has been established that the consumer load on small rivers and underground sources from industrial, agricultural and municipal facilities increases every year, which leads to the degradation of watercourses, and in some places to their complete disappearance. An analytical review of measures implemented at the federal level for the conservation of water resources is presented. The natural efficiency of self-purification of water bodies from various types of pollution has been established. The periodicity of mechanical cleaning of riverbeds, lakes, ponds of various filling, which is 1 time in 5 years, is substantiated, at the same time it is highlighted that deep cleaning of water bodies by regulated discharge of water from reservoirs should be carried out with a frequency of 15-20 years. The ability of rivers to self-purify to restore ecosystem balance with the help of microorganisms capable of destroying all synthetic and organic substances without exception was noted. It is highlighted that the effect of destruction is different in time, the density of formation of a specifically bacterial community, without a deficiency of biogens and their adaptability to specific pollutants of the city, and the consumption of water resources. An alternative solution to the problem of conservation of water bodies and coastal territories is proposed through the development and widespread use of a patented design of a coloborative robotic (kobot) device for cleaning water and coastal objects from pollution.

водные ресурсыэкосистемазагрязнениегородская агломерациясамоочищениефедеральный проекточисткаколлаборативный роботwater resourcesecosystempollutionurban agglomerationself-purificationfederal projectpurificationkoboloborative robotРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, соглашение № 075-15-2021/1196/1 от 08.10.2021 г. «Приоритет 2030», «Программа развития РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева»The work was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, Agreement No 075-15-2021/1196/1 dated 08.10.2021 “Priority 2030”, “Development Program of the Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy”ReferencesСеврюгина Н.С., Апатенко А.С., Войтович Е.В. Риски экосистемы при функционировании водохозяй ственных комплексов // Природообустройство. 2020. № 2. С. 115-122. DOI: 10.26897/1997-6011/2020-2-115-122. EDN: BJVTGX.Sevryugina N.S. Ecosystem risks in the functioning of water management complexes / N.S. Sevryugina, A.S. Apatenko, E.V. Voitovich // Prirodoobustrojstvo. 2020. No. 2. P. 115-122. – DOI 10.26897/1997-6011/2020-2-115-122. – EDN BJVTGX.Об экологическом оздоровлении водных объ ектов и о развитии мелиоративного комплекса Рос сийской Федерации: Постановление Совета Федера ции Федерального Собрания Российской Федерации от 21 июня 2023 г. № 327-СФ. [Электронный ресурс]. URL: https://npalib.ru/2023/06/21/postanovlenie-327-sf-id428816/.Electronic resource. Resolution of the Federation Council of the Federal Assembly of the Russian Federa tion dated 06/21/2023 No. 327-SF “On Environmental improvement of water bodies and on the development of the reclamation complex of the Russian Federation”: https://npalib.ru/2023/06/21/postanovlenie-327-sf-id428816/Каракулов Ф.А. Водные ресурсы бассейна реки Кубань, антропогенное воздействие на водные ресур сы, методы борьбы с заилением мелиоративных систем // Colloquium-Journal. 2021. № 26-1 (113). С. 21-23. EDN: MLIQLY.Karakulov F.A. Water resources of the Kuban River basin, anthropogenic impact on water resources, methods of combating siltation of reclamation systems / F.A. Kara kulov // Colloquium-Journal. 2021. № 26-1 (113). P. 21-23. – EDN MLIQLY.Мелиоративный комплекс Российской Федерации: информационное издание. М.: ФГБНУ «Росинформагро тех», 2020. 304 с.The reclamation complex of the Russian Federation: inform. Edition. M.: FSBI “Rosinformagrotech”, 2020. 304 p.Юрченко И.Ф. Автоматизация управления формированием мелиоративного состояния агроэкоси стем // Природообустройство. 2019. № 4. С. 15-22. DOI: 10.34677/1997-6011/2019-4-15-22. EDN: NTTEVP.Yurchenko I.F. Automation of management of the formation of the reclamation state of agroecosystems / I.F. Yurchenko // Prirodoobustrojstvo. 2019. No. 4. P. 15-22. – DOI 10.34677/1997-6011/2019-4-15-22. – EDN NTTEVP.Голубев И.Г., Апатенко А.С., Севрюгина Н.С. Состояние и перспективы вовлечения залежных земель в оборот // Мелиорация. 2021. № 3 (97). С. 67-74. EDN: SYYRHE.Golubev I.G., Apatenko A.S., Sevryugina N.S. The state and prospects of involving fallow lands in circula tion // Melioration. 2021. № 3(97). P. 67-74. – EDN SYYRHE.Голубев И.Г., Мишуров Н.П., Голубев В.В. и др. Передовые практики введения залежных земель в оборот. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2021. 80 с. EDN: PFVVEL.Golubev I.G., Mishurov N.P., Golubev V.V. [et al.] Advanced practices of introducing fallow lands into circulation. – Moscow: Russian Scientific Research Insti tute of Information and Technical and Economic Research on engineering and technical support of the agro-industrial complex, 2021. 80 p. – ISBN978-5-7367-1638-8. – EDN PFVVEL.Чубенко Т.В., Германова С.Е., Самброс Н.Б. и др. Анализ показателей, характеризующих влия ние хозяйственной деятельности человека на природ ные водные ресурсы // Современная наука: актуаль ные проблемы теории и практики. Серия «Естествен ные и технические науки». 2022. № 3-2. С. 27-32. DOI: 10.37882/2223-2966.2022.03-2.19. EDN: OYAJYY.Chubenko T.V., Germanova S.E., Sam bros N.B. [et al.] Analysis of indicators characterizing the impact of human economic activity on natural water resources // Modern science: actual problems of theory and practice. Series: Natural and Technical Sciences. 2022. No. 3-2. P. 27-32. – DOI 10.37882/2223-2966.2022.03-2.19. – EDN OYAJYY.Севрюгина Н.С. Аспекты сохранения малых вод ных объектов в урбанизированной среде / Фомин А.Ю., Лосев А.А., Войтович Е.В. // Природообустройство. 2022. № 3. С. 83-90. DOI: 10.26897/1997-6011-2022-3-83-90. EDN: XACLFL.Sevryugina N.S., Fomin A.Yu., Losev A.A., Voi tovich E.V. Aspects of conservation of small water bodies in an urbanized environment // Prirodoobustrojstvo. 2022. No. 3. P. 83-90. – DOI 10.26897/1997-6011-2022-3-83-90. – EDN XACLFL.Коронкевич Н.И. Эколого-экономические по казатели антропогенных воздействий на водные ресур сы в России и в мире / Барабанова Е.А., Георгиади А.Г., Зайцева И.С. // Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90, № 8. С. 739-748. DOI: 10.31857/S0869587320080071. EDN: DGIDSD.Koronkevich N.I. Ecological and economic in dicators of anthropogenic impacts on water resources in Russia and in the world / Barabanova E.A., Geor giadi A.G., Zaitseva I.S. // Bulletin of the Russian Aca demy of Sciences. 2020. Vol. 90, No. 8. P. 739-748. – DOI 10.31857/S0869587320080071. – EDN DGIDSD.Щеголькова Н.М. Динамика экологического со стояния основного водотока мегаполиса (на примере реки Москвы): Автореф. дис. … д-ра биол. Москва, 2007. 48 с. EDN: ZNDPUN.Shchegolkova N.M. Dynamics of the ecological sta te of the main watercourse of the megalopolis (on the exam ple of the Moscow River): specialty 03.00.16: abstract of the dissertation for the degree of Doctor of biological scien ces. – Moscow, 2007. 48 p. – EDN ZNDPUN.Севрюгина Н.С., Апатенко А.С., Капы рин П.Д. Мелиоративные системы и цифровая идентичность как механизм управления ресур сом // Природообустройство. 2021. № 3. С. 6-13. DOI: 10.26897/1997-6011-2021-3-6-13. EDN: YSSRHE.Sevryugina N.S., Apatenko A.S., Kapyrin P.D. Meliorative systems and digital identity as a resource management mechanism // Prirodoobustrojstvo. 2021. No. 3. P. 6-13. – DOI 10.26897/1997-6011-2021-3-6-13. – EDN YSSRHE.Самсонова С.П. Очистка воды от микробио логических загрязнений и биопленок в оборотных системах различного назначения / Самсонова С.П., Сергиенко А.И., Шалимова Е.В. и др. // Водоснаб жение и санитарная техника. 2017. № 6. С. 22-27. EDN: YREHIT.Samsonova S.P., Sergienko A.I., Shalimo va E.V. [et al.] Purification of water from microbiological contaminants and biofilms in circulating systems for various purposes // Water supply and sanitary engineering. 2017. No. 6. P. 22-27. – EDN YREHIT.Устройство для очистки водных и прибреж ных объектов от загрязнений. Заяв. № 2023107234: заявл. 27.03.2023: опубл. 07.06.2024 / А.Ю. Фомин, Н.С. Севрюгина, А.С. Апатенко и др.; заявитель Феде ральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государ ственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Ти мирязева». EDN: KESIPF.Patent No. 2820689 C1 Russian Federation, IPC E02B15/00, E02B3/02, B60F 3/00. Device for cleaning water and coastal objects from pollution: No. 2023107234: applica tion. 03/27/2023: publ. 06/07/2024 / A.Y. Fomin, N.S. Sevryu gina, A.S. Apatenko [et al.]; applicant Federal State Budge tary Educational Institution of Higher Education “Russian State Agrarian University – Ministry of Agriculture named after C.A. Timiryazev”. – EDN KESIPF.

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