Безопасность в техносфере, 2018, № 3 (72)

№ 3 (72)/2018 
май-июнь

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ
SCIENTIFIC, METHODICAL AND INFORMATION MAGAZINE

В номере 
In this issue

Экологическая безопасность

Ecological SafEty

Л. Н. Григорьев, О. А. Шанова, Л. Г. Веренцова
L. N. Grigoriev, O. A. Shanova, L. G. Verentsova
Адсорбция тетрациклина гидрохлорида из водных растворов  
на активных углях  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 3
Adsorption of Tetracyclin Hydrochloride from Aqueous Solutions  
on Activated Carbons

Н. А. Осипова, E. А. Филимоненко, А. В. Таловская, Е. Г. Язиков, Т. С. Шахова
N. A. Osipova, E. A. Filimonenko, A. V. Talovskaya, E. G. Yazikov, T. S. Shakhova
Риски ингаляционного влияния токсичных микроэлементов  
в окрестностях локальных котельных  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 10
Risks of Toxic Trace Elements’ Inhalation Influence in Vicinity of Local Boilers

безопасность труда
occupational SafEty

В. Т. Кибовский, Б. Н. Рахманов, С. В. Тихомиров
V. T. Kibovsky, B. N. Rakhmanov, S. V. Tikhomirov
Расчетные методы определения степени опасности диффузно  
отраженного лазерного излучения при специальной оценке  
условий труда  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 19
Calculation Methods for Hazard Evaluation of Diffusely-Reflected  
Laser Emission at Special Assessment of Working Conditions

Методы и средства обеспечения безопасности

MEthodS and MEanS of SafEty

В. В. Тупов, Т. И. Дудьев
V. V. Tupov, T. I. Dud’ev
Методика расчета геометрических размеров шумозащитных  
автотранспортных экранов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 27
Calculation Methodology of Geometrical Dimensions for Noise-Protective 
Automotive Screens

Экология на транспорте

tranSport Ecology

Ю. В. Трофименко В. И. Комков
Yu. V. Trofimenko, V. I. Komkov
Оценка рисков ратификации Парижского соглашения по климату  
для транспортного комплекса России   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 35
Risk Assessment of the Paris Climate Agreement Ratification for the Transport 
Complex of Russia

Свидетельство Роскомнадзора

ПИ № ФС77-44004
Издается с 2006 года
Учредитель:
Коллектив редакции журнала
Издается: 
при поддержке МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
Федерального учебно-методического объединения 
в системе высшего образования по укрупненной 
группе специальностей и направлений подготовки 
20.00.00 «Техносферная безопасность и природообустройство»
Главный редактор 
Владимир Девисилов
Издатель:
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
Отдел предпечатной подготовки 
Белла Руссо
Выпускающий редактор 
Дарья Склянкина 
Тел. (495) 280-15-96 (доб. 501) 
e-mail: 501@infra-m.ru
Отдел подписки 
Наталья Меркулова 
Тел.: (495) 280-15-96 (доб. 590) 
e-mail: podpiska@infra-m.ru

Присланные рукописи не возвращаются.

Точка зрения редакции может не совпадать  
с мнением авторов публикуемых материалов.

Редакция оставляет за собой право самостоятельно  
подбирать к авторским материалам иллюстрации, менять 
заголовки, сокращать тексты и вносить в рукописи необходимую стилистическую правку без согласования с авторами. 
Поступившие в редакцию материалы будут свидетельствовать о согласии авторов принять требования редакции.

Перепечатка материалов допускается  
с письменного разрешения редакции.

При цитировании ссылка на журнал «Безопасность 
в техносфере» обязательна.
Письма и материалы для публикации  
высылать по адресу:  
127282, Россия, Москва, ул. Полярная,  
д. 31в, стр. 1, журнал «БвТ»  
Тел.: (495) 280-15-96 (доб. 501) 
Факс: (495) 280-36-29 
e-mail: magbvt@list.ru, mag12@infra-m.ru,  
bvt@magbvt.ru 
Сайты журнала:  
http://www. naukaru.ru, http://www.magbvt.ru 

© ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М», 
2018

Формат 60×84/8.  Бумага офсетная № 1. 
Тираж 1000 экз.
Подписные индексы:  
в каталоге агентства «Роспечать» —  
18316, объединенном каталоге  
«Пресса России» — 11237

DOI 10 .12737/issn .1998-071X

Энерго- и ресурсосбережение

EnErgy and rESourcE Saving

Г. И. Замолодчиков, Р. З. Тумашев, Н. Л. Щеголев, А. С. Фурашов,  
Н. А. Семилет
G. I. Zamolodchikov, R. Z. Tumashev, N. L. Schegolev, A. S. Furashov
Повышение эффективности промышленных вентиляторов  
при работе на нерасчетных режимах  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .43
Efficiency Improvement of Industrial Fans if Operating at Off-Design Modes

чрезвычайные ситуации

EMErgEncy

А. Э. Кирилов, К. А. Черный
A. E. Kirilov, K. A. Cherny
Новые подходы в оценке пожарной безопасности персонала  
при его эвакуации из производственных помещений  
в случае возникновения пожара  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .52
New Approaches to Fire Safety Assessment of Personnel during Its 
Evacuation from Industrial Premises in Case of Fire

образование

Education

И. Г. Галямина
I. G. Galyamina
Формирование примерных учебных планов подготовки  
выпускников на основе анализа профессиональных стандартов  
в области природообустройства и водопользования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .62
Formation of Curricula for Training in the Area of Environmental  
Engineering and Water Use

Журнал «Безопасность в техносфере» включен в перечень 
ведущих научных журналов, в которых по рекомендациям 
ВАК РФ должны быть опубли кованы научные результаты 
диссертаций на соискание ученых степеней доктора  
и кандидата наук, а также в американскую базу периодических 
и продолжающихся изданий Ulrich’s и базу лучших российских 
научных журналов, размещенную на платформе Web of Science 
в виде Russian Science Citation Index (RSCI) .

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
Александров Анатолий Александрович (Председатель совета),
ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана, зав. кафедрой, д-р техн. наук, 
профессор
Алёшин Николай Павлович, 
зав. кафедрой МГТУ им. Н.Э. Баумана, академик РАН,  
д-р техн. наук, профессор
Аткиссон Алан (Alan Atkisson) — Швеция (Sweden),
президент Atkisson Group, советник Комиссии ООН по 
устойчивому развитию, член Комиссии по науке и технологическому развитию при Президенте Еврокомиссии (EU Commission 
President’s Council of Advisors on Science and Technology)
Бабешко Владимир Андреевич,
зав. кафедрой Кубанского государственного университета, 
директор НЦ прогнозирования и предупреждения 
геоэкологических и техногенных катастроф, академик РАН,  
д-р физ.-мат. наук, профессор
Бухтияров Игорь Валентинович
директор НИИ медицины труда РАМН, чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, 
профессор
Гарелик Хемда (Hemda Garelick) — Великобритания (United Kingdom), 
Professor of Environmental Science and Public Health Education, 
School of Health and Social Sciences (HSSC) Middlesex University,
Programme Leader for Doctorate in Professional Studies Environment and Risk (HSSC), PhD.
Касимов Николай Сергеевич, 
Президент географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, 
первый вице-президент Русского географического общества,  
зав. кафедрой, академик РАН, д-р геогр. наук, профессор
Махутов Николай Андреевич, 
главный научный сотрудник Института машиноведения  
им. А.А. Благонравова РАН, руководитель рабочей группы  
при Президиуме РАН по проблемам безопасности, чл.-кор. РАН,  
д-р техн. наук, профессор
Мейер Нильс И . (Niels I . Meer) — Дания (Denmark), 
профессор Датского технического университета (дат. Danmarks 
Tekniske Universitet, DTU, англ. Technical University of Denmark)
Соломенцев Юрий Михайлович, 
президент МГТУ «Станкин», зав. кафедрой, чл.-кор. РАН, 
д-р техн. наук, профессор
Тарасова Наталия Павловна,
директор института  проблем устойчивого развития, президент 
международного союза теоретической и прикладной химии 
ИЮПАК (International Union of Pure and Applied Chemistry — IPA)
заведующая кафедрой РХТУ им. Д.И. Менделеева,  
чл.-кор. РАН, д-р хим. наук, профессор

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Васильев Андрей Витальевич,
зав. кафедрой Самарского государственного технического 
университета, д-р техн. наук, профессор
Вараксин Алексей Юрьевич, 
заведующий отделением Объединенного института высоких 
температур РАН, чл.-кор. РАН, д-р физ.-мат. наук, профессор
Девисилов Владимир Аркадьевич,
доцент кафедры МГТУ им. Н.Э. Баумана, канд. техн. наук
Дыганова Роза Яхиевна,
зав. кафедрой Казанского государственного энергетического 
университета, д-р биол. наук, профессор
Дьяченко Владимир Викторович,
заместитель директора по научной и учебной работе 
Новороссийского политехнического института (филиала) КубГТУ, 
профессор, канд. сел.-хоз. наук, д-р геогр. наук
Егоров Александр Федорович,
зав. кафедрой РХТУ им. Д.И. Менделеева, д-р техн. наук, профессор
Кручинина Наталия Евгеньевна,
декан инженерного экологического факультета, зав. кафедрой 
РХТУ им. Д.И. Менделеева, канд. хим. наук, д-р техн. наук, профессор
Майстренко Валерий Николаевич,
зав. кафедрой Башкирского государственного университета,  
чл.-кор. АН Республики Башкортостан, д-р хим. наук, профессор
Никулин Валерий Александрович,
исполнительный вице-президент Российской инженерной 
академии, ректор Камского института гуманитарных  
и инженерных технологий,  д-р техн. наук, профессор
Пушенко Сергей Леонардович,
заведующий кафедрой Донского государственного технического 
университета,д-р техн. наук
Рахманов Борис Николаевич,
профессор Московского государственного университета путей 
сообщения, д-р техн. наук
Реветрио Роберто ( Roberto Revetrio)
д-р наук (PhD), профессор Университета Генуи, Италия
Рубцова Нина Борисовна,
заведующая научным координационно-информационным 
отделом ГУ НИИ медицины труда РАМН, д-р биол. наук
Севастьянов Борис Владимирович,
зав. кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»  
Ижевского государственного технического университета,  
канд. пед. наук, д-р техн. наук, профессор
Сущев Сергей Петрович, 
генеральный директор ООО «Центр исследований 
экстремальных ситуаций», д-р техн. наук, профессор
Трофименко Юрий Васильевич,
зав. кафедрой Московского автомобильно-дорожного 
государственного технического университета,  
д-р техн. наук, профессор
Федорец Александр Григорьевич,
директор Автономной некоммерческой организации  
«Институт безопасности труда», канд. техн. наук, доцент

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
3

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

УДК 66.081.32+577.182.54 
DOI: 10.12737/article_5c7e29231f0589.73381769
Адсорбция тетрациклина гидрохлорида из водных 
растворов на активных углях

Л. Н. Григорьев, профессор, д-р техн. наук1,
О. А. Шанова, зав. кафедрой, канд. техн. наук1,
Л. Г. Веренцова, доцент, канд. хим. наук2

1 Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна Высшая школа технологии и энергетики
2 Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия

E-mail: oshanova@gmail.com

Изучены кинетические, равновесные и динамические условия адсорбции тетрациклина гидрохлорида из водных растворов на двух образцах промышленных 
активных углей: СКТ и БАУ-А. Определено, что кинетические данные адсорбции 
с достаточной точностью могут быть аппроксимированы уравнением Глюкауфа. Для расчета величины равновесной адсорбции тетрациклина гидрохлорида 
предложено использовать уравнение Дубинина—Радушкевича, для расчета продолжительности адсорбции —  уравнение Дубинина—Николаева. Показана возможность практического применения активных углей для очистки сточных вод 
от антибиотиков и предложены пути повышения их адсорбционной активности.

Ключевые слова:  
тетрациклина гидрохлорид, 
адсорбция, 
кинетика,  
равновесие, 
динамика,  
сточные воды,  
водные растворы.

1 . Введение
Ранее нами, на основе полученных экспериментальных данных, были выявлены особенности адсорбции стрептомицина сульфата на активных углях 
растительного происхождения [1,2] и левомицетина на 
промышленных активных углях [3]. В последние годы 
уделяется заметное внимание вопросам адсорбции 
антибиотиков тетрациклиновой группы, в основном, 
на активных углеродных [4–6] и, в меньшей степени, 
минеральных [7] адсорбентах. При этом рассматривается возможность применения адсорбентов не только 
для извлечения тетрациклина из водных растворов 
и очистки сточных вод, но и для концентрирования 
тетрациклина при отборе проб воды на анализ. Следует отметить, что при изучении адсорбции антибиотиков на активных углях для аппроксимации 
экспериментальных данных обычно используются 
уравнения Ленгмюра, БЭТ и Фрейндлиха, которые, 
на наш взгляд, не достаточно корректны в прикладных расчетах вследствие необходимости в каждом 
конкретном случае экспериментального определения 
констант уравнений; кроме того, уравнения, будучи адекватными экспериментальным данным, могут 

привести к не всегда верным представлениям о механизме адсорбции антибиотиков с учетом микропористой структуры активных углей.
Цель работы —  получение исходных данных для 
оценки возможности применения отечественных 
промышленных активных углей в системах очистки 
сточных вод фармацевтических предприятий от тетрациклина гидрохлорида (ТЦГХ), извлечения его 
из водных растворов и технологического расчета 
процесса адсорбции с учетом установленных (в конкретных случаях) экологических нормативов.

2 . Экспериментальная часть
В качестве антибиотика был принят для исследования ТЦГХ; из промышленных активных углей 
были выбраны СКТ и уголь БАУ-А. Характеристика 
углей приведена в табл. 1.
Предельные адсорбционные объемы пор (W) составляют, соответственно, для СКТ —  0,45 см3∙г-1, 
для БАУ-А —  0,22 см3∙г–1. Для водной вытяжки угля 
БАУ-А — рН = 10,00; для угля СКТ —  рН = 6,6. рН 
водных вытяжек систем активный уголь —  раствор 
ТЦГХ изменялся в зависимости от марки угля и кон

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

центрации ТЦГХ в пределах 5,1–7,4. Удельные поверхности переходных пор составляют: для БАУ-А —  
Sуд = 57 м2∙г–1; для СКТ —  Sуд = 108 м2∙г–1. Насыпную 
плотность образцов углей (г·см-3) определяли пикнометрическим методом [11]; плотность угля СКТ —  
500, БАУ-А —  250. В опытах использовали фракцию 
(1,05–1,25) ∙10–3 м.
Выбранные угли отличаются соотношением объемов пор, концентрацией фенольных и основных кислородсодержащих групп и, как следствие, значением 
рН водных вытяжек.
Водные растворы ТЦГХ готовили на основе готовой лекарственной формы (таблетки, покрытые 
оболочкой, по 100 мг ТЦГ № 20 в контурных ячейковых упаковках; производитель —  ЗАО НПЦ «Борщаговский ХФЗ») в интервале концентраций 25,0–
1000,0 мг∙дм–3.
Исходные данные для построения изотерм адсорбции получали ампульным способом в статических условиях по общепринятой методике [12] при 
температуре 291±2 К; для каждой точки на изотерме 
проводилось два, иногда три, параллельных опыта. 
Величина равновесной адсорбции (а0) ТЦГХ (мг∙г–1) 

определялась по формуле: а0 = 

v
C

m

C
p

a

0 −
(
) (здесь mа — 

масса адсорбента, г; v —  объем раствора, дм3; С0 
и Ср —  концентрация ТЦГХ, соответственно, в исходном и равновесном растворах, мг∙дм–3).
Аналитическое определение концентрации 
ТЦГХ проводили на спектрофотометре UNICO 1201 
по прописи: 10 мл 0.01% раствора ТЦГХ в 0.01 н. растворе соляной кислоты вносили в мерную колбу 
емкостью 100 ∙ 10–6 м3, прибавляли 75 ∙ 10–6 м3 воды 
и  5 ∙ 10–6 м3 5М раствора едкого натра, доводили объем раствора водой до метки и перемешивали. Оптическую плотность определяли при длине волны 
λmax = 390 нм (значение λmax уточнено экспериментально при снятии спектра) через 6 минут после добавления раствора гидроксида натрия.
Динамику адсорбции ТЦГХ изучали на типовой 
установке в проточном режиме. Установка представляла 
стеклянную колонку из молибденового стекла внутренним диаметром 1,4 ∙ 10–2 м с перфорированной впаянной 
перегородкой, на которую загружался слой активного 

угля заданной высоты и под которую подавался поток 
водного раствора тетрациклина с заданным расходом; 
колонка впаяна в колонку диаметром 2,6 ∙ 10–2 м, в которой циркулировала вода из термостата.
Экспериментальные изотермы адсорбции ТЦГХ 
анализировались с использованием уравнений Дубинина—Радушкевича—Астахова (ДРА); при этом 
исходили из того, что изучаемые адсорбенты классифицируются как микропористые активные угли. 
В общем виде уравнение ДРА имеет вид:

 
а0 = апр∙ ехр[–(А/Е)n], 
(1)

где: апр —  предельная величина адсорбции; А — 
дифференциальная мольная работа адсорбции, 
кДж∙моль–1, [А = RT(ln S/C0)n]; Е — характеристическая энергия адсорбции, кДж∙моль–1; S —  растворимость, мг∙дм–3; n —  показатель степени, постоянный 
для конкретной адсорбционной системы; в уравнении Дубинина– Астахова (ДА) 2 < n < 2, в уравнении 
Дубинина–Радушкевича (ДР) n = 2.

3 . Результаты и их обсуждение
В начальной стадии эксперимента было определено время установления адсорбционного равновесия 
(рис. 1). Из рис. 1. видно, что для достижения равновесия продолжительность адсорбции составляет, соответственно: для угля СКТ —  не менее 150 мин; для 
угля БАУ-А —  не менее 180 мин. В опытах адсорбция 

Таблица 1
Характеристика активных углей [8–10]

Марка 
угля
Удельный объем пор(V), см3·г-1
Концентрация кислородсодержащих групп, мг-экв · г—1

Vмикро
Vпереходных
Vмакро
Сильно кислотные
Слабо кислотные
Фенольные
Основные

СКТ
0,51
0, 20
0, 27
0,050
0,755
0,095
0,653

БАУ-А
0,23
0,08
1,10
0,050
0,550
0,075
1,00

Рис . 1 . Кинетические кривые адсорбции ТЦГХ при 291К: 1 — СКТ; 
2 — БАУ-А

Время, мин

а, мг · г–1

25

20

15

10

5

0

1

2

50
100
150
200

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
5

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

ТЦГХ на выбранных активных углях изучалась при 
времени 190 мин.
Можно отметить особенность кинетических кривых адсорбции ТЦГХ на выбранных активных углях: 
в области малых концентраций ТЦГХ в растворе адсорбция протекает с большей скоростью на угле СКТ, 
а при концентрации ТЦГХ выше 100 мг·дм–3 скорость 
адсорбции на угле СКТ замедляется по сравнению 
с адсорбцией на угле БАУ. Различие в скоростях адсорбции ТЦГХ при малых его концентрациях в растворе обусловлено, вероятнее всего, неоднородностью 
геометрической структуры микропор, характерной 
для каждого адсорбента, и подтверждает известное 
положение о более высокой микропористости угля 
СКТ. С другой стороны, можно отметить, что высокие 
скорости адсорбции ТЦГХ характерны для достаточно короткого времени, что может свидетельствовать 
о преобладающем при адсорбции внутридиффузионном сопротивлении процессу (при концентрации 
ТЦГХ 100 мг∙дм–3 и выше).
Это подтверждается также тем, что кинетические 
кривые достаточно хорошо интерпретируются уравнением Глюкауфа:

 
da/dτ = к(ар – аτ), 
(2)

в котором ар —  величина адсорбции, равновесная начальной концентрации ТЦГХ, аτ —  текущая величина адсорбции, τ — время достижения величины текущей адсорбции аτ, к — кинетический коэффициент.
Решением уравнения (1) является: 

 
аτ = ар(1 —  e k
− τ ).

Среднее значение «к» при адсорбции ТЦГХ 
на угле БАУ составляет 0,015 мин–1, на угле СКТ —  
0,037 мин–1.
Усредненное среднее квадратичное отклонение 
результатов расчета величины аτ в интервале значений параметров кинетической кривой составляет 
для угля БАУ-А —  7,9%, угля СКТ —  7,3%.
На рис. 2 приведены изотермы адсорбции ТЦГХ 
на выбранных углях. Видно, что в интервале концентраций ТЦГХ (С0) 300–1000 мг∙дм–3 активный уголь 
БАУ-А является несколько более активным адсорбентом вследствие, видимо, различия в доступных 
объемах и размерах микропор, соизмеримых с размерами молекулы адсорбата. Однако, в области малых 
значений концентраций ТЦГХ (не более 300 мг∙дм–3) 
величина адсорбции его на угле СКТ превышает таковую на угле БАУ-А. В пользу объемного механизма 
адсорбции свидетельствует тот факт, что различия 
в величине адсорбции ТЦГХ на обоих углях в прак
тическом отношении незначительны (среднее квадратичное отклонение значений величины адсорбции 
на углях не превышает 13%) и существенно ниже различий в показателях пространственной структуры 
углей (Vпп, Sуд.), характеризующих адсорбцию в переходных порах (табл. 1). Аналогично, видимо, можно 
исключить и проявление заметного вклада в процесс 
адсорбции хемосорбционного эффекта, так как различия в концентрациях фенольных и основных групп 
не сказываются существенно на величинах адсорбции ТЦГХ, что, видимо, обусловлено снижением рН 
при адсорбции в системе активный уголь —  водный 
раствор ТЦГХ (до 7,1–6,3 на угле БАУ-А и до 6,4–5,1 —  
на угле СКТ, в зависимости от концентрации ТЦГХ).
По характеру представленные изотермы могут быть 
отнесены к пятому типу по классификации БДДТ [13]; 
для них характерен кооперативный характер адсорбции с накоплением адсорбата, что проявляется в низкой величине адсорбции в области малых значений 
концентраций ТЦГХ и в вогнутом характере изотерм 
относительно оси абсцисс в начальном интервале концентраций ТЦГХ, которые с повышением концентрации приобретают выпуклую форму. Кооперативный 
характер адсорбции можно объяснить заклиниванием 
микропор и недостатком энергии для входа молекулы 
ТЦГХ в объем поры; необходимый избыток энергии 
приобретается вследствие накопления адсорбата.
В связи с поставленной в работе задачей представляло интерес выявить уравнение изотермы, позволяющее рассчитывать величину равновесной 
адсорбции ТЦГХ из водных растворов в широком 
интервале возможных в практике концентраций 
с минимальной погрешностью. Поскольку полу
Рис . 2 . Изотермы адсорбции ТЦГХ: 1- СКТ; 2 – БАУ-А

C0, мг · дм–3

а, мг · г–1

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

1

2

600
1000
1200
800
400
200

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

ченная нами изотерма не относится ни к первому, 
ни ко второму типам, возможность применения 
уравнений Ленгмюра и Брунауэра —  Эммета —  Теллера (БЭТ) для ее расчета нами не рассматривалась.
В инженерной практике расчет равновесной величины адсорбции ЗВ часто выполняют, используя 
уравнение Фрейндлиха:

 
а = кСn, 

где к и n — эмпирические константы.
Из рис. 3 видно, что в координатах lga —  lgC0 
(координаты линейной формы уравнения Фрейндлиха) линейность изотермы адсорбции ТЦГХ, в целом, не соблюдается; при этом, однако, существует 
граничное значение концентрации ТЦГХ, ниже которого линейная форма изотермы сохраняется: для 
угля СКТ это значение составляет 100мг∙дм–3, угля 
БАУ-А —  300 мг∙дм–3.
Так как угли СКТ и БАУ-А в целом можно отнести к микропористым структурам, а молекула ТЦГХ, 
имеющая размер около 1.1нм, может адсорбироваться 
в крупных микропорах, то имеет смысл, как было отмечено выше, проверить возможность использования 
для расчета процесса адсорбции уравнений ДА и ДР.
Из характера изотерм адсорбции, построенных в координатах линейной формы уравнения ДР 
[lga —  (lgS/C)2], можно видеть (рис. 4), что линейная 
зависимость соблюдается в достаточно широком интервале концентраций ТЦГХ (до 1000 мг∙дм–3), значительно большем, чем при использовании уравнения 
Фрейндлиха; заметное отклонение от линейной зависимости при адсорбции на изученных углях наблюдается при концентрации ТЦГХ выше 1000 мг·дм–3.

На основе рис. 4, исходя из отрезков, отсекаемых 
на оси ординат при продолжении прямых линий (lgaа), 
и тангенсов углов их наклона, получены значения констант, необходимых для практического применения 
уравнения ДР (табл. 2). Величина характеристической 
энергии адсорбции определяется из условия: 

 
E2 = 0,434(2,3RT)2/tgα, 

где tgα —  угол наклона линейного участка ломаной 
линии на рис. 4
Относительное среднее квадратичное отклонение 
при расчете величин адсорбции ТЦГХ в изученном интервале концентраций (25–1000 мг∙дм–3) составляет: для 
угля СКТ — не более 8,4%; для угля БАУ —  не более 6,7%.
Следует отметить, что при показателе n > 2 (3; 4) 
линейный участок изотермы адсорбции ТЦГХ 
на углях (в области малых концентраций) заметно 
сокращается; линейность изотермы адсорбции ТЦГХ 
на выбранных углях не наблюдается и при n = 1.
Для определения динамических характеристик 
адсорбции ТЦГХ были сняты выходные кривые для 
двух высот слоя угля (h): 0,03 и 0,10 м при начальных 
концентрациях 5, 50 и 100 мг∙дм–3 и расходах потока 
растворов 30, 60 и 90 см3∙мин-1.
На рис. 5 приведены выходные кривые адсорбции 
ТЦГХ, а на рис. 6 —  выходные кривые в полулогарифмических координатах. Из рис. 5 видно, что, в отличие 

Рис . 3 . Изотермы адсорбции ТЦГХ на углях в координатах уравнения Фрейндлиха: 1 — СКТ, 2 — БАУ-А
Рис . 4 . Изотермы адсорбции ТЦГХ в координатах уравнения ДР: 
1 — СКТ, 2 — БАУ-А

2,5

2

1,5

1

0,5

0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
lg С0

lg а

1

2

2,5

2

1,5

1

0,5

0
1
2
3
4
5
6
7
8
(lg Cн/С0)2

lg а

1

2

Таблица 2
Константы уравнения ДР

Уравнение
Активный 
уголь
апред, мг · г–1 tgα
Е, кДж/моль

ДР
СКТ
251,2
0,271
7,01

БАУ-А
301,9
0,268
7,06

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
7

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

от равновесных условий адсорбции, величины динамических адсорбций у рассматриваемых активных углей 
заметно отличаются; при этом в сравнимых условиях 
продолжительность адсорбции ТЦГХ единицей массы 
адсорбента на угле СКТ выше. Из рис. 6 можно видеть, 
что в достаточно большой области малых и более высоких относительных значений проскоковой концентрации (Спр/С0) ТЦГХ наблюдается линейная зависимость, 
наклон которой в случае угля СКТ с повышением проскоковой концентрации, начиная от значения С/С0 
= 0,84 уменьшается более заметно, чем на угле БАУ-А. 
Это свидетельствует о том, что в области малых концентраций и, соответственно, проскоковых концентрациях, далеких от насыщения, адсорбция протекает 
во внешнедиффузионной области [14] и основное сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой 
фазе; при более высоких проскоковых концентрациях 
и, следовательно, больших степенях заполнения поверхности угля СКТ, скорость перемещения ТЦГХ 
в слое снижается, что обусловлено, вероятнее всего, 
проявлением внутридиффузионного сопротивления. 
С учетом отмеченного представляется возможным 
определить продолжительность (τпр) адсорбции ТЦГХ 
на углях СКТ и БАУ-А в интервале концентраций 
 25–1000 мг∙дм –3 при заданной высоте (h) слоя загрузки, 
используя уравнение Дубинина —  Николаева [14]:

 
τпр = [h —  w∙ln(C0/Cпр)/Км]∙(α∙а/С0∙w), 
(3)

где w —  фиктивная линейная скорость потока раствора, Км —  коэффициент массопередачи, а —  величина адсорбции, α —  коэффициент, учитывающий 
отклонение времени, соответствующего точке пересечения продолжения линейного участка выходной 

Рис . 5 . Выходные кривые адсорбции тетрациклина: 1, 3 — БАУ-А; 
2, 4 — СКТ; 1, 2 — высота слоя – 0,03 м, 3, 4 — высота слоя — 0,1 м

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

C/C0

20
40
60
80
100
τ, мин

1
2
3
4

Рис . 6 . Выходные кривые адсорбции тетрациклина: 1, 3 — БАУ-А; 
2, 4 — СКТ; 1, 2 — высота слоя — 0,03 м; 3, 4 — высота слоя — 0,1 м

0

–0,5

–1

–1,5

–2

–2,5

–3

–3,5

ln(C/C0)

20
40
60
80
100

τ, мин

1 2
3
4

Таблица 3
Сравнительная оценка адсорбентов

Адсорбент
апр, мг · г–1
Т, К

А-МСМ-41 [7]
415,1
303

Активный уголь коммерческого  
качества [5]
74,5
288

Биосорбент (на основе кукурузных 
стеб лей) [15]
36,5
298

БАУ-А
301,9
291

СКТ
251,2
291

кривой с осью абсцисс, от времени, определяющего 
положение половинной концентрации ТЦГХ.
Коэффициент массопередачи рассчитывали из условия мгновенного проскока ТЦГХ по формуле:

 
Км= —  (lnCпр /C0)∙w/ h. 
(4)

Значение (lnCпр /C0) находили из рис. 6 в точке 
пересечения выходной кривой с осью ординат.
Следует отметить, что значение коэффициента 
массопередачи практически одинаково для изученных 
марок активных углей, мало зависит от начальной концентрации ТЦГХ и высоты слоя загрузки в интервале 
представленных выше значений и составляет величину —  Км= 9,15 ± 0,42 мин-1; при этом коэффициент α 
изменяется в диапазоне 0,81–0,95. Изменение расхода 
потока раствора в интервале 30–90 см3∙мин–1 способствует незначительному повышению величины Км.
Сравнение адсорбционной активности (по величине апр) углей БАУ-А и СКТ с адсорбентами, предлагаемыми для выделения ТЦГХ из водных растворов 
(табл. 3) [5, 7, 15], свидетельствует о возможности их 
практического применения.

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

4 . Выводы
Определено, что в неравновесных условиях при 
перемешивании адсорбция тетрациклина гидрохлорида из водных растворов на изученных углях протекает во внутридиффузионной области и может быть 
оценена уравнением Глюкауфа.
Показано, что в области концентраций 25–
1000 мг·дм–3 тетрациклин гидрохлорида адсорбируется, вероятнее всего, в супермикропорах и для 
расчета величины его равновесной адсорбции целесообразно использовать уравнение Дубинина– 
Радушкевича с найденными константами.
Для расчета продолжительности адсорбции 
ТЦГХ из сточных вод на активном угле при малых 
его начальных и проскоковых концентрациях может 
быть использовано уравнение Дубинина– Николаева. 
При необходимости достижения малых проскоковых 
концентраций ТЦГХ, например, в процессе очистки 
сточных вод, следует учитывать, что основное сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой 
фазе.
Для повышения величины адсорбции тетрациклина гидрохлорида из водных растворов рекомендуется 
использовать активные угли, содержащие, преимущественно, микропоры с размером, близким к размеру 
молекулы ТЦГХ (1,0–1,5 нм). Повышению величины 

адсорбции способствует проведение процесса выделения тетрациклина гидрохлорида из водного раствора 
в нейтральной и слабо щелочной средах.

Обозначения
ТЦГХ —  тетрациклина гидрохлорид;
БДДТ —  Брунауэр С., Деминг Л., Деминг У., Теллер Э.;
а —  величина адсорбции, мг · г–1;
S —  растворимость адсорбтива, мг/дм3;
Co —  начальная концентрации адсорбтива, мг · дм–3;
Cпр —  проскоковая концентрации адсорбтива, мг · дм–3;
h —  высота слоя угля, м;
Км —  коэффициент массопередачи, с–1;
T —  температура адсорбции, К;
Vми —  удельный объем микропор, см3 · г–1;
Vпп —  удельный объем переходных пор, см3 · г–1;
w —  фиктивная линейная скорость потока раствора, м · с–1;
апр —  предельная величина адсорбции, мг · г–1;
α —  коэффициент, учитывающий отклонение времени, 
соответствующего точке пересечения продолжения 
линейного участка выходной кривой с осью абсцисс, 
от времени, определяющего положение половинной 
концентрации стрептомицина, безразмерный;
r —  радиус пор, нм;
d —  диаметр гранулы;
Е —  характеристическая энергия адсорбции, кДж · моль–1;

Литература
1. Григорьев Л. Н., Веренцова Л. Г., Шанова О. А., Родионова А. А. Получение активного угля из растительных 
остатков и оценка его адсорбционных свойств // Химия 
растительного сырья. — 2015. — № 4. —  С. 93–99.
2. Григорьев Л. Н., Шанова О. А., Веренцова Л. Г. Очистка сточных вод от стрептомицина адсорбционным методом // 
Безопасность в техносфере. — 2015. — № 2. —  С. 62–66.
3. Григорьев Л. Н., Шанова О. А., Веренцова Л. Г., Родионова А. А. Очистка сточных вод от левомицетина адсорбционным методом // Безопасность в техносфере. — 
2017. — № 1. —  С. 51–57.
4. Веденяпина М. Д., Борисова Д. А., Ракишев А. К., Веденяпин А. А. Адсорбция тетрациклина из водных растворов на расширенном графите //Химия твердого топлива. — 2014. — № 5. —  С. 51–55.
5. Swarna Priva S., Radha K. V., Equilibrium, isotherm, kinetic 
and thermodynamic adsorption studies of tetracycline 
hydrochloride onto commercial grade granular activated 
carbon. International journal of Pharmaceutical sciences, 
2014, vol.7, issue 1, p. 42–51.
6. Удалова А. Ю., Дмитренко С. Г., Ансри В. В. Сорбция антибиотиков тетрациклиновой группы на сверхсшитом 
полистироле из водных и водноорганических сред //
Журнал физической химии. —2015. —  Т. 89. — № 6. —  
С. 1025–1029.
7. Minmin Liu, Li-an You, Shuili Yu u. a., MCM-41 imhregnated 
with A zeolite precursor: synthesis, characterization and 

tetracycline antibiotics removal from aqueous solution. 
Chemical Engineering Journal, 2013, 223, p. 678–687.
8. Ануров С. А. Физико-химические аспекты адсорбции 
диоксида серы углеродными адсорбентами // Успехи 
химии. 1996. —  Т. 65. —  Вып. 8. —  С. 718–731.
9. Бутырин Г. М. Высокопористые углеродные материалы. 
М.: Химия. — 1976. — 192 с.
10. Фарберова Е. А., Виноградова А. В., Шергина Е. С. Разработка модифицированного углеродного сорбента для 
обеззараживания воды // Вестник Пермского государственного университета. Химическая технология 
и биотехнология. — 2010. —  С. 24–28.
11. Плаченов Т. Г., Колосенцев С. Д. Порометрия, Л.: Химия. —1988. —  С. 178.
12. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хроматографии / Под ред. Ю. С. Никитина, Р.С. Петровой, 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1990.
13. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984, с. 306 (Пер. с англ. 2-е изд. 
S. J. Gregg, Sing K. S.W. Adsorbtion, surface area and 
porosity. Academic Press, New York, 1982, 2and.ed., 312 p.)
14. Николаев К. М., Дубинин М. М., Поляков Н. С. Кинетика и динамика физической адсорбции. Труды третьей 
Всесоюзной конференции по теоретическим вопросам 
адсорбции. М.: Наука. —1973. —  С. 117–123.
15. Davound Balarak, Ferdos Kord Mostafapour, Hossein 
Azarpira. Adsorption isotherm studies of tetracycline 

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
9

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

antibiotics from aqueons solutions by maize stalks as a 
cheap bio sorbent. International journal of pharmacy and 
technology. 2016, vol.8, № 3. p. 16664–16675.

References
1. Grigor’ev L.N., Verentsova L. G., Shanova O. A., Rodionova A. A. Poluchenie aktivnogo uglya iz rastitel’nykh ostatkov 
i otsenka ego adsorbtsionnykh svoystv. Khimiya rastitel’nogo 
syr’ya [Production of activated carbon from plant residues 
and evaluation of its adsorption properties. Chemistry of 
plant raw materials], 2015, I. 4, pp. 93–99. (in Russian).
2. Grigor’ev L.N., Shanova O. A., Verentsova L. G. Ochistka 
stochnykh vod ot streptomitsina adsorbtsionnym metodom [Wastewater treatment from streptomycin by the adsorption method]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the 
Technosphere]. 2015, I. 2, pp. 62–66. (in Russian).
3. Grigor’ev L.N., Shanova O. A., Verentsova L. G. Rodionova A. A. Ochistka stochnykh vod ot levomitsetina adsorbtsionnym metodom [Wastewater treatment from chloramphenicol 
by the adsorption method]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety 
in the Technosphere]. 2017, I. 1, pp. 51–57. (in Russian).
4. Vedenyapina M. D., Borisova D. A., Rakishev A. K., Vedenyapin A. A. Adsorbtsiya tetratsiklina iz vodnykh rastvorov na 
rasshirennom grafite. Khimiya tverdogo topliva [Adsorption 
of tetracycline from aqueous solutions on expanded graphite. 
Chemistry of solid fuels]. 2014, I. 5, pp. 51–55. (in Russian)
5. Swarna Priva S., Radha K. V. Equilibrium, isotherm, kinetic 
and thermodynamic adsorption studies of tetracycline hydrochloride onto commercial grade granular activated carbon. International journal of Pharmaceutical sciences, 2014, 
vol.7, issue 1, pp. 42–51.
6. Udalova A. Yu., Dmitrenko S. G., Ansri V. V. Sorbtsiya antibiotikov tetratsiklinovoy gruppy na sverkhsshitom polistirole izvodnykh i vodnoorganicheskikh sred [Sorption of 
antibiotics of the tetracycline group on super-crosslinked 
polystyrene from aqueous and organic-water media]. Zhurnal fizicheskoy khimii [Journal of Physical Chemistry]. 
2015, V. 89, I. 6, pp. 1025–1029. (in Russian).
7. Minmin Liu, Li-an You, Shuili Yu u. a. MCM-41 imhregnated with A zeolite precursor: synthesis, characterization 

and tetracycline antibiotics removal from aqueous solution. 
Chemical Engineering Journal, 2013, 223, ss. 678–687.
8. Anurov S. A. Fiziko —  khimicheskie aspekty adsorbtsii dioksida sery uglerodnymi adsorbentami. Uspekhi khimii [Physico-chemical aspects of sulfur dioxide adsorption by carbon 
adsorbents. Advances in chemistry]. V. 65, I. 8, 1996, pp. 
718–731. (in Russian).
9. Butyrin G. M. Vysokoporistye uglerodnye materialy [Highly 
Porous Carbon Materials]. Moscow, Khimiya Publ., 1976. 
192 p. (in Russian).
10. Farberova E. A., Vinogradova A. V., Shergina E. S. Razrabotka modifitsirovannogo uglerodnogo sorbenta dlya obezzarazhivaniya vody, Vestnik Permskogo gosudarstvennogo 
universiteta. Khimicheskaya tekhnologiya i biotekhnologiya 
[Development of a modified carbon sorbent for water disinfection, Bulletin of Perm State University. Chemical technology and biotechnology]. 2010, pp. 24–28. (in Russian)
11. Plachenov T. G., Kolosentsev S. D. Porometriya [Porometry]. 
Khimiya Publ., 1988, p. 178. (in Russian).
12. Pod red. Yu.S. Nikitina, Petrovoy R. S. Eksperimental’nye 
metody v adsorbtsii i molekulyarnoy khromatografii [Experimental methods in adsorption and molecular chromatography]. Moscow: MGU Publ., 1990, 318 p. (in Russian)
13. Greg S., Sing K. Adsorbtsiya, udel’naya poverkhnost’, poristost’ [Adsorption, specific surface area, porosity]. Moscow: 
Mir Publ., 1984, p. 306 (Per. s angl. 2-e izd. S. J. Gregg, 
Sing K. S.W. Adsorbtion, surface area and porosity. Academic Press, New York, 1982, 2and.ed., 312 p.). (in Russian)
14. Nikolaev K. M., Dubinin M. M., Polyakov N. S. Kinetika i dinamika fizicheskoy adsorbtsii. Trudy tret’ey Vsesoyuznoy 
konferentsii po teoreticheskim voprosam adsorbtsii [Kinetics and dynamics of physical adsorption. Proceedings of 
the Third All-Union Conference on the Theoretical Issues 
of Adsorption]. Moscow: Nauka Publ., 1973, pp. 117–123. 
(in Russian).
15. Davound Balarak. Ferdos Kord Mostafapour, Hossein 
Azarpira. Adsorption isotherm studies of tetracycline antibiotics from aqueons solutions by maize stalks as a cheap 
bio sorbent. International journal of pharmacy and technology.2016, vol.8, I. 3. p. 16664–16675.

Adsorption of Tetracyclin Hydrochloride from Aqueous Solutions 
on Activated Carbons

L . N . Grigoriev, Doctor of Engineering, Professor, Saint-Petersburg State Chemical Pharmaceutical Academy
O . A . Shanova, Ph.D. of Engineering, Head of Chair, Saint-Petersburg State University of Plant Polymers
L . G . Verentsova, Ph.D. in Chemistry, Associate Professor, Saint-Petersburg State Chemical Pharmaceutical Academy

Have been studied kinetic, equilibrium, and dynamic conditions for adsorption of tetracycline hydrochloride from aqueous solutions 
on two samples of industrial activated carbons SKT and BAU-A. It has been determined that the kinetic data of adsorption can be 
approximated with sufficient accuracy by the Glückauf equation. To calculate tetracycline hydrochloride’s equilibrium adsorption, 
it has been proposed to use the Dubinin-Radushkevich equation, and to calculate the adsorption duration —  the Dubinin-Nikolaev 
equation. The possibility for practical application of activated carbons for wastewater treatment from antibiotics has been 
demonstrated, and ways for increasing of these carbons’ adsorption activity have been proposed.

Keywords: tetracycline hydrochloride, adsorption; kinetics,  equilibrium; dynamics, wastewater, aqueous solutions.

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

УДК 551.578.46:504.4:622.333.012 
DOI: 10.12737/article_5c7e2b94824fd0.40107886
Риски ингаляционного влияния токсичных 
микроэлементов в окрестностях локальных 
котельных

Н. А. Осипова, доцент, канд. хим. наук,
E. А. Филимоненко, старший преподаватель, канд. геол.-мин. наук
А. В. Таловская, доцент, канд. геол.-мин. наук
Е. Г. Язиков, профессор, д-р геол.-мин. наук
Т. С. Шахова, инженер

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

e-mail: osipova-nina@yandex.ru

Цель работы — выявление рисков ингаляционного воздействия от вдыхания 
токсичных элементов, содержащихся в выбросах котельных, использующих различные виды топлива (уголь, нефть, газ, древесина), и выявление приоритетности загрязняющих веществ. Показатели канцерогенного и неканцерогенного 
риска вычислены через расчетные данные о концентрациях микроэлементов 
в атмосферном воздухе, на основании их содержания в твердой фазе снежного 
покрова, установленного экспериментально. По суммарному значению коэффициента опасности ингаляционного воздействия изученные территории можно 
ранжировать в виде следующего ряда котельных: угольные > дровяная >газовые ≥ 
нефтяные. Воздействие указанных видов деятельности может быть расценено 
как допустимое и приемлемое. Ранжирован вклад тяжелых металлов в показатели риска. Mn, Cu, Ba, Al вносят наибольший вклад в коэффициент опасности 
и входят в число элементов-индикаторов для зольных выбросов угольных котельных. Для всех элементов, обладающих канцерогенными свойствами (Сr (VI), 
Сd, As, Be, Ni, Co, Pb), значения индивидуального канцерогенного риска ниже 10–5 

для окрестностей всех рассматриваемых котельных. Такие значения соответствуют пренебрежимо малому уровню риска. С практической точки зрения, дифференциация выбросов тяжелых металлов как по природе, так и по содержанию 
при использовании различных видов топлива сказывается на показателях риска 
для здоровья и может быть информативна при выборе топлива для котельных 
индивидуального жилищного строительства.

Ключевые слова:  
сжигание топлива,  
твердый осадок снега,  
микроэлементы,  
ингаляционный риск.

1 . Введение
Изучение влияния выбросов локальных котельных на окружающую среду и здоровье человека представляется актуальной задачей в настоящее время.
Выбросы загрязняющих веществ предприятий теплоэнергетики, обусловленные процессами сгорания 
органического топлива, относятся к основным источникам загрязнения атмосферы. Объемы вредных 
пылегазовоздушных выбросов связаны с качеством 
и количеством сжигаемого топлива, полнотой его 

использования, а также с эффективностью в целом 
работы источника теплоснабжения. При сжигании 
твердого топлива, прежде всего угля, в атмо сферу 
с дымовыми газами поступает летучая зола, частицы 
которой содержат углерод, диоксид кремния, оксиды 
алюминия и железа, серу, некоторые органические 
соединения, тяжелые металлы и другие химические 
элементы. При сжигании жидкого и газового топлива выход твердых частиц значительно меньше, однако они и газообразные продукты характеризуются 

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
11

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

высокими концентрациями многих вредных химических веществ [1].
Экологический фактор учитывается при выборе 
мест строительства поселков с собственной инфраструктурой, включающей локальные котельные. Кроме 
того, их обособленность и удаленность от более мощных источников выбросов позволит оценить именно влияние этого фактора —  выбросов предприятий 
по производству электроэнергии для нужд конкретного потребителя. Выбросы теплоэнергетических предприятий, использующих ископаемые виды топлива, 
в первую очередь уголь и мазут, вносят существенный 
вклад в загрязнение атмосферного воздуха твердыми частицами, содержащими токсичные элементы [2]. 
Образующиеся при сжигании ископаемого топлива 
мелкие и ультрамелкие частицы могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему [3], 
органы дыхания [4]. Вдыхание пылевидных металлосодержащих частиц, образующихся при сжигании топлива, является фактором риска для здоровья человека.
На основе вышеизложенного определение уровня 
загрязнения атмосферного воздуха пылевыми металлосодержащими частицами и оценка риска здоровью населения в окрестностях сельских объектов 
малой энергетики требует детальных исследований. 
Для выполнения такого рода комплексного исследования наиболее доступным и эффективным методом 
является снеговая съемка. Снеговой покров, являясь 
естественным планшетом-накопителем загрязняющих веществ из атмосферы, позволяет получить 
информацию об элементном и минерально-фазовом 
составе пылевых частиц и определить источники их 
поступления.

2 . Материалы и методы
Исследования проведены в зоне влияния двух 
угольных, двух газовых, одной нефтяной и дровяной котельных, расположенных в сельской местности Томской области, отличающихся не только 
видом используемого топлива, но и производительностью [5]. На территории угольных котельных расположены угольные склады, также являющиеся источниками пыления.

2.1. Отбор и подготовка проб
Отбор проб снега проводили в конце февраля 2016 
и 2017 гг. для изучения состава твердых частиц, аккумулированных в снеговом покрове за длительный 
зимний период. В окрестностях угольной котельной точки отбора были расположены на расстоянии 
от 30 до 230 м от трубы, нефтяной котельной —  от 50 
до 250 м от трубы по основному направлению ветрового переноса. Отбор и подготовку проб снега про
водили согласно стандартной методике [6, 7]. Объектом исследования являлась твердая фаза снежного 
покрова, представляющая собой твердые частицы, 
аккумулированные в снежном покрове.

2.2. Лабораторно-аналитические исследования
Содержание Al, As, Cd, Se, Pb, Zn, Co, Ni, Mo, Cu, 
Sb, Cr, Ba, V, Mn, Sr и W в пробах было определено 
методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (MS- ICP) в аккредитованной лаборатории Химико-аналитического центра «ПЛАЗМА» 
(г. Томск). Вещественный состав проб твердой фазы 
снега определяли на бинокулярном стереоскопическом микроскопе марки Leica ZN4D с видеоприставкой согласно запатентованной методике [8] 
в МИНОЦ «Урановая геология» при Томском политехническом университете (ТПУ).

2.3 Методика расчета
Статистическую обработку и анализ данных проводили посредством программного обеспечения 
STATISTICA 7.0 и Microsoft Excel. Оценку различий 
между величинами пылевой нагрузки в пробах твердого осадка снега, отобранных в районах влияния 
различных котельных, проводили с помощью непараметрических статистических критериев Колмогорова–Смирнова и Манна–Уитни. Для определения 
превышения содержания элементов в пробах над их 
фоновым содержанием рассчитывали коэффициенты концентрации элементов (КК) [8]:

 
КК = Сi пыль /Сi фон,

где Сi пыль —  концентрация i-го металла в твердом 
осадке снега в пробе. В качестве локальных фоновых 
значений содержания элементов в твердом осадке снега (Сi фон) использовали полученные нами ранее данные на Обсерватории «Фоновая» Института оптики 
атмосферы СО РАН (г. Томск), в 70 км от г. Томска.
Оценку неканцерогенных рисков здоровью, обусловленных хроническим ингаляционным поступлением металлов в организм, проводили на основе 
расчетов коэффициентов опасности (HQi):

 
HQi = Сiатм / Rf (Ci),

где Rf (Ci) —  референтная концентрация металла 
в воздухе, по данным IRIS ЕРА, HEAST EPA и отечественного руководства по оценке риска [9–10], 
Сi атм —  среднесуточные концентрации металлов 
в пыли атмосферного воздуха. Их расчет проводили 
на основании данных о содержании этих металлов 
в депонированной на снеговой покров пыли (Ci пыль):

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

 
Сiатм = Pn · Ci пыль /W,

где W —  скорость осаждения атмосферной пыли  
(м /сут), Pn —  пылевая нагрузка (мг/м2 · сут);

 
W = Pl · Wl + Ph · Wh,

где Pl —  доля легкой фракции (частицы угля, сажи, 
шлака, полые алюмо-силикатных сферуллы и др.) 
в составе нерастворимого осадка снега, Ph —  доля 
тяжелой фракции (частицы кварца, глинистых минералов, окислов железа и других тяжелых металлов 
и др.) в составе нерастворимого осадка снега, Wl — 
скорость оседания легкой фракции, Wl = 0,566 см/с, 
Wh — скорость оседания тяжелой фракции, Wh = 
0,826 см/с [11]. Долю легкой и тяжелой фракции определяли экспериментально [12];

 
Pn = M / [S · t],

где M —  масса твердого осадка в снеговой пробе (мг), 
S —  площадь шурфа (м2), t —  период от начала снегостава до отбора пробы (сутки).
Для канцерогенных химических веществ дополнительную вероятность развития онкологических 
заболеваний у индивидуума на всем протяжении 
жизни (CRi) оценивали с учетом среднесуточной 
дозы в течение жизни (LADD):

 
CRi = LADD · SFi,

где LADD —  среднесуточная доза в течение жизни, 
мг/(кг · день), SFi —  фактор канцерогенного потенциала i-го вещества, (мг/(кг · день))–1 [9–10].
Среднесуточную дозу при ингаляционном воздействии веществ с атмосферным воздухом рассчитывали

LADD = ((C · Tout · Vout) + (C · Tin · Vin)) · EF · ED/ 
(BW · AT · 365),

где LADD —  среднесуточная доза, усредненная с учетом ожидаемой средней продолжительности жизни 
человека 70 лет, мг/ (кг · день); C —  концентрация вещества в атмосферном воздухе, мг/м3; стандартные 
факторы экспозиции: Tout —  время, проводимое вне 
помещений, 8 час/день; Tin —  время, проводимое внутри помещений, 16 час/день; Vout —  скорость дыхания 
вне помещений, 1,4 м3/час; Vin —  скорость дыхания 
внутри помещений, 0,6 м3/час; EF —  частота воздействия, 350 дней/год; ED —  продолжительность воздействия, 30 лет; BW —  масса тела, 70 кг; AT —  период 
осреднения экспозиции, 70 лет; POP —  численность 
популяции, 1 чел.

3. Результаты и их обсуждение
Пылевая нагрузка. На рис. 1 видны статистически значимые различия пылевой нагрузки, оказывающей определяющее влияние на концентрации 
элементов — продуктов горения топлива (или пыления) в атмосферном воздухе и снеговом покрове в окрестностях угольных, газовых, нефтяной 
и дровяной котельных. Очевидно, что она зависит 
от объема расходуемого топлива, наличия системы 
пылегазоулавливания, дополнительных источников 
выбросов, помимо труб. Пылевая нагрузка в окрестностях угольных котельных формируется не только 
за счет выбросов самих котельных, но и за счет пыления во время разгрузки угля и ветрового переноса с открытого угольного склада на промышленной 
площадке котельных и с площадок разгрузки угля. 
Вблизи угольной котельной № 2 есть дополнительный фактор поступления пыли —  открытый автомобильный парк [5]. В окрестностях газовых, нефтяной 
и дровяной котельных, независимо от их технологических параметров, величина пылевой нагрузки 
не превышает фон, причем минимальна при сгорании природного газа.
Вещественный состав твердой фазы снега в окрестностях локальных котельных. Наблюдаются существенные различия вещественного состава проб 
в окрестностях локальных котельных —  наличие 
или отсутствие большого количества угольной пыли 
и сажи, что сказывается на скорости оседания атмосферной пыли из воздуха на снеговой покров и в конечном счете на величину пылевой нагрузки. Вещество в окрестностях угольных котельных на 80–90% 
представлено частицами угольной крошки (загрязнение от угольных складов) и недожига угля (загрязнение от труб и продуктов сгорания угля, вероятно, 
от мест хранения золошлаковых отходов котельных), 
а также встречаются пробы с повышенным содержанием сферических техногенных образований —  алюмосиликатных микросферул —  индикаторов загрязнения продуктами сгорания угля (рис. 2).

Рис . 1 . Пылевая нагрузка в окрестностях котельных, работающих 
на различных видах топлива [5, 13]

60

50

40

30

20

10

0

Пылевая нагрузка, мг/м2 · сут.

Угольная  
№ 1
Угольная  
№ 2
Газовая  
№ 1
Газовая  
№ 2
Нефтяная Дровяная

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
13

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

Неканцерогенные риски ингаляционного воздействия элементов-компонентов выбросов котельных. 
Результаты расчета коэффициентов опасности для 
оценки неканцерогенных эффектов воздействия рассматриваемых металлов на организм человека при 
их хроническом ингаляционном поступлении приведены в табл. 1. Значения коэффициентов опасности 
для рассматриваемых территорий для большинства 

элементов изменяются в широком диапазоне —  
от 10–6 до 10–2, однако есть элементы со значениями 
коэффициентов опасности ингаляционного воздействия в диапазоне от 10–2 до 1,2: Cо (0,003…0,1), 
Al (0,04…1,2), Mn (0,03…0,67), Ba (0,006…0,25), Zn 
(0,18…0,25). Для зоны влияния угольных котельных 
установлено, что наибольший удельный вклад в интегральный уровень неканцерогенных рисков от хронического ингаляционного поступления в организм 
металлов (при учете элементов с коэффициентом 
опасности более 0,01) вносят:

Al(0,77±0,4) > Mn(0,37±0,2) > Cu(0,23±0,1) > 
Ba(0,14±0,1) > Co(0,07±0,04) > Pb(0,05±0,02) > 
Zn(0,03±0,01).

Для угольной котельной № 2 ряд дополнен еще некоторыми элементами, при том же критерии отбора:

Al(1,15±0,57) > Mn(0,67±0,28) > Cu(0,53±0,19) > 
Ba(0,25±0,13) > Co(0,10±0,05) > Ni(0,09±0,05) > 
V(0,08±0,04) > As(0,08±0,04) > Pb(0,05±0,02) > 
Cr(0,05±0,02) > Zn(0,04±0,02) > Be(0,02±0,01).

Рис . 2 . Вещественный состав твердого осадка снега в районе 
угольной котельной (бинокулярный стереоскопический микроскоп, 35х)

Таблица 1
Коэффициент опасности хронических неканцерогенных эффектов тяжелых металлов в зоне котельных с различным типом топлива

Химический 
элемент
Угольная котельная
Газовая котельная
Нефтяная  
котельная
Дровяная  
котельная
№1
№2
№1
№2

Кол-во проб
8
8
8
5
7
5

Be
1,4 · 10–2±8,1 · 10–3
1,8 · 10–2±1,1 · 10–2
9,7 · 10–4±1,5 · 10–4
5,9 · 10–4±8,0 · 10–5
6,9 · 10–4±1,6 · 10–4
1,0 · 10–3±5,7 · 10–4

Mg
3,0 · 10–3±1,4 · 10–3
5,2 · 10–3±2,2 · 10–3
6,3 · 10–4±1,1 · 10–4
2,5 · 10–4±4,9 · 10–5
4,4 · 10–4±7,1 · 10–5
4,1 · 10–4±2,1 · 10–4

Al
7,7 · 10–1±4,0 · 10–1
1,2±5,7 · 10–1
1,1 · 10–1±1,7 · 10–2
4,0 · 10–2±8,0 · 10–3
7,9 · 10–2±1,5 · 10–2
5,5 · 10–2±2,0 · 10–2

Ti
6,2 · 10–7±3,2 · 10–7
1,3 · 10–2±7,7 · 10–3
9,8 · 10–4±1,5 · 10–4
3,9 · 10–4±7,3 · 10–5
6,8 · 10–4±1,5 · 10–4
4,5 · 10–4±1,4 · 10–4

V
8,5 · 10–3±4,5 · 10–3
8,2 · 10–2±3,8 · 10–2
1,8 · 10–2±3,4 · 10–3
2,3 · 10–3±5,9 · 10–4
1,7 · 10–2±2,7 · 10–3
1,5 · 10–3±6,9 · 10–4

Cr
1,4 · 10–2±7,3 · 10–3
5,3 · 10–2±2,4 · 10–2
5,8 · 10–3±8,7 · 10–4
3,7 · 10–3±6,6 · 10–4
5,0 · 10–3±6,1 · 10–4
2,9 · 10–3±1,4 · 10–3

Mn
3,7 · 10–1±1,5 · 10–1
6,7 · 10–1±2,8 · 10–1
1,1 · 10–1±2,4 · 10–2
3,2 · 10–2±5,6 · 10–3
7,2 · 10–2±1,8 · 10–2
3,3 · 10–1±2,7 · 10–1

Fe
2,1 · 10–7±1,0 · 10–7
4,5 · 10–3±2,2 · 10–3
5,9 · 10–4±1,1 · 10–4
1,7 · 10–4±2,8 · 10–5
4,1 · 10–4±6,4 · 10–5
4,9 · 10–4±3,3 · 10–4

Co
7,4 · 10–2±3,9 · 10–2
1,0 · 10–1±5,0 · 10–2
6,5 · 10–3±9,1 · 10–4
3,2 · 10–3±5,7 · 10–4
4,9 · 10–3±4,9 · 10–4
5,2 · 10–3±1,6 · 10–3

Ni
5,5 · 10–3±2,2 · 10–3
8,6 · 10–2±4,5 · 10–2
1,2 · 10–2±1,6 · 10–3
2,4 · 10–3±5,9 · 10–4
2,7 · 10–2±3,1 · 10–3
5,8 · 10–3±1,2 · 10–3

Cu
2,3 · 10–1±1,1 · 10–1
5,3 · 10–1±1,9 · 10–1
7,9 · 10–2±2,1 · 10–2
2,5 · 10–2±3,7 · 10–3
4,2 · 10–2±6,1 · 10–3
2,2 · 10–1±3,5 · 10–1

Zn
3,1 · 10–2±1,5 · 10–2
3,9 · 10–2±2,2 · 10–2
3,9 · 10–3±5,7 · 10–4
1,7 · 10–3±3,2 · 10–4
2,7 · 10–3±5,2 · 10–4
6,2 · 10–3±3,7 · 10–3

As
7,5 · 10–3±6,3 · 10–3
7,8 · 10–2±3,5 · 10–2
5,2 · 10–3±8,0 · 10–4
1,1 · 10–3±3,4 · 10–4
4,9 · 10–3±7,0 · 10–4
1,2 · 10–3±7,5 · 10–4

Se
7,1 · 10–4±3,3 · 10–4
1,4 · 10–4±2,8 · 10–5
4,3 · 10–4±1,7 · 10–4
1,3 · 10–4±5,0 · 10–5
2,6 · 10–4±1,0 · 10–4
1,7 · 10–4±7,6 · 10–5

Mo
3,4 · 10–5±1,7 · 10–5
4,6 · 10–5±2,2 · 10–5
4,2 · 10–6±1,0 · 10–6
1,2 · 10–6±2,4 · 10–7
4,0 · 10–6±7,7 · 10–7
9,2 · 10–7±9,0 · 10–7

Cd
5,3 · 10–4±2,6 · 10–4
5,6 · 10–4±2,5 · 10–4
5,0 · 10–4±1,5 · 10–4
3,7 · 10–5±8,1 · 10–6
3,5 · 10–5±1,4 · 10–5
2,9 · 10–3±1,9 · 10–3

Ag
2,7 · 10–6±1,1 · 10–6
3,8 · 10–6±9,3 · 10–7
н.д.
3,1 · 10–7±5,7 · 10–8
2,0 · 10–7±3,0 · 10–8
н.д.

Sn
1,7 · 10–5±6,9 · 10–6
2,6 · 10–5±7,5 · 10–6
6,8 · 10–6±8,0 · 10–7
2,1 · 10–6±4,4 · 10–7
3,5 · 10–7±1,4 · 10–7
2,9 · 10–6±1,9 · 10–6

Sb
1,1 · 10–2±5,9 · 10–3
1,2 · 10–3±5,4 · 10–4
1,1 · 10–3±4,9 · 10–4
8,5 · 10–5±1,5 · 10–5
9,7 · 10–4±2,8 · 10–4
3,1 · 10–3±2,0 · 10–3

Ba
1,4 · 10–1±7,7 · 10–2
2,5 · 10–1±1,3 · 10–1
1,7 · 10–2±2,2 · 10–3
6,0 · 10–3±1,1 · 10–3
1,4 · 10–2±3,0 · 10–3
1,5 · 10–2±1,3 · 10–2

W
1,4 · 10–6±7,1 · 10–7
2,1 · 10–6±8,3 · 10–7
3,9 · 10–6±1,9 · 10–6
1,7 · 10–7±3,7 · 10–8
4,3 · 10–8±3,0 · 10–8
3,0 · 10–7±1,9 · 10–7

Hg
2,6 · 10–5±1,3 · 10–5
н.д.
6,3 · 10–6±2,1 · 10–6
н.д.
4,0 · 10–6±7,2 · 10–7
н.д.

Pb
5,5 · 10–2±2,1 · 10–2
5,4 · 10–2±2,3 · 10–2
2,9 · 10–3±3,6 · 10–4
4,6 · 10–3±7,9 · 10–4
7,9 · 10–3±9,7 · 10–4
2,6 · 10–5±1,3 · 10–5

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

Итак, наибольший удельный вклад в интегральный уровень неканцерогенных рисков от хронического ингаляционного поступления в организм 
металлов как в зоне воздействия крупных энергетических комплексов [12], так и в зоне влияния локальных угольных котельных (табл. 1) вносят Al, Mn, Cu, 
Ba, Co. В отношении Al необходимо отметить, что 
территории, подверженные воздействию выбросов 
от энергетических объектов, работающих на угле 
(табл. 2), отличаются от других территорий повышенным содержанием в пробах твердого осадка снега техногенных микросферул алюмосиликатного состава (рис. 2, а также [14]).
Однако не стоит переоценивать роль этого элемента в формировании рисков. Ведь значительная 
доля алюминия в составе взвешенных твердых частиц в атмосферном воздухе находится в виде природных соединений (например, полевых шпатов, 
глинистых минералов и т. д.).
Ранее проведенные нами исследования по статистическим показателям, коэффициентам концентрации и специфики элементного состава топлива выявили Hg, As, Cd, Zn, Ni, Pb, Sb, V, Mo, Co, Ba 
и Sr как элементы-индикаторы в твердой фазе снега 
в зоне выбросов изучаемых угольных котельных; V, 
Ni, Sb —  нефтяной котельной; Hg, As, Cd —  газовых 
котельных (табл. 2) [5, 13].
Содержание Al, Mg, Ti, Fe, As, Cr, Co, Ni, Sr, Mo 
и Ba в золе уноса и пробах твердой фазы снега в зоне 
выбросов угольной котельной незначительно отличались [5, 13]), указывая, вероятно, на единый 
источник их поступления в окружающую среду —  
зольные выбросы котельной. Накопление изучаемого спектра элементов в несколько раз выше в золе 
уноса, чем в угле. Mn, Cu, Ba, Co входят в число элементов-индикаторов для зольных выбросов угольных котельных, они обнаруживаются в золе уноса 
в концентрации в 2–5 раз (Сu) и в 6–9 раз (Mn, Ba, 
Co) больше, чем в угле [5]. В литературе также показана закономерность высокого концентрирования элементов-примесей в составе золы уноса, 
образующейся при сжигании углей, чем в самих  
углях [15].
Для дровяной котельной ряд имеет следующий 
вид:

Mn(0,33±0,27) > Cu(0,22±0,35) > Al(0,05±0,02) > 
Ba(0,02±0,01); 

для нефтяной:

Al (0,08±0,02) > Mn (0,07±0,02) > Cu(0,04±0,006) > 
Ni (0,03±0,003) > V(0,02±0,002).

Для газовых котельных установлены следующие 
последовательности химических элементов по мере 
уменьшения их удельных вкладов в величину ингаляционного риска здоровью: для газовой котельной № 1:

 Mn (0,11±0,02) > Al (0,11±0,02) > Cu(0,08±0,02) > 
V (0,02±0,003) > Ba(0,02±0,002);

для газовой котельной № 2:

Al(0,04±0,01) > Mn(0,03±0,01) > Cu(0,02±0,01). 

Cуммарные значения коэффициентов опасности 
и коэффициенты опасности по каждому элементу 
значительно ниже для газовых котельных по сравнению с угольными и дровяной.
Газовое, нефтяное и древесное топливо значительно более экологично, это отмечается широко 
в литературе по сопоставлению объемов и состава 
продуктов сгорания, и в наших предыдущих исследованиях по данным анализа снегового покрова, а сейчас подтверждается и рассчитанными суммарными 
значениями коэффициентов опасности, характеризующими ингаляционный путь поступления: дровяная (0,65) > газовая № 1 (0,37) > нефтяная (0,28) > 
газовая № 2 (0,12). При значениях КО меньше 1 вероятность развития у человека вредных эффектов, при 
ежедневном поступлении вещества в течение жизни, 
несущественна и такое воздействие характеризуется 
как допустимое. Примечательно, что в состав пяти 
элементов с КО более 0,01 в районе нефтяной котельной «попали» типичные компоненты нефти — Ni и V.
Геохимическая специализация твердой фазы снега из окрестностей дровяной котельной проявляется в высоком уровне накопления Zn, Cu, Mn, Cd, Sb 
относительно фона (табл. 2). С одной стороны, это 
можно связать с тем, что эти элементы образуют подвижные формы в почвенном покрове и тем самым 
становятся более доступными для древесной растительности. С другой стороны, Mn, Zn, Cu входят 
в состав растений и являются биологическими ускорителями и регуляторами сложных биохимических 
процессов [16]. Вероятно, при сжигании древесины 
возможно поступление этих элементов в атмосферный воздух. При этом не исключаем и другие источники элементов, например, Sb входит в состав 
лакокрасочных материалов, возможно, в пробах содержатся частички краски от зданий, что могло внести свой вклад в накопление этого элемента в пробах.
Ряды элементов с наибольшими коэффициентами 
опасности по санитарно-гигиеническим критериям 
и элементов-индикаторов по геохимическим данным 

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
15

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

не идентичны, и это очевидно, так как в первом случае рассчитанные концентрации соотносят с референтным уровнем, а в геохимических исследованиях 
при выборе элементов-индикаторов рассчитывают 
коэффициенты концентрации элементов относительно фона и проводят сравнительный статистический анализ данных.
Индивидуальный канцерогенный риск. Расчет 
индивидуального канцерогенного риска проводился 
по содержанию элементов, обладающих канцерогенными свойствами согласно классификации Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), результаты расчетов представлены в таблице 3. Для всех 
элементов, за исключением Cr (VI), Со значения риска ниже 10–6, что соответствует пренебрежимо малому уровню риска. Наибольшие значения, полученные 
по данным о содержании Сr в районе угольных котельных 1 и 2, составляют 7,1 ∙ 10–6; 2,7 ∙ 10–5, соответственно, и расцениваются согласно общепринятой 
методологии как допустимый риск. Но и это значение можно считать завышенным, так как выбранный 
метод анализа определяет общее содержание элемента, без выделения содержания шестивалентного хрома, который обладает канцерогенностью.

Анализ неопределенности в оценке риска. Исследование сфокусировано, прежде всего, скорее на выяснении роли тяжелых металлов в формировании 
риска здоровью, нежели на комплексной многосредовой оценке. Действительно, последнее невозможно 
без учета вклада газообразных выбросов, ароматических углеводородов, —  компонентов сажи, обладающих доказанной канцерогенностью [17]. Кроме 
того, учитываются валовые содержания, согласно 
общепринятой методологии, а не их подвижные формы, знание доступности которых для биологических 
объектов позволило бы более адекватно оценивать 
ситуацию [18].

3 . Заключение
Обеспечение нормальной с эколого-гигиенических позиций среды обитания требует постоянного 
совершенствования организационных, правовых, 
научных и инженерных мер, а также гибкой системы 
управления их реализацией, на основе экологического мониторинга территорий и оценки качества природных сред. Дифференциация выбросов тяжелых 
металлов как по природе, так и по содержанию, при 
использовании различных видов топлива, сказыва
Таблица 2
Геохимическая характеристика твердого осадка снега в окрестностях котельных с различным типом топлива

Котельная
Коэффициент концентрации

1,6–5
5–29

Угольная № 1
Mg1,6Hg1,9Be2,2Pb, Ag, Al2,4Ba3 Co3,1Ni3,1Zn3,2 Mo3,3Sr4,2
Cd7,2 Sb24,8
Угольная № 2
Hg, Fe1,6Mn1,7 Mg, Ti, Al1.8 As2,2V2,4Be2,3Zn2,7 Ni, Mo, Co2,9 Ba3,7Cd4,4Sr4,7
—

Газовая № 1
Mn, Mg1,7Mo, Al, Fe, Zn1,9 Ba2,1Cd2,3Hg2,5 Ni3,4V3,8
W9,1
Газовая № 2
Zn1,6Hg1,8Cd3,6
—

Нефтяная
Al, Fe1,8Sr2Cd2Mo2,2Ba2,2V4,8
Sb7,0Ni8,4
Дровяная
Fe, Ba1,8Ni1,9Cu2,1Ag2,3Pb2,5Zn3,3
Mn6,2Cd16,6Sb28,7

Таблица 3
Характеристики канцерогенного риска от ингаляционного воздействия тяжелых металлов  
в окрестностях котельных, работающих с разным видом топлива

Элемент
Код CAS 
Index CAS

SF, 

(
)
⋅
–1

мг

кг день

Угольная котельная
Газовая котельная
Нефтяная  
котельная
Дровяная  
котельная
№1
№2
№1
№2

LADD
CR
LADD
CR
LADD
CR
LADD
CR
LADD
CR
LADD
CR

Be
7440-41-7
8,4
3,5 · 10–8 3,0 · 10–7 4,3 · 10–8 3,6 · 10–7 2,4 · 10–9 2,0 · 10–8 1,4 · 10–9 1,2 · 10–8 1,7 · 10–9 1,4 · 10–8 2,5 · 10–9 2,1 · 10–8

Cr (VI)
18540-29-9
42
1,7 · 10–7 7,1 · 10–6 6,5 · 10–7 2,7 · 10–5 7,1 · 10–8 3,0 · 10–6 4,5 · 10–8 1,9 · 10–6 6,1 · 10–8 2,6 · 10–6 3,5 · 10–8 1,5 · 10–6

Co
7440-48-4
9,8
1,8 · 10–7 1,8 · 10–6 2,4 · 10–7 2,4 · 10–6 1,6 · 10–8 1,6 · 10–7 7,7 · 10–9 7,6 · 10–8 1,2 · 10–8 1,2 · 10–7 1,3 · 10–8 1,2 · 10–7

Ni
7440-02-0
0,84
3,4 · 10–8 2,8 · 10–8 5,3 · 10–7 4,4 · 10–7 7,5 · 10–8 6,3 · 10–8 1,5 · 10–8 1,2 · 10–8 1,6 · 10–7 1,4 · 10–7 3,5 · 10–8 3,0 · 10–8

As
7440-38-2
15
2,8 · 10–8 4,2 · 10–7 2,8 · 10–7 4,3 · 10–6 1,9 · 10–8 2,9 · 10–7 3,9 · 10–9 5,8 · 10–8 1,8 · 10–8 2,7 · 10–7 4,3 · 10–9 6,4 · 10–8

Cd
7440-43-9
6,3
1,3 · 10–8 8,1 · 10–8 1,4 · 10–8 8,7 · 10–8 1,2 · 10–9 7,7 · 10–9 9,0 · 10–105,7 · 10–9 8,6 · 10–105,4 · 10–9 7,1 · 10–9 4,5 · 10–8

Pb
7439-92-1
0,042
1,0 · 10–6 4,2 · 10–8 9,9 · 10–7 4,2 · 10–8 1,8 · 10–7 7,4 · 10–9 8,4 · 10–8 3,5 · 10–9 1,4 · 10–7 6,0 · 10–9 1,6 · 10–9 6,7 · 10–11

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

ется на показателях риска для здоровья и может быть 
информативна при выборе топлива для котельных 
индивидуального жилищного строительства. При 
расчетах рисков здоровью по данным инвентаризации предприятий [19] тяжелые металлы учитываются главным образом опосредованно, через пыль 
неорганическую, также в данных инвентаризации 
присутствует марганец. Использование геохимических данных об элементном составе снега в каждой 
точке опробования, с учетом расстояния от источника выбросов, направления ветров и ландшафтных 
особенностей местности, пропорциональности между поступлением элементов-поллютантов на подстилающую поверхность и их концентрацией в атмос
ферном воздухе, выполненное в настоящей работе, 
значительно расширяет круг элементов, включенных в оценку риска, и позволяет сосредоточиться 
на элементах —  компонентах сжигаемого сырья. Это 
представляется весьма необходимым при оценке 
потенциальной токсичности используемого сырья 
не только в топливной энергетике, но и в любых отраслях промышленности [20].
Работа выполнена при финансовой поддержке 
гранта РФФИ (№ 16–45–700184p_a). Исследования выполнены в Национальном исследовательском Томском 
политехническом университете в рамках программы 
повышения конкурентоспособности ТПУ среди ведущих мировых исследовательских центров.

Литература
1. Тайлашева Т. С., Красильникова Л. Г., Воронцова Е. С. 
Оценка вредных выбросов в атмосферу от котельных 
Томской области // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 
2013. —  Т. 322. — № 4. —  С. 52–55.
2. Sharma R., Pervez Y., Pervez S. Seasonal evaluation and 
spatial variability of suspended particulate matter in the 
vicinity of a large coal-fired power station in India —  A case 
study. Environ monit assess. — 2005. —  V.102. —  pp. 1–13.
3. Samet J., Rappold A., Graff D., et al. Concentrated ambient 
ultrafine particle exposure induces cardiac changes in 
young healthy volunteers. Am J Respir Crit Care Med. — 
2009. —  V.179. —  pp. 1034–1042
4. Величковский Б. Т. Патогенетическое значение пиковых 
подъемов среднесуточных концентраций взвешенных 
частиц в атмосферном воздухе населенных мест // Гигиена и санитария. — 2002. — № 6. —  С. 14–16.
5. Таловская А. В., Язиков Е. Г., Филимоненко Е. А., Осипова Н. А., Шахова Т. С. Микроэлементный состав снежного 
покрова в окрестностях угольных и газовых котельных 
как показатель экологичности используемого топлива // 
Безопасность в техносфере. — 2017. — № 3. —  С. 3–12.
6. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. М.: ИМГРЭ, 1982. — 111 с.
7. Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П., и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. — 335 с.
8. Пат. 2229737 Россия, МПК7 G 01 V 9/00. Способ определения загрязненности снегового покрова техногенными компонентами / Язиков Е. Г., Шатилов А. Ю., Таловская А. В.; заявитель и патентообладатель. Томский 
политехнический университет. — № 2002127851; заявл. 
17.10.2002; опубл. 27.05.2004
9. Руководство по оценке риска для здоровья населения 
при воздействии химических веществ, загрязняющих 
окружающую среду: Р. 2.1.10.1920–04. —  М.: Федеральный 
центр Госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 2004. — 273 с.

10. USEPA. (US Environmental Protection Agency). 1989. Risk 
Assessment Guidance for Superfund: Volume 1 —  Human 
Health Evaluation Manual. Part A. Interim Final. Office of 
Solid Waste and Emergency Response, Washington, DC, 
USA
11. Ивлев Л. С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: ЛГУ, 1982. — 365 с.
12. Осипова Н. А., Филимоненко Е. А., Таловская А. В., Язиков Е. Г. Экологические риски от влияния токсичных 
элементов в атмосферном воздухе на основе изучения снежного покрова в районе расположения Томской ГРЭС-2 // Известия Томского политехнического 
университета. Инжиниринг георесурсов. — 2018. —  
Т. 329. — № 4. —  С. 54–69.
13. Таловская А. В., Язиков Е. Г., Шахова Т. С., Филимоненко Е. А. Оценка аэротехногенного загрязнения 
в окрестностях угольных и нефтяных котельных по состоянию снегового покрова (на примере Томской области) // Известия Томского политехнического университета. — 2016. —  Т. 327. —  С. 116–130.
14. Филимоненко Е. А., Таловская А. В., Язиков Е. Г. и др. Минералогия пылевых аэрозолей в зоне воздействия промышленных предприятий г. Томска // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 8–3. —  С. 760–765.
15. Волостнов А. В., Арбузов С. И. Токсичные элементы 
в углях Сибири // Энергетик. — 2011. — № 3. —  С. 39–44.
16. Сафонов М. А., Шамраев А. В., Дволучанская Ю. В., Башкатова Е. В. Накопление тяжелых металлов в системе 
«почва-дерево-гриб» в южном Приуралье // Вестник 
ОГУ, — 2013. — № 6 (155). —  С. 127–123.
17. Захаренков В. В., Кислицына В. В. Определение приоритетности природоохранных мероприятий на основе 
оценки риска для здоровья населения промышленного города // Успехи современного естествознания. — 
2014. — № 2. —  С. 12–15.
18. Hongxia Li, Hongbing Ji. Chemical speciation, vertical 
profile and human health risk assessment of heavy metals 

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
17

 
   Экологическая безопасность
Ecological Safety

in soils from coal-mine brownfield, Beijing, China. Journal 
of Geochemical Exploration. — 2017. — 183 (A). —  
pp. 22–32.
19. Суржиков В. Д., Суржиков Д. В., Голиков Р. А. Загрязнение 
атмосферного воздуха промышленного города как фак
тор неканцерогенного риска для здоровья населения // 
Гигиена и санитария. — 2013. — № 1. —  С. 47–49.
20. Якуцени С. П. Распространенность углеводородного сырья, 
обогащенного тяжелыми элементами-примесями. Оценка 
экологических рисков. СПб.: «Недра», 2005. — 372 c.

References
1. Taylasheva T. S., Krasil’nikova L.G., Vorontsova E. S. Otsenka vrednykh vybrosov v atmosferu ot kotel’nykh Tomskoy oblasti [Estimation of harmful emissions into the 
atmosphere from boilers of the Tomsk region]. Izvestiya 
Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov [News of Tomsk Polytechnic University. Georesource engineering]. 2013, V. 322, I. 4, pp. 52–55. (in Russian).
2. Sharma R., Pervez Y., Pervez S. Seasonal evaluation and 
spatial variability of suspended particulate matter in the vicinity of a large coal-fired power station in India —  A case 
study. Environ monit assess. — 2005. —  V.102. —  pp. 1–13.
3. Samet J., Rappold A., Graff D., et al. Concentrated ambient ultrafine particle exposure induces cardiac changes in 
young healthy volunteers. Am J Respir Crit Care Med. — 
2009. —  V.179. —  pp. 1034–1042
4. Velichkovskiy B. T. Patogeneticheskoe znachenie pikovykh 
pod»emov srednesutochnykh kontsentratsiy vzveshennykh chastits v atmosfernom vozdukhe naselennykh mest 
[Pathogenetic significance of peak rises in average daily 
concentrations of suspended particles in the atmospheric 
air of populated areas]. Gigiena i sanitariya [Hygiene and 
Sanitation]. 2002, I. 6, pp. 14–16. (in Russian).
5. Talovskaya A. V., Yazikov E. G., Filimonenko E. A., Osipova N. A., Shakhova T. S. Mikroelementnyy sostav snezhnogo 
pokrova v okrestnostyakh ugol’nykh i gazovykh kotel’nykh 
kak pokazatel’ ekologichnosti ispol’zuemogo topliva [The 
trace element composition of snow cover in the vicinity of 
coal and gas boilers as an indicator of environmental friendliness of the fuel used]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in 
the Technosphere]. 2017, I. 3, pp. 3–12. (in Russian).
6. Metodicheskie rekomendatsii po geokhimicheskoy otsenke 
zagryazneniya territoriy gorodov khimicheskimi elementami 
[Methodical recommendations on the geochemical assessment of the contamination of urban areas with chemical 
elements]. Moscow: IMGRE Publ., 1982. 111 p. (in Russian).
7. Saet Yu.E., Revich B. A., Yanin E. P. Geokhimiya okruzhayushchey sredy [Geochemistry of the environment]. Moscow: 
Nedra Publ., 1990. 335 p. (in Russian).
8. Yazikov E. G., Shatilov A. Yu., Talovskaya A. V. Pat. 2229737 
Rossiya, MPK7 G 01 V 9/00. Sposob opredeleniya zagryaznennosti snegovogo pokrova tekhnogennymi komponentami [Pat. 2229737 Russia, MPK7 G 01 V 9/00. Method 
for determining contamination of snow cover with technogenic components]. Tomskiy politekhnicheskiy universitet 
[Tomsk Polytechnic University].(in Russian).

9. Rukovodstvo po otsenke riska dlya zdorov’ya naseleniya pri 
vozdeystvii khimicheskikh veshchestv, zagryaznyayushchikh 
okruzhayushchuyu sredu: R. 2.1.10.1920–04 [Guidelines for 
assessing the risk to public health when exposed to chemicals that pollute the environment: R. 2.1.10.1920–04]. Moscow: Federal’nyy tsentr Gossanepidnadzora Minzdrava RF 
Publ., 2004. 273 p. (in Russian).
10. USEPA. (US Environmental Protection Agency). 1989. Risk 
Assessment Guidance for Superfund: Volume 1 —  Human 
Health Evaluation Manual. Part A. Interim Final. Office of 
Solid Waste and Emergency Response, Washington, DC, USA
11. Ivlev L. S. Khimicheskiy sostav i struktura atmosfernykh 
aerozoley [Chemical composition and structure of atmospheric aerosols]. LGU Publ., 1982. 365 p. (in Russian).
12. Osipova N. A., Filimonenko E. A., Talovskaya A. V., Yazikov E. G. Ekologicheskie riski ot vliyaniya toksichnykh elementov v atmosfernom vozdukhe na osnove izucheniya snezhnogo pokrova v rayone raspolozheniya Tomskoy GRES-2 
[Environmental risks from the influence of toxic elements in 
the air based on the study of snow cover in the area of   the 
Tomsk State District Power Station-2]. Izvestiya Tomskogo 
politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov 
[News of Tomsk Polytechnic University. Georesource engineering]. 2018, V. 329, I. 4, pp. 54–69. (in Russian).
13. Talovskaya A. V., Yazikov E. G., Shakhova T. S., Filimonenko E. A. Otsenka aerotekhnogennogo zagryazneniya v 
okrestnostyakh ugol’nykh i neftyanykh kotel’nykh po sostoyaniyu snegovogo pokrova (na primere Tomskoy oblasti) 
[Estimation of aerotechnogenic pollution in the vicinity of 
coal and oil boiler houses on the condition of snow cover 
(on the example of Tomsk region)]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta [News of Tomsk Polytechnic 
University]. 2016, V. 327, pp. 116–130. (in Russian).
14. Filimonenko E. A., Talovskaya A. V., Yazikov E. G. et al, Mineralogiya pylevykh aerozoley v zone vozdeystviya promyshlennykh predpriyatiy g. Tomska [Mineralogy of Dust Aerosols 
in the Area of   Impact of Industrial Enterprises of the City of 
Tomsk]. Fundamental’nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2013, I. 8–3, pp. 760–765. (in Russian).
15. Volostnov A. V., Arbuzov S. I. Toksichnye elementy v 
uglyakh Sibiri [Toxic elements in the coals of Siberia]. Energetik [Energetik]. 2011, I. 3, pp. 39–44. (in Russian).
16. Safonov M. A., Shamraev A. V., Dvoluchanskaya Yu.V., 
Bashkatova E. V. Nakoplenie tyazhelykh metallov v sisteme 
«pochva-derevo-grib» v yuzhnom Priural’e [The accumulation of heavy metals in the system «soil-tree-mushroom» in 

Экологическая безопасность    
Ecological Safety

the southern Urals]. Vestnik OGU [Bulletin of OSU]. 2013, 
I. 6 (155), pp. 127–123. (in Russian).
17. Zakharenkov V. V., Kislitsyna V. V. Opredelenie prioritetnosti 
prirodookhrannykh meropriyatiy na osnove otsenki riska 
dlya zdorov’ya naseleniya promyshlennogo goroda. Uspekhi 
sovremennogo estestvoznaniya [Prioritization of environmental protection measures based on the risk assessment for 
the health of the population of an industrial city. Successes of 
modern science]. 2014, I. 2, pp. 12–15. (in Russian).
18. Hongxia Li, Hongbing Ji. Chemical speciation, vertical profile and human health risk assessment of heavy metals in 
soils from coal-mine brownfield, Beijing, China. // Journal of 
Geochemical Exploration. — 2017. — 183 (A). — pp. 22–32

19. Surzhikov V. D., Surzhikov D. V., Golikov R. A. Zagryaznenie 
atmosfernogo vozdukha promyshlennogo goroda kak faktor 
nekantserogennogo riska dlya zdorov’ya naseleniya. Gigiena 
i sanitariya [Air pollution in an industrial city as a factor of 
non-carcinogenic risk to public health. Hygiene and sanitation]. 2013, I. 1, pp. 47–49. (in Russian).
20. Yakutseni S. P. Rasprostranennost’ uglevodorodnogo syr’ya, 
obogashchennogo tyazhelymi elementami-primesyami. Otsenka ekologicheskikh riskov [Prevalence of hydrocarbon 
raw materials enriched with heavy impurity elements. 
Environmental risk assessment]. St. Petersburg: «Nedra» 
Publ., 2005. 372 p. (in Russian).

Risks of Toxic Trace Elements’ Inhalation Influence in Vicinity of Local 
Boilers

N . A . Osipova, Ph.D. in Chemistry, Associate Professor, National Research Tomsk Polytechnic University
E . A . Filimonenko, Ph.D. in Geology and Mineralogy, Senior Lecturer, National Research Tomsk Polytechnic University
A . V . Talovskaya, Ph.D. in Geology and Mineralogy, Associate Professor, National Research Tomsk Polytechnic University
E . G . Yazikov, Doctor of Geology and Mineralogy, Professor, National Research Tomsk Polytechnic University
T . S . Shakhova, Engineer, National Research Tomsk Polytechnic University

The aim of this paper is revelation of risks caused by inhalation of toxic elements, containing in emissions of boilers using different 
types of fuels (coal, oil, gas, woods), and the pollutants priority identification. The carcinogenic and non-carcinogenic risks factors 
have been calculated through calculated data on trace elements concentrations in the air, based on established experimentally 
their content in the snow cover’s solid phase. According to the total value of the inhalation impact’s danger factor the studied 
territories can be ranked in the following range of boilers: coal > woods >gas ≥ oil ones. The impact of these activities can be 
appraised as permissible and acceptable. Contributions of heavy metals into risk characteristics have been ranked. Elements Mn, 
Cu, Ba, Al make the major contribution to the hazard coefficient and are among the elements-indicators for ash emissions of coal 
boilers. For all elements with carcinogenic properties (Cr (VI), Cd, As, Be, Ni, Co, Pb) the values of individual carcinogenic risk are 
below 10–5 for environs of all considered boilers. Such values correspond to the negligible risk level. From a practical standpoint, 
the heavy metals’ emissions differentiation both by nature and content, when using different types of fuel, affects the health risk 
indicators and can be informative when choosing a fuel for boilers of individual housing construction.

Keywords: fuel combustion, snow’s frozen precipitation, trace elements, inhalation risk.

Постановление 
Главного государственного санитарного врача РФ от 31 мая 2018 года № 37 
 «О внесении изменений в Постановление Главного государственного санитарного 
врача РФ от 22 декабря 2017 года № 165 “Об утверждении гигиенических нормативов 
ГН 2 .1 .6 .3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ 
в атмосферном воздухе городских и сельских поселений”»

Согласно изменениям, срок действия ГН 2.1.6.3492-17 установлен до 20 декабря 2027 года. Кроме того, изменены значения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских 
поселений для ряда веществ. Также ПДК установлены для ряда новых веществ. Вместе с тем, расширен перечень веществ, 
выброс которых в атмосферный воздух запрещен. Также нормативным правовым актом установлено, что при совместном присутствии в атмосферном воздухе фтористый водород и сера диоксид обладают частичной суммацией действия, 
сумма их концентраций не должна превышать 1,8. 

Публикация: документ опубликован на официальном интернет-портале правовой  информации http://www.pravo.
gov.ru19 июня 2018 года. 
Действие: с 30 июня 2018 года

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
19

 
   Безопасность труда
Occupational Safety

УДК 658.382.3:621.375.826:006.354 
DOI: 10.12737/article_5c7e2f60ef99c0.32594365
Расчетные методы определения степени опасности 
диффузно отраженного лазерного излучения 
при специальной оценке условий труда 

В. Т. Кибовский, канд. техн. наук, эксперт 1
Б. Н. Рахманов, д-р. техн. наук, профессор2
С. В. Тихомиров, д-р. техн. наук, вед. научн. сотрудник3

1 Центр по оценке соответствия и подтверждению качества оборудования, изделий и технологий АНО «АтомТехноТест», г. Москва
2 Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
3 Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений, Москва

e-mail: rbn8@yandex.ru

В связи с наблюдающимся в последние годы постоянным возрастанием мощности излучения лазерных технологических установок ЛТУ все более актуальным 
становится контроль уровней диффузно отраженного лазерного излучения 
(ДИФ ЛИ) на рабочих местах (РМ) операторов ЛТУ открытого типа. Рассмотрена методика оценки степени опасности диффузно отраженного лазерного 
излучения на рабочих местах операторов. Методика позволяет определять 
коэффициент степени опасности лазерного излучения (КСОЛ) и расстояния до 
границ лазерно-опасных зон в полях диффузно отраженного лазерного излучения. Используя параметр КСОЛ, можно проводить специальную оценку условий 
труда в условиях воздействия лазерного излучения (СОУТ ЛИ) в соответствии 
с «Методикой проведения специальной оценки условий труда», утв. приказом 
Минтруда России от 24.01.2014 г. № 33н. Приведены примеры расчетной СОУТ 
на рабочих местах операторов современных ЛТУ, применяемых в судостроении. 
Показано, что, диффузно отраженное лазерное излучение рассматриваемых ЛТУ 
по критерию случайного однократного воздействия представляет значительную 
опасность для глаз оператора и любого постороннего человека, находящегося 
на расстоянии меньше 5,5 м от точки сварки для ЛТУ, используемой для лазерной 
резки и сварки металлоконструкций для морских и речных судов, и меньше 4,5 м 
для ЛТУ, применяемой для гибридной лазерно-дуговой сварки и приварки ребер 
жесткости к полотнищам плоских секций. Оператор и другие наблюдатели 
обязательно должны пользоваться средствами индивидуальной защиты глаз 
(очками или масками) со светофильтрами, имеющими коэффициент ослабления 
ЛИ не менее 105, т. е. оптическую плотность не менее 5.

Ключевые слова:  
специальная оценка условий труда 
(СОУТ),  
расчетные методы,  
диффузно отраженное лазерное 
излучение,  
лазерная технологическая установка, 
коэффициент степени опасности 
лазерного излучения.

1 . Специальная оценка условий труда в условиях 
воздействия лазерного излучения
В современном производстве все более широко 
используются лазерные технологические установки 
(ЛТУ), предназначенные для мощного лучевого воздействия на различные материалы с целью их резки, 
сварки, обработки поверхности, в том числе в таких 
направлениях транспортного машиностроения, как 

судостроение, автомобилестроение, локомотивостроение и вагоностроение.
Из-за достаточно больших габаритов объектов 
воздействия (например, металлические листы обшивки морских судов) далеко не всегда имеется возможность оградить зону воздействия лазерного излучения (ЛИ) на материалы с помощью защитных 
экранов и кабин (рис. 1, 2 [1]).

Безопасность труда    
Occupational Safety

Лазерное излучение, отраженное от поверхности объекта лучевого воздействия, распространяется 
в окружающем пространстве и представляет опасность 
для персонала. В связи с наблюдающимся в последние 
годы постоянным возрастанием мощности излучения 
ЛТУ все более актуальным становится контроль уровней диффузно отраженного лазерного излучения (ДИФ 
ЛИ) на рабочих местах (РМ) операторов ЛТУ открытого типа. Оценку степени опасности лазерного излучения (СОЛ) с целью обеспечения безопасных условий 
труда можно проводить как инструментальным, так 
и расчетным методом. В данной работе мы рассматриваем расчетную методику оценки СОЛ для ДИФ ЛИ.
В результате применения этой методики определяется коэффициент степени опасности лазерного 
излучения. По ГОСТ Р 12.1.031–2010 [2] «коэффициент степени опасности лазерного излучения (КСОЛ): 
коэффициент, равный отношению измеренного 
значения энергетического параметра лазерного излучения к предельно допустимому безопасному для 
человека значению (предельно допустимому уровню —  ПДУ)». В нашем случае в приведенной выше 
дефиниции следует вместо словосочетания «измеренного значения» использовать выражение: «вычисленного наибольшего значения».
Безопасность применения лазерной техники регулируется в России прежде всего с помощью санитарно-гигиенических нормативных документов. К ним 
относятся «Санитарные нормы и правила устройства 
и эксплуатации лазеров» № 5804–91 (далее СН 5804, СН). 
С 01.01.2017 г. введены в действие СанПин 2.2.4.3359–16 
«Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» (далее СанПин). 
В разделе «VIII. Лазерное излучение на рабочих местах» 
этих СанПин установлены гигиенические нормативы 
ЛИ (предельно допустимые уровни, ПДУ) идентичные 
ПДУ, регламентированным в СН 5804.

Используя параметр КСОЛ, можно проводить 
специальную оценку условий труда в условиях воздействия лазерного излучения (СОУТ ЛИ) в соответствии с «Методикой проведения специальной оценки условий труда», утв. приказом Минтруда России 
от 24.01.2014 г. № 33н (далее Методика СОУТ). Для 
целей СОУТ ЛИ предлагается использовать табл. 1, 
построенную нами на основе критериев разграничения классов (подклассов) условий труда, приведенных в Приложении № 18 к Методике СОУТ: «Отнесение условий труда по классу (подклассу) условий 
труда при воздействии неионизирующих электромагнитных излучений оптического диапазона (лазерное, ультрафиолетовое)». В табл. 1 в качестве критериев разграничения классов (подклассов) условий 
труда по вредности и опасности нами используются 

Таблица 1
Максимальные значения КСОЛ на РМ  
для различных классов (подклассов) условий труда  
при воздействии лазерного излучения

Класс (подкласс)  
условий труда1
Уровни ЛИ1
RСОЛ ОД max
RСОЛ ХР max

Допустимый —  2
≤ ПДУХР
≤ ПДУОД
< 1,0
< 1,0

Вредный —  3.1
> ПДУХР
≤ ПДУОД
< 1,0
≥ 1,0
< 10

Вредный —  3.2
> ПДУОД
≤ 10 ПДУОД
≥ 1,0
< 10
–

Вредный —  3.3
< 102 ПДУОД
≥ 10
< 102
–

Вредный —  3.4
< 103 ПДУОД
≥ 102
< 103
–

Опасный —  4
>103 ПДУОД
≥ 103
–

1 Определения классов и критерии разграничения классов (подклассов) 
условий труда (уровни ЛИ в единицах ПДУ) даны по Приложению № 18 
к Методике СОУТ.

Примечание.  Для подклассов 3.2–3.4 и класса 4 по Приложению № 18 
к Методике СОУТ установлены требования только по однократному 
действию ЛИ.

Рис . 1 . Работа портального комплекса гибридной лазерно-дуговой 
сварки и приварки ребер жесткости к полотнищам плоских секций размерами 12×12 м

Рис . 2 . Роботизированный комплекс для лазерной резки и сварки 
металлоконструкций для морских и речных судов

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
21

 
   Безопасность труда
Occupational Safety

максимальные значения КСОЛ на рабочем месте для 
однократного воздействия ЛИ RСОЛ ОД max и для хронического воздействия ЛИ RСОЛ ХР max. Коэффициент 
RСОЛ ОД max вычисляют, используя значения ПДУ для 
однократного воздействия ЛИ. RСОЛ ХР max вычисляют, 
используя значения ПДУ для хронического воздействия по СН или СанПиН.
Следует обратить внимание, что, указывая 
в табл. 1 диапазоны регламентируемых значений 
RСОЛ ОД max и RСОЛ ХР max, мы применяем более корректные обозначения для граничных значений этих параметров для классов 2, 4 и подклассов 3.1–3.4, по сравнению с обозначениями, указанными в Приложении 
№ 18 к Методике СОУТ.
Так, для подклассов 3.1–3.4 и опасного класса 4 мы 
применяем знак «≥» вместо «>» для нижнего граничного значения, что означает следующее: значение RСОЛ 

ОД max, RСОЛ ХР max, точно равное регламентируемому 
нижнему граничному значению, должно быть отнесено к более высокому подклассу вредности (классу 
опасности для класса 4). По нашему мнению, в действующую редакцию Приложения № 18 к Методике 
СОУТ должны быть внесены соответствующие изменения в части обозначения граничных значений уровней ЛИ, выраженных в единицах ПДУ.

2 . Методика вычисления КСОЛ и расстояний 
до границ лазерно-опасных зон в полях диффузно 
отраженного лазерного излучения
Схема наблюдения пятна лазерного облучения 
(ПЛО) на диффузно отражающей поверхности показана на рис. 3. На этой схеме пучок лазерного излучения 2 падает на отражающую поверхность 3 под 
углом падения φП. Угол падения —  это угол между 
осью падающего пучка и нормалью к поверхности, 
восстановленной из точки О пересечения оси пучка 
с отражающей поверхностью.
Центр зрачка 5 глаза 6 с диаметром зрачка dЗР 
расположен в точке А, находящейся на расстоянии 
lЗР от точки О. Линию 7, идущую под углом φОТ = φП 
к нормали к отражающей поверхности, будем называть линией зеркального отражения, а угол φОТ = φП 
будем называть углом зеркального отражения.
Поверхность, которая отражает падающее излучение так, что распределение интенсивности излучения 
I (Вт/стер), отраженного от поверхности, описывается 
функцией Ламберта I = I0 cos υ (где I0 —  интенсивность 
излучения, отраженного в направлении нормали к поверхности, υ —  угол наблюдения), считаем идеальной 
диффузно отражающей, или «ламбертовской» поверхностью. Предполагается, что такое свойство поверхности не зависит от угла, под которым на нее падает излучение [2, 3]. На практике такие поверхности 

не встречаются. Реальные диффузно отражающие поверхности имеют более сложный вид распределения 
интенсивности отраженного излучения, чем ламбертовская поверхность. Кроме того, реальные диффузно 
отражающие поверхности имеют явно выраженную 
зеркальную составляющую отраженного излучения, 
характеризуемую значительной долей общего отраженного потока излучения, сосредоточенной в пределах небольшого телесного угла вокруг линии зеркального отражения [3, 4].
Вычислим облученность ЕЗР (Вт/м2) плоскости 
зрачка глаза диффузно отраженным лазерным излучением, предполагая, что выполняются условия 
для точечного источника: lЗР >> 5dЗР; lЗР >> 10bП, где 
п. —  большая полуось эллипса, ограничивающего пятно облучения на отражающей поверхности  
bП = 0,5dП / сos φП; dП —  диаметр пучка лазерного излучения в плоскости сечения ОЛ-ОЛ’, проходящей 
через точку О.
Источник ДИФ ЛИ, которым является ПЛО, 
создает в окружающем пространстве отраженное 
лазерное излучение мощностью РОТР = ρР, где Р — 
мощность лазерного излучения в пучке, падающем 
на диффузно отражающую поверхность, ρ —  коэффициент отражения поверхности (альбедо).
ДИФ ЛИ, идущее от ПЛО, создает на плоскости 
зрачка облученность

 
ЕЗР = РОТР f(υ) ωЗР (ΩЭ SЗР)–1, 
(1)

где f(υ) —  значение относительной индикатрисы рассеяния в направлении линии ОА, идущей под углом 
υ к линии нормали;

Рис . 3 . Схема наблюдения ПЛО на отражающей поверхности: ЛИЛИ’ —  плоскость выходного окна лазерного излучателя; ОП-ОП’ — 
плоскость отражающей поверхности; ЗР-ЗР’ —  плоскость зрачка; 
ОЛ-ОЛ’ —  плоскость сечения лазерного пучка, проходящая через 
точку О; 1 —  выходное окно лазерного излучателя; 2 —  лазерный 
пучок; 3 —  отражающая поверхность; 4 —  ПЛО; 5 —  зрачок глаза; 
6 —  глаз наблюдателя; 7 —  линия зеркального отражения

Безопасность труда    
Occupational Safety

ωЗР (стер) —  телесный угол облучения зрачка диффузно отраженным излучением;
ΩЭ (стер) —  эквивалентный телесный угол, в котором распространялся бы весь поток излучения источника ДИФ ЛИ, если бы энергетическая сила света 
Ie (Вт/стр) была одинаковой по всем направлениям 
внутри этого угла [3].
Из формулы (1) с учетом выражения ωЗР = SЗР/lЗР
2 
получаем

 
ЕЗР = РОТР f(υ) (ΩЭ lЗР
2)–1. 
(2)

Предположим, что индикатриса рассеяния диффузно отражающей поверхности направлена вдоль 
направления зеркального отражения и имеет вид, 
описываемый формулой Блонделя [2, 3] f(υ) = сosm 
(υ – φП), где m = 1, 2, 3 … Для таких поверхностей 
в соответствии с [2, 3] имеем

 
ΩЭ = 2
1
π
m +

. 
(3)

После подстановки выражения (3) в формулу (2) 
получаем

 
ЕЗР = ρ kΩf Р∙

2
ЗР
l− , 
(4)

где 
 
kΩf = [(m + 1) сosm (υ – φП)] /2π = 
  
 
= 0,16 (m + 1) сosm (υ – φП).

Мощность излучения, попадающего в зрачок, вычисляем по формуле

 
РЗР = ЕЗР∙SЗР = ρ kΩf (0,25π
2
ЗР
d )
2
ЗР
l− ∙Р. 
(5)

Коэффициент степени опасности диффузно отраженного лазерного излучения RСОЛ Д вычисляем 
по формуле

 
RСОЛ Д = 
ЗР

ПДУ ОТР

P

Р

=  
 

 
= ρ kΩf (0,25π 
2
ЗР
d )
2
ЗР
l− ∙ ( )
ПДУ

P
В
Р
α
, 
(6)

где РПДУ ОТР (Вт, мВт) —  ПДУ мощности отраженного ЛИ;
РПДУ (Вт, мВт) —  ПДУ мощности коллимированного ЛИ (или ПДУ мощности точечного источника 
ДИФ ЛИ);
В(α) —  поправочный коэффициент, применяемый 
для вычисления ПДУ для протяженных источников 
с угловым размером α ≥ αmin = 10–3 рад (значения В(α) 
регламентированы в СН 5804).

Полагая dЗР = 7 мм, получаем

 
RСОЛ Д = 3,85∙10–5 ρ kΩf ∙

2
ЗР
l− ∙ ( )
ПДУ

P
В
Р
α
. 
(7)

Найдем расстояние от диффузно отражающей поверхности до границы лазерно- опасной зоны lЛОЗ Д 
диффузно отраженного излучения, полагая RСОЛ Д = 
1, lЗР = lЛОЗ Д в формуле (7). Получаем

 
lЛОЗ Д = 6,2∙10–3 (ρ kΩf)1/2 

( )
ПДУ
α

P
В
Р

. 
(8)

Из формулы (8) следует, что lЛОЗД зависит от значения коэффициента kΩf, характеризующего пространственное распределение отраженного излучения. Исходя из принципа учета условий наихудшего 
действия вредного (опасного) фактора, полагаем, что 
центр зрачка глаза находится на линии зеркального 
отражения 7 (см. рис. 3), т. е. υ = φП; f(υ) = 1; kΩf = 
1
Э
−
Ω  = 
= 0,16 (m + 1). Чем меньше значение ΩЭ, т. е. чем 
больше параметры m и kΩf, тем больше вид пространственного распределения отраженного излучения приближается к виду зеркально отраженного 
лазерного пучка с углом расходимости Θ (Θ = 2θ, 
см. рис. 3), которому соответствует пространственный угол расходимости ΩΘ = (π/4) Θ2. Значение параметра mЗЕР, которому соответствует полностью 
зеркальная поверхность, не изменяющая пространственное распределение мощности (энергии) падающего лазерного пучка, находим из условия ΩЭ = ΩΘ, 
которое с учетом выражения (3) принимает вид

 
ΩΘ = 

ЗЕР

2
1
m

π

+  = 

2

4
πΘ . 
(9)

Из формулы (9), пренебрегая 1 в знаменателе, 
получаем mЗЕР = 8Θ–2. В частности, для Θ = 5∙10–4 
рад mЗЕР = 3,2 ∙ 107; для Θ = 10–3 рад mЗЕР = 8 ∙ 106; для 
Θ = 10–2 рад mЗЕР = 8 ∙ 104.
На практике достаточно трудно оценить реальные 
отражательные свойства тех или иных поверхностей, 
поскольку любая диффузно отражающая поверхность 
имеет определенную степень зеркальности, а любая 
зеркально отражающая поверхность отражает определенную долю излучения диффузно. Предлагается 
принять некоторое значение mКР за разграничительный критерий оценки «зеркальности» или «диффузности» отражающей поверхности, или если показатель 
m ≥ mКР, то поверхность считается зеркально отражающей, а если m < mКР —  диффузно отражающей.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
23

 
   Безопасность труда
Occupational Safety

Значения КСОЛ RСОЛ ЗЕР и расстояния до границы ЛОЗ для лазерного пучка ZЛОЗ ЗЕР, зеркально отраженного от поверхности с показателем m ≥ mКР, 
вычисляют по формулам, приведенным в работах [5, 
6], полагая, что Z = ZОП + lЗР; ZЛОЗ ЗЕР = ZОП + lЛОЗ ЗЕР, 
где ZОП —  расстояние от выходного окна лазерного 
излучателя до отражающей поверхности (Z на рис. 3), 
lЛОЗ ЗЕР —  расстояние от точки О до плоскости, на которой КСОЛ равен 1. При этом в формулах для вычисления RСОЛ ЗЕР и ZЛОЗ ЗЕР вместо значения Р используют значение ρР.
Значения RСОЛ Д и lЛОЗ Д для излучения, отраженного от поверхности с показателем m < mКР, вычисляют по формулам (7) и (8).
Для выбора значения показателя mКР рассмотрим данные табл. 2. В первой строке табл. 2 указаны в угловых градусах значения плоских углов ΘЭ 
(соответствующих эквивалентным телесным углам 
ΩЭ), которые наиболее наглядно показывают, в каком 
угловом секторе сосредоточена основная мощность 
(энергия) излучения, отраженного от данной поверхности. Значения ΩЭ (стер) указаны в третьей строке 
табл. 2, а во второй строке во 2–6-м столбцах указаны 
значения ΘЭ (рад), которые наиболее наглядно характеризуют угловую расходимость узконаправленного 
отраженного излучения, характерного для поверхностей с высоким значением показателя m.
Значения показателя m для малых углов ΘЭ (ΘЭ ≤ 
5 угл. град) рассчитаны по формуле

 
m = 8 Θ2
− . 
(10)

Для больших углов ΘЭ (ΘЭ> 5 угл. град) значения 
показателя m рассчитываем, решая уравнение

 
ΩЭ = 2
1
m
π
+  = 4π sin2 
Э
4
Θ . 
(11)

Откуда получаем

 
m = 0,5 sin–2 
Э
4
Θ  —  1. 
(12)

Примем mКР = 104, чему соответствует 

ΘЭ = 1,62 угл. град = 2,83 ∙ 10–2 рад, 
ΩЭ = 6,28 ∙ 10–4 стер.

Считаем, что к условно зеркальным поверхностям 
(m ≥ 104) можно отнести плоские поверхности зеркал, 
окон, цветных и матовых (молочных) стекол; плоские 
внешние поверхности оптических приборов, плоские поверхности дисплеев и мониторов.
Сюда же можно отнести плоские полированные 
деревянные поверхности; плоские участки лакированных металлических поверхностей (например, 
плоские участки глянцево окрашенных поверхностей 
автомобилей); плоские участки высококачественных 
хромированных и никелированных поверхностей. 
Также следует отнести к условно зеркальным глянцевые бумажные поверхности и поверхности блестящих кафельных плиток.
Выпуклые участки перечисленных поверхностей 
в значительной степени увеличивают угол расходимости падающего лазерного пучка; эквивалентные 
углы ΘЭ и ΩЭ могут превысить приведенные выше 
значения, а показатели m могут быть меньше 104. Несмотря на это, для таких поверхностей следует применять формулы для вычислений RЛОЗ ЗЕР и ZЛОЗ ЗЕР 
= = ZОП + lЛОЗ ЗЕР с учетом радиуса кривизны поверхностей. В данной работе вопрос об оценке СОЛ для 
таких поверхностей не рассматривается, так как выпуклые поверхности создают менее опасные условия 
облучения зрачка глаза, чем плоские.

Таблица 2
Значения lЛОЗ Д (м) для ДИФ ЛИ, создаваемого лазерными изделиями с мощностью излучения 100 и 500 мВт

Θэ, угл. град
0,03
0,06
0,5
1,0
5,0
10
20
30
40
50
90
120

Θэ, рад
5 · 10–4
10–3
8,7 · 10–3
1,8 · 10–2
8,7 · 10–2
1,7 · 10–1
3,5 · 10–1
0,52
0,70
0,87
1,57
2,09

Ώэ, стер
2 · 10–7
8 · 10–7
6 · 10–5
2,4 · 10–4
6 · 10–3
2,3 · 10–2
9,6 · 10–2
2,2 · 10–1
3,7 · 10–1
5,7 · 10–1
1,67
1,98

m
3,2 · 107
8 · 106
1 · 105
2,6 · 104
1 · 103
2,6 · 102
64
29
16
10
2,5
1,0

k
5,1 · 107
1,3 · 106
1,8 · 104
4,2 · 103
1,7 · 102
41,7
10,4
4,6
2,7
1,8
0,6
0,3

LЛОЗ Д1, м · 

LЛОЗ Д2, м · 

–

–

–

–

23,5

16,7

11,4

8,1

2,3

1,6

1,1

0,8

0,56

0,32

0,38

0,27

0,28

0,20

0,24

0,17

0,14

0,10

0,10

0,07

LЛОЗ Д1, м ·  · 

LЛОЗ Д2, м ·  · 

–

–

–

–

52,6

37,2

25,4

18,0

5,1

3,6

2,5

1,8

1,3

0,89

0,84

0,60

0,64

0,46

0,53

0,37

0,30

0,20

0,22

0,16

Примечание.
Значения lЛОЗ Д1 вычислены для лазерного излучения в СПИ 380 < λ ≤600 нм.
Значения lЛОЗ Д2 вычислены для лазерного излучения в СПИ 600 < λ ≤750 нм.
 · P = 100 мВт;  ·  · P = 500 мВт.

Безопасность труда    
Occupational Safety

При оценке СОЛ для ЛИ, отраженного от вогнутых зеркальных поверхностей, следует считать, что 
возможность попадания зрачка глаза в область фокусировки зеркально отраженного лазерного пучка 
мала. В зоне расстояний, превышающих расстояние 
фокусировки, лазерный пучок существенно расходится и отраженное излучение становится менее 
опасным, чем в случае отражения от плоской поверхности. По этой причине вопрос об оценке СОЛ для 
вогнутых зеркальных поверхностей в данной работе 
также не рассматривается.
Считаем, что к условно диффузным поверхностям 
(m < 104) можно отнести: шероховатые бумажные поверхности (ρ = 0,8–0,5; m = 3–5); оштукатуренные поверхности (ρ = 0,5–0,3; m = 3–5); поверхности, покрашенные масляной краской (ρ = 0,6–0,5; m = 10–102); 
поверхности различных облицовочных материалов 
(ρ = 0,6–0,4; m = 10–103).
К рассматриваемой группе поверхностей можно также отнести шлифованные металлические поверхности (ρ = 0,7–0,6; m = 10–103) и эмалированные 
металлические поверхности (ρ = 0,7–0,6; m = 10–103). 
Сюда же следует отнести поверхности демонстрационных экранов (ρ = 0,8–0,6; m = 10–102) и поверхности рекламных щитов (ρ = 0,6–0,4; m = 10–102).
Естественно, приведенный перечень диффузно 
отражающих поверхностей является весьма условным и цифровые значения ρ и m ориентировочный. 
Для более точных расчетов необходимо пользоваться данными, приведенными в различных источниках 
(например, в справочниках), рассматривающих характеристики отражения поверхностей различных 
материалов.
В табл. 2 приведены значения lЛОЗ Д, рассчитанные 
по формуле (8) для диффузно отражающих поверхностей с показателями m < mКР, имеющих коэффициент 
отражения ρ = 0,8. Приведенные значения lЛОЗ Д 1 вычислены для лазерного излучения с длиной волны, лежащей в спектральном интервале (СПИ) 380 < λ ≤ 600 нм;  
значения lЛОЗ Д 2 вычислены для ЛИ с длиной волны, лежащей в СПИ 600 < λ ≤ 750 нм. Значения lЛОЗ Д 1 и lЛОЗ Д 2 
вычислены для ДИФ ЛИ, возникающего в результате 
диффузного отражения лазерных пучков с мощностью 
Р = 100 мВт и Р = 500 мВт. Из данных табл. 2 следует, 
что значения lЛОЗ Д 1(2) существенно меньше значений  
ZЛОЗ 1(2), вычисленных для лазерных пучков с такими же 
значениями мощности излучения [4, 5, 6].
Значения lЛОЗ Д3 для лазерного излучения с длиной волны, лежащей в СПИ 750 < λ ≤ 1000 нм, и значения lЛОЗ Д 4 для лазерного излучения с длиной волны, лежащей в СПИ 1000 < λ ≤ 1400 нм, вычисляют, 
умножая значение lЛОЗ Д1 на коэффициенты k1/3 =  
= (РПДУ 1/ РПДУ 3)1/2 = 0,85 и k1/4 = (РПДУ 1/ РПДУ 4)1/2 = 0,53. 

Значения РПДУ 1, РПДУ 3 и РПДУ 4 определяют по СН или 
СанПиН для длин волн: 532, 905, 1064 (1067) нм, соответственно.
В табл. 2 приведены значения lЛОЗ Д, рассчитанные 
по формуле (8) для точечного источника с угловыми 
размерами α ≤ αПРЕД, т. е. для В (α) = 1 (см. СН 5804).
Для лазерных изделий (ЛИЗ), работающих в режимах импульсного ЛИ, импульсно-модулированного лазерного излучения (ИМЛИ) и ЛИ в виде серий импульсов в видимой и ближней ИК области 
спектра при длительности импульса τИ = 10–8 с, τИ = 
10–6 с и τИ = 10–3 с, энергия импульса излучения которых WИ указана в паспорте в миллиджоулях (мДж), 
КСОЛ для ДИФ ЛИ вычисляют по формуле

 
RСОЛ Д W = KWP RСОЛ Д,  
(13)

где KWP = РПДУ/WПДУ —  коэффициент пересчета ПДУ, 
приведенный в табл. 3;
RСОЛ Д —  коэффициент СОЛ, вычисленный 
по формуле (8) для ЛИЗ, работающих в режимах непрерывного ЛИ или ИМЛИ и имеющих значение 
мощности излучения Р (мВт), численно совпадающее 
со значением WИ (мДж).
Для ЛИЗ, работающих в режимах импульсного 
ЛИ, ИМЛИ и ЛИ в виде серий импульсов в видимой 
и ближней ИК области спектра при длительности 
импульса τИ = 10–8 с, τИ = 10–6 с и τИ = 10–3 с, энергия 
импульса излучения которых WИ указана в паспорте 
в миллиджоулях (мДж), значение расстояния до границы ЛОЗ для диффузно отраженного лазерного излучения lЛОЗ Д W (м) вычисляют по формуле

 
lЛОЗ Д W =KWP ЛОЗ lЛОЗ Д, 
(14)

где KWP ЛОЗ = 
KWP  —  коэффициент пересчета 
по ЛОЗ, приведенный в табл. 3;
lЛОЗ Д —  значение расстояния до границы ЛОЗ 
диффузно отраженного ЛИ, вычисленное для ЛИЗ, 

Таблица 3
Значения коэффициентов пересчета KWP по СОЛ 
и коэффициентов пересчета KWP ЛОЗ по ЛОЗ

СПИ, нм
Обозначение
KWP, KWP ЛОЗ
Значения  
KWP, KWP ЛОЗ
при τИ = 10–8 с  
и τИ = 10–6 с

Значения  
KWP, KWP ЛОЗ
при τИ = 10–3 с

380 < λ ≤ 600
KWP 1
KWP ЛОЗ 1
1160
34
155
14,5

600 < λ ≤ 750
KWP 2
KWP ЛОЗ 2
1200
35
158
13

750 < λ ≤ 1000
KWP 3
KWP ЛОЗ 3
350
19
47
7

1000 < λ ≤ 1400
KWP 4
KWP ЛОЗ 4
350
19
47
7

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
25

 
   Безопасность труда
Occupational Safety

работающих в режимах непрерывного ЛИ или ИМЛИ 
и имеющих значение мощности излучения Р (мВт), 
численно совпадающее со значением WИ (мДж).

3 . Примеры применения расчетных методов оценки 
СОЛ в полях диффузного лазерного излучения
Определим расстояние до границы лазерно опасной зоны диффузно отраженного лазерного излучения lЛОЗ Д для роботизированного комплекса для 
лазерной резки и сварки, показанного на рис. 2. Рабочая длина волны комплекса λ = 1067 нм (иттербиевый 
волоконный лазер), мощность выходного сфокусированного ЛИ Р = 25 кВт = 25 ∙ 103 Вт. Будем считать, что 
интервал времени с момента начала контакта мощного ЛИ с обрабатываемой поверхностью, в течение которого поверхность еще не подвергается разрушению 
(расплаву), равен 1 секунде. Следовательно, можно 
считать, что время воздействия ДИФ ЛИ на глаза 
оператора, оказавшегося в поле действия отраженного лазерного излучения, также равно 1 с, т. е. время воздействия tВ = 1 с. По табл. 3.3 из СН 5804 для 
λ = 1067 нм, tВ = 1 с находим РПДУ = 7,4 ∙ 10–4 Вт.
Для роботизированной ЛТУ (рис. 2) используем схему облучения глаза, приведенную на рисунке 
рис. 3, повернутую на 90 угл. град так, чтобы лазерный 
излучатель оказался в верхней части рисунка.
Такая схема соответствует условиям применения 
ЛТУ, при которых лазерный пучок направлен сверху 
вниз перпендикулярно горизонтальной поверхности, 
параллельной поверхности пола помещения, в котором размещена ЛТУ. Предположим, что на ЛТУ осуществляется сварка с горизонтальным металлическим 
листом некоторой металлической детали, имеющей 
скошенную плоскость (плоскость ОП-ОП’ на рис. 3), 
расположенную под таким углом к горизонтальной 
плоскости, что направление зеркального отражения 
проходит через центр зрачка оператора ЛТУ. Считаем, 
что ось визирования глаза направлена на центр пятна облучения на обрабатываемой поверхности (принимаем, что угол наблюдения равен углу зеркального 
отражения, или υ = φОТ = φП). Рассматриваем наиболее 
неблагоприятный случай попадания в глаз оператора 
диффузно отраженного ЛИ с высокой степенью зеркальности с параметрами: ΘЭ = 10 угл. град. = 0,17 рад, 
m = 2,6 ∙ 102, kΩf = 41,7 (см. табл. 2).
Положим, что глаза оператора находятся на высоте hГЛ = 1,8 м над уровнем пола помещения, а оператор находится на расстоянии l = 2 м от точки взаимодействия О лазерного пучка с обрабатываемой 
поверхностью. Расстояние l измерено в плоскости 
пола. Кроме того, положим, что т. О расположена на высоте обработки hОБР = 0,5 м над уровнем 
пола помещения. Для принятых условий получаем  

υ = arc tg [l/ (hГЛ —  hОБР)] = 1 рад = 57 угл. град., и расстояние от т. О до центра зрачка глаза lЗР = l sin–1 υ = 2,4 м.
Считаем, что интервал времени с момента начала контакта сфокусированного ЛИ с обрабатываемой поверхностью, в течение которого поверхность 
еще не подвергается разрушению (расплаву), равен 
1 секунде. Следовательно, можно считать, что время воздействия ДИФ ЛИ на глаза оператора tВ = 1 с. 
По таблице 3.3 из СН для λ = 1067 нм, tВ = 1 с находим 
РПДУ = 7,4 ∙ 10–4 Вт.
Для ЛТУ (рис. 2) Р = 25 кВт [1].
Принимая, что коэффициент диффузного отражения обрабатываемой поверхности ρ = 0,8, по формуле (7) для точечного источника (В(α) = 1) получаем 
RСОЛ Д max = 7,5 ∙ 103. Расстояние до границы лазерно 
опасной зоны вычисляем по формуле (8) и получаем lЛОЗ Д = 208 м. Расстояние до границы ЛОЗ, измеряемое в проекции на горизонтальную плоскость, 
вычисляем по формуле lЛОЗ Д ПР = lЛОЗ Д sin υ =175 м. 
С учетом хронического действия ДИФ ЛИ получаем:
RСОЛ Д ХР max = 10 RСОЛ Д = 8,1 ∙ 104 7,5 ∙ 104; 
lЛОЗ Д ХР = 101/2 lЛОЗ Д = 683 658 м; 
lЛОЗ ХР Д ПР lЛОЗ Д ХР ПР = 101/2 lЛОЗ Д ХР = 572 553 м. 
Для СОУТ ЛИ на РМ оператора ЛТУ (рис. 2) используем табл. 1 и приходим к выводу, что в рассматриваемом случае наблюдаются возможны опасные 
условия труда класса 4.
Определим расстояние lКЛ 4 от т. О до границы 
области, в пределах которой условия туда классифицируются как опасные класса 4, для чего положим 
RСОЛ Д max = 1,0 ∙ 103. Из формулы (7) получаем lКЛ 4 =  
= 6,7 6,6 м. В проекции на плоскость пола lКЛ 4 ПР = 
= 3,6 м 5,5 м.
Для ЛТУ, показанной на рис. 1, работающей в режиме лазерной сварки, также используем схему облучения глаза, приведенную на рис. 3, повернутую 
на 90 угл. град (лазерный пучок направлен сверху 
вниз перпендикулярно полу помещения). Принимаем в расчет наихудшие условия облучения глаза оператора, принятые выше для ЛТУ (рис. 2). Таким образом, параметры, необходимые для вычисления RСОЛ Д 
и lЛОЗ Д, считаем такими же, как для ЛТУ (рис. 2): 

m = 2,6 ∙ 102, kΩf = 41,7, ρ = 0,8, l = 2 м, hОБР = 0,5 м, 
lЗР = l sin–1 υ = 2,4 м, РПДУ = 7,4 ∙ 10–4 Вт, В(α) = 1. 

Для ЛТУ (рис. 1) Р = 16 кВт [1]. По формуле (7) получаем RСОЛ Д max = 4,8 ∙ 103, а по формуле (8) получаем 
lЛОЗ Д = 166 м, lЛОЗ Д ПР = 133 м. С учетом хронического действия ДИФ ЛИ получаем RСОЛ Д ХР max = 4,8 ∙ 104; 
lЛОЗ Д ХР = 101/2 lЛОЗ Д = 525 м, lЛОЗ Д ХР ПР = 420 м. Результаты СОУТ ЛИ на РМ оператора ЛТУ (рис. 1) аналогичны результатам, полученным для ЛТУ (рис. 2), т. е. 

Безопасность труда    
Occupational Safety

Calculation Methods for Hazard Evaluation of Diffusely-Reflected Laser 
Emission at Special Assessment of Working Conditions

V . T . Kibovsky, Ph.D. of Engineering, Expert, Center for Conformance Evaluation and Quality Verification of Equipment, 
Products and Technologies of ANO AtomTekhnoTest, Moscow
B . N . Rakhmanov, Doctor of Engineering, Professor, Bauman Moscow State Technical University
S . V . Tikhomirov, Doctor of Engineering, Leading Researcher, The All-Russian Research Institute for Optical and Physical 
Measurements, Moscow

Have been considered calculating methods for hazard evaluation of diffusely-reflected laser radiation at work places for operators 
of laser technological units (LTU), realized for purposes of special assessment for working conditions (SAWC). Examples for 
calculating SAWC at work places for operators of modern LTU applied in shipbuilding have been given.

Keywords: special assessment for working conditions (SAWC), calculating methods, diffusely-reflected laser radiation, 
laser technological unit, coefficient of laser emission’s hazard level

при работе на ЛТУ возможны опасные условия труда 
класса 4.
Расстояние lКЛ 4 от т. О до границы области, в пределах которой условия туда классифицируются как 
опасные класса 4, равно 5,3 м. В проекции на плоскость пола lКЛ 4 П = 4,5 м.
Как видим, диффузно отраженное лазерное излучение рассматриваемых ЛТУ по критерию случайного однократного воздействия представляет 

значительную опасность для глаз оператора и любого постороннего человека, находящегося на расстоянии меньшем, чем 5,5 м от точки сварки для ЛТУ 
(рис.2) и меньшем, чем 4,5 м для ЛТУ (рис. 1). Оператор и другие наблюдатели обязательно должны пользоваться средствами индивидуальной защиты глаз 
(очками или масками для защиты от ЛИ со светофильтрами, имеющими коэффициент ослабления ЛИ 
не менее 105, т. е. оптическую плотность не менее 5).

Литература
1. Лазерные технологии на службе у судостроителей. sstc.
spb.ru/news/lazer-technologies.pdf.
2. ГОСТ Р 12.1.031–2010. Система стандартов безопасности труда. Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения. —  М.: Стандартинформ, 
2012. — 46 с.
3. Сапожников Р. А. Теоретическая фотометрия. —  Л.: 
Энергия, 1967. — 268 с.
4. Алексеев А. Г., Кибовский В. Т., Коновалов С. А., Рахманов Б. Н. Оценка степени опасности рассеянного лазерного излучения. Сб. научных трудов. «Дозиметрия 

лазерного излучения», под ред. Б. М. Степанова. —  М.: 
Изд-во ВНИИФТРИ, 1984. —  С. 23–39.
5. Рахманов Б.Н, Кибовский В. Т. Оценка степени опасности и ослепляющего действия лазерных изделий, 
работающих на открытых пространствах в видимой 
и ближней ИК областях спектра // Безопасность жизнедеятельности. Приложение. — 2014. — № 1. —  С. 1–24.
6. Кибовский В. Т. Расчетные и инструментальные методы 
контроля безопасности лазерного излучения в транспортной отрасли: дис. канд. техн. наук: 05.26.01. —  М., 
2018. — 200 с.

References
1. Lazernye tekhnologii na sluzhbe u sudostroiteley [Laser 
technology in the service of shipbuilders]. Available at: sstc.
spb.ru/news/lazer-technologies.pdf. (in Russian).
2. GOST R12.1.031–2010. Sistema standartov bezopasnosti truda. Lazery. Metody dozimetricheskogo kontrolya lazernogo 
izlucheniya [GOST R12.1.031–2010. Occupational safety 
standards system. Lasers. Methods of dosimetric monitoring of laser radiation]. Moscow: Standartinform Publ., 
2012. 46 p. (in Russian).
3. Sapozhnikov R. A. Teoreticheskaya fotometriya [Theoretical 
photometry]. Energiya Publ., 1967. 268 p. (in Russian).
4. Alekseev A. G., Kibovskiy V. T., Konovalov S. A., Rakhmanov B. N. Otsenka stepeni opasnosti rasseyannogo 
lazernogo izlucheniya [Estimation of the danger of scattered laser radiation]. «Dozimetriya lazernogo izlucheniya» 

[«Dosimetry of laser radiation»]. Moscow: VNIIFTRI Publ., 
1984, pp. 23–39. (in Russian).
5. Rakhmanov B.N., Kibovskiy V. T. Otsenka stepeni opasnosti i osleplyayushchego deystviya lazernykh izdeliy, 
rabotayushchikh na otkrytykh prostranstvakh v vidimoy 
i blizhney IK oblastyakh spektra [Estimation of the degree 
of danger and blinding effect of laser products operating in 
open spaces in the visible and near IR regions of the spectrum]. Bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti. Prilozhenie [Life 
Safety. Application]. 2014, I. 1, pp. 1–24. (in Russian).
6. Kibovskiy V. T. Raschetnye i instrumental’nye metody kontrolya bezopasnosti lazernogo izlucheniya v transportnoy 
otrasli. Kand. Diss [Calculated and instrumental methods 
of monitoring the safety of laser radiation in the transport 
industry. Cand. Diss]. Moscow, 2018. 200 p. (in Russian).

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
27

 
   Методы и средства обеспечения безопасности
Methods and Means of Safety

УДК 534.836.2 
DOI: 10.12737/article_5c7e31176cbc64.23089493
Методика расчета геометрических размеров 
шумозащитных автотранспортных экранов 

В. В. Тупов, доцент, канд.техн.наук1
Т. И. Дудьев, магистр1

1Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

E-mail: vvtupov@mail.ru

Для определения оптимальных размеров проектируемого экрана предложен способ 
расчета, позволяющий количественно оценить автотранспортный шум, поступающий 
на защищаемую экраном территорию. В инженерных расчетах часто шумозащитный экран рассматривается бесконечно протяженным, поэтому не учитываются 
дифракция звука на его боковых кромках и шум от частей автотранспортного потока, незакрытых экраном. Предлагаемый комплексный подход при проектировании 
экранов позволяет количественно оценить уровни шума, поступающего от части 
транспортного потока, закрытой экраном, и от частей, незакрытых им. Таким 
образом проектировщик, в случае превышения уровнем шума установленных значений, может оценить — откуда поступает наибольший шум: сверху экрана или с его 
боков, включая шум от незакрытых экраном участков автотранспортного потока, 
как слева от экрана, так и справа от него. Появляется возможность рационально 
варьировать геометрические размеры экрана, увеличивая его высоту, или удлиняя 
его в ту или другую сторону. В результате такого проектирования определяются 
оптимальные основные геометрические размеры экрана с точки зрения обеспечения 
необходимого уровня шума на защищаемой территории. Это позволяет сократить 
время проектирования и экономические затраты на сооружение экранов.

Ключевые слова:  
автотранспортный шум,  
линейный источник звука,  
точечный источник,  
шумозащитный экран,  
дифракция звука,  
акустическая эффективность экрана, 
эффект установки экрана.

1 . Введение
Бурный рост количества транспортных средств 
приводит к существенному повышению уровня городского шума, превышающего значения, установленные 
санитарными нормами. Автомобильный транспорт 
является одним из главных источников акустического 
загрязнения городской среды [1, 2]. Длительное воздействие высоких уровней шума приводит к серьезным заболеваниям нервной системы и ухудшению 
физического состояния населения.
Относительно недорогим и эффективным способом решения данной проблемы является установка 
шумозащитных экранов (ШЭ) вдоль транспортных магистралей [1, 3]. Такие экраны защищают от шума прилегающие территории, на которых могут располагаться 
жилая застройка, общественные и производственные 
здания. В данной работе предложен способ расчета 
оптимальных размеров экрана, позволяющий проектировщику количественно оценить автотранспортный 

шум, поступающий на защищаемую экраном территорию, дифрагирующий на верхней кромке экрана 
и на его боковых кромках, а также шум от незакрытых 
экраном участков автотранспортного потока (АТП).

2 . Анализ работ и постановка задачи исследования
Согласно проведенному анализу источников информации, на данный момент отсутствует комплексный 
подход к расчету и проектированию ШЭ. Авторы обычно 
вводят ряд допущений, упрощающих задачу: рассматривают экран бесконечным по длине [4, 5], применительно 
к точечным источникам шума [6, 7], предлагают методы 
расчета, обеспечивающие достаточную точность в ограниченном диапазоне частот [8]. Есть работы, в которых 
учитываются ограниченность длины экрана и потери 
акустической энергии при распространении звука от автотранспортного потока до расчетной точки (РТ) [9, 10]. 
В работе [11] изложен способ определения акустической 
эффективности экрана и его геометрических размеров, 

Методы и средства обеспечения безопасности    
Methods and Means of Safety

даны рекомендации по усовершенствованию конструкции ШЭ. Однако, в рассмотренных работах отсутствует 
комплексная методика расчетного проектирования ШЭ, 
учитывающая в РТ как шум, дифрагирующий на всем 
открытом контуре экрана, так и шум, поступающий от 
частей АТП, незакрытых экраном. Поэтому целью данной работы явилась разработка комплексной методики 
проектирования, позволяющей определять оптимальные 
размеры ШЭ, при которых уровни звука на защищаемой 
территории соответствуют заданным требованиям при 
ограниченных затратах на сооружения экранов.

3 . Расчет уровней шума на защищаемой 
территории, создаваемого частями АТП, 
незакрытыми экраном
В данной работе рассматривается одностороннее 
параллельное расположение ШЭ относительно прямолинейной магистрали; не учитывается отражение 
звука от ее покрытия, от экрана и других объектов; 
принимается, что источник шума (ИШ), ШЭ и РТ находятся на горизонтальной поверхности одного уровня.
Расчетная схема, используемая для оценки уровня звука (УЗ), создаваемого незакрытыми экраном 
участками АТП в РТ на защищаемой ШЭ территории, 
представлена на рис. 1.
Шумовая характеристика АТП в первом приближении рассчитывается [14] по эмпирической формуле:

 

(
)
(
)

1
экв

2

10lg
13,3lg
8,4lg
4
0,13

0,0079
,5 lg 0,5
2,8
8,5, дБА,
0

A
L
N
V
r
s

s
q
r
P

−
=
+
+
+
−
−

+
+
+
+
−
 (1)

где N — интенсивность движения (количество единиц автотранспортных средств (АТС), проехавших 
в обоих направлениях за один час), 1/ч;

V — средневзвешенная скорость движения АТП, 
км/ч;
r — доля грузовых АТС и средств общественного 
транспорта в составе АТП, %;
s — число полос движения;
q — продольный уклон магистрали, %;
P — тип покрытия (асфальтобетонное P = 0, цементобетонное P = 3 дБА).
Определим углы видимости из РТ частей АТП, 
незакрытых экраном:
 
— слева от экрана: γ
γ
α
1
1
=
−
, рад; 
(2)
 
— справа от экрана: γ
γ
α
2
2
=
−
, рад, 
(3)
где γ
π
γ
=
−
/2
0  (см. рис. 1); 
(4)
α1 и α2 — углы видимости из РТ левой и правой 
частей ШЭ;

γ0 — угол, в пределах которого проектировщик 
считает возможным пренебречь воздействием шума 
в РТ по причине его незначительности в связи с удаленностью этих частей АТП.
Длина АТП, находящегося на ближней к РТ полосе 
движения и незакрытого ШЭ слева и справа от него 
(рис. 1), рассчитывается по формулам:
 
— слева: S
C tg
B
1
1
1
=
−
γ
, м; 
(5)
 
— справа: S
C tg
A
B
2
1
1
1
=
−
+
γ
, м, 
(6)
где 

C
l
D
a
1
2
= +
+
/  — расстояние от РТ до оси ближней 
полосы движения АТС, м; 
(7)
l и D — расстояние от ШЭ соответственно до РТ 
и до бровки дороги, м;
a — ширина одной полосы движения АТС, м;
A1 — длина отрезка эквивалентной линии ИШ, ограниченного двумя лучами, проходящими из РТ через 
боковые края экрана (рис. 1):

 
A
AC
l
1
1
=
/
, м; 
(8)

Рис . 1 . Расчетная схема оценки УЗ в РТ на защищаемой ШЭ территории, создаваемого незакрытыми экраном участками АТП

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
29

 
   Методы и средства обеспечения безопасности
Methods and Means of Safety

B1 — часть длины A1, заключенная между линией, 
перпендикулярной к траектории движения АТП, и левым лучом, ограничивающим отрезок A1,

 
B
BC
l
1
1
=
/ , м; 
(9)

здесь A — длина ШЭ, м;
B — длина части экрана, видимая из РТ под углом 
α1, (рис. 1), м.
Разделим открытые участки АТП, представленные 
в модели в виде отрезков длиной S1 и S2, на дискретные элементы длиной ∆ [3]. Длина элемента зависит 
от интенсивности N и скорости V движения потока 
транспорта:

 
∆ =1000V N
/
, м. 
(10)

Определим исходное число элементов на этих 
участках:
 
— слева: n
S
1
1
=
/ ∆ ; 
(11)
 
— справа: n
S
2
2
=
/ ∆ . 
(12)
Округлим n1 и n2 до целых значений m1 и m2 в большую сторону и уточним длину элемента ∆1 для участка 
S1 и длину элемента ∆2 для участка S2:
 
— слева: ∆1
1
1
= S
m
/
, м; 
(13)
 
— справа: ∆2
2
2
= S
m
/
, м. 
(14)
Обозначим текущий порядковый номер дискретного элемента:
 
— слева: i1 = 1, 2…m1;
 
— справа: i2 = 1, 2…m2.
Находим расстояние от РТ до i-го элемента модели 
АТП:

 
— слева: r i
B
i
R
1
1
1
1
1

2
2
2
1
2
( ) =
−
(
)
+
+ ∆
/
, м; (15)

 
— справа: r i
A
B
i
R
2
2
1
1
2
2

2
2
2
1
2
( ) =
−
+
−
(
)
+
∆
/
, м,  

  
(16)

где R
h
h
C
=
−
+
(
)
1
2
2
1
2  — расстояние от РТ до акустического центра АТС, измеренное в перпендикулярном к АТП направлении;
h1 и h2 — соответственно высота акустического 
центра ИШ и высота нахождения РТ над поверхностью 
территории, м.
Определим снижение уровня звука вследствие его дивергенции от i-х элементов модели АТП, находящихся на 
расстояниях до РТ, определяемых по формулам (15) и (16):

 
∆L
i
r
i
R K
K
K
K
,
lg
( ) =
( )
20
, дБА. 
(17)

Здесь и далее введен индекс K для записи формул 
в общем виде, причем K=1 для величин, относящихся 

к части АТП, находящейся слева от ШЭ, а K=2 — соответственно справа.
Рассчитаем снижение УЗ при распространении 
акустических волн в воздухе от i-х элементов до РТ:

 
(
)
(
)

2
2

воз,
1
2
0,005 (
)
K
K
K
K
L
i
h
h
r
i
∆
=
−
+
, дБА. (18)

Находим снижение УЗ вследствие влияния ветра 
и турбулентности атмосферы:

 
∆L
i
r
i
B T K
K
K
K
, ,
,
/
( ) =
+
( )
−

3 1 6
105
2
1
, дБА. 
(19)

Рассчитаем потери звуковой энергии вследствие 
взаимодействия акустических волн с поверхностью 
территории, используя зависимости работы [14]:
 
— при акустически жесткой поверхности: 

(
)
П,
0
K
K
L
i
∆
= ;
 
— при акустически мягкой поверхности:

(
)
(
)
( )

(
)
(
)
(
)
(
)

(
)
(
)
(
)
{
}

(
)

П,

П,

2

П,

9,775 при
100 м;

0,15ln
100
9,775

при100
170 м;

0,1 ln
170

при
170 м,

K
K
K
K
K

K
K
K
K
K

K
K

K
K
K
K
K

K
K

L
i
E i
l
i

L
i
E i
l
i

l
i

L
i
E i
l
i

l
i

∆
=
−
≤
∆
=
−
−
−
<
<
∆
=
−
−
≥
(20)

где E i
l
i
h
h
K
K
K
( ) =
( )
−
5
3 45
1
2
ln
/
,
.

Параметр l
i
K
K
( ) в формулах (20) — это расстояние, 
которое проходят звуковые волны соответственно от 
i1-го элемента и от i2-го элемента до РТ над поверхностью территории, считая от бровки дороги:

 
l i
B
i
C
1
1
2
11
1

2

2
2
2
1
2
( ) =
+
−
(
)
+
∆‘
/
, м; 
(21)

 
l
i
A
B
i
C
2
2
2
2
22
2

2

2
2
2
1
2
( ) =
−
+
−
(
)
+
∆‘
/
, м, (22)

где ∆
∆
11
1
2
1

‘
/
=
C
C  и ∆
∆
22
2
2
1
‘
/
=
C
C  — длины элементов АТП, отнесенные к ближней бровке дороги;

C
l
D
2 = +
 — расстояние от РТ до бровки дороги 
(рис. 1), м;

A
AC
l
2
2
=
/  и B
BC
l
2
2
=
/  — длина ШЭ и длина его 
части, отнесенные к бровке дороги, ближней к РТ.
Снижение УЗ полосой зеленых насаждений [11], 
при их наличии, приблизительно рассчитывается по 
формулам:

 
( )
( )
зел,1
1
1
1
0,08 
L
i
Z i
∆
=
, дБА; 
(23)

 
( )
( )
зел, 2
2
2
2
0,08 
L
i
Z
i
∆
=
, дБА; 
(24)

Методы и средства обеспечения безопасности    
Methods and Means of Safety

Z i
z
B
i
R
1
1
1
1
1
1
2
1
2
( ) =
+
−
(
)
(
)
{
}
/ cos
/
/
arctg
∆
, м; 
(25)

Z
i
z
A
B
i
R
2
2
2
1
1
2
2
2
1
2
( ) =
−
+
−
(
)
(
)
{
}
/cos
/
/
arctg
∆
, м; (26)

здесь 10 м ≤ zK ≤ 100 м — ширина шумозащитной полосы.
Найдем уровень звуковой мощности (УЗМ) шума, 
излучаемого единичным элементом левой и правой 
частей линейной модели АТП:

 
(
)

экв
10lg 7,5

K
W
A
K
L
L
=
+
π∆
, дБА. 
(27)

Рассчитаем УЗ на расстоянии 1 м от акустического 
центра элемента:

(
)
(
)

экв
,
,1
10lg 2π
10lg 3,75

K
A K
W
A
K
L
L
L
=
−
=
+
∆
, дБА. (28)

Вычислим УЗ, создаваемый в РТ i-м элементом 
модели левой и правой частей АТП, незакрытых ШЭ:

 
 (29)

Рассчитаем УЗ в РТ раздельно от левой и правой 
незакрытых экраном частей АТП:

 
LA
i

m

L
i
A i
,
,
lg
, ,
1
1

0 1
10
10

1

1
1
1
=
=

( )
∑
, дБА; 
(30)

 
LA
i

m

L
i
A i
,
,
lg
, ,
2
1

0 1
10
10

2

2
2
2
=
=

( )
∑
, дБА. 
(31)

Определим суммарный УЗ в РТ от воздействия 
акустического излучения обеих частей АТП, незакрытых ШЭ:

 
LA

L
L
A
A

,

,
,
lg

,
,

1
0 1
0 1
10
10
10

1
2
=
+
, дБА. 
(32)

4 . Расчет уровней шума в РТ при дифракции звука 
на верхней кромке экрана
Сначала определим УЗ и уровень звукового давления (УЗД) в каждой j-й октавной полосе частот [14] 
до установки ШЭ:

экв
рас
воз
пок
зел
,  дБА;

B
T

A
А
А
А
А
А
А
А
L
L
L
L
L
L
L
Lα
=
− ∆
− ∆
− ∆
− ∆
− ∆
− ∆
 (33)

 
L
L
L
j
A
T j
=
+ ∆
, ,  дБА, 
(34)

где DLT, j — коррекция формы спектра шума ТП 
в каждой j-ой октавной полосе частот; значения коррекции определяются экспериментально или ориентировочно по данным работы [15].
Далее рассчитываем шумовую характеристику экв
А
L  
АТП по формуле (1).
Используя данные работы [15], определяют снижение УЗ вследствие дивергенции акустических волн 
с расстоянием 

рас
А
L
∆
, потери при распространении их 
в воздухе 

воз
А
L
∆
 и поглощение звука поверхностью (покрытием) территории 

пок
А
L
∆
 по эмпирическим формулам:

 

(
)

(
)

2

2
рас
2

2
1
1

2

3

10lg
4

3.8
ln
 8,3,  дБА.

А
s
L
h
h
C

s
s
s
s

∆
=
−
+
+
−
−
−
−
−
(35)

Погрешность расчета по формуле (35) не превышает 
0,5 дБА относительно исходных данных в диапазоне 
20
1000
1
≤
<
C
м:

 
(
)

2
воз
2
2
1
1
0,005
,  дБА. 
А
L
h
h
C
∆
=
−
+
 
(36)

При акустически мягкой территории:

 
(
)

пок

2
2
1
5ln
/
3,45
8,09,  дБА, 
А
L
C
h
h
∆
=
−
−
 
(37)

а при акустически жесткой —  
пок
A
L
∆
 = 0.
Погрешность вычислений по формуле (37) не превышает 0,5 дБА в диапазоне 10 ≤ Сz/h2 ≤ 70 
Поправка 
/
B T
A
L
∆
, с помощью которой учитывают 
влияние турбулентности воздуха и воздействие ветра 
на процесс распространения звука [11], описывается 
зависимостью:

 
/
5
2
1

3
,  дБА. 

1,6
10 /

B T
А
L
C

∆
=

+

 
(38)

Затухание звука в шумозащитной полосе зеленых 
насаждений при их наличии приблизительно описывается [11] выражением:

 
зел
0,08 ,  дБА, 
А
L
z
∆
=
 
(39)

где 10
100 м
z
≤
≤
 — ширина шумозащитной полосы. 
При обычной посадке зеленых насаждений их шумозащитный эффект не учитывается, т. е. 
зел
0
А
L
∆
= .
Поправку, связанную с ограничением угла видимости из РТ участка магистрали, который будет закрыт 
проектируемым экраном, рассчитываем по формуле:

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
31

 
   Методы и средства обеспечения безопасности
Methods and Means of Safety

 
10lg
,  дБА,
А
Lα
π
∆
=
α
(40)

где α =
+
α
α
1
2  — угол видимости, рад.
Акустическую эффективность ШЭ при дифракции 
звука на его верхней кромке в каждой j-ой октавной 
полосе частот определяем по формулам [14]:

эк
1,

эк
1,

эк
1,

10,8
4,8lg
, дБ  при1 7
68;
170

11,6
8,4lg
, дБ  при 68
14000;
170

28  дБ  при 
14000,

j

j
j

j

j
j

j
j

F
L
F

F

L
F

L
F

∆
=
+
≤
≤
∆
=
+
<
≤
∆
=
>
(41)

где F
f
j
j
=
⋅δ1 , Гц · м;

δ1
1
1
2
1

2
2
=
+
−
−
(
) +
+
(
)
a
b
h
h
l
c
, м;

a
c
h
h
1
2
1

2
=
+
−
(
)
 — расстояние от акустического 
центра ИШ до верхней кромки ШЭ, м;

b
l
h
h
1

2

2

2
=
+
−
(
) — расстояние от верхней кромки 
ШЭ до РТ, м;

c
a s
b
D
п
=
−
(
) +
+
0 5,
, м;
bп — ширина разделительной полосы, м (при ее 
отсутствии bп = 0);
h — высота ШЭ над поверхностью территории, м;
fj — среднегеометрическая частота j-й октавной 
полосы, Гц.
Потери вследствие взаимодействия акустических 
волн с поверхностью территории при дифракции звука 
на верхней кромке ШЭ рассчитываем по формулам [14]:
 
— при акустически жестком покрытии территории:

пок

1

пок
1

пок
2
3
1
1
1

1

0 при 0,25
0,35 м;

0,5 дБА при 0,35
0,65 м;

0,26142
0,01234
1,88582

+ 0,13674,  дБА при 0,65
10 м;

А

А

А

L

L

L

∆
=
≤ δ ≤
∆
= −
< δ ≤
∆
=
δ −
δ −
δ +
< δ ≤
(42)

 
— при акустически мягком покрытии: 

 
(43)

Подставляя результаты вычислений 
пок
А
L
∆
 по формулам (42) и (43) в выражение (33) вместо зависимости 

(37) и переходя к УЗД в каждой j-й октавной полосе 
частот с помощью (34), рассчитываем спектр шума 
в РТ, создаваемый акустическим излучением АТП, 
дифрагированным поверх ШЭ, по формуле:

 
эк
1,
1, ,  дБ. 
j
j
j
L
L
L
=
− ∆
 
(44)

Просуммировав энергетически скорректированные 
по характеристике «А» октавные УЗД, получим соответствующий уровень звука:

 
LA
j

L
L
j
A j
, .
, (
)
lg

,
,

1 1
1

8
0 1
10
10
1
=
=

−
∑
∆
, дБА, 
(45)

где 
,
A j
L
∆
 — коррекционная поправка на форму характеристики «А» [15].

5 . Расчет уровней шума в РТ при дифракции звука 
на боковых кромках экрана
Оценим вклад звуковых волн, дифрагированных 
на боковых кромках ШЭ, в общий шум, создаваемый 
в РТ АТП. Участок АТП, ограниченный двумя лучами, проходящими из РТ через края экрана (рис. 2), 
и представленный в модели в виде отрезка длиной A1 
эквивалентной линии ИШ:

 
A
A l
c
l

1 =
⋅ + , м. 
(46)

Этот участок АТП разделим на дискретные элементы, длину которых ΔЭ определяем по формуле (10).
Найдем исходное число элементов на этом участке:

 
1
Э

Э

A
n = ∆ . 
(47)

Округлим nЭ до целого значения m в большую сторону и уточним длину элемента DЭ:

Рис . 2 . Расчетная схема для определения эффективности ШЭ при 
дифракции шума АТП на боковых кромках экрана

Методы и средства обеспечения безопасности    
Methods and Means of Safety

∆ = A
m

1 . 
(48)

Разность длин звуковых лучей, проходящих из 
центра i-го элемента в РТ, огибая края ШЭ и напрямую, составит:

 
δ2 3
2 3
2 3
, ,
, ,
,
i
i
i
a
b
d
=
+
−
, м, 
(49)

где

 
a
b
d
b
d
i
i
i
i
2
2
2
2

2
2
=
+
−
⋅
⋅
−
(
)
cos α
β , м; 
(50)

 
a
b
d
b
d
i
i
i
i
3
3
2
2
3
2
=
+
−
⋅
⋅
( )
cos β , м; 
(51)

 
b
l

cos
2 3

2 3

,

,

=
α
, м; 
(52)

 
d
l
c
A
B
A
i
i
=
+
(
) +
−
−
(
)

2

1
1

2 , м; 
(53)

 
β
α
i
i
A
B
A

l
c
=
−
−
−

+



3
1
1
arctg
, рад; 
(54)

 
B
B l
c
l

1 =
⋅ +
, м; 
(55)

 
α
α
α
=
+
2
3 , рад; 
(56)

 
A
i

i =
−
(
)
∆ 2
1

2
, м; 
(57)

 
i
m
=
…
1 2,
. 
(58)

Эквивалентный уровень звука в РТ, создаваемый 
i-ым элементом АТП, без учета снижения шума по 
пути распространения акустических волн составит:

 
( )

экв

,
10lg
 
A
A
A
L
L
L
m
α
∆ =
− ∆
−
, дБА. 
(59)

Определим УЗД шума в j-й октавной полосе, поступающего в РТ от i-го элемента АТП, при дифракции звука на боковых кромках экрана раздельно слева 
и справа. Будем использовать выражение:

 

рас
воз
пок
/

2,3, ,
,
2,3,
2,3, ,
,2,3,
,2,3,

зел

2,3, ,
, , дБ,

В Т

i j
A
i
i j
A
i
A
i

эк

A
i j
T j

L
L
L
L
L
L

L
L
L

∆
=
− ∆
− ∆
− ∆
− ∆
−

− ∆
− ∆
+ ∆
 (60)

где 
пок
, 2,3,
А
i
L
∆
, 

/
,2,3,
B T
А
i
L
∆
 и 
зел
А
L
∆
 рассчитываются по формулам (36), (37) и (38);

,
T j
L
∆
 см. пояснения к формуле (34);

 
2,3,
2,3
рас
2,3,
20lg
7,5

i
i

a
b
L
+
∆
=
, дБ; 
(61)

воз
2,3, ,i j
L
∆
 вычисляются по методике [16] с учетом температуры T [К], относительной влажности φ [%] и давления pa [кПа] атмосферы.
Снижение уровней шума при его дифракции на 
боковых кромках ШЭ находим по зависимостям, полученным на основе данных работы [12]:

 

2,3, ,
к
2,3, ,

2,3, ,

2,3, ,
к
2,3, ,

2,3, ,

к
2,3, ,
2,3, ,

8
4,4lg
, дБ
17

при17
150;

1,9
11lg
, дБ
17

при150
14000;

34 дБ при
14000,

i j
э
i j

i j

i j
э
i j

i j

э
i j
i j

F

L

F

F
L

F

L
F

∆
=
+
≤
≤
∆
=
+
<          ≤
∆
=
>

(62)

где

 
F
f
i j
j
i
2 3
2 3
, , ,
, ,
=
⋅δ
, Гц · м, 
(63)

здесь δ2 3, ,i вычисляем по формулам (49) — (58).
Погрешность вычислений 
эк
2,3, ,i j
L
∆
 по формулам (62) 
не превышает 0,3 дБ относительно исходных данных.
Просуммировав энергетически УЗД в РТ во всем m 
элементам АТП в каждой j-ой октавной полосе частот, 
получим спектры шума, дифрагированного на левой 
и правой кромках ШЭ:

 
L
j
i

m
L
i j
2 3
1

0 1
10
10
2 3
, ,
,
lg
, , ,
=
=∑
, дБ, 
(64)

или по уровню звука:

 
LA
j

L
L
j
A j
, ,
, (
)
lg
, ,
,
2 3
1

8
0 1
10
10
2 3
=
=

−
∑
∆
, дБА. 
(65)

Октавный спектр шума и уровень звука, дифрагированного по обеим боковым кромкам, а также по всему 
открытому периметру ШЭ, рассчитываем по формулам:

 
(
)

2,
3,
0,1
0,1
бок, 
10lg 10
10

j
j
L
L

j
L
=
+
, дБ; 
(66)

 
(
)

,2
,3
0,1
0,1
, бок
10lg 10
10

A
A
L
L

A
L
=
+
, дБА; 
(67)

 
(
)

1,
,
0,1
0,1
эк
10lg 10
10

j
бок j
L
L

jL
=
+
, дБ; 
(68)

 
(
)

,1.1
, 
0,1
0,1
2
10lg 10
10

A
A бок
L
L

A
L
=
+
, дБА. 
(69)

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
33

 
   Методы и средства обеспечения безопасности
Methods and Means of Safety

Находим суммарный уровень звука в расчетной 
точке, образованный звуком, дифрагированным на 
верхней и боковых кромках экрана, а также от участков 
АТП, незакрытых экраном,

 
LA

L
L
A
A
=
+
10
10
10
0 1
0 1
1
2
lg

,
,
. 
(70)

6 . Заключение
Задачей проектировщика является правильный выбор геометрических размеров экрана. Это достигается 
вычислением уровней шума в РТ, создаваемого частью 
АТП, закрытой акустическим экраном при наблюдении из РТ, и частями потока, незакрытыми экраном. 
Предложенная методика позволяет расчетно определить эти уровни шума, а затем, путем сопоставления 

с нормативными значениями, принять правильное 
решение по требуемой корректировке размеров экрана. 
В случае превышения уровнем шума установленных 
значений проектировщик может оценить — откуда 
поступает наибольший шум: сверху экрана или с его 
боков, включая шум от незакрытых экраном участков 
АТП, как слева от экрана, так и справа от него. Отсюда 
появляется возможность рационально варьировать 
геометрические размеры экрана, увеличивая его высоту 
или удлиняя его в ту или другую сторону. В результате 
такого проектирования определяются оптимальные основные размеры экрана, при которых обеспечиваются 
необходимые уровни шума на защищаемой территории. Кроме того, сокращается время проектирования 
и уменьшаются трудовые и экономические затраты на 
сооружение экранов.

Литература
1. Шубин И. Л. Акустический расчет и проектирование 
конструкций шумозащитных экранов: Дис. … доктора 
технических наук/ ГОУВПО “Московский институт 
коммунального хозяйства и строительства”. М., 2011. — 
325 с.
2. Шум на транспорте / Пер. с англ. К. Г. Бромштейна / 
Под ред. В. Е. Тольского, Г. В. Бутакова, Б. Н. Мельникова. М.: Транспорт, 1995. 368 с.
3. Осипов Г. Л., Коробков В. Е. Распространение и защита 
от шума на территориях застройки// Снижение шума 
в зданиях и жилых районах / Под ред. Г. Л. Осипова, 
Е. Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1987. С. 154–255.
4. Kawai Y., Flujimoto K., Itow T. Noise propagation around a 
thin half plane. Acustica, 1978. Vol. 38, pp. 313–323.
5. Kawai Y. Sound attenuation by finite barriers / Proc. 11-th 
ICA, Paris, 1983. Vol.1, pp.129–132.
6. Terai T. On calculation of sound fields around three dimensional objects by integral equation methods // J.S. a V., 1980, 
69 (1), pp.71–100.
7. Kurze U. J. Noise reduction by barriers //JASA, 55–3, 1974, 
pp.504–518.
8. Kohshi N., Katsuo F. Boundary element analysis of the 
sound field around a finite barrier // J. Jap. Soc. Precis. Eng., 
1988. Vol.54, pp.1351–1356.
9. Иванов Н. И., Тюрина Н. В. Проблема снижения шума 
железнодорожного транспорта // Сборник докладов 
международной научно-технической конференции 

“Применение акустических экранов для снижения 
шума и увеличения безопасности движения поездов”. 
М., 2006. — C. 9–36.
10. Бобровских В. П., Иванов Н. И., Тюрина Н. В. О коэффициенте дифракции акустических экранов// “Новое в теоретической и прикладной акустике”, труды семинара / 
Под ред. Н. И. Иванова, 2007. СПб.: ГТУ. С. 141–147.
11. Методические рекомендации по оценке необходимого 
снижения звука у населенных пунктов и определению 
требуемой акустической эффективности экранов с учетом звукопоглощения. М.: Минтранс РФ, 2003, 38 с.
12. Маекава З. Акустические экраны // Снижение шума 
в зданиях и жилых районах / Под ред. Г. Л. Осипова, 
Е. Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1987. С. 426–448.
13. ГОСТ 31295.2–2005 (ИСО 9613–2:1996). Шум. Затухание 
звука при распространении на местности. Ч. 2. Общий 
метод расчета. Межгосударственный стандарт. 2007.
14. Тупов В. В., Черешнева О. А. Расчет и исследование снижения шума автотранспортного потока шумозащитным экраном // Безопасность в техносфере, 2014, № 5, 
с. 17–24.
15. Защита от шума в градостроительстве/ Под ред. 
Г. Л. Осипова. — М.: Стройиздат, 1993. 96 с. (Справочник проектировщика).
16. ГОСТ 31295.1–2005. Шум. Затухание звука при распространении на местности. Ч. 1. Расчет поглощения звука 
атмосферой. Межгосударственный стандарт. 2007.

References
1. Shubin I. L. Akusticheskiy raschet i proektirovanie 
konstruktsiy shumozashchitnykh ekranov. Dokt. Diss 
[Acoustic calculation and design of noise protection 
screens. Doct. Diss]. GOUVPO “Moskovskiy institut 
kommunal’nogo khozyaystva i stroitel’stva” [GOUVPO 

“Moscow Institute of Utilities and Construction”]. Moscow, 
2011. 325 p. (in Russian).
2. Shum na transporte [Noise on transport]. Moscow: 
Transport Publ., 1995. 368 p. (in Russian).
3. Osipov G.L., Korobkov V. E. Rasprostranenie i zashchita 
ot shuma na territoriyakh zastroyki [Distribution and 

Методы и средства обеспечения безопасности    
Methods and Means of Safety

Calculation Methodology of Geometrical Dimensions for Noise-Protective 
Automotive Screens

V . V . Tupov, Ph.D. of Engineering, Associate Professor, Bauman Moscow State Technical University
T . I . Dud’ev, Magister, Bauman Moscow State Technical University

To determine the projected screen’s optimal dimensions has been proposed a calculation method allowing assay an automotive 
noise entering the area, protected by this screen. In engineering calculations the noise screen is often considered as infinitely 
extended, so that the sound diffraction on its side edges and the noise from the parts which are not covered by the screen are 
ignored. The proposed complex approach in the screens design allows assay the levels of noise emanating from the parts of 
transport stream, covered and uncovered by the screen. Thus, the designer, in case of exceeding the set values by the noise level, 
can estimate from where the loudest noise comes: from the top of the screen or from its sides, including the noise from the road 
traffic parts which are not covered by the screen, both from the right and left sides of it. From here is emerged the possibility to 
rationally vary the screen’s geometric dimensions, increasing its height, or extending it in one or another direction. As a result of 
such design, the screen’s optimal basic geometrical dimensions are determined in terms of providing the necessary noise level in 
the protected area. This allows reduce the design time and economic costs for the construction of screens.

Keywords: automotive noise, linear sound source, point source, noise screen, sound diffraction, screen’s acoustic efficiency, screen installation effect.

protection from noise in the built-up areas]. Snizhenie 
shuma v zdaniyakh i zhilykh rayonakh [Reducing noise in 
buildings and residential areas]. Moscow: Stroyizdat Publ., 
1987, pp. 154–255. (in Russian).
4. Kawai Y., Flujimoto K., Itow T. Noise propagation around a 
thin half plane. Acustica, 1978. Vol. 38, pp. 313–323.
5. Kawai Y. Sound attenuation by finite barriers / Proc. 11-th 
ICA, Paris, 1983. Vol.1, pp.129–132.
6. Terai T. On calculation of sound fields around three dimensional objects by integral equation methods // J.S. a V., 1980, 
69 (1), pp.71–100.
7. Kurze U. J. Noise reduction by barriers //JASA, 55–3, 1974, 
pp. 504–518.
8. Kohshi N., Katsuo F. Boundary element analysis of the 
sound field around a finite barrier // J. Jap. Soc. Precis. Eng., 
1988. Vol.54, pp.1351–1356.
9. Ivanov N.I., Tyurina N. V. Problema snizheniya shuma 
zheleznodorozhnogo transporta [The problem of noise reduction of railway transport]. Sbornik dokladov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii “Primenenie 
akusticheskikh ekranov dlya snizheniya shuma i uvelicheniya bezopasnosti dvizheniya poezdov” [Collection of reports 
of the international scientific and technical conference “The 
use of acoustic screens to reduce noise and increase train 
safety”]. Moscow, 2006, pp. 9–36. (in Russian).
10. Bobrovskikh V.P., Ivanov N. I., Tyurina N. V. O koeffitsiente difraktsii akusticheskikh ekranov [On the diffraction 
coefficient of acoustic screens]. “Novoe v teoreticheskoy 
i prikladnoy akustike”, trudy seminara [“New in theoretical 
and applied acoustics”, proceedings of the seminar]. 2007. 
St. Petersburg: GTU Publ., pp. 141–147. (in Russian).

11. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke neobkhodimogo 
snizheniya zvuka u naselennykh punktov i opredeleniyu 
trebuemoy akusticheskoy effektivnosti ekranov s uchetom 
zvukopogloshcheniya [Guidelines for assessing the required 
sound reduction in populated areas and determining the 
required acoustic efficiency of screens, taking into account 
sound absorption]. Moscow: Mintrans RF Publ., 2003. 38 p. 
(in Russian).
12. Maekava Z. Akusticheskie ekrany [Acoustic Screens]. 
Snizhenie shuma v zdaniyakh i zhilykh rayonakh [Reducing 
Noise in Buildings and Residential Areas]. Moscow: Stroyizdat Publ., 1987, pp. 426–448. (in Russian).
13. GOST 31295.2–2005 (ISO 9613–2:1996). Shum. Zatukhanie 
zvuka pri rasprostranenii na mestnosti. Ch.2. Obshchiy 
metod rascheta. Mezhgosudarstvennyy standart [GOST 
31295.2–2005 (ISO 9613–2: 1996). Noise. Sound attenuation 
during propagation on the ground. Part 2 General method 
of calculation. Interstate standard]. 2007. (in Russian).
14. Tupov V.V., Chereshneva O. A. Raschet i issledovanie snizheniya shuma avtotransportnogo potoka shumozashchitnym 
ekranom [Calculation and study of the noise reduction of the 
traffic flow noise screen]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in 
the Technosphere]. 2014, I. 5, pp. 17–24. (in Russian).
15. Zashchita ot shuma v gradostroitel’stve [Protection against 
noise in urban planning]. Moscow: Stroyizdat Publ., 1993. 
96 p. (in Russian).
16. GOST 31295.1–2005. Shum. Zatukhanie zvuka pri rasprostranenii na mestnosti. Ch.1. Raschet pogloshcheniya zvuka 
atmosferoy. Mezhgosudarstvennyy standart [GOST 31295.1–
2005. Noise. Sound attenuation during propagation on the 
ground. Part 1 Calculation of sound absorption by the atmosphere. Interstate standard]. 2007. (in Russian).

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
35

 
   Экология на транспорте
Transport Ecology

УДК 504.05+656 
DOI: 10.12737/article_5c7e33727f2390.67085675
Оценка рисков ратификации Парижского соглашения 
по климату для транспортного комплекса России 

Ю. В. Трофименко заведующий кафедрой, профессор, д-р техн. наук
В. И. Комков доцент, канд. техн. наук

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

e-mail: ywtrofimenko@mail.ru, v.komkov@gmail.com

Рассмотрены ключевые вопросы Парижского соглашения по предотвращению 
изменения климата путем регулирования выбросов парниковых газов и риски для 
транспортной отрасли в случае ратификации этого соглашения. С использованием 
разработанной методики и прогнозных оценок численности и структур парков 
транспортных средств, транспортной работы выполнена оценка потенциала 
сокращения выбросов парниковых газов всеми видами транспорта на период 
до 2030 года и меры по его достижению. Установлено что выбросы парниковых 
газов транспортом в 2030 г. могут сократиться по сравнению с 2015 г. с 286,0 
до 261,2…282,0 млн т СО2-экв., что на 20…26% больше, чем в 1990 году. Достичь 
целевого уровня выбросов парниковых газов транспортом в 2030 г. (70…75% от 
уровня 1990 года) возможно, только при условии, если весь автомобильный парк 
России (66,3…73,6 млн. ед.) будет состоять наполовину из гибридных автомобилей 
и наполовину из электромобилей. Основными мероприятиями для выхода на траекторию стабилизации объемов выбросов парниковых газов транспортным комплексом и затем сокращения на 5…12% этих объемов в 2030 г. являются: введение 
углеродноориентированного транспортного налога на все виды транспортных 
средств; введение и ужесточение удельных (на единицу пробега) нормативов на расход топлива и выброс СО2 одиночных транспортных средств; меры по вытеснению 
из автомобильного парка транспорта, возраст которого превышает 10…15 лет, 
и замещению их электромобилями, гибридными автомобилями, автомобилями, 
работающими на альтернативных видах топлива, использованию безуглеродных 
транспортных средств. Формируемая система регулирования выбросов парниковых 
газов должна предусматривать дифференцированный подход к различным отраслям 
экономики (учитывая объективные различия в уровне их развития и технологические возможности по снижению объемов выбросов парниковых газов) и не должна 
препятствовать достижению целей интенсивного развития экономики с темпами 
роста валового внутреннего продукта, превышающими среднемировые.

Ключевые слова:  
Парижское соглашение, парниковые 
газы, транспорт, прогноз выбросов, 
целевой показатель, низкоуглеродное 
развитие.

1 . Введение
Важным международным событием последних лет 
в области охраны окружающей среды явилось подписание 175 государствами, включая Россию, в конце 
2015 г. в Париже нового климатического соглашения, 
которое вступило в силу в ноябре 2016 года [1]. В настоящее время участниками Парижского соглашения 

являются 197 стран, из них 170 его ратифицировали. По 
данным World Resources Institute, на эти страны приходится 90% глобальных выбросов парниковых газов 
(ПГ) [2]. Россия не ратифицировала документ. В рамках 
реализации Парижского соглашения поставлена задача 
сокращения выбросов ПГ экономикой России к 2030 г. 
до 70…75% от уровня 1990 г.1

1 
Указ Президента РФ от 30.09.2013 N 752 «О сокращении выбросов парниковых газов» [Электронный ресурс] // Информационный веб-сайт. – Электрон. текст. и граф. дан.– URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_152515/ 
(дата обращения: 19.05.2018).

Экология на транспорте    
Transport Ecology

Её выполнение в части сокращения выбросов ПГ 
должно стимулировать экономическое и технологическое развитие путем широкого использования 
возобновляемых источников энергии, электромобилей, энергосберегающих технологий. Также требуется диверсификация деятельности энергозатратных 
отраслей, прежде всего топливно-энергетического 
и транспортного секторов экономики.
Цель работы — ознакомление широкого круга 
специалистов с ключевыми вопросами Парижского 
соглашения и оценка достижимости транспортной 
отраслью приведенного выше целевого показателя 
сокращения выбросов ПГ с использованием методики 
[3, 4], разработанной на основе принципиальных теоретических положений, приведенных в [5–10].

2 . Основные положения Парижского соглашения 
поклимату
Соглашение2 направлено на укрепление глобального 
реагирования на угрозу изменения климата в контексте 
устойчивого развития посредством:
 
— удержания прироста глобальной средней температуры ниже 2 °C и приложения усилий в целях ограничения роста температуры до 1,5 °C, 
что значительно сократит риски и воздействие 
изменения климата;
 
— повышения способности адаптироваться к неблагоприятным воздействиям изменения климата и содействия развитию при низком уровне 
выбросов ПГ, таким образом, который не ставит 
под угрозу производство продовольствия;
 
— приведения финансовых потоков в направлении развития, характеризующегося низким 
уровнем выбросов ПГ и сопротивляемостью 
к изменению климата.
Парижское соглашение провозгласило два направления действий:
 
— снижение выбросов ПГ и адаптацию к негативным эффектам изменения климата;
 
— наиболее развитые страны имеют коллективное финансовое обязательство перед наиболее 
слабыми и климатически уязвимыми государствами (Россия в число этих стран не входит). 
Поток климатического финансирования, мобилизованного ими в виде государственных 
средств и частных инвестиций, должен вырасти 
до 100 млрд долларов в год с 2020 года.
Соглашение определяет, что конкретные меры по 
борьбе с изменением климата отдельных государств 
должны быть нацелены на сокращение выбросов ПГ, 

которые к 2020 г. должны пересмотреть свои национальные стратегии и обновлять свои обязательства 
каждые пять лет, начиная с 2022 г.
На первом этапе реализации соглашения главным 
является формирование тренда на уменьшение роста 
выбросов ПГ, а на следующей стадии — стимулирование экономического и технологического развития 
государств к снижению этих выбросов. В целом тренд 
на более высокотехнологичное развитие является глобальным, определяется экономическими причинами 
и в меньшей мере энергетической независимостью, 
заботой о чистоте воздуха и др.
Усиление политики по ограничению выбросов ПГ 
стимулирует развитие бизнеса по производству и использованию возобновляемых источников энергии 
(ВИЭ): солнечных, ветряных, геотермальных, приливных 
и гидравлических электростанций. Эта тенденция наблюдается в развитых странах (особенно европейских), 
поскольку их национальные правительства в течение 
последних десятилетий стремятся ограничить использование ископаемого топлива, запасами которого они 
не обеспечены в достаточной степени. Обладая значительным технологическим и производственным заделом 
по использованию ВИЭ, развитые страны становятся 
безусловными выгодоприобретателями от подписания 
Парижского соглашения, реализация которого потребует 
новых масштабных вводов ВИЭ-генерации. Для российских компаний, связанных с добычей и использованием 
ископаемого топлива, Парижское соглашение несет 
существенные риски, которые необходимо учитывать 
при разработке документов стратегического планирования развития этих компаний по диверсификации их 
деятельности. Риски связаны с действиями развитых 
и развивающихся стран в рамках программы по адаптации к климатическим изменениям. Так, Китай, Вьетнам, 
Индия, другие страны Азии сокращения выбросов ПГ 
хотят добиться путем ограничения использования угля. 
Эти обстоятельства должны учитываться российскими 
компаниями, в том числе транспортными, например, 
ОАО РЖД.
Перед экономикой стоит задача не только снизить 
выбросы ПГ до требуемого целевого уровня, но и обеспечить контроль над их динамикой. С учетом вышесказанного оценим потенциал сокращения выбросов 
ПГ транспортным комплексом на период до 2030 года.

3 . Оценка потенциала сокращения выбросов ПГ 
транспортным комплексом
Анализ развития транспортного комплекса Российской Федерации в последнее десятилетие и на пер
2 
Рамочная конвенция об изменении климата. ООН. FCCC/CP/2015/L.9. 2015. — 42 с. Электрон. текст. и граф. дан. — Систем. 
требования: Adobe Reader. — URL: https://unfccc.int/resource/docs/2015/cop21/rus/l09r.pdf (дата обращения: 19.05.2018).

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
37

 
   Экология на транспорте
Transport Ecology

спективу (до 2030 г.) показал, что вместе с экономическим 
ростом и повышением доходов увеличиваются мобильность населения, численность парков транспортных 
средств, происходит техническое совершенствование их 
конструкций, растут объемы перевозок разными видами транспорта. Эти тренды сохранятся в будущем. Как 
показали результаты расчетов, выполненных по разработанной модели [3, 4], при этом будет происходить 
некоторое снижение удельных (табл. 1), а также валовых 
(табл. 2) выбросов ПГ разными видами транспорта.
Из табл. 1 следует, что в сфере грузовых перевозок 
наибольшие удельные выбросы ПГ сохранят воздушный и автомобильный транспорт, а в сфере пассажирских перевозок — морской и внутренний водный 
и автомобильный транспорт.
При этом валовые выбросы ПГ транспортом в 2030 г. 
(табл. 2) могут сократиться по сравнению с 2015 г. на 

1,4…8,7% (с 286,0 до 261,2…282,0 млн. т СО2-экв.). 
Максимальный вклад в выбросы ПГ будет вносить 
автомобильный транспорт — 72…75% всех выбросов. 
Доля железнодорожного транспорта может составить 
8,6…10,7%, дорожного хозяйства — 4,8…5,2%, воздушного транспорта — 7,8…8,4%, городского электротранспорта — 2,5…2,6%, водного транспорта — 1,0…1,1%.
Если транспортной отрасли в соответствии с целью, 
к которой надо стремиться в рамках Парижского соглашения, также будет установлен уровень сокращения 
валовых выбросов ПГ в 2030 г. на 30…25% по сравнению с 1990 г. [10], то требуемое значение выбросов 
транспортом должно составить 145,5…155,9 млн. т 
СО2-экв., т. е. в 1,83…1,97 раза меньше по сравнению 
с 2015 г., а не 5…12%, как это получается с учетом прогнозных оценок транспортной работы отдельных видов 
транспорта и удельных (на единицу транспортной 

Таблица 1
Удельные выбросы ПГ по видам транспорта на единицу транспортной работы (расстояния) по двум сценариям

Вид транспорта/
деятельности
Наименование 
показателя
2015
2020
2025
2030

инновационный
инерционный
инновационный
инерционный
инновационный
инерционный

Железнодорожный

грузовые перевозки,
г СО2-экв./т·км
14,46
11,43
11,40
9,88
9,93
8,39
8,51

пассажирские перевозки,  
г СО2-экв./пасс.км
280,27
233,73
235,99
208,70
207,86
177,60
177,13

Автомобильный

грузовые перевозки,
г СО2-экв./т·км
940,64
790,75
772,04
638,75
736,45
448,38
656,55

пассажирские перевозки,  
г СО2-экв./пасс.км
1731,19
1682,71
1142,15
1491,48
1643,38
1157,80
1525,31

Морской  
и внутренний
водный

грузовые перевозки,
г СО2-экв./т·км
18,50
17,48
17,52
15,29
15,38
15,45
15,58

пассажирские перевозки,  
г СО2-экв./пасс.км
3501,35
2881,74
3144,18
2572,45
2762,46
2928,78
3346,45

Воздушный

грузовые перевозки,
г СО2-экв./т·км
2076,14
1942,20
1966,87
1641,93
1817,64
1473,39
1748,33

пассажирские перевозки,  
г СО2-экв./пасс.км
49,43
57,86
58,64
51,51
61,75
45,67
64,24

Дорожное 
хозяйство

удельные выбросы на единицу протяженности дорог,  
г СО2-экв./км
12,12
11,09
11,51
10,39
10,91
9,69
10,30

Таблица 2
Прогнозные оценки валовых выбросов ПГ всеми видами транспорта, млн . т СО2-экв .

Вид транспорта/деятельности
2015
2020
2025
2030

инноваци- 
онный
инерци- 
онный
инноваци- 
онный
инерци- 
онный
инноваци- 
онный
инерци- 
онный

Железнодорожный транспорт
33,80
32,07
30,94
29,78
27,46
27,85
24,18

Автомобильный транспорт
219,17
218,25
210,61
208,36
212,98
189,53
210,95

Городской электротранспорт
7,20
7,16
7,09
6,92
7,35
6,89
7,00

Морской и внутренний водный транспорт 1,96
2,16
2,17
2,32
2,21
2,93
2,68

Воздушный транспорт
11,21
16,19
16,20
17,57
19,27
20,41
23,76

Дорожное хозяйство
12,67
12,46
12,91
12,87
13,14
13,63
13,42

ВСЕГО транспорт
286,01
288,29
279,92
277,82
282,41
261,24
281,99

Экология на транспорте    
Transport Ecology

работы — табл. 1) выбросов ПГ, заложенных в Транспортной стратегии3.
Оценим гипотетическую возможность достижения 
этого целевого уровня за счет реализации различных 
мероприятий, связанных с сокращением выбросов ПГ 
парком автотранспортных средств (АТС), который, как 
указано выше, ответственен за ¾ валовых выбросов 
ПГ всеми видами транспорта.

4 . Прогноз валовых выбросов ПГ транспортом
Рассмотрены три основных мероприятия (сценарных варианта), которые могут быть реализованы для 
передвижных источников автомобильного транспорта:
 
— мероприятие 1 — сохранение удельного топливопотребления (на единицу пробега), годовых 
пробегов всех групп АТС на период до 2030 г. 
такими же, как в 2015 г.;
 
— мероприятие 2 — сокращение удельного топливопотребления (на единицу пробега) на 2% в год 
всех групп АТС при сохранении неизменными 
годовых пробегов;

 
— мероприятие 3 — увеличение доли гибридных 
автомобилей и электромобилей в автомобильном парке от 0 до 100% к 2030 г.
Удельный расход топлива гибридными автомобилями принят на 25% меньше по сравнению с бензиновыми 
или дизельными АТС всех групп на соответствующий 
год, а их доля в парке 2020, 2025 и 2030 гг. составит 50%, 
остальные 50% — электромобили.
На рис. 1 приведены прогнозные оценки валовых 
выбросов ПГ транспортным комплексом в целом при 
реализации указанных выше мероприятий по сокращению выбросов ПГ автотранспортом при реализации 
инновационного и инерционного развития транспорта.
При реализации мероприятия 2 (инновационный 
сценарий) можно добиться сокращения выбросов 
ПГ транспортом (за счет автотранспорта) в 2030 г. до 
254,4 млн. т СО2-экв., т. е. в диапазоне показателей, 
установленных в Транспортной стратегии, а при реализации мероприятия 1 и мероприятия 2 (инерционный 
сценарий) выбросы ПГ возрастут по сравнению с 2015 г. 
и составят 260,9…318,8 млн т СО2-экв.
Приведенные в Транспортной стратегии относительные значения сокращения удельных (на единицу 
транспортной работы) выбросов ПГ при росте объемов 
транспортной работы железнодорожного, воздушного 
и водного транспорта не приведут к сокращению валовых выбросов ПГ воздушным, морским и внутренним водным транспортом и сохранят примерно на одинаковом 
уровне выбросы ПГ железнодорожным транспортом 
из-за прогнозируемого роста транспортной работы по 
перевозке грузов и пассажиров. Такая же ситуация ожидается в дорожном хозяйстве, где при наличии существующих или перспективных технологий строительства, 
ремонта, содержания дорог и прогнозируемых объемах 
дорожного строительства объем валовых выбросов ПГ 
в 2030 г. может возрасти по сравнению с 2015 г. только 
на 5,9…7,5%, хотя значение удельных выбросов ПГ на 
единицу протяженности автомобильных дорог общего 
пользования может сократиться на 17,7…25,0% (с 12,12 
до 10,3…9,69 г СО2-экв./км).
Достичь целевого уровня валовых выбросов 
ПГ транспортом в 2030 г. возможно только при 
условии, если весь автомобильный парк России 
(66,3…73,6 млн ед.) будет состоять наполовину из 
гибридных автомобилей и наполовину из электромобилей (мероприятие 3, инновационный сценарий 
Б). В этом случае выбросы ПГ транспортом могут составить 148,12 млн. т СО2-экв., т. е. на 7,8 млн. т СО2экв. меньше целевого уровня (75% от уровня выбросов 

3 
Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года. Утверждена распоряжением Правительства 
Российской Федерации от 22.11.2008 № 1734-р (ред. 12.05.2018) http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&ba
se=LAW&n=297899&fld=134&dst=102745,0&rnd=0.2170300450138638#023468563316580626  (дата обращения: 19.05.2018)

Рис . 1 . Прогноз валовых выбросов ПГ транспортным комплексом 
при реализации мероприятий по сокращению выбросов ПГ автотранспортом, млн т СО2-экв.
мероприятие 3, инновационный сценарий А предполагает отсутствие в автомобильном парке гибридов и электромобилей;
мероприятие 3 инновационный сценарий Б предполагает наличие в 2030 г. в автомобильном парке только подключаемых гибридов (50%) и электромобилей (50%);
целевой уровень — целевое значение валовых выбросов ПГ 
в 2030 г. (75% от уровня выбросов 1990 г. транспортом — 
155,9 млн т СО2-экв.).

Мероприятие 1 инновац.
Мероприятие 1 инерц.
Мероприятие 2 инновац.

Мероприятие 3 инновац. А
Мероприятие 3 инновац. Б
Целевой уровень

Мероприятие 2 инерц.

2015
2020
2025
2030

350

300

250

200

150

100

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
39

 
   Экология на транспорте
Transport Ecology

1990 г.)4. К сожалению, это невозможно с учетом существующей и прогнозируемой численности, структуры и динамики обновления автомобильного парка 
Российской Федерации.
В то же время сохранение валовых выбросов ПГ 
транспортом в 2030 г. на уровне 2015 г. или его снижение на 5…12% вписывается в целевые ориентиры 
и показатели, заложенные в Транспортной стратегии 
для железнодорожного, воздушного и водного транспорта, а также при реализации прогнозных показателей 
численности и структуры автомобильного парка по 
типу энергоустановок и виду используемого топлива 
[3], значений удельных выбросов ПГ на единицу пробега 
или транспортной работы, приведенных в таблице 1.
Даже при частичной замене в автомобильном парке 
автомобилей с ДВС на электромобили и подключаемые 
гибриды (1,9…5,4 млн. ед. электромобилей и 12…27 млн. 
ед. гибридов) потребуется в топливно-энергетическом 
комплексе создать 2,76…7,95 млрд кВт·ч дополнительных энергетических мощностей. При полном замещении бензиновых и дизельных АТС электромобилями 
и гибридами в парке 2030 г. (численность электромобилей 33,2…36,8 млн ед. и столько же гибридов) 
потребуется дополнительно 48,69…54,05 млрд кВт·ч.

4 . Риски для транспортной отрасли в случае 
ратификации Парижского соглашения по климату
Негативные для здоровья людей, окружающей среды 
и климата эффекты, порождаемые ростом численности 
автомобильного парка, интенсивности использования 
ТС всех видов транспорта, будут усугубляться, если 
продолжится конкурентная борьба разных видов транспорта при выполнении перевозок вместо их взаимодополнения с возможностью переключения перевозок 
на низкоуглеродные виды транспорта (по грузовым 
перевозкам на железнодорожный и водный транспорт, 
по пассажирским — на городской электротранспорт, 
воздушный и железнодорожный транспорт).
Ратификация Парижского соглашения может помочь транспортному комплексу перейти к мультимодальности и затем к низкоуглеродному развитию. 
Для такого перехода необходимо сформулировать 
и реализовать концепцию учета и регулирования ПГ 
в качестве инструмента экономической политики, 

предусматривающей монетарную оценку выбросов 
ПГ всеми видами транспорта, а также способы учета 
и компенсации издержек. Это позволит создать эффективный механизм сочетания государственного 
и рыночного регулирования объемов выбросов ПГ 
на транспорте.
В сфере углеродноориентированного совершенствования организации перевозок необходимо предусмотреть и стимулировать внедрение систем коллективного 
пользования автомобилями, систем персонализации 
транспортных услуг («мобильность как услуга»), систем 
автономного и автоматического вождения автомобилей 
и других ТС; различных интеллектуальных транспортных систем и т. д., позволяющих оптимизировать 
режимы работы транспорта и сократить пробеги ТС.
При массовой электрификации автомобильного 
транспорта риски, связанные с ростом выбросов ПГ, 
частично переносятся в сферу энергетики, и будут 
зависеть от объемов использования атомной энергии 
и ВИЭ.
На автомобильном транспорте совершенствование 
налогового регулирования выбросов ПГ, по нашему 
мнению, является обязательным условием сокращения 
выбросов ПГ. Наиболее рациональный способ — переориентация транспортного налога с учета мощности 
двигателя, на учет экологического класса АТС (возраста), его годового пробега, вида топлива, удельной 
топливной экономичности и выброса СО2.
Железнодорожный транспорт в наибольшей степени из всех видов транспорта «завязан» на использование электроэнергии, получаемой из внешних источников, а также входит в технологические цепочки 
получения электрической и тепловой энергии в ТЭК. 
В этой связи решение о введении рыночных механизмов регулирования выбросов ПГ на железнодорожном 
транспорте должно приниматься после принятия такого решения в наиболее энергоемких отраслях ТЭК.
В гражданской авиации основные риски связаны 
с невыполнением вводимых под эгидой ИКАО 5 (не Парижским соглашением) новых норм удельных выбросов ПГ воздушными судами и глобальных рыночных 
механизмов регулирования выбросов ПГ воздушным 
транспортом в международном сообщении (система 
CORSIA).

4 
Следует обратить внимание на то, что сокращение выбросов ПГ за счет использования электромобилей касается только транспортной отрасли. Однако следует учитывать, что при выработке электроэнергии на тепловых электростанциях также образуются ПГ при сжигании минерального топлива. Поэтому использование электромобилей глобально 
может несущественно изменить обстановку с выбросами ПГ. Локально же городская среда может значительно улучшиться. Это нужно учитывать в прогнозных оценках (Редакция).

5 
ИКАО — Международная организация гражданской авиации (ИКАО от англ.  ICAO — International Civil Aviation 
Organization) — специализированное учреждение ООН, устанавливающее международ-ные нормы гражданской авиации и координирующее её развитие с целью повышения безопасности и эффективности (Редакция).

Экология на транспорте    
Transport Ecology

Для морского транспорта риски связаны с невыполнением мер по ограничению выбросов ПГ судами при осуществлении международных перевозок, 
которые устанавливаются международной морской 
организацией (ИМО)6 и выполнять которые придется 
независимо от Парижского соглашения.
В дорожном хозяйстве возможности сокращения 
выбросов ПГ будут зависеть, прежде всего, от объемов 
дорожного строительства (реконструкции), ремонта 
дорог, темпов приведения существующей сети дорог к нормативному состоянию. Если темпы роста 
дорожного строительства возрастут, то добиться 
стабилизации или сокращения объемов выбросов 
ПГ дорожным хозяйством не удастся, хотя удельные 
(на 1 км протяженности дороги) выбросы ПГ будут 
сокращаться.

5 . Заключение
Выход на траекторию стабилизации объемов выбросов ПГ транспортным комплексом России и затем 
сокращение этих объемов в 2030 г. на 5…12% по сравнению с 2015 г. можно обеспечить путем:
 
— введения углеродноориентированного транспортного налога на все виды ТС;
 
— введения и ужесточения удельных (на единицу 
пробега) нормативов на расход топлива и выброс 
СО2 существующими и перспективными ТС;
 
— реализации комплекса мер по вытеснению из 
автомобильного парка ТС, возраст которых 
превышает 10…15 лет, и замещению их электромобилями, автомобилями на гибридных двига
телях и ТС, работающими на альтернативных 
видах топлива [12];
 
— совершенствования перевозочного процесса на 
основе развития мультимодальности, использования низкоуглеродных и безуглеродных 
транспортных средств.
Интенсивное наращивание численности электромобилей и подключаемых гибридных автомобилей 
может вызвать в среднесрочной перспективе нехватку в отдельных регионах генерирующих мощностей 
в энергетике. В этой связи актуальной становится 
проблема замещения на ТС и объектах транспортной 
инфраструктуры электрической и тепловой энергии 
из внешних источников на электрическую и тепловую 
энергию, получаемую из автономных источников (ВИЭ, 
тепловые трубы, пьезогенераторы), расположенных 
на территории или в полосе отвода линейных или 
площадных объектов транспортной инфраструктуры, 
непосредственно на ТС (автомобилях, морских, речных 
судах, вагонах).
Система регулирования выбросов ПГ должна предусматривать дифференцированный подход к различным отраслям экономики (учитывая объективные 
различия в уровне их развития, в их технологических 
возможностях снижения выбросов ПГ) по установлению целевых показателей сокращения выбросов 
ПГ в рамках реализации Парижского соглашения. 
Однако эта работа не должна препятствовать достижению целей интенсивного развития экономики 
страны с темпами роста ВВП, превышающими средне- 
мировые.

Литература
1. РИА Новости. Парижское соглашение по климату. [Электронный ресурс] // Информационный вебсайт. — Электрон. текст. и граф. дан. — URL: https://ria.
ru/spravka/ 20171212/1510681570.html (дата обращения: 
19.05.2018).
2. World Resources Institute [Электронный ресурс] // Информационный веб-сайт. — Электрон. текст. и граф. 
дан. — URL: http://www.wri.org/ (дата обращения: 
19.05.2018).
3. Трофименко Ю. В., Комков В. И., Григорьева Т. Ю. Прогноз численности и структуры автомобильного парка 
Российской Федерации по экологическому классу, типу 
энергоустановок и виду топлива на период до 2030 года 
// Урбоэкология. Экологические риски урбанизированных территорий. Научный симпозиум. Самарский на
учный центр РАН, Самарский государственный технический университет. — 2017. — С. 196–212.
4. Trofimenko, Y., Komkov, V., Donchenko, V.  Problems and 
prospects of sustainable low carbon development of transport in Russia. 2018. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 177(1), 012014
5. Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК, 2006 г. / Под ред. 
С. Игглестона, Л. Буэндиа, К. Мива, Т. Нгара и К. Танабе // Программа МГЭИК по национальным кадастрам 
парниковых газов. — ИГЕС, Япония. — 2006. — Т. 1–5. 
[Электронный ресурс]. — Электрон. текст. и граф. 
дан. — Систем. требования: Adobe Reader. — URL: 
http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/russian/
index.html (дата обращения: 19.05.2018).

6 
ИМО — Международная морская организация (ИМО от англ. International Maritime Organization, IMO) — международная межправительственная организация, является специализированным учреждением ООН, служит аппаратом 
для сотрудничества и обмена информацией по техническим вопросам, связанным с международным торговым судоходством (Редакция).

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
41

 
   Экология на транспорте
Transport Ecology

6. COPERT Versions [Электронный ресурс] // Информационный веб-сайт. — Электрон. текст. и граф. дан. — URL: 
http://www.emisia.com/utilities/copert/versions/ (дата обращения: 19.05.2018).
7. EMEP/EEA air pollutant emission in venture guide book — 
2016 [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. и граф. 
дан. — Систем. требования: Adobe Reader. — URL: 
https://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-guidebook-2016 (дата обращения: 19.05.2018).
8. Trofimenko Y. V., Grigoreva T. Y., Evgenev G. I. Energy-saving problems of road facilities in Russia. // WIT Transactions on Ecology and the Environment. 2014. Т. 190 vol. 1. 
pp. 535–542.
9. Григорьева Т. Ю., Трофименко Ю. В. Прогноз выбросов 
загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортным комплексом Российской Федерации на период до 
2030 года // Автотранспортное предприятие. — 2009. — 
№ 3. — С. 31–35.

10. Donchenko V., Kunin Y., Ruzski A. et al. Estimated atmospheric emission from Motor Transport in Moscow based 
on transport Model of the sity, Transportation Research 
Procedia, 2016, pp. 2649–2658.
11. Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями 
парниковых газов, не регулируемых Монреальским 
протоколом, за 1990–2015 гг. — Москва. — 2017. — 471 с. 
[Электронный ресурс]. — Электрон. текст. и граф. 
дан. — Систем. требования: Adobe Reader. — URL: 
http://www.meteorf.ru/upload/pdf_download/NIR-2017_
v1_fin.pdf (дата обращения: 19. 05.2018).
12. Energy Carriers for Powertrains [Электронный ресурс]. — 
Электрон. текст. и граф. дан. — Систем. требования: 
Adobe Reader. 
13. URL: https://www.ertrac.org/uploads/documentsearch/
id32/2014–03–12_Roadmap_Energy_Carriers_for_Powertrains.pdf (дата обращения: 19.05.2018).

References
1. RIA Novosti. Parizhskoe soglashenie po klimatu [RIA 
News. Paris climate agreement]. Informatsionnyy veb-sayt 
[Information website]. Available at: https://ria.ru/spravka/20171212/1510681570.html (accessed 19 May 2018). 
(in Russian).
2. World Resources Institute [World Resources Institute]. Informatsionnyy veb-sayt [Information website]. Available at: 
http://www.wri.org/ (accessed 19 May 2018).
3. Trofimenko Yu.V., Komkov V. I., Grigor’eva T. Yu. Prognoz 
chislennosti i struktury avtomobil’nogo parka Rossiyskoy 
Federatsii po ekologicheskomu klassu, tipu energoustanovok i vidu topliva na period do 2030 goda [Forecast of the 
number and structure of the vehicle fleet of the Russian 
Federation by ecological class, type of power plants and 
type of fuel for the period up to 2030]. Urboekologiya. Ekologicheskie riski urbanizirovannykh territoriy. Nauchnyy 
simpozium. Samarskiy nauchnyy tsentr RAN, Samarskiy 
gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet [Urboecology. 
Environmental risks of urban areas. Scientific Symposium. 
Samara Scientific Center of RAS, Samara State Technical 
University]. 2017, pp. 196–212. (in Russian).
4. Trofimenko, Y., Komkov, V., Donchenko, V. Problems and 
prospects of sustainable low carbon development of transport 
in Russia. 2018. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 177(1), 012014
5. Rukovodyashchie printsipy natsional’nykh inventarizatsiy 
parnikovykh gazov MGEIK, 2006g. [IPCC Guidelines for 
National Greenhouse Gas Inventories, 2006]. Programma 
MGEIK po natsional’nym kadastram parnikovykh gazov 
[IPCC Program on National Greenhouse Gas Inventories]. 
IGES Publ., 2006, V. 1–5. Available at: http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/russian/index.html (accessed 
19 May 2018). (in Russian).

6. COPERT Versions [COPERT Versions]. Informatsionnyy 
veb-sayt [Information website]. Available at: http://www.
emisia.com/utilities/copert/versions/ (accessed 19 May 2018).
7. EMEP/EEA air pollutant emission in venture guide 
book — 2016 [Elektronnyy resurs]. — Elektron. tekst. i graf. 
dan. — Sistem. trebovaniya: Adobe Reader. Available at: 
https://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-guidebook-2016 (accessed 19 May 2018).
8. Trofimenko Y. V., Grigoreva T. Y., Evgenev G. I. Energy-saving problems of road facilities in Russia. WIT 
Transactions on Ecology and the Environment. 2014. T. 190 
vol. 1. pp. 535–542.
9. Grigor’eva T. Yu., Trofimenko Yu. V. Prognoz vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu avtotransportnym kompleksom Rossiyskoy Federatsii na period do 2030 
goda [Prediction of emissions of pollutants into the atmosphere by the trucking complex of the Russian Federation for 
the period up to 2030]. Avtotransportnoe predpriyatie [Motor 
Transport Enterprise]. 2009, I. 3, pp. 31–35. (in Russian).
10. Donchenko V., Kunin Y., Ruzski A. et al. Estimated atmospheric emission from Motor Transport in Moscow based on 
transport Model of the sity, Transportation Research Procedia, 2016, pp. 2649–2658.
11. Natsional’nyy doklad o kadastre antropogennykh vybrosov 
iz istochnikov i absorbtsii poglotitelyami parnikovykh gazov, ne reguliruemykh Monreal’skim protokolom, za 1990–
2015 gg. [National report on the inventory of anthropogenic emissions from sources and removals by sinks of 
greenhouse gases not controlled by the Montreal Protocol, 
for the period 1990–2015]. Moscow, 2017. 471 p. Available at: http://www.meteorf.ru/upload/pdf_download/
NIR-2017_v1_fin.pdf (data obrashcheniya: 19. 05.2018). 
(in Russian).

Экология на транспорте    
Transport Ecology

12. Energy Carriers for Powertrains [Elektronnyy resurs]. — 
Elektron. tekst. i graf. dan. — Sistem. trebovaniya: Adobe 
Reader. 

13. Available at: https://www.ertrac.org/uploads/documentsearch/id32/2014–03–12_Roadmap_Energy_Carriers_for_
Powertrains.pdf (accessed 19 May 2018).

Risk Assessment of the Paris Climate Agreement Ratification for the 
Transport Complex of Russia

Yu . V . Trofimenko, Doctor of Engineering, Professor, Head of Chair, Moscow Automobile and Road Construction State Technical 
University (MADI)
V . I . Komkov, Ph.D. of Engineering, Associate Professor, Moscow Automobile and Road Construction State Technical University 
(MADI)

The key topics of the Paris Agreement on climate change prevention by way of greenhouse gases emissions regulation, and the 
risks for the transport industry in case of this agreement ratification have been considered.
Using the developed methodology and forecast assessments of the number and structures of vehicle fleets and transport work, 
has been carried out the assessment of potential reduction for greenhouse gases (GHG) emissions by all means of transport for the 
period up to 2030, and measures to this reduction achievement.
It has been established that GHG emissions by transport in 2030 can be reduced in comparison with 2015 from 286.0 to 
261.2…282.0 million tons of СО2-eq. that is 20…26% more than in 1990. To achieve the target level of GHG emissions by transport 
in 2030 (70…75% of the 1990 level) is possible only if the entire car fleet of Russia (66.3…73.6 million units) will consist by half of 
hybrid vehicles and by half of electric ones.
The main measures for reaching the stabilization path of GHG emission volumes by the transport complex, and then reducing 
these volumes by 5…12% in 2030 are follows: introduction of a carbon-based transport tax on all types of vehicles; introduction 
and tightening of specific (per unit mileage) standards for fuel consumption and CO2 emissions of single vehicles; measures for 
substitution of transport whose age exceeds 10 … 15 years, by electric cars, hybrids, and vehicles that run on alternative fuels, the 
use of carbon-free transports in the vehicle fleet.
The formed system of GHG emissions regulation should foresee a differentiated approach to various sectors of the economy (taking into account objective differences in their development level, and technological possibilities on GHG emissions reducing), and 
should not thwart goals of intensive development for economy with gross domestic product growth rates exceeding the world 
average ones.

Keywords: Paris Agreement, greenhouse gases, transport, emissions forecast, target, low-carbon development.

Россия и Германия продолжат сотрудничество в природоохранной сфере

Соответствующая договоренность была достигнута 
в ходе встречи директора Департамента международного 
сотрудничества Минприроды России Нуритдина Инамова 
с главой Международного департамента Федерального министерства окружающей среды, охраны природы и ядерной 
безопасности Германии Карстеном Захом.
Во время встречи стороны особо подчеркнули, что сотрудничество строится на предметной основе и отвечает 
интересам обеих стран.
Участники отметили ведущую роль «Санкт-Петербургской инициативы» как платформы государственно-частного партнерства, необходимость внедрения 
принципов наилучших доступных технологий (НДТ), 
реализуемого в рамках Германской климатической и технологической инициативы совместно с Германским обществом международного сотрудничества.

На встрече также была особо подчеркнута значимость 
проекта по вторичному обводнению торфяников, реализуемого в рамках Международной климатической инициативы. Среди участников проекта, который получил 
премию на международной экологической конференции 
в Бонне — Московская, Нижегородская, Тверская, Рязанская и Владимирская области.
ФРГ является одним из ключевых партнеров России 
в экологической сфере. Во время саммита G20 в Гамбурге 
стороны сошлись во мнении о необходимости внедрения 
принципа ресурсоэффективности в природоохранной 
деятельности. Следствием стало создание соответствующей рабочей группы, которая является ярким примером 
сотрудничества между Россией и Германией.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
43

 
   Энерго- и ресурсосбережение
Energy and Resource Saving

УДК 62-253.7:621.438 
DOI: 10.12737/article_5c7e34f65790a3.68014009
Повышение эффективности промышленных 
вентиляторов при работе на нерасчетных режимах

Г. И. Замолодчиков, аспирант1, младший научный сотрудник2
Р. З. Тумашев, доцент, канд. техн. наук1
Н. Л. Щеголев, доцент, канд. техн. наук1
А. С. Фурашов, инженер2
Н. А. Семилет, научный сотрудник2

1Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

2ФГУП «ЦАГИ», г. Жуковский

e-mail: G. Zamolodchikov@gmail.com

Целью данной работы было повышение эффективности вентиляторов, регулируемых поворотом лопаток рабочего колеса. Исследовались высоконагруженный осевой 
вентилятор и вентилятор с уменьшенными, путем снижения числа лопаток, густотами решеток рабочего колеса. Проведены испытания вентилятора с расчетными 
значениями параметров: коэффициент теоретического напора Hт  = 0,3, коэффициент 
расхода Ca  = 0,4, относительный диаметр втулки ν = 0,6 и лопатками, спрофилированными по закону постоянной циркуляции. Область эффективного регулирования 
оценивалась по величине коэффициента полезного действия η* ≥ 0,8. При изменении 
углов установки лопаток в широком диапазоне от 26° до 70° зона высокоэкономичной 
работы находилась в диапазоне изменения коэффициентов расхода Ca 0,26–0,78, 
а теоретического напора Hт  — 0,24–0,5. Испытания вентиляторов с уменьшенным 
числом лопаток в рабочем колесе (12 вместо 16 у исходного вентилятора) показали, что при тех же углах установки лопаток высокоэкономичный режим работы 
вентилятора находится примерно в том же диапазоне изменения Ca при несколько 
меньших значениях коэффициентов теоретического напора. Максимальный КПД 
увеличился на 2,5%. Уменьшение числа поворотных лопаток, упрощение механизма 
поворота и снижение массы возможно при проектировании вентиляторов с повышенными значениями коэффициентов аэродинамической нагрузки.

Ключевые слова:  
системы вентиляции,  
осевой вентилятор,  
поворотные лопатки,  
регулирование вентилятора, 
эффективность систем промышленной 
вентиляции.

1 . Введение
На сегодняшний день осевые вентиляторы находят 
широкое применение в системах вентиляции шахт 
и тоннелей, в качестве вспомогательных устройств 
энергетических установок и двигателей и движителей 
летательных аппаратов. Вентиляторные системы, насосные системы и системы сжатого воздуха потребляют 
около 60% общего объема электроэнергии, вырабатываемой во всем мире. Эти системы имеют очень 
значительный экономически эффективный потенциал 
энергосбережения и/или снижения выбросов CO2 
(Sirovy, Peroutka, Byrtus, & Michalik, 2013). В 2013 г.
Европейский Союз ввел требования к минимальным 

уровням эффективности промышленных вентиляторов, а затем ужесточил их в 2015 г. В США министерство 
энергетики также разрабатывает нормативные акты, 
направленные на устранение неэффективных промышленных вентиляторов с рынка к 2023 г. (Bonanni, et al., 
2017). В настоящее время проектирование или подбор 
высокоэффективного вентилятора (с КПД до 90%) на 
конкретное задание, как правило, не представляет 
трудностей. Исключение составляют системы с жесткими габаритными ограничениями. Но на практике 
часто встречаются системы, в которых условия работы 
вентилятора постоянно меняются и вентилятор большую часть времени работает на нерасчетном режиме 

Энерго- и ресурсосбережение    
Energy and Resource Saving

со сниженным КПД, например при аэрации сточных 
вод напор вентилятора изменяется незначительно 
и определяется практически неизменной высотой слоя 
жидкости, а расход изменяется в широких пределах 
(Березин, 2012). При добыче руды рабочее место находится в постоянном движении, и длина доставки 
воздуха постоянно меняется (Дзидзигури, 1958), для 
обеспечения необходимого расхода часто заменяют 
вентиляторы по мере увеличения длины выработки. 
Так как держать несколько вентиляторов на каждом 
участке нецелесообразно, устанавливают наиболее 
мощный из линейки и искусственно увеличивают сопротивление сети на неполных режимах (Алыменко, 
Алыменко, Трапезников, Ковалев, 2003). Применение 
вентиляторов, регулируемых с помощью поворотных 
рабочих лопаток, позволяет вывести из эксплуатации 
часть вентиляторных установок и достичь существенной экономии суммарной установленной мощности 
(Smith, Henry, Arthur, 1996).
В работе (Lee, Chuah, 2016) исследовалось влияние 
способа регулирования системы вентиляции жилого 
дома на экономические показатели. Показано, что при 
работе системы вентиляции большую часть времени 
на высокой мощности может быть целесообразно применение эффективного вентилятора с дроссельным 
устройством, при работе на средней мощности преимущество имеет вентилятор с поворотными лопатками, 
а если нагрузка преимущественно низкая, лучше всего 
использовать частотное регулирование. В исследовании 
(Johnson, 1988) велось сравнение методов регулирования 
системы кондиционирования и вентиляции здания 
путем оценки капитальных и эксплуатационных затрат, 
причем при анализе частотного регулирования учитывалась зависимость КПД регулируемого электродвигателя 
от мощности. При неизменной сети наиболее дешевым 
вариантом оказалось частотное регулирование, однако оно сложнее в установке и в управлении, медленно 
и неточно реагирует на изменения. Вентилятор с поворотными рабочими лопатками дешевле при покупке, но 
дороже в эксплуатации, суммарные затраты сравниваются с частотным регулированием через 4 года работы, 
затем частотное регулирование становится дешевле. 
В случае изменяемой сети вентилятор с поворотными 
лопатками оказывается выгоднее на протяжении всего 
срока службы.
В автодорожных тоннелях получила большое распространение продольная распределенная схема вентиляции, при которой вентиляторы монтируются под 
сводом тоннеля (Соколов, 2016; Кузнецов, 2012). Режим 
работы вентилятора определяется переменными условиями окружающей среды и транспортным потоком. 
Особые режимы требуются в случае пожара для удаления дыма и обеспечения притока свежего воздуха. 

Поэтому широкое применение в вентиляции тоннелей находят вентиляторы, регулируемые поворотом 
лопаток рабочего колеса (Громов, Саратов, Белякова, 
2014; Jones, 2010).
Во всех перечисленных выше примерах регулирование вентилятора поворотными лопатками дает экономическое и экологическое преимущество по сравнению 
с нерегулируемыми системами. Такие вентиляторы, 
с изменяемой геометрией при надлежащем угле поворота лопаток сохраняют близкие к оптимальным 
значения параметров при изменении расхода. Обтекание лопаток при незначительных углах поворота будет 
близким к расчетному по всей длине от втулочных до 
периферийных сечений. С увеличением относительного диаметра втулки допустимый поворот лопаток 
возрастает. Регулируемое РК оказывает более сильное 
влияние на характеристику, чем ВНА, и обеспечивает 
лучшую экономичность в широком диапазоне изменения расхода (Брусиловский, 2004; Петров, 1970).
Механизм поворота рабочих лопаток в процессе 
работы существенно усложняет и утяжеляет конструкцию вентилятора, приводит к снижению его надежности (Таугер, 2011; Пономарев, 1968). Однако в связи 
с актуальностью сохранения высокой экономичности 
работы вентиляторов в широком диапазоне изменения 
расходов новые конструкции механизмов поворота 
продолжают разрабатывать (Кузецов, 2013; РФ Патент 
№ 2009118908/22, 19.05.2009). Для упрощения механизма 
поворота и снижения массы конструктивно выгодно 
уменьшать количество поворотных рабочих лопаток z.
Сократить число рабочих лопаток z при неизменной густоте решеток колес можно за счет уменьшения 
удлинения лопаток, то есть увеличения хорды. Этого 
можно достичь также увеличением аэродинамической 
нагруженности решеток при сохранении прежних 
значений параметров вентилятора 
т
H , Ca и ν. В этом 
случае густота решеток уменьшается, кривизна профилей возрастает, что приводит к проектированию 
и изготовлению новых лопаток рабочих колес. Наиболее 
простым способом, с точки зрения снижения затрат на 
проведение экспериментальных исследований, является 
чисто механическое уменьшение их числа, что позволит 
судить, в первом приближении, о влиянии аэродинамической нагруженности и сокращения числа лопаток 
на регулировочные возможности колес вентиляторов.
Недостатком вентиляторов с поворотными лопатками является увеличенный радиальный зазор между 
торцом лопаток и корпусом, который необходим для 
обеспечения гарантированного зазора при минимальном угле установки лопаток. На величину изменения 
радиального зазора при повороте лопаток в первую 
очередь влияет размер хорды концевого сечения b. Чем 
больше хорда, тем больше изменяется зазор.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
45

 
   Энерго- и ресурсосбережение
Energy and Resource Saving

Для оценки эффективности регулирования вентиляторов в широком диапазоне изменения расходов 
проведено экспериментальное исследование моделей 
с целью:
 
— определения углов установки υк поворотных лопаток рабочего колеса для достижения заданного расхода рабочего тела и напора при условии 
сохранения высокого значения КПД (η* ≥ 0,8);
 
— оценки влияния густоты решеток рабочего колеса путем изменения числа поворотных рабочих лопаток на характеристики регулируемых 
вентиляторов в широком диапазоне изменения 
расхода;
 
— определения полей скоростей за рабочими колесами с различным числом и углами установки 
лопаток.

2 . Модель вентилятора
Для исследования вентилятора спроектирована 
модель с поворотными рабочими лопатками и расчетными параметрами: коэффициентом теоретиче
ского напора 
т
т
2
0,3
H
H
U
=
=
 и коэффициентом расхода 

C
C
U

a
a
=
= 0 4
, , где Hт — теоретическая работа вентиля
тора, ca — осевая составляющая абсолютной скорости 
потока, u– окружная скорость концов рабочих лопаток. 
Модель имела цилиндрическую проточную часть 
и включала в себя рабочее колесо (РК) и спрямляющий 
аппарат (СА), обеспечивающий практически осевой 
выход потока из вентилятора на расчетном режиме 
работы.
Диаметр модели вентилятора был принят равным 
D = 0,7 м, относительный диаметр втулки ν = 0,6, удли
нение лопаток РК и СА — h
h
b
=
≈1. Число Рейнольдса 

(Re), определенное по хорде профиля и скорости на 
среднем радиусе в абсолютном (для СА) и относительном (для РК) движении, составило, соответственно, 
2,1 · 105 и 3,2 · 105 на расчетном режиме работы. Число 
Маха в относительном движении для периферийного 
сечения рабочего колеса равнялось Mw = 0,15, окружная скорость концов лопаток u = 37 м/с.
Профилирование лопаток вентилятора проводилось по закону постоянной циркуляции скорости 
вдоль радиуса. Параметры решеток рабочего колеса 
и спрямляющего аппарата находились в соответствии 
с рекомендациями работы (Брусиловский, 2004).
Исходная модель вентилятора с расчетными значениями коэффициентов 
т
H  = 0,3 и Ca  = 0,4 имела на 

среднем радиусе r
r
R
=
=
+
=
1

2
0 825

2
ν
,
 следующие 

параметры лопаточных венцов (табл. 1).
На концах лопаток спрямляющего аппарата 
и у втулки лопаток рабочего колеса были выполнены 
галтели радиусом 
гк  = 0,7b. Радиальный зазор лопаток 
рабочего колеса измерялся у передней кромки, в середине профиля и у задней кромки. В середине профиля 
относительная величина зазора не изменялась при 

повороте рабочих лопаток и составляла s
s
h

r
r
=
= 0 01
,
.  

На передней кромке значения sr  изменялись от 0,009 
до 0,027, а на задней кромке от 0,012 до 0,046 при 
изменении угла установки рабочих лопаток υк от 26° 
до 70°.

3 . Экспериментальная установка и система 
измерений
Испытания проводились на стенде типа «камера всасывания» (ГОСТ 10921–90. Аэродинамические 
испытания осевых и центробежных вентиляторов. 
Введ. 1992–01–01.), схема которого показана на рис. 1. 
С помощью дросселя и вентилятора наддува стенд 
позволяет установить необходимый режим, вплоть 
до режимов с отрицательным статическим давлением 
исследуемого вентилятора. Расход воздуха через исследуемый вентилятор определялся по разрежению 
в коллекторе (Pk), а статическое давление вентилятора 
по разрежению в успокоительной камере (Ps).
В связи с малыми значениями измеряемых параметров для повышения точности измерения давления 

Таблица 1
Параметры лопаточных венцов

Лопаточный 
венец
b/t
υ
β1 (α2 
для СА)
β2 (α3 
для СА)
i
De
z

РК
1,38
37,7°
25,9°
43,8°
0,7°
1,91 16

СА
1,46
66,7°
47,7°
80°
0°
1,71 17

Рис . 1 . Схема стенда для испытания осевых вентиляторов

Осевой 
вентилятор 
РК+СА

Балансирный 
станок

Успокоительная 
камера
Вентилятор 
наддува

Расходомерный 
коллектор

Дроссель
Сетки

Хонейкомб
Ps

Pk

Энерго- и ресурсосбережение    
Energy and Resource Saving

использовались спиртовые манометры с наклонной 
шкалой. Расчет давления производился по формуле:

 
. 
(1)

Объемный расход определялся по формуле:

 
Q
d
P
k
k
k
= ε π
α
ρ

2

4
2
. 
(2)

В связи с малыми скоростями потока M < 0,15 и ма- 
лым статическим давлением вентилятора Ps < 0,5% Paтм 
плотность воздуха считается постоянной во всей проточной части вентилятора.
Мощность, затрачиваемая на привод вентилятора, 
определялась по замерам крутящего момента и частоты 
вращения ротора. Для этого использовался датчик крутящего момента фирмы Лоренц с классом точности 0,1.

 
N
M
M
ad
=
−
(
)
0 ω
 
(3)

Средняя величина полного давления вентилятора 
определялась по формуле:

 
P
P
Q
F
s
* =
+
ρ
2

2
. 
(4)

Величина Р* не включает динамическое давление 
окружной составляющей скорости за вентилятором, так 
как в одноступенчатом вентиляторе эта скорость, как 
правило, не используется и диссипирует на некотором 
расстоянии за лопаточным венцом. В данном случае 
значение, вычисленное по формуле (4), отличается от 
полученного осреднением измеренных полей полного 
давления за вентилятором незначительно (менее 2% на 
среднем радиусе на расчетном режиме), так как за рабочим 
колесом вентилятора установлен спрямляющий аппарат, 
обеспечивающий практически осевой выход потока.
Для построения характеристики вентиляторов 
использовались безразмерные параметры подобия:
 
— коэффициент полезного действия по затормо
женным параметрам — η*

*

= P Q
N
;

 
— коэффициент адиабатического напора — 

*

ад
2

P
H
U
= ρ

;

 
— коэффициент теоретического напора — 

ад
т
*

H
H = η

;

 
— коэффициент расхода — C
Q
FU

a =
.

Средняя квадратичная относительная погрешность 
при доверительной вероятности 0,95 составляла при 
определении расхода σQ = 0,99%, измерения давления 
σP* = 0,86%, при определении КПД ση* = 1,5%.
Поля параметров потока измерялись за рабочим 
колесом цилиндрическим насадком диаметром 6 мм. 
Загромождение проточной части составляло менее 0,5% 
и практически не оказывало влияния на течение в вентиляторе. На цилиндрической части зонда расположены 
три отверстия, с помощью которых можно находить, по 
равенству давлений в боковых отверстиях, направление 
потока. Давление в центральном отверстии P0 равнялось 
полному давлению в точке измерения (Пешехонов, 1962). 
Скорость потока определялась по формуле:

 
C
P

2
01
2
=
ζ
ρ
 
(5)

По результатам измерений определялись безразмерные параметры:
 
— осевая составляющая скорости за РК 

 
C
C

U

a
2

2
2
=
(
)
sin α

; 
(6)

 
— окружная составляющая скорости за РК

 
C
C

U

u
2

2
2
=
(
)
cos α
; 
(7)

 
— полное давление РК на текущем радиусе

 
P
P
U
= 2
0
2
ρ

; 
(8)

 
— КПД РК на текущем радиусе 

 
*
к

2
2
u

P

r C

η
=
. 
(9)

Радиальная составляющая скорости при безотрывном течении пренебрежимо мала.

4 . Анализ результатов эксперимента
Исследование эффективности регулирования 
расхода воздуха поворотом рабочих лопаток проведено 
на базовом варианте вентилятора с 16 лопатками 
рабочего колеса. Углы установки лопаток менялись 
в широком диапазоне: υk = 26°; 30°; 37,7°(расчетное 
значение); 46°; 58° и 70°. Во всех случаях спрямляющий 
аппарат был одним и тем же.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
47

 
   Энерго- и ресурсосбережение
Energy and Resource Saving

Для оценки влияния густоты решеток рабочих 
колес на эффективность регулирования проведено 
исследование тех же вентиляторов, но с другим числом 
лопаток рабочего колеса zk: вместо 16 стало 12. Это соответствует снижению густоты решеток с 1,05 до 0,787 
в периферийных и с 1,8 до 1,35 во втулочных сечениях 
рабочих колес.
Характеристики, полученные экспериментальным 
путем, изображены на рис. 2. Граница срыва определялась как точка, за которой (в сторону меньших 
расходов) нарушался линейный характер теоретической 
характеристики.
Вентиляторы с меньшей густотой решеток рабочих колес (zk = 12) при тех же коэффициентах 
расхода имеют меньшие значения теоретического 
напора. При неизменной частоте вращения напорные 
характеристики вентиляторов с zk = 12 и 16 можно 
совместить дополнительным поворотом лопаток 
вентилятора с zk = 12 в сторону увеличения. Если 
частота вращения не задана жестко, то те же значения 
теоретического напора могут быть получены на 
вентиляторе с zk = 12 при тех же углах установки, но 
большей окружной скорости (примерно на 2,5%).
КПД вентиляторов определяется потерями 
в рабочих колесах и спрямляющем аппарате. Их 
равенство достигается у вентиляторов с zk = 16 при 
меньших коэффициентах расхода по сравнению с zk = 12 
из-за более низкой аэродинамической нагруженности 
лопаточных венцов.
По приведенным выше экспериментальным данным 
была выполнена аппроксимация и получены зависимости η* = f(Ca, 
т
H ) и υк = f(Ca, 
т
H ), с использованием 
которых были построены изолинии КПД в координатах 
Ca, 
т
H , изображенные на рис. 3. Углы атаки решеток 

на среднем радиусе рабочего колеса зависят только 
от коэффициента расхода и угла установки рабочих 
лопаток и могут быть найдены для каждой пары 
значений Ca, 
т
H  на среднем радиусе по формулам:

 
β1 C
C
r
a
a

cp
(
) =
atan
,

 

(
)
(
)
(
)

( )
(
).
1
1

,
,
,
k
a
т
k p
k
a
т
k
a p
т p

a
a p

i
C H
i
C H
C
H

C
C

=
+ υ
− υ
−

− β
+ β

В процессе эксперимента при каждом угле установки рабочих лопаток были получены радиальные 
поля скоростей и давлений за рабочим колесом. Поля 
снимались на режиме максимума КПД для данного υк 
и на режимах с η* ≈ 0,8 (рис. 3).
Эти данные позволили получить аппроксимационную зависимость ica = f(Ca, 
т
H ), которая 
оказалась практически идентичной для вентиляторов 
с zк = 16 и zк = 12. Полученные таким образом 
зависимости приведены на рис. 4 в форме изолиний.
Изолинии углов атаки РК с zк = 12 расположены 
ниже изолиний для zк = 16, так как практически во 
всем поле параметров для достижения определенных 
значений Ca и 
т
H  требуются большие углы установки 
рабочих лопаток υк
zk12 > υк
zk16 (см. рис. 4). Зона η* ≥ 0,8  
у вентилятора с zк = 16 смещена в область более высоких 
углов атаки РК (меньших коэффициентов расхода), по 
сравнению с вентилятором с zк = 12, что соответствует 
результатам, полученным для плоских решеток: чем 
больше густота, тем больше оптимальный угол атаки. Кроме того, меньшие густоты решеток приводят 

Рис . 2 . Зависимость коэффициента теоретического напора и коэффициента полезного действия от коэффициента расхода вентиляторов с различными углами установки и числом лопаток рабочего 
колеса

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0
0,2

30°

46°

58°

70°

37,75°

0,4
0,6
0,8
1
1,2

η
т,
*
H

η
т,
*
H

η
т,
*
H

υk = 26°

C2a
Рис . 3 . Радиальные поля коэффициента осевой скорости и КПД 
рабочего колеса вентилятора при угле установки рабочих лопаток 
θк = 70°, и коэффициенте расхода Ca = 0,656:
1 — КПД колеса с zк = 16, 2 — КПД колеса с zк = 12, 3 — C2a; zк = 16, 
4 — C2a; zk = 12

0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1

C2a

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

η
т,
*
H

r

1

2

3

4

Энерго- и ресурсосбережение    
Energy and Resource Saving

к бÓльшей аэродинамической нагруженности, поэтому 
вентилятор с zк = 16 обладает более высоким КПД при 
больших значениях 
т
H , более низким КПД при малых 
значениях 
т
H  из-за увеличенных профильных потерь 
по сравнению с вентилятором с zк = 12. Это приводит к тому, что зона η* ≥ 0,8 у вентилятора с zк = 16 
расположена в диапазоне значений коэффициента 
теоретического напора 
т
H  примерно на 10% выше, чем 
у вентилятора с zк = 12.
Зона рабочих режимов с η* ≥ 0,8 у вентилятора 
с zк = 16 располагается, по коэффициенту расхода от 
0,26 до 0,78, по коэффициенту теоретического напора 
от 0,24 до 0,5, а у вентилятора с zк = 12 — по Ca от 0,245 
до 0,78 и по 
т
H  от 0,2 до 0,44. Рабочие режимы у вентилятора с zк = 16 изменяются в 3 раза по Ca, против 
3,18 раза у вентилятора с zк = 12 и в 2,08 раза по 
т
H  
против 2,2 раза у вентилятора с zк = 12.
Так как при снижении густоты решеток РК увеличилась аэродинамическая нагруженность, рабочие 
режимы η* ≥ 0,8 вентилятора с zк = 12 сместились в область меньших коэффициентов теоретического напора. 
Теоретический напор и расход могут быть достигнуты 
вентилятором при разной частоте вращения и разных 
коэффициентах 
т
H  и Ca. Если частоту вращения 
вентилятора с zк = 12 повысить на 5% по сравнению с вентилятором с zк = 16, аэродинамическая 
нагруженность этих вентиляторов на расчетном 
режиме на каждом радиусе РК будет эквивалентна 
(De
z=12 ≈ De
z=16). Тогда расчетным параметрам 
т
H  = 0,3 
и Ca = 0,4 вентилятора с zк = 16 будут соответствовать 
параметры 
т
H  = 0,3/1,052 = 0,272 и Ca = 0,4/1\,05 = 0,38 

вентилятора с zк = 12. Наглядно подобие характеристик 
видно на рис. 5, на котором характеристики вентилятора с zк = 12 совмещены с характеристиками вентилятора 
с zк = 16 следующим образом: значения Ca каждой точки 
характеристики zк = 12 умножены на 1,05, а значения Hт 
на 1,052. Так будут выглядеть относительно друг друга 
характеристики вентиляторов (Hт = f (Са)) при частоте 
вращения РК с zк = 12 на 5% большей чем у вентилятора 
с zк = 16. Таким образом вентилятор с zк = 12 близок по 
характеристикам к вентилятору, спрофилированному 
на меньшие значения коэффициентов Hт и Ca, имеет 
более высокий максимальный КПД и большую зону 
экономичной работы, чем вентилятор с zк = 16.

5 . Заключение
Проведено экспериментальное исследование 
вентиляторов, регулируемых поворотом рабочих 
лопаток. Расчетные значения параметров исходного 
вентилятора 
т
H  = 0,3, Ca = 0,4, ν = 0,6. Лопатки спрофилированы по закону постоянной циркуляции вдоль 
радиуса. Эффективность регулирования оценивалась 
по зоне рабочих режимов, в которой достигался η* ≥ 0,8. 
При испытаниях углы установки рабочих лопаток изменялись в диапазоне от 26° до 70°, расчетное значение 
υk = 37,7°. Диапазон изменения коэффициента расхода 
Ca при сохранении высокого значения КПД составил 

Рис . 4 . Поля параметров вентиляторов, серым нанесены линии, относящиеся к вентилятору с zk = 16, черным —  zk = 12, 1 —  изолинии 
КПД, 2 —  экспериментальные характеристики вентиляторов при 
разных углах установки лопаток РК,3 —  изолинии углов атаки РК 
на среднем радиусе, 4 —  изолинии углов атаки СА на среднем радиусе (одинаковые для zk = 16 и zk = 12), 5 —  граница срыва

Рис . 5 . Сопоставление изолиний КПД вентиляторов с различным 
числом поворотных лопаток рабочего колеса, при отличающейся 
на 5% частоте вращения (абсолютные значения Hт и Са зависят от 
выбранной частоты вращения и диаметра вентилятора).
Сопоставление параметров вентиляторов с различным числом 
лопаток: 
 — zk = 16, 
 — zk = 12. Частота вращения вентилятора с zk = 12 на 5% больше, чем с zk = 16. Абсолютные значения Hт и Са зависят от выбранной частоты вращения и диаметра 
вентилятора.
1 — изолинии КПД; 2 — экспериментальные характеристики вентиляторов при разных углах установки лопаток РК; 3 — граница 
срыва

1

1

2
2
4

3

3
5

Ca

т
H
т
H

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0
0,1

5°

5°

26°
26°

30°
30°

46°

46°

–5°

–5°

58°

58°

–10°

10°

80%
80%

80%
85%

85%

85%

85%

87,6%

87,6%

80%

ica = 0

ik = 0

0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8

υk = 37,7°

υk = 37,7°

Q

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
49

 
   Энерго- и ресурсосбережение
Energy and Resource Saving

0,26–0,78. При этом коэффициент теоретического напора 
т
H  изменялся от 0,24 до 0,5.
Испытания вентиляторов с уменьшенным числом 
рабочих лопаток (12 вместо 16 у исходного вентилятора) и, соответственно, с увеличенной аэродинамической нагрузкой показали, что при тех же самых 
углах установки лопаток в колесе высокоэкономичный режим работы (η* ≥ 0,8) наблюдается при коэффициентах расхода Ca = 0,245–0,78 и, соответственно 
коэффициентах теоретического напора 
т
H  = 0,2–0,44. 
Следовательно, вентиляторы на заданные значения  

т
H , Ca и η* можно проектировать с повышенными 
значениями коэффициентов аэродинамической нагрузки 
и, соответственно с уменьшенным числом лопаток, если 
режимы их работы в технологических устройствах будут 
меняться от расчетных значений в сторону увеличения 
коэффициентов расхода. Увеличение частоты вращения 
на 5% позволило сохранить аэродинамическую 
нагруженность рабочего колеса после снижения густоты 
его решеток. При этом несколько увеличилась зона 
экономичной работы, и вырос максимальный КПД 
на 2,5%. Из этого следует, что при проектировании 
вентилятора достаточно небольшого снижения 
расчетного коэффициента теоретического напора 
относительно максимально достижимого (в данном 
случае с 0,3 до 0,272) для улучшения его регулировочных 
характеристик при уменьшенном числе лопаток.
Уменьшение числа лопаток рабочего колеса упрощает механизм их поворота, снижает вес и стоимость 
вентилятора. Полученное при этом увеличение экономичности как на расчетном режиме, так и на режимах 
с низкой аэродинамической нагруженностью снижает 
расходы на эксплуатацию системы вентиляции.

Обозначения:
a — местная скорость звука м/с;
ad — безразмерный поправочный коэффициент датчика 
момента;
b — хорда лопатки мм;
D — диаметр рабочего колеса вентилятора м;
De — безразмерный параметр диффузорности;
F — площадь поперечного сечения проточной части 
вентилятора м2;
g — ускорение свободного падения м/с2;
H — высота полета летательного аппарата км;
h — длина лопатки мм;
hм — показание манометра мм;

HТ — теоретический напор ступени вентилятора Дж/кг;

2
= ρ

*

ад

P
H
U  — безразмерный коэффициент адиабатиче
ского напора;

2
=
т
т

H
H
U

 — безразмерный коэффициент теоретического 

напора;
i — угол атаки °;
j — наклон манометра °;
N — мощность ступени вентилятора Вт;
P* — полное давление вентилятора Па;
Ps — статическое давление вентилятора;
Q — объемный расход вентилятора м3/с;
R — радиус рабочего колеса вентилятора мм;
sr — радиальный зазор рабочего колеса мм;
u — окружная скорость концов лопаток м/с;
V — скорость полета летательного аппарата км/ч;
к — безразмерный тарировочный коэффициент 
манометра;
М — момент на валу привода вентилятора Нм;
С — местная скорость потока м/с;

C
Q
FU
a =
 — безразмерный коэффициент расхода 

вентилятора;
z — число лопаток лопаточного венца;
α — углы потока в абсолютном движении °;
β –углы потока в относительном движении °;
γ — плотность спирта кг/м3;
η* — КПД вентилятора по заторможенным параметрам;
μ — вязкость воздуха Па*с;
ν — относительный диаметр втулки вентилятора;
ρ — плотность воздуха кг/м3;
υ — угол установки лопаток на среднем радиусе °;

Re
Cb
=
ρ
µ

 — число Рейнольдса;

M = С/a — число Маха.

Индексы:

0 — начальное показание прибора;

a — осевое направление;

1 — в сечении перед рабочим колесом;

2 — в сечении за рабочим колесом;

3 — в сечении за спрямляющим аппаратом.

Литература
1. Sirovy M., Peroutka Z., Byrtus M., Michalik J. Medium-voltage drive fan save: Energy efficient fan systems in power engineering // 39th Annual Conference of the IEEE Industrial 
Electronics Society, IECON. Vienna. 2013.

2. Bonanni T.A., Corsini A. A., Delibra G. A., Volponi D. A., 
Sheard A. G., Bublitz M. C. Design of a single stage variable pitch 
axial fan // ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical 
Conference and Exposition, GT. Charlotte. 2017. Vol. Volume 1.

Энерго- и ресурсосбережение    
Energy and Resource Saving

3. Березин С. Е. Выбор способа регулирования воздуходувок для аэрации сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. — 2012. — № 11. — С. 59–64.
4. Дзидзигури A. A. Работа шахтных вентиляторов в сложных сетях. Типография Изд-ва АН Грузинской ССР. — 
1958. — 165 с.
5. Алыменко Н.И., Алыменко Д. Н., Трапезников И. И., 
Ковалев А. В. Требования к современным осевым вентиляторам местного проветривания // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2003. — 
№ 10. — С. 168–170.
6. Smith L., Henry, Arthur, C. D. Mine ventilation: Waste heat 
recovery // CIM Bulletin. March 1996. Vol. 89. No. 998. pp. 
126–130.
7. Lee S.W., Chuah Y. K. Energy saving simulation analysis for 
different fans design applied to variable air volume systems //  
8th Asian Conference on Refrigeration and Air-Conditioning, ACRA. Taiwan. 2016.
8. Johnson C. M. Comparison of variable pitch fans and variable speed fans in a variable air volume system // Building 
Services Engineering Research & Technology. August 1988. 
Vol. 9. No. 3. pp. 89–98.
9. Соколов В. А. Рациональный выбор схемы тоннельной 
вентиляции как залог эффективной эксплуатации 
транспортных тоннелей // Метро и тоннели. — 2016. — 
№ 6. — С. 63–65.
10. Кузнецов С. В. Вентиляция транспортных тоннелей //  
Научное обозрение. — 2012. — No. 4. — С. 221–224.
11. Громов В.Н., Саратов Д. Н., Белякова Л. А. Повышение энергоэффективности и безопасности системы 
вентиляции автодорожного тоннеля № 6 // Вестник 
Санкт-Петербургского университета Государствен
ной противопожарной службы МЧС России. — 2014. — 
№ 2. — С. 15–30.
12. Jones M. Winds of change for tunnels environment // Tunnels and Tunnelling International. 2010. pp. 29–30.
13. Брусиловский И. В. Аэродинамика акустика осевых вентиляторов. Москва: труды ЦАГИ им. Проф. Н. Е. Жуковского, 2004. — 275 с.
14. Петров Ю. Е. Оценка эффективности регулирования 
осевых воздуходувок мощных котлоагрегатов // Труды 
ЦКТИ. — 1970. — № 12. — С. 51–58.
15. Таугер В. М. Сравнительная оценка надежности механизмов регулирования шахтных осевых вентиляторов 
// Известия вузов. Горный журнал. — 2011. — № 3. — 
С. 30–38.
16. Пономарев В.Т. О надежности осевых вентиляторов, 
регулируемых на ходу поворотом лопаток рабочего 
колеса // Автоматическое регулирование и эффективность работы главных вентиляторных установок 
шахт. — 1968. — С. 79–93.
17. Кузецов С. В. Механизм поворота лопаток шахтного 
осевого вентилятора на основе термогидропривода //  
Технические науки — от теории к практике. — 2013. — 
№ 17–1. — С. 120–125.
18. Заслов В.Я., Роженцов В. Ф., Костыгов М. Е., Кузнецов Н. С. Механизм поворота лопаток шахтного вентилятора, 2009118908/22, 19.05.2009.
19. ГОСТ 10921–90. Аэродинамические испытания осевых 
и центробежных вентиляторов. М.: Изд-во стандартов, 
Введ. 1992–01–01. 34 с.
20. Пешехонов Н. Ф. Приборы для измерения давления, 
температуры и направления потока в компрессорах. 
Оборонгиз, 1962.

References
1. Sirovy M., Peroutka Z., Byrtus M., Michalik J. Ш 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 
IECON. Vienna. 2013.
2. Bonanni T.A., Corsini A. A., Delibra G. A., Volponi D. A., 
Sheard A. G., Bublitz M. C. Design of a single stage variable 
pitch axial fan. ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery 
Technical Conference and Exposition, GT. Charlotte. 2017. 
Vol. Volume 1.
3. Berezin S. E. Vybor sposoba regulirovaniya vozdukhoduvok dlya aeratsii stochnykh vod [The choice of regulation 
of blowers for aeration of sewage]. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika [Water supply and sanitary engineering]. 
2012, I. 11, pp. 59–64. (in Russian)
4. Dzidziguri A. A. Rabota shakhtnykh ventilyatorov v slozhnykh 
setyakh. Tipografiya Izd-va AN Gruzinskoy SSR [Work of mine 
fans in complex networks. Printing House of the Academy of 
Sciences of the Georgian SSR]. 1958. 165 p. (in Russian)

5. Alymenko N.I., Alymenko D. N., Trapeznikov I. I., Kovalev A. V. Trebovaniya k sovremennym osevym ventilyatoram mestnogo provetrivaniya [Requirements for 
modern axial fans of local ventilation]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten’ [Mining information and 
analytical bulletin]. 2003, I. 10, pp. 168–170. (in Russian)
6. Smith L., Henry, Arthur, C. D. Mine ventilation: Waste 
heat recovery. CIM Bulletin. March 1996. Vol. 89. No. 998. 
pp. 126–130.
7. Lee S.W., Chuah Y. K. Energy saving simulation analysis 
for different fans design applied to variable air volume systems. 8th Asian Conference on Refrigeration and Air-Conditioning, ACRA. Taiwan. 2016.
8. Johnson C. M. Comparison of variable pitch fans and variable speed fans in a variable air volume system // Building 
Services Engineering Research & Technology. August 1988. 
Vol. 9. No. 3. pp. 89–98.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
51

 
   Энерго- и ресурсосбережение
Energy and Resource Saving

9. Sokolov V. A. Ratsional’nyy vybor skhemy tonnel’noy ventilyatsii kak zalog effektivnoy ekspluatatsii transportnykh 
tonneley [Rational choice of tunnel ventilation scheme as 
a guarantee of effective operation of transport tunnels]. 
Metro i tonneli [Metro and tunnels]. 2016, I. 6, pp. 63–65. 
(in Russian)
10. Kuznetsov S. V. Ventilyatsiya transportnykh tonneley [Ventilation transport tunnels]. Nauchnoe obozrenie [Scientific 
Review]. 2012, I. 4, pp. 221–224. (in Russian)
11. Gromov V.N., Saratov D. N., Belyakova L. A. Povyshenie 
energoeffektivnosti i bezopasnosti sistemy ventilyatsii 
avtodorozhnogo tonnelya № 6 [Improving the energy efficiency and safety of the ventilation system of the road 
tunnel number 6]. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta Gosudarstvennoy protivopozharnoy sluzhby MChS 
Rossii [Bulletin of the St. Petersburg University of the State 
Fire Service EMERCOM of Russia]. 2014, I. 2, pp. 15–30. 
(in Russian)
12. Jones M. Winds of change for tunnels environment. Tunnels 
and Tunnelling International. 2010. pp. 29–30.
13. Brusilovskiy I. V. Aerodinamika akustika osevykh ventilyatorov [Aerodynamics acoustics of axial fans]. Moscow: 
trudy TsAGI im. Prof. N. E. Zhukovskogo Publ., 2004. 
275 p. (in Russian)
14. Petrov Yu. E. Otsenka effektivnosti regulirovaniya osevykh 
vozdukhoduvok moshchnykh kotloagregatov [Evaluation 
of the effectiveness of the regulation of axial blowers of 
powerful boilers]. Trudy TsKTI [Proceedings of the CKTI]. 
1970, I. 12, pp. 51–58. (in Russian)
15. Tauger V. M. Sravnitel’naya otsenka nadezhnosti mekhanizmov regulirovaniya shakhtnykh osevykh ventilyatorov 

[Comparative evaluation of the reliability of mechanisms 
for controlling shaft axial fans]. Izvestiya vuzov. Gornyy 
zhurnal [Izvestiya Vuzov. Mountain Journal]. 2011, I. 3, 
pp. 30–38. (in Russian)
16. Ponomarev V.T. O nadezhnosti osevykh ventilyatorov, reguliruemykh na khodu povorotom lopatok rabochego kolesa 
[On the reliability of axial fans, adjustable on the fly by rotating the impeller blades]. Avtomaticheskoe regulirovanie 
i effektivnost’ raboty glavnykh ventilyatornykh ustanovok 
shakht [Automatic control and efficiency of the main fan 
installations of mines]. 1968, pp. 79–93. (in Russian)
17. Kuzetsov S. V. Mekhanizm povorota lopatok shakhtnogo 
osevogo ventilyatora na osnove termogidroprivoda [The 
mechanism of rotation of the blades of the shaft axial fan 
based on thermal hydraulic drive]. Tekhnicheskie nauki — 
ot teorii k praktike [Technical sciences — from theory to 
practice]. 2013, I. 17–1, pp. 120–125. (in Russian)
18. Zaslov V. Ya., Rozhentsov V. F., Kostygov M. E., Kuznetsov N. S. Mekhanizm povorota lopatok shakhtnogo ventilyatora, 2009118908/22, 19.05.2009 [The mechanism 
of rotation of the blades of the mine fan, 2009118908/22, 
19.05.2009].(in Russian)
19. GOST 10921–90. Aerodinamicheskie ispytaniya osevykh 
i tsentrobezhnykh ventilyatorov [GOST 10921–90. Aerodynamic testing of axial and centrifugal fans]. Moscow: Standartov Publ., Vved. 1992–01–01, 34 p. (in Russian)
20. Peshekhonov N. F. Pribory dlya izmereniya davleniya, temperatury i napravleniya potoka v kompressorakh [Instruments for measuring pressure, temperature and flow direction in compressors]. Oborongiz Publ., 1962. (in Russian)

Efficiency Improvement of Industrial Fans if Operating at Off-Design Modes

G . I . Zamolodchikov, Post-Graduate Student, Bauman Moscow State Technical University, Engineer, FSUE “TSAGI”, Zhukovsky
R . Z . Tumashev, Ph.D. of Engineering, Associate Professor, Bauman Moscow State Technical University
N . L . Schegolev, Ph.D. of Engineering, Associate Professor, Bauman Moscow State Technical University
A . S . Furashov, Engineer, FSUE “TSAGI”, Zhukovsky
N . A . Semilet, Researcher, FSUE “TSAGI”, Zhukovsky

This paper’s aim is enhancement of efficiency for fans adjusting by turn of rotor blades. A high load axial fan and a fan with 
decreased rotor’s pitch chord ratio by reduction of blades number were investigated. Have been performed tests of the fan with 
design characteristics as follows: theoretical head coefficient Ht  = 0,3, mass flow rate Ca  = 0,4, hub’s relative diameter ν = 0.6, 
and with blades, graded on the law of permanent circulation. The area of effective adjustment was estimated by the performance 
factor value η* ≥ 0,8. When changing the stagger angles in a wide range from 26° to 70°, the area of highly economical work was 
in variation ranges 0,26–0,78 for the mass flow rate Ca , and 0,24–0,5 for the theoretical head coefficient Ht  accordingly. Tests 
of fans with a reduced blades number in the rotor (12 instead of 16 for the original fan) has showed that under the same stagger 
angles the fan’s high-efficiency operating mode is approximately in the same range of Ca  variation at slightly reduced values of 
theoretical head coefficient. Maximal performance factor has increased on 2.5%. Decreasing the number of rotary blades, simplifying the turning mechanism and reducing the weight are possible in the design of fans with increased values of aerodynamic 
load coefficients.

Keywords: ventilation systems, axial fan, rotary blades, fan adjustment, effectiveness of industrial ventilation systems.

Чрезвычайные ситуации    
Emergency

УДК 614.842 
DOI: 10.12737/article_5c7e3612a5ff22.45536588
Новые подходы в оценке пожарной безопасности 
персонала при его эвакуации из производственных 
помещений в случае возникновения пожара

А. Э. Кирилов, инженер1
К. А. Черный, заведующий кафедрой, д-р техн. наук, доцент 2

1Бардымское линейное производственное управление магистральных газопроводов
2Пермский национальный исследовательский политехнический университет

e-mail: cever78@yandex.ru

В статье представлены новые подходы в оценке пожарной безопасности персонала при его эвакуации из производственных помещений. Применены метод 
построения сценариев возникновения и развития пожара на основе диаграммы 
Исикавы, математическая модель, характеризующая указанный процесс. Введен 
показатель пожарной безопасности путей эвакуации людей и использованы 
модели оценки вероятности эвакуации людей. Затронуты проблемные вопросы, 
связанные с особенностью поведения людей при пожаре, движением людей при 
эвакуации внутри замкнутых или ограниченных пространств, удаленностью рабочих мест от путей эвакуации, надежностью систем оповещения и управления 
эвакуацией. Предложен способ оценки безопасности автоматических установок 
пожаротушения, содержащих огнетушащие вещества, представляющих опасность для людей. Приведены примеры апробации разработок при оценке пожарной 
безопасности путей эвакуации и построения сценария пожара в машинном зале 
компрессорного цеха газотранспортного предприятия.

Ключевые слова:  
пожарная безопасность,  
опасные факторы пожара, 
эвакуационные пути,  
модель эвакуации,  
пожароопасная ситуация,  
показатель пожарной безопасности.

1 . Введение
Быстрая и своевременная эвакуация персонала 
производственных объектов при пожаре является 
наиболее эффективным способом их защиты от воздействия его опасных факторов. Этой проблеме 
посвящено множество научных трудов, благодаря 
которым разработаны методологические основы 
по оценке пожарной безопасности людей на производственных объектах. Тем не менее, некоторые вопросы остаются в числе требующих дополнительных 
исследований и уточнений. В частности, в методике 
определения расчетных величин пожарного риска 
не учитываются опасные ситуации, когда люди в момент начала эвакуации находятся внутри ограниченных (замкнутых) пространств или их рабочие места 
удалены на значительное расстояние от путей эвакуации, что характерно для некоторых видов трудовой 
деятельности. Сюда следует отнести и ситуации, когда перед эвакуацией из производственного помеще
ния необходимо активировать технические средства 
или системы, обеспечивающие отключение оборудования, остановку технологического процесса, сброс 
опасных веществ в аварийные емкости и т. п. Во всех 
перечисленных опасных ситуациях время эвакуации 
людей может значительно увеличиться, и возникнут 
условия поражения их опасными факторами пожара. Таким образом, разработка математического аппарата оценки пожарной безопасности, который бы 
учитывал перечисленные ситуации, представляется 
важной для противопожарного нормирования.

2 . Показатель пожарной безопасности путей 
эвакуации
Пожарная безопасность путей эвакуации производственного помещения считается обеспеченной, 
если персонал эвакуируется до того, как пути эвакуации будут блокированы опасными факторами 
пожара [1, 2]. При этом учитывается не только вре

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
53

 
   Чрезвычайные ситуации
Emergency

мя движения работников по эвакуационным путям, 
но и время, отсчитываемое с момента возникновения 
пожара, до начала эвакуации персонала (время начала эвакуации) [1–4]:

 
э
нэ
эп
τ
,
i
i
i
t
t
=
+
 
(1)

где tэi —  время эвакуации людей из i-го помещения 
(здания), с; τнэi —  время начала эвакуации, с;
tэпi —  время движения людей по i-му эвакуационному пути, с.
В формуле (1) параметр τнэi характеризует психофизические и психофизиологические особенности 
людей, в частности, время реакции человека tрч, с, время принятия решения tпр, с, а также время срабатывания системы оповещения и управления эвакуацией  
(СОУЭ) tсоуэ, с [3, 4]:

 
нэi
соуэ
рч
пр
τ
i
t
t
t
=
+
+
. 
(2)

Величина tсоуэ определяется в ходе эксплуатационных испытаний. Значение tрч допускается принимать равным 1,0 с [3, 4].
Надежность СОУЭ характеризуется величиной коэффициента готовности СОУЭ Kг(соуэ), при Kг(соуэ) ≥ 0,95 
можно говорить о том, что СОУЭ имеет высокую надежность и обеспечит функцию оповещения людей 
при возникновении пожара и персонал начнет эвакуироваться при условии, что обеспечивается его 
противопожарная подготовка и последовательность 
действий работников будет соответствовать условиям, указанным в табл. 1 справочника [5]. Тогда расчет 
величины τнэ с помощью формулы (2) можно считать 
обоснованным.
Если Kг(соуэ) < 0,95, то считается, что СОУЭ недостаточно надежна для выполнения функции оповещения о пожаре. Такой случай возможен и его также 
следует учитывать при оценке пожарной безопасности путей эвакуации. Как вариант предлагается воспользоваться экспериментальными данными работ 
[2, 6], характеризующими величину τнэ для определенного контингента работников, или воспользоваться методом определения величины τнэ, в соответствии с методикой [1] для случая отсутствия системы 
оповещения и управления эвакуацией на объекте. 
Отметим также, что методы расчета коэффициентов 
готовности технических и человеко-машинных систем указаны в работе [7].
Довольно часто рабочие места в производственном помещении организуются в ограниченных 
замкнутых пространствах, на верхних уровнях помещений, внутри технологического оборудования, 
коммуникаций, каналов, шахт и т. п. Поэтому пара
метр tэi следует рассматривать как случайную величину, изменение которой будет происходить в интервале, ограниченным вышеназванными условиями, 
а также особенностями поведения людей [2, 6]. Тогда 
для описания случайного изменения tэ целесообразнее воспользоваться свойствами усеченного нормального распределения:

 
(
)

2

Э

2
exp
,

2σ
2

i
Ui
Ui

Ui
Ui

U
M
C
−
−
σ
π
(3)

где CU —  коэффициент усечения усеченного нормального распределения величины параметра опасного 
события случайного изменения tэ, который допускается принимать равным 1,0028 [8, 9]; σU —  среднеквадратичное отклонение величины параметра случайного изменения tэ, с2; UЭi —  величина опасного 
параметра i-го события случайного изменения tэ, с; 
MUi —  математическое ожидание UЭi, с.
Используя это свойство и методику оценки безопасности рабочих мест [8], введем показатель пожарной безопасности путей эвакуации:

(
)

2

Э
эп
бл
э
2
бл

1
1,0028
τ
1
exp
,
τ
2σ
σ
2

i
Ui
i
i
Ui
Ui
Ui

U
M
b
t
Р

−
=
−
+
−
π
(4)

где τбл —  время блокирования эвакуационных путей 
опасными факторами пожара или их сопутствующими проявлениями, с; PU —  вероятность возникновения UЭi.
Событиями случайного изменения времени эвакуации персонала могут быть следующие эвакуационные ситуации.
1. Движение людей при эвакуации внутри замкнутых ограниченных пространств (отсеки технических аппаратов, технологических конструкций, 
емкостей сосудов, воздуховодов, вент.каналы 
и др.). Вероятность РU для данного случая определяется исходя из выражения Ррм = tсм/24, где tсм — 
время нахождения на рабочем места в течение 
смены.
2. Движение людей при эвакуации с помощью приспособлений (спуск по вертикальным конструкциям зданий с помощью привязей или других 
страховочных приспособлений, спуск с подъемных сооружений и т. п.). Здесь РU определяется, 
так же, как и в первом случае.
3. Выполнение действий по отключению электрооборудования, принудительной остановке технологического процесса, аварийного сброса пожароопасных веществ в аварийные емкости, запуск 

Чрезвычайные ситуации    
Emergency

автоматических установок пожаротушения, спасение пострадавших и другие оперативные действия. Здесь вероятность РU приравнивается к 1, 
если оперативные действия являются обязанностью персонала и указаны в локальных нормативных документах (стандарты организации, инструкции, планы мероприятий по локализации 
и ликвидации аварий и т. п.). В противном случае 
РU определяется по результатам тестирования 
персонала, которое проводится в учреждениях 
и организациях для оценки профессиональных 
компетенций сотрудников. В нашем случае принято допущение в том, что оперативные действия 
предпримут работники, имеющие высокую степень готовности к риску (методика Шуберта):

 
( )
р в

общ

U

N
P
N
=
, 
(5)

где Nр(в) —  количество работников, имеющих высокую степень готовности к риску по результатам 
тестирования; Nобщ —  общее количество тестируемых.
Будем читать, что пожарная безопасность эвакуационного пути считается обеспеченной, если bэпi > 0.
Вероятность эвакуации людей по i-му пути эвакуации рассчитывается по формуле [9]:

 
(
)
рм
эп
эп

рм

0

1
,

j
i
i
N
b

Р
N

≤
= −
 
(6)

где Nрмj (bэпi ≤ 0) —  количество j-х рабочих мест, эвакуация людей из которых по i-му пути эвакуации, 
не отвечает принятому условию пожарной безопасности, т. е. bэп ≤ 0; Nрм —  общее количество рабочих 
мест, имеющих выход на i-ый путь эвакуации.
Если для расчета Рэпi используются методы имитационного моделирования и статистических испытаний, то Nрм(bэп ≤ 0) —  это количество итераций, при которых выполнилось условие bэп ≤ 0, 
а Nрм —  общее количество итераций, относительно 
эвакуационного пути, который оценивается моделью (4). При статистических испытаниях все переменные в (4) имитируются датчиками случайных 
чисел с заданным распределением. Нормирование 
количества итераций производится по правилу  
Чебышева [4].
Оценив вероятность эвакуации работников 
по каждому эвакуационному пути, рассчитывается 
вероятность эвакуации персонала Pэi из i-го производственного помещения:

 
(
)
(
)

эп

эп
эп

Э
г

1
эп

эп

0,999, если все
0,

0
1
1
,

один
0,

i

т
i
i

i
i

i

i

b

N
b
P
К
N
b

=

>
≤
=
−
−
≤
∏
еслихотя бы  (7)

где Nэп (bэпi ≤ 0) —  количество i-х эвакуационных путей в производственном помещении, которые не отвечают принятым условиям пожарной безопасности, 
т. е. если для которых bэп ≤ 0; Nэп —  количество всех 
эвакуационных путей в помещении; Кгi —  коэффициент готовности i-й системы защиты, функцией 
которой является обеспечение безопасности эвакуации людей (система дымоудаления, система световых 
табло, указывающих направление выхода, аварийное 
освещение и др.); m —  число систем защиты.
Дополнительно отметим еще одно важное обстоятельство. Некоторые виды огнетушащих веществ, 
которые используются в автоматических установках 
пожаротушения (АУПТ), могут оказывать вредное 
воздействие на людей, если они окажутся в зоне их 
действия. Проверка пожарной безопасности путей 
эвакуации относительно воздействия огнетушащих 
составов АУПТ выполняется следующим образом. 
По технической документации (проект, результаты 
огневых испытаний установки) определяется время 
выхода АУПТ на рабочий режим. Этот параметр подставляется вместо τбл в модель (4). Тогда выражение 
(6) покажет вероятность воздействия на людей огнетушащих веществ АУПТ для конкретного эвакуационного пути, а выражение (7) —  вероятность воздействия огнетушащих веществ АУПТ относительно 
всех эвакуационных путей производственного помещения.

3 . Сценарии возникновения и развития пожара
При расчете τбл очень важно определить все возможные сценарии возникновения и развития пожара (далее —  сценарии), которые могут возникнуть 
на производственном объекте, и выбрать из них наиболее опасный. Относительно самого опасного сценария и будет проводиться оценка пожарной безопасности эвакуационных путей и вероятности эвакуации 
персонала из производственного помещения.
Для выполнения этой задачи предлагается воспользоваться диаграммой Исикавы (далее — диаграмма), которая позволит установить факторы 
и условия, способные образовать причинно-следственные связи для возникновения и развития пожара, а также условия, которые окажут противодействие развитию этого процесса [3, 9]. Чтобы оценить 
вероятность реализации проектируемого сценария 
пожара на объекте, была разработана математиче

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
55

 
   Чрезвычайные ситуации
Emergency

ская модель, которая учитывает постадийный характер развития пожара посредством оценки величины 
параметра, относительно которого определяется 
процесс перехода от одной стадии в другую:

( )

( )
(
)

2

доп 
2

доп 

1
exp
2σ
2

xij
ji
xji
xji
ji
ji
xji
xji

ij

ji

x t
M
C
x t
Q
x

d
x

−
−
+
−
σ
π
=
, (8)

где dij —  показатель опасности i-ой стадии j-го сценария пожара; x(t)ij —  текущее значение параметра, 
характеризующего опасное событие i-й стадии j-го 
сценария пожара; Cxi —  коэффициент усечения усеченного нормального закона распределения x(t)ij 
(допускается принимать равным 1,0028 [9]); σxij — 
среднеквадратичное отклонение x(t)ij; Mxij —  математическое ожидание x(t)ij; Qxij —  вероятность 
возникновения пожароопасного события; xдоп —  допустимое значение x(t)ij.
Величины Сxji, σxji, Mxij рассчитываются исходя 
из статистических или справочных данных. При их 
отсутствии, указанные параметры определяются посредством использования методов имитационного 
моделирования и статистических испытаний на основе экспертных оценок, информации производителей оборудования, проектной и исполнительной документации.
Множитель Qxji в модели (8) описывает вероятность возникновения xji. Он может быть выражен 
вероятностью возникновения отказа технического 
устройства, ошибки человека и других событий, которые рассматриваются на текущей стадии возникновения или развития пожара [9]. Ниже приведено 
описание некоторых типовых пожароопасных ситуаций и характеристики xji и Qxji для каждой из них.
1) Разрыв трубопроводов с легковоспламеняющимися или горючими жидкостями, горючими газами, 
вследствие возникновения скачка давления.
Разрыв трубопровода может быть вызван скачком 
давления в трубопроводе по причине неисправности 
регулятора давления, фильтрующих элементов, запорно-регулирующей арматуры, предохранительных 
клапанов. В этом случае xji —  это случайная величина давления в трубопроводе, а Qxji —  параметр, описывающий вероятность отказа данных устройств.
Причинами разрывов трубопроводов могут быть 
и утончение стенок труб из-за протекающих в них 
эрозионных процессов. Тогда xji —  параметр, характеризует толщину стенки, Qxji —  вероятность 
разрушения стенки, описываемая моделью «нагрузка —  прочность». Подобным образом моделируются 

пожароопасные события, связанные с разрушением 
сосудов, емкостей.
2) Возникновение электрической дуги или искрения (короткое замыкание) в зоне образования горючей 
среды.
Если электрическая дуга возникла по причине перегрузки электрической сети, то в качестве xji служит 
опасная величина тока в сети. Отказ в электромагнитном устройстве (трансформатор, генератор, преобразователь и др.) может стать причинной опасного режима работы эклектической сети, при котором 
возникнет короткое замыкание, а значит, величина 
тока в сети увеличится. Тогда Qxji —  это параметр, 
описывающий отказ электромагнитного устройства.
3) Нагрев частей оборудования, агрегатов, установок до температуры воспламенения горючего вещества.
Зачастую теплоэнергетические установки или их 
части нагреваются до температуры, способной инициировать реакцию горения горючих веществ, если 
они находятся вблизи или попали на установку при 
разгерметизации коммуникаций при аварии. В этом 
случае в качестве xji выбирается параметр, характеризующий режим работы установки, при котором 
происходит нагрев ее частей. Это может быть частота 
вращения вала, турбины, компрессора, расход топлива, величина отклонения шибера и др. В зависимости 
от условий и факторов, вызвавших нагрев установки, 
выбирается параметр Qxji. Если это отказ какой-либо 
аппаратуры или оборудования, то вероятность отказа —  это, например, отказ вентилятора обдува или 
термостата. Если же нагрев установки до температуры 
самовоспламенения горючего вещества является нормой для ее режима работы, то Qxji приравнивается к 1.
Несомненно, ошибки персонала также могут 
стать причиной появления события xji > xдоп. Чтобы 
это учитывать при моделировании пожароопасных 
событий, в каждом из вышеприведенных случаев 
в качестве Qxji рассматривает вероятность ошибки человека, например, используя широкую номенклатуру 
методов оценки надежности персонала согласно [7]:
 
— зависимость вероятности совершения ошибки 
от времени, отпущенного на решение задачи;
 
— зависимость вероятности совершения ошибки 
от типа поведения человека;
 
— зависимость надежности оператора от уровня 
его загруженности (отношение суммарного времени активной работы к общей продолжительности смены);
 
— зависимость надежности человека от степени 
неожиданности задачи;
 
— зависимость вероятности совершения ошибки 
от сложности инструкции;

Чрезвычайные ситуации    
Emergency

 
— зависимость совершения ошибки от различных 
свойств аномальной задачи.
Используя указанную информацию, с помощью 
модели (9) можно описать практически любую пожароопасную ситуацию.
Стадия сценария пожара считается реализованной, если dij > 0. Это произойдет в том случае, если 
x(t)ji превысит или окажется меньше xдопij, в зависимости от характера условий возникновения пожароопасного события. Для определения вероятностной 
меры реализации стадии пожара целесообразнее 
провести статистические испытания модели (8), имитируя изменение x(t)ji в интервале, границы которого обусловлены технологическими, физическими, 
химическими и другими принципами исследуемого 
процесса. При этом учитывается влияние на процесс 
развития пожара систем защиты (технологическая 
автоматика, действия персонала). Тогда вероятность 
реализации i-й стадии j-го сценария пожара Pспij будет определяться как

 
(
)(
)
сп
г(з)
0

1
,

ij

ij
i
N d

P
K
N

>

=
−
 
(9)

где N (dij > 0) —  количество случаев dij > 0; N —  количество опытов (итераций); Кг(з)i —  коэффициент 
готовности i-й системы (средства) защиты технологического процесса. Отметим, что при выборе модели Кг(з) важно учесть ремонтопригодность системы, 
организацию ремонта [7].
Сценарий возникновения и развития пожара будет считаться пригодным для оценки пожарной безопасности путей эвакуации, когда с его помощью будет смоделирована ситуация выброса (поступления) 
взрывопожароопасных веществ в производственное 
помещение. И не только смоделирована, но и определено количество этих веществ, что необходимо для 
расчета τбл. Методы расчета количества веществ, поступивших из коммуникаций, емкостей, приведены 
в нормативных документах [1, 10, 11]. Следует отметить модель розлива жидкости, которая на основе 
экспериментальных данных адекватно описывает 
процесс истечения жидкости из трубопровода [12]:

 
(
)
пр

ф

0,003 ν τ
0,3 Q
F
R
=
⋅
+
, 
(10)

где Fпр —  площадь пролива м2; ν —  кинематическая 
вязкость жидкости, м2/с; τ —  время поступления 
жидкости из аварийного трубопровода наружу, с; 
Q —  расход горючей жидкости, поступающей из аварийного трубопровода, м3/с; Rф —  скорость фильтрации, м/с.

Интервал допустимых значений для параметра ν 
составляет 3,25–14,09 м2/с [12]. Время поступления 
жидкости τ принимается в интервале 120–300 с [12]. 
Допускается величину τ принимать по экспериментальным данным, исходя из особенностей технологического процесса на производственном объекте, 
в соответствии с проектными данными или сведениями производителей оборудования. Rф принимается 
в значениях, распределенных в интервале 23×10–7–
120×10–7 м/с [12].
Расчет величины τбл осуществляется посредством 
известных и подтвержденных методик моделирования пожара, взрыва или иных опасных для человека 
явлений. Для каждого сценария пожара, имеющего 
вероятность возникновения Pсп > 0, рассчитывается время блокирования путей эвакуации опасными 
факторами пожара. Самым неблагоприятным сценарием пожара, относительно которого будет оцениваться пожарная безопасность путей эвакуации, 
выбирается тот, при котором τбл составит самое 
меньшее значение из всех рассмотренных.

4 . Апробация моделей на производственном 
объекте
Показатель (4) апробирован при оценке пожарной безопасности путей эвакуации, расположенных 
в здании газоперекачивающих агрегатов Бардымского ЛПУ МГ —  филиала ООО «Газпром Трансгаз 
Чайковский» (рис. 1). На указанные пути предусмотрен выход с рабочих мест персонала цеха, занятого обслуживанием агрегата и других технических 
устройств. Схема эвакуации представлена на рис. 2. 
Время движения людей по эвакуационным путям 
(ЭП) рассчитывалось исходя из экспериментальных 
данных [13]: горизонтальные пути —  261÷378 м/мин; 
вертикальные лестницы (спуск) —  24÷54 м/мин; наклонные лестницы (спуск) —  100÷110 м/мин (вертикальная скорость по маршу). Время срабатывания 
СОУЭ по результатам испытаний составило 4,1 с, коэффициент готовности Kг(соуэ) = 0,953, время принятия решения принято равным 8,31 с [2; 6]. Тогда величина времени начала эвакуации составит τнэ = 13,41 с. 
Далее рассчитывалось время движения людей по ЭП, 
с учетом принятых к расчету скоростных характеристик (табл. 1).
Величины МU и σU принимались как параметры, 
характеризующие продолжительность выхода людей из отсеков газоперекачивающего агрегата и спуска с площадки обслуживания ПИ на эвакуационные пути, и рассчитывались по экспериментальным 
данным [14]. При выборке равной 98 случаев выхода людей с рабочих мест РМ 1, РМ 2 и РМ 3 (рис. 1) 
на эвакуационный путь составило 10,16 с и 4,23 с со

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
57

 
   Чрезвычайные ситуации
Emergency

случайная величина времени выхода людей на эвакуационные пути с рабочих мест, указанных на рис. 1. 
Имитация UЭ производилась с помощью датчика 
случайных чисел. Количество итераций составило 
24891 цикл. Результаты испытаний представлены 
в табл. 2.
Результаты оценки РЭПi, полученные с помощью 
модели (4, 5) и указанные в таблице 2, сравнивались с аналогичными величинами, рассчитанными по нормативной методике [1], представленными 
в табл. 3.

Таблица 2
Результаты вычислительного эксперимента по оценке 
пожарной безопасности эвакуационных путей 
расположенных в здании газоперекачивающих агрегатов 
с помощью (4, 5)

Рабочее место 
№ 1
Рабочее место 
№ 2
Рабочее место 
№ 3
Рабочее место 
№ 4

τбл, с
РЭП (1)
τбл, с
РЭП (2)
τбл, с
РЭП (3)
τбл, с
РЭП (4)
23,9
0,999
22,0
0,999
23,60
0,999
26,20
0,999

23,1
0,716
21,7
0,702
23,04
0,476
25,00
0,550

22,8
0,000
21,6
0,002
22,80
0,000
24,80
0,000

Таблица 1
Расчетные характеристики движения персонала 
по эвакуационным путям, расположенным в машинном зале 
газоперекачивающих агрегатов

Обозначение  
рабочего места
Время движения  
по эвакуационному пути, с

РМ 1
4,2

РМ 2
2,9

РМ 3
4,2

РМ 4
6,0

Рис . 1 . Рабочие места (РМ) персонала цеха на площадке обслуживания газоперекачивающего агрегата: 
РМ 1 —  отсек агрегата; РМ 2 —  отсек агрегата (ВЗК –воздухозаборная камера); РМ 3 —  отсек агрегата; РМ 4 —  на площадке обслуживания пожарных извещателей (ПИ)

Рис . 2 . Схема эвакуации персонала с площадки обслуживания агрегата:
ПИ —  пожарный извещатель; ГТД —  газотурбинный двигатель; 
ВЗК —  воздухозаборная камера; ЭУ —  эвакуационный участок; 
РМ —  рабочее место; l —  длина ЭУ, м; b —  ширина ЭУ, м; Nчел —  количество человек на эвакуационном пути. Стрелками от РМ показан выход людей с рабочих мест на ЭП.

ответственно. При аналогичной выборке МU и σU 
(рис. 1) спуска людей с площадки облуживания ПИ 
(РМ 4) составило 7,16 с и 2,09 с соответственно.
Полученные данные подставлялись в выражение 
(4) каждого эвакуационного пути:

( )

(
)

2

Э
бл
эп 1
бл

7,16
1
1,028
τ
4,2
13,41 1
exp
1
,
τ
5,23
8,73

i
U
b

−
=
−
+
+
−
×
(10)

( )

(
)

2

Э
бл
эп 2
бл

10,16
1
1,028
τ
2,9
13,41 1
exp
1
,
τ
10,59
143,14

i
U
b

−
=
−
+
+
−
×
(11)

( )

(
)

2

Э
бл
эп 3
бл

10,16
1
1,028
τ
4,2
13,41 1
exp
1
,
τ
10,59
143,4

i
U
b

−
=
−
+
+
−
×
(12)

( )

(
)

2

Э
бл
эп 4
бл

7,16
1
1,028
τ
6,0
13,41 1
exp
1
.
τ
5,23
8,73

i
U
b

−
=
−
+
+
−
×
(13)

Время блокирования τбл является переменной, 
относительно которой оценивался bэп для каждого 
эвакуационного пути. В качестве UЭ рассматривалась 

Чрезвычайные ситуации    
Emergency

Таблица 3
Результаты оценки Рэп, выполненные  
по нормативной методике [1] на основе  
расчетной схемы эвакуации (рис .2) и tсоуэ = 4,1 с

Рабочее  
место № 1
Рабочее  
место № 2
Рабочее  
место № 3
Рабочее  
место № 4

τбл, с
РЭП(1)
τбл, с
РЭП (2)
τбл, с
РЭП (3)
τбл, с
РЭП (4)

24,5
0,999
20,0
0,999
25,5
0,999
14,5
0,999

20,5
0,360
16,0
0,500
21,5
0,360
10,5
0,420

18,0
0,001
12,0
0,001
19,0
0,001
7,5
0,001

Сравнительный анализ между таблицами 2 и 3 
показал, что диапазон изменения Рэп, полученных 
с помощью разработок (4, 6), меньше, чем диапазон 
изменения Рэп полученных с помощью нормативной 
методики [1]. И значения Рэп в таблице 1 приближаются к нулевым значениям относительно времени τбл 
раньше, чем в таблице 2. Это говорит о том, что при 
использовании аппарата методики [1] не были учтены 
факторы, влияющие на продолжительность эвакуации персонала. В частности, время выхода персонала 
на пути эвакуации с рабочих мест, которое превышало время движения людей непосредственно по путям 
эвакуации на 100% и даже 350% (например, для РМ 
№ 2), а также метод определения τнэ, не учитывающий 
психологию конкретного контингента работников. 
Указанные расхождения отразились в величинах Рэ 
(рис. 3).
Апробация модели (8) и метода построения сценария пожара проводилась на примере аварии газоперекачивающего агрегата. На рис. 4 представлена 
диаграмма пожара, которая отражает причинно-следственные связи между факторами, способными стать 
причиной возникновения пожароопасных ситуаций 

и привести к пожару в здании газоперекачивающих 
агрегатов компрессорного цеха.
Для этой цели использовались данные эксплуатационной документации, сведения по отказам агрегата, мнение специалистов.
Из структуры диаграммы пожара следует, что пожароопасная ситуация «Образование горючей среды» 
в машинном зале цеха может реализоваться при выбросе из коммуникаций природного газа и (или) турбинного масла. Причиной выброса в первом случае 
является скачок давления Рг(t) > Рг(доп) в газопроводе 
топливной линии. Эти описываются вероятностью 
Qг. При моделировании события Рг(t) > Рг(доп) учитывались влияние на развитие пожароопасной ситуации 
аварийно-вытяжной вентиляции и действия персонала, которые описываются коэффициентом Kг(авв).
Аналогичным образом моделируется выброс масла и маслопровода. Скачок давления в маслосистеме 
Рм (t) > Рм(доп) вызван засорением масляных фильтров 
и отказом предохранительного клапана. Их отказы 
описывается вероятностью Qм. Влияние защиты САС 
и действия персонала описываются коэффициентом 
готовности системы аварийного слива масла в подземную емкость Kг(сас). Пожароопасная ситуация «Появление источника зажигания» реализуется тогда, когда 
произойдет образование электрической дуги в результате короткого замыкания I(t) > Iдоп в электрооборудовании. Причина возникновения события I(t) > Iдоп 
связана с ухудшением свойств изоляции, несрабатыванием автомата защиты, которые описываются Qкз. 
Неготовность системы безопасности энергоснабжения описывается коэффициентом готовности Kг(эс).
Второй источник зажигания может реализоваться в том случае, если частота вращения силовой турбины ГТД превысит предельно-допустимое значение 
Nоб (t) > Nоб(доп) и САУ окажется неготовой к остановке ГТД по сигналу аварии, персонал совершит ошибку или система экстренного аварийного останова 
не выполнит требуемую функцию.
Для анализа выбран сценарий возникновения 
и развития пожара по ветви «Выброс турбинного 
масла при разгерметизации маслопровода». По сценарию пожароопасная ситуация будет развиваться 
следующим образом: в результате засорения масляных фильтров произойдет нарастание давления 
масла в маслосистеме ГПА с последующим разрывом маслопровода на входе в маслобак. Выброс масла 
произойдет на площади 10 м2, в зоне которой находится «промвал» ГПА. Вследствие высокой частоты 
вращения силовой турбины область промвала нагреется до температуры самовоспламенения масла. 
Математическая модель указанного сценария пожара 
тогда может быть описана:

Рис . 3 . Зависимость РЭ от: А —  полученная путем использования 
модели (6), Б —  на основе методики [1]. Обозначения: FГ —  площадь горения, м2

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
59

 
   Чрезвычайные ситуации
Emergency

(
)
( )
( )
(
)

(
)

(
)
(
)

2

м

м
м доп
2

11
м доп

м
г сас

1,0028
1
exp
2σ
σ
2

1
,

Р

P
P

Р
t
M
Р
Р
t

d
Р

Q
К

−
−
−
+
π
=
×

×
−
 (14)

 (15)

где d11 —  первая стадия первого сценария пожара 
(рис. 3, 4); σр —  среднеквадратичное отклонение величины недопустимого (аварийного) значения Рм(t), 
МПа2; MР —  математическое ожидание недопустимого (аварийного) значения величины Рм(t); d21 — 
вторая стадия первого сценария пожара (рис. 3, 4); 
σN —  среднеквадратичное отклонение величины недопустимого (аварийного) значения Nоб(t); MN —  математическое ожидание недопустимого (аварийного) 
значения величины Nоб(t).
Статистические испытания моделей (15), (16) показали реалистичность рассматриваемого сценария 
пожара, так как вероятность реализации стадии d11 
и стадии d21 превысила нулевое значение.

Рис . 4 . Диаграмма пожара в машинном зале компрессорного цеха (сокращенный вариант):
СЭАО —  система экстренного аварийного останова; ГТД —  газотурбинный двигатель; СТ —  силовая турбина; САУ —  система автоматического управления; ЭКА —  электрический коммутационный аппарат; КЗ —  короткое замыкание; ЭО —  электрическое оборудование; 
ЭС —  энергоснабжение; ГПА —  газоперекачивающий агрегат; МП —  маслопровод; ТЛ —  топливная линия; АВВ —  аварийно-вытяжная 
вентиляция; МС —  маслосистема; ЗРА —  запорно-регулирующая арматура; ВМП —  воздушно-механическая пена; ОП —  огнетушащий порошок; Рг(t) —  текущее давление газа, МПа; Рг(доп) —  допустимое давление газа, МПа; Рм(t) —  текущее давление турбинного масла, МПа; 
Рм(доп) —  допустимое давление масла, МПа; Nоб(t) —  текущее значение частоты вращения турбины газотурбинного двигателя (ГТД), об/
мин; Nоб(доп) —  допустимое значение частоты вращения турбины ГПА, об/мин; I(t) —  текущее значение тока в электросети или электрооборудовании, А; Iдоп —  допустимое значение величины тока в электросети, электрооборудовании, А; Kг(авв) —  коэффициент готовности 
аварийно-вытяжной вентиляции (АВВ) цеха; Kг(сас) —  коэффициент готовности системы аварийного слива (САС) масла в подземную емкость; Kг(сау) —  коэффициент готовности системы автоматического управления (САУ); Kг(эс) —  коэффициент готовности системы безопасности энергоснабжения (СБЭ); Kг(ао) —  коэффициент готовности системы экстренного аварийного останова агрегата (ЭАО); Qг —  вероятность 
возникновения события Рг(I) > Рг(доп); Qм —  вероятность возникновения события Рм(t) > Рм(доп); Qкз —  вероятность возникновения переходного сопротивления (короткого замыкания) в электрооборудовании; QN —  вероятность возникновения события Nоб(t) > Nоб(доп)

Чрезвычайные ситуации    
Emergency

5 . Заключение
Обоснована необходимость включения в научно-методический аппарат оценки вероятности 
эвакуации людей при пожаре, используемый в нормативных документах по пожарной безопасности, 
математических моделей, описывающих случайное 
изменение времени эвакуации персонала. Это позволит усовершенствовать методику оценки вероятностей эвакуации персонала по эвакуационным путям и из производственных помещений. Кроме этого 
появляется методический «инструмент» для оценки 
пожарной безопасности временных и постоянных 
рабочих мест персонала производственных объектов на основе показателя пожарной безопасности (4), 
в том числе и при противодействии распространению пожару средствами пожаротушения.
Методика построения сценариев возникновения 
и развития пожара позволит усовершенствовать подходы к разработке технических требований к систе
мам активной противопожарной защиты. Например, 
изменить условия срабатывания СОУЭ, когда сигналы на запуск световых табло, звуковых сирен или 
речевого оповещения будет происходить не от сигналов пожарных извещателей, а от технологической автоматики, если известно, что аварийный режим технологического оборудования достоверно приводит 
к возникновению пожароопасной ситуации. В этом 
случае величина времени блокирования путей эвакуации может увеличиться до тех значений, при которых гарантирована своевременная эвакуация людей.
И еще одна важная составляющая практической 
реализации разработок состоит в том, что на их основе могут быть получены необходимые сведения 
для инструкций о мерах пожарной безопасности, 
противопожарных инструктажей, пожарно-технического минимума, противоаварийных тренировок, 
учебных эвакуационных мероприятий.

Литература
1. Методика определения расчетных величин пожарного 
риска на производственных объектах [Электронный ресурс]: утв. Приказом МЧС России от 10.07.2009 г. № 404: 
зарегистрировано в Минюсте России 17.08. 2009 г. 
№ 14541 (в ред. Приказа МЧС России от 14.12.2010 г. 
№ 649). справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
2. Холщевников В. В., Самошин Д. А., Парфененко А. П. 
Эвакуация и поведение людей при пожаре: учеб. пособие. М.: Академия МЧС ГПС России, 2015. — 262 с.
3. Кирилов А. Э., Трефилов В. А. Математическая модель 
оценки пожарной безопасности компрессорного цеха 
газотранспортного предприятия // Безопасность труда 
в промышленности. — 2016. — № 9. —  С. 38–45.
4. Кирилов А. Э., Дикарева М. Н. Оценка безопасности работников компрессорного цеха посредством статистических испытаний имитационной модели эвакуации // 
Материалы Х Юбилейной междунар. научн.-практ. 
конф. «Актуальные проблемы охраны труда и безопасности производства». Пермь, 2017. —  С. 144–154.
5. Борисов С. В., Денисов В. А., Душков Б. А. Справочник 
по инженерной психологии. М.: Машиностроение, 
1982. — 368 с.
6. Самошин Д. А. Методологические основы нормирования безопасной эвакуации людей из зданий при пожаре. Дис. докт. техн.наук: 05.26.03. —  М. — 2017. — 357 с.

7. Острейковский В. А. Теория надежности: Учеб: для 
вузов/ В. А. Острейковский. —  М.: Высш.шк., 2003. — 
463 с.: ил.
8. Трефилов В. А. Теоретические основы безопасности 
человека: курс лекций. —  Пермь: Пермское кн. изд-во, 
2006. — 100 с.
9. Кирилов А. Э., Черный К. А. Модель оценки пожарной 
безопасности путей эвакуации производственных 
помещений и зданий // Газовая промышленность. — 
2018. — № 9 (774). —  С. 120–124.
10. Халиков В. Д., Хафизов Ф. Ш., Субачев С. В. Метод 
опре деления площади аварийного пролива нефти 
из технологических трубопроводов // Технологии 
техносферной безопасности: интернет-журнал. Вып. 
2(72). — 2017. —  С. 1–5. http//ipb.mos.ru/ttb
11. Шебеко Ю. Н., Гордиенко Д. М., Некрасов В. П. Исследование процесса эвакуации людей при пожаре с этажерки 
технологической линии газоперерабатывающего завода // Пожарная безопасность. ‒ 2008. — № 1. —  С. 83–88.
12. Кирилов А. Э. Оценка времени движения людей 
по участкам эвакуации повышенной сложности // 
Вестник ПНИПУ. Безопасность и управление рисками. — 2016. — № 5. —  С. 34–41.

References
1. Metodika opredeleniya raschetnykh velichin pozharnogo 
riska na proizvodstvennykh ob”ektakh [The method for 
determining the calculated values   of fire risk at industrial facilities]. utv. Prikazom MChS Rossii ot 10.07.2009 
g. № 404: zaregistrirovano v Minyuste Rossii 17.08. 2009 

g. № 14541 (v red. Prikaza MChS Rossii ot 14.12.2010 g. 
№ 649). sprav. —  pravovoy sistemy «Konsul’tantPlyus» [approved. Order of the Ministry of Emergency Situations of 
Russia of 10.07.2009, No. 404: registered with the Ministry 
of Justice of Russia on 17.08. 2009 No. 14541 (as amended by 

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
61

 
   Чрезвычайные ситуации
Emergency

Order No. 649 of the Ministry of Emergency Situations of 
Russia of December 14, 2010). right-legal system “Consultant Plus”].(in Russian).
2. Kholshchevnikov V. V., Samoshin D. A., Parfenenko A. P. Evakuatsiya i povedenie lyudey pri pozhare [Evacuation and behavior of people in case of fire]. Moscow: 
Akademiya MChS GPS Rossii Publ., 2015. 262 p. (in Russian).
3. Kirilov A. E., Trefilov V. A. Matematicheskaya model’ otsenki pozharnoy bezopasnosti kompressornogo tsekha 
gazotransportnogo predpriyatiya [Mathematical model for 
assessing the fire safety of the compressor department of a 
gas transmission enterprise]. Bezopasnost’ truda v promyshlennosti [Labor Safety in Industry]. 2016, I. 9, pp. 38–45. 
(in Russian).
4. Kirilov A. E., Dikareva M. N. Otsenka bezopasnosti rabotnikov kompressornogo tsekha posredstvom statisticheskikh ispytaniy imitatsionnoy modeli evakuatsii [Assessment of the safety of workers of the compressor shop 
through statistical tests of a simulation model of evacuation]. Materialy Kh Yubileynoy mezhdunar. nauchn.-prakt. 
konf. «Aktual’nye problemy okhrany truda i bezopasnosti 
proizvodstva» [Proceedings of the Jubilee Intern. scientific-practical. conf. “Actual problems of labor protection and 
production safety”]. Perm’, 2017, pp. 144–154. (in Russian).
5. Borisov S. V., Denisov V. A., Dushkov B. A. Spravochnik po 
inzhenernoy psikhologii [Handbook of engineering psychology]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1982. 368 p. (in Russian).
6. Samoshin D. A. Metodologicheskie osnovy normirovaniya 
bezopasnoy evakuatsii lyudey iz zdaniy pri pozhare. Dokt. 
Diss [Methodological bases of rationing of safe evacuation 
of people from buildings in case of fire. Doct. Diss]. Moscow, 2017. 357 p. (in Russian).

7. Ostreykovskiy V. A. Teoriya nadezhnosti [Reliability theory]. Moscow: Vyssh.shk. Publ., 2003. 463 p. (in Russian)
8. Trefilov V. A. Teoreticheskie osnovy bezopasnosti cheloveka: 
kurs lektsiy [Theoretical foundations of human security]. 
Perm’: Permskoe kn. Publ., 2006. 100 p. (in Russian).
9. Kirilov A. E., Chernyy K. A. Model’ otsenki pozharnoy bezopasnosti putey evakuatsii proizvodstvennykh pomeshcheniy i zdaniy [The fire safety assessment model for the 
evacuation routes of industrial premises and buildings]. 
Gazovaya promyshlennost’ [Gas industry]. 2018, I. 9 (774), 
pp. 120–124. (in Russian).
10. Khalikov V. D., Khafizov F. Sh., Subachev S. V. Metod opredeleniya ploshchadi avariynogo proliva nefti iz tekhnologicheskikh truboprovodov [Method for determining the area 
of   emergency spillage of oil from technological pipelines]. 
Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti: internet-zhurnal 
[Technosphere Safety Technologies: Internet magazine]. 
2017, V. 2(72), pp. 1–5. Available at: http//ipb.mos.ru/ttb. 
(in Russian).
11. Shebeko Yu.N., Gordienko D. M., Nekrasov V. P. Issledovanie protsessa evakuatsii lyudey pri pozhare s etazherki 
tekhnologicheskoy linii gazopererabatyvayushchego zavoda [Investigation of the process of evacuation of people in 
case of fire from a shelf of the technological line of a gas 
processing plant]. Pozharnaya bezopasnost’ [Fire Safety]. 
2008, I. 1, pp. 83–88. (in Russian).
12. Kirilov A. E. Otsenka vremeni dvizheniya lyudey po 
uchastkam evakuatsii povyshennoy slozhnosti [Estimation 
of the time of movement of people in areas of evacuation 
of increased complexity]. Vestnik PNIPU. Bezopasnost’ i upravlenie riskami [Bulletin of the PNRPU. Security and risk 
management]. 2016, I. 5, pp. 34–41. (in Russian).

New Approaches to Fire Safety Assessment of Personnel during Its 
Evacuation from Industrial Premises in Case of Fire

A . E . Kirilov, Engineer, Bardym Line Operation Directorate of Gas Pipelines
K . A . Cherny, Doctor of Engineering, Associate Professor, Head of Chair, Perm National Research Polytechnic University

In this paper have been presented new approaches to fire safety assessment of personnel during its evacuation from industrial 
premises. A method for composition of scenarios for a fire break-out and development based on the Ishikawa Diagram, as well 
as a mathematical model characterizing the process of fire break-out and development have been implemented. A fire safety 
index for personnel escape routes has been introduced, and models for assessment the probability of personnel evacuation have 
been used. Have been concerned problematic issues related to humans’ behavioral feature during fire, their moving in case of 
evacuation inside enclosed and confined spaces, distance of workplaces from escape routes, reliability of emergency voice alarm 
communication system. An approach for safety assessment of automatic fire extinguishing units containing fire-extinguishing 
agents which are hazardous to human health has been proposed. Examples for approbation of developments in the process of 
fire safety assessment for escape routes, and composition of fire in a machinery room of gas transmission provider’s compressor 
section have been presented.

Keywords: evacuation model, escape routes, evacuation, fire safety, hazardous fire factors, Ishikawa Diagram, fire 
hazardous situation, fire safety index.

Образование    
Education

УДК 377.121.427 
DOI: 10.12737/article_5c7e36b376aac1.48772826
Формирование примерных учебных планов 
подготовки выпускников на основе анализа 
профессиональных стандартов в области 
природообустройства и водопользования

И. Г. Галямина, профессор, канд.техн. наук, председатель Научно-методического совета 
по природообустройству и водопользованию. ФУМО по УГСН 20.00.00 Техносферная безопасность 
и природообустройство

Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева (РГАУ-МСХА им.  К.А.Тимирязева)

e-mail: igalyamina@yandex.ru

Приведен алгоритм формирования учебных планов  подготовки кадров по направлению «Природообустройство и водопользование» в соответствии с проектом федеральнных государственных стандартами 3++, актуализированных с 
использованием профессиональных стандартов, на примере проекта примерной 
основной образовательной программы направления.

Ключевые слова:  
образовательные стандарты,  
профессиональные стандарты,  
примерная образовательная 
программа,  
вузовская образовательная программа,  
учебный план,  
природообустройство,  
водопользование.

1 . Введение
Федеральные государственные образовательные стандарты (далее — ФГОС) и примерные основные образовательные программы (далее — ПООП) третьего поколения, 
актуализированные на основе анализа профессиональных 
стандартов, являются необходимыми материалами при 
разработке образовательных программ вузов. Одной из 
важных частей ПООП является примерный учебный 
план, составленный путем анализа компетенций, которыми должны обладать выпускники для решения задач 
своей деятельности. В свою очередь, задачи деятельности 
и компетенции проектируются разработчиками ПООП 
на основе изучения профессиональных стандартов. В статье приводятся алгоритм и особенности формирования 
примерных учебных планов.

2 . Формирование учебного плана, компетенций 
и индикаторов их достижения
Учебный план является частью основной профессиональной образовательной программы (ПООП) вуза, 
разрабатываемой на основе федерального государственного образовательного стандарта и примерной 

основной образовательной программы по каждому 
направлению или специальности, которые являются 
комплектом нормативно-рекомендательного обеспечения разработки основных профессиональных образовательных программ (ОПОП).
Учебный план образовательной организации определяет содержание образования [1–6]. Поэтому к его 
разработке следует подходить очень взвешенно, основываясь на миссии вуза, которая определяет цели 
потребителей образовательных услуг — личности, работодателей, общества. Как известно из международного 
стандарта ИСО 9001[7, 8], удовлетворение требований 
потребителей является первым принципом менеджмента 
качества, т.е. определяет качество образования. В то же 
время, основой учебного плана в его обязательной части 
является примерный учебный план, единый для всех 
образовательных организаций, реализующих ФГОС 
по определенному направлению (специальности), что 
существенно повышает важность его роли.
Содержание образования определяется перечнем 
дисциплин. Алгоритм определения этого перечня 
показан на рис. 1.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
63

 
   Образование
Education

Из рис. 1 следует, что формирование перечня дисциплин в Примерном учебном плане необходимо начинать с определения задач деятельности, что можно 
сделать, анализируя профессиональные стандарты 
или, при их отсутствии, опрашивая работодателей [9]. 
Так, анализ профессиональных стандартов в области 
природоохранного обустройства территорий показал 
следующее (табл. 1).
При этом был проведен анализ обобщенных трудовых функций следующих профессиональных стандартов: 16.006 — Специалист в области обращения с отходами, 16.007 — Специалист по эксплуатации станций 
водоподготовки, 16.013 — Специалист по эксплуатации 
насосных станций водопровода, 16.015 — Специалист 
по эксплуатации водозаборных сооружений, 16.016 — 
Специалист по эксплуатации очистных сооружений 
водоотведения, 16.032 — Специалист в области производственно-технического и технологического обеспечения строительного производства, 40.062 — Специалист по качеству продукции, 40.117 — Специалист 
по экологической безопасности, 40.172 — Специалист 
в области проектирования сооружений водоподготовки 
и водозаборных сооружений.
Всего для определения задач деятельности бакалавров были проанализированы обобщенные трудовые 
функции 13 профессиональных стандартов из 5 областей профессиональной деятельности (по Реестру 

Минтруда) и задач деятельности магистров — 9 профессиональных стандартов из 6 областей.
Сложность анализа трудовых функций для определения задач деятельности заключалась в том, что 
формулировки трудовых функций и задач деятельности не совпадают. Поэтому требовался поиск смысла. 
Также требовался учет отсутствия у выпускников 
опыта практической работы, хотя трудовые функции 
формулировались с учетом наличия у бакалавров как 
минимум двухлетнего опыта.
На основе анализа задач деятельности были сформированы компетенции, которые необходимы для 
решения производственных задач (рис. 2).
Общепрофессиональные (ОПК) и обязательные 
профессиональные компетенции (ПК), которые являются едиными для всех направленностей (профилей), 
формируются дисциплинами обязательной части примерного учебного плана, рекомендуемые — вариативной 
частью, дисциплины которой определяют содержание 
направленности (профиля) направления (табл. 2, 3). При 
этом обязательные профессиональные компетенции 
являются также едиными для всех типов задач.
Кроме профессиональных компетенций, в  ФГОСах 
и ПООПах приводятся также универсальные компетенции (УК), которые также являются едиными для 
всех направлений и могут формироваться дисциплинами обязательной и вариативных частей учебного 
плана. Совокупность компетенций должна дать выпускнику способность осуществлять профессиональ
Рис . 1 . Определение перечня дисциплин учебного плана

Задачи деятельности выпускника

Компетенции, необходимые для их решения

Индикаторы достижения компетенций

Дисциплины, определенные на основе индикаторов,  
формирующие компетенции

Учебный план

Таблица 1
Пример определения задач деятельности на основе анализа профессиональных стандартов

Область профессиональнойдеятельности
Тип задачи
Задачи профессиональной деятельности бакалавра

Строительство  
и коммунально- 
бытовое хозяйство

Технологический
Подготовка к началу производства строительства объектов природообустройства 
и водопользования.

Организационно-управленческий

Определение потребности в машинах, оборудовании, материальных и трудовых ресурсах, 
разработка планов и графиков проведения работ по техническому обслуживанию, текущему 
и капитальному ремонту оборудования объектов природообустройства и водопользования.

Организация работ по инвентаризации, паспортизации и ведению активного мониторинга природно-техногенных систем, определение их технического и экологического состояния.

Проектно- 
изыскательский

Участие в подготовке проектной документации по сооружениям природообустройства и водопользования.

Выполнение компоновочных решений и специальных расчетов сооружений природообустройства и водопользования

Рис . 2 . Структура профессиональных компетенций

Задачи  
деятельности

Общепрофессиональные
Профессиональные

Профессиональные
компетенции

Обязательные
Рекомендуемые

Образование    
Education

Таблица 2
Пример формирования обязательных профессиональных компетенций

Задачи деятельности
Обязательные профессиональные компетенции (ПК)

Определение потребности в машинах, оборудовании, материальных и трудовых ресурсах, разработка планов и графиков проведения работ по техническому обслуживанию, текущему и капитальному ремонту оборудования 
природно-техногенных комплексов.

ПКО-2 . Способен к организации деятельности по обеспечению ресурсами, техническому обслуживанию, 
контролю качества, экологической безопасности 
работ в области природообустройства и водопользования.
Организация работы по контролю качества работ и экологической безопасности, управлению рисками, разработка комплекса мер по предупреждению 
и устранению аварий.

Подготовка материалов для выполнения проектно-изыскательских мероприятий, 
сбор и систематизация данных по результатам инженерно-геодезических изысканий для проектирования сооружений природообустройства и водопользования.

ПКо-4 . Способен к подготовке данных по результатам 
инженерно-геодезических изысканий, проектной 
документации, технических решений для проектирования сооружений природообустройства и водопользования.
Участие в подготовке проектной документации по сооружениям природообустройства и водопользования.

Выполнение компоновочных решений и специальных расчетов сооружений 
природообустройства и водопользования.

Таблица 3
Пример формирования рекомендуемых профессиональных компетенций

Задачи деятельности
Рекомендуемые профессиональные компетенции

Направленность (профиль): МЕЛИОРАЦИЯ, РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОХРАНА ЗЕМЕЛЬ

Тип задач профессиональной деятельности: организационно-управленческий

Организация работ по эксплуатации мелиоративных объектов, по 
повышению технического уровня и работоспособности мелиоративных систем.

ПКр-2 . Способен к организации работ по эксплуатации 
мелиоративных объектов и природоохранных мероприятий..

Организация природоохранных мероприятий при проведении 
мелиоративных работ.

Направленность (профиль): УПРАВЛЕНИЕ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ И ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Тип задач профессиональной деятельности: организационно-управленческий

Организация работы с персоналом, осуществляющим деятельность по эксплуатации объектов водопользования, планирование 
водохозяйственной и водоохранной деятельности.

ПКр-5 . Способен к организации работ по эксплуатации 
водохозяйственных объектов, оценке состояния водных 
объектов.

Тип задач профессиональной деятельности: проектно-изыскательский

Участие в разработке Схем комплексного использования и охраны объектов, Правил использования водных ресурсов водохранилищ.

ПКр-6 .Способен к участию в разработке Схем комплексного 
использования и охраны объектов, Правил использования 
водных ресурсов водохранилищ, проектов для улучшения 
качества вод и их повторного использования.
Участие в разработке проектов биоинженерных систем на водосборах для улучшения качества вод и их повторного использования.

Направленность (профиль): ПРИРОДООХРАННОЕ ОБУСТРОЙСТВО ТЕРРИТОРИЙ

Тип задач профессиональной деятельности: организационно-управленческий

Участие в руководстве работами по формированию эффективной 
системы управления отходами, разработка мероприятий для 
недопущения захоронения или уничтожения отходов, которые 
могут быть использованы в качестве вторичного сырья, оценка 
степени ущерба и деградации природной среды, поиск путей 
совершенствования природоохранного обустройства.

ПКр-10 . Способен к участию в руководстве работами по 
формированию эффективной системы управления отходами, 
разработке мероприятий для недопущения захоронения или 
уничтожения отходов, к определению путей совершенствования 
природоохранного обустройства и деятельности по обращению 
с отходами производства.

ную деятельность не менее чем в одной области из 
установленных в ПООП и решать задачи профессиональной деятельности не менее чем одного типа, установленного в ФГОС ВО.
Следующий шаг — формулирование индикаторов 
достижения компетенций. Здесь возможно использование следующих путей:

 
— привычный путь — применение комплекса 
«Знания, умения, навыки»;
 
— описание знаниевой компоненты и деятельностной компоненты компетенции, включая 
опыт ее применения;
 
— приведение аннотации дисциплины, которая 
может сформировать компетенцию;

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
65

 
   Образование
Education

 
— декомпозиция задачи деятельности, для решения которой формируется компетенция, на отдельные действия;
 
— смешение всех вышеприведенных путей.
Каждый из этих путей имеет свои достоинства и недостатки. Ниже (табл. 4) приведен пример описания 
индикаторов достижения компетенций, использо
ванный при разработке ПООП направления 20.03.02 
(бакалавриат) и 20.04.02 (магистратура) «Природообустройство и водопользование».
Индикаторы достижения компетенций позволяют 
определить дисциплину(ы), которая(ые) формируют 
компетенции (табл. 5).

Таблица 4
Пример формулирования индикаторов достижения компетенций

Компетенция
Индикаторы достижения компетенций

Уровень высшего образования — бакалавриат

УК-2 . Способен определять круг задач 
в рамках поставленной цели и выбирать 
оптимальные способы их решения, исходя 
из действующих правовых норм, имеющихся ресурсов и ограничений

ИД-1УК-2 . Знания и владение методами управления процессами, земельного, водного 
и экологического права.
ИД-2УК-2 . Умение применять в практической деятельности для разработки и реализации 
проектов в области природообустройства и водопользования методы управления процессами, водного, земельного и экологического права.

ОПК-3 . Способен использовать в профессиональной деятельности в области 
природообустройства и водопользования 
экономические и правовые знания, умения и навыки, нормативную, распорядительную и проектную документацию

ИД-1ОПК-3 . Знания и владение экономическими и правовыми методами, знание нормативной, распорядительной и проектной документации.
ИД-2ОПК-3 . Умение применять в профессиональной деятельности при управлении процессами природообустройства и водопользования экономические и правовые знания 
и методы, нормативную, распорядительную и проектную документацию.

ПКо-1 . Способен к участию в строительстве 
объектов природообустройства и водопользования

ИД-1ПКо-1 . Знание и владение методами строительства объектов природообустройства 
и водопользования.
ИД-2ПКо-1 . Умение решать задачи, связанные с применением в практической деятельности 
методов строительства объектов природообустройства и водопользования.

ПКр-2 . Способен к организации работ по 
эксплуатации мелиоративных объектов 
и природоохранных мероприятий

ИД-1 ПКр-2 . Знание и владение методами организации комплекса работ по эксплуатации 
мелиоративных объектов, природоохранных мероприятий.
ИД-2 ПКр-2 . Умение решать задачи, связанные с организацией комплекса работ по мелиорации, рекультивации и охране земель, оценке мелиоративного состояния земель.

Уровень высшего образования — магистратура

УК-2 . Способен управлять проектом на 
всех этапах его жизненного цикла
ИД-1ОПК-2 . Знания и владение методами управления проектами.
ИД-2ОПК-2 . Умение применять в практической деятельности методы управления проектами 
для разработки и реализации проектов в области природообустройства и водопользования.

ОПК-4 . Способен проводить технико-экономическую оценку мероприятий и технических решений в области природообустройства и водопользования

ИД-1ОПК-4 . Знание методов технико-экономической оценки мероприятий и технических 
решений.
ИД-2ОПК-4 . Умение применять в практической деятельности методы технико-экономической оценки мероприятий и технических решений в области природообустройства 
и водопользования.

ПК-1 . Способен к проведению исследований работы природно-техногенных систем 
для совершенствования технологий с целью повышения эффективности их работы 
и обеспечения выполнения требований 
экологической безопасности

ИД-1ПК-1 . Знания и владение методами исследований систем.
ИД-2ПК-1 . Умение использовать методы проведения исследований для совершенствования технологий с целью повышения эффективности работы природно-техногенных 
систем и обеспечения выполнения требований экологической безопасности.

Таблица 5
Пример выбора дисциплин учебного плана

Индикаторы достижения компетенции
Дисциплины, формирующие компетенцию

ИД-1ПК-1. Знание и владение основами строительного дела
ИД-2ПК-1. Умение решать задачи, связанные с применением в практической деятельности методов строительства объектов природообустройства 
и водопользования.

1. Модуль «Основы строительного дела»
Инженерные конструкции
Механика грунтов, основания и фундаменты
Строительные материалы
2. Технологии и организация работ по строительству объектов природообустройства и водопользования.

ИД-1ПК-2. Знания и владение методами организации работ по обеспечению ресурсами, техническому обслуживанию, контролю качества, экологической безопасности.
ИД-2ПК-2. Умение решать задачи, связанные с применением в практической деятельности при строительстве и реконструкции объектов природообустройства и водопользования методов организации работ.

1. Технологии и организация работ по строительству объектов природообустройства и водопользования.
2.  Экологическая безопасность в природообустройстве 
и водопользовании.
3.  Управление качеством процессов природообустройства и водопользования.

Образование    
Education

Следующий этап — формирование структуры примерного учебного плана:
а) разделение на обязательную и вариативную части;
б) распределение по семестрам.
Пункт а) должен соответствовать требованиям 
ФГОС: объем обязательной части должен составлять не 
менее 60% общего объема программы бакалавриата и не 
менее 50% общего объема программы магистратуры.
Распределение по семестрам требует разработки 
структурно-логической связи дисциплин. Так, изуче
Таблица 6
Примерный учебный план подготовки бакалавра по направлению «Природообустройство и водопользование»

Индекс
Наименование дисциплин
Трудо- 
емкость,  
зач . ед .

Распределение по семестрам 
трудоемкости, зач .ед .
Формируемые 
компетенции
1
2
3
4
5
6
7
8

17
17
17
17
17
17
17
12

Б1 .Б
ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Модуль гуманитарных дисциплин

Б1.Б.1
Философия
3
3
УК-5

Б1.Б.2
История
3
3
УК-5

Б1.Б.3
Политология
3
3
УК-5

Б1.Б.4
Культурология
3
3
УК-5, УК-6

Б1.Б.5
Экономика предприятия
3
3
ОПК-3

Б1.Б.6
Менеджмент
3
3
УК-3

Б1.Б.7
Водное, земельное и экологическое право
3
3
УК-2 ОПК-3

Б1.Б.8
Иностранный язык
6
3
3
УК-4, УК-5, УК-6

Б1.Б.9
Физическая культура
2
2
УК-6, УК-7

Модуль математических и естественно-научных дисциплин

Б1.Б.10
Математика
14
3
4
3
4
ОПК-1

Б1.Б.11
Физика
8
5
3
ОПК-1

Б1.Б.12
Информационные технологии
3
3
УК-1, ОПК-1
ОПК-2

Б1.Б.13
Геология и гидрогеология
3
3
ОПК-1

Б1.Б.14
Гидрология
4
4
ОПК-1

Б1.Б.15
Химия
3
3
ОПК-1

Б1.Б.16
Метеорология и климатология
3
3
ОПК-1

Б1.Б.17
Геосистемы
2
2
ОПК-1

Модуль общеинженерных дисциплин

Б1.Б.18
Строительная механика
ОПК-1

Б1.Б.18.01
Теоретическая механика
3
3
ОПК-1

Б1.Б.18.02
Сопротивление материалов
5
5
ОПК-1

Б1.Б.19
Гидравлика
4
4
ОПК-1

Б1.Б.20
Инженерная графика и начертательная геометрия
4
2
2
ОПК-1

Б1.Б.21
Метрология, стандартизация и сертификация 
в природообустройстве и водопользовании
3
3
ОПК-1

Б1.Б.22
Электротехника, электроника и автоматика
3
3
ОПК-1

Модуль общих технологических дисциплин

Б1.Б.23
Природно-техногенные комплексы и основы 
природообустройства
3
3
ОПК-1

Б1.Б.24
Водохозяйственные системы и водопользование
3
3
ОПК-1

Рис . 3 . Структурно-логическая связь дисциплин

Математика
Физика 

Строительная 
механика

Электро- 
техника

Технологические дисциплины

ние дисциплин естественнонаучного и математического модуля должно предшествовать модулю общеинженерных дисциплин, например (рис. 3).
Ниже (табл. 6 и 7) приведены примерные учебные 
планы подготовки бакалавров и магистров.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
67

 
   Образование
Education

Индекс
Наименование дисциплин
Трудо- 
емкость,  
зач . ед .

Распределение по семестрам 
трудоемкости, зач .ед .
Формируемые 
компетенции
1
2
3
4
5
6
7
8

17
17
17
17
17
17
17
12

Б1.Б.25
Мониторинг природно-техногенных систем
2
2
ОПК-1

Б1.Б.26
Технологии ресурсного природопользования
2
2
ОПК-1

Б1.Б.27
Управление процессами природообустройства 
и водопользования
УК-1, УК-2, УК-3, 
ОПК-1, ОПК-4, ПК-2

Б1.Б.27.1
Основы управления процессами природообустройства и водопользования
3
3
УК-2, УК-3,
ОПК-1, ОПК-4

Б1.Б.27.2
Анализ и синтез процессов природообустройства и водопользования
3
3
УК-1 ОПК-1

Б1.Б.27.3
Качество процессов природообустройства 
и водопользования
3
3
ОПК-4
ПК-2

Б1.Б.28
Основы строительного дела

Б1.Б.28.1
Инженерные конструкции
3
3
ОПК-1, ПК-1

Б1.Б.28.2
Механика грунтов, основания и фундаменты
4
4
ОПК-1, ПК-1

Б1.Б.28.3
Строительные материалы
3
3

Б1.Б.29
Экологическая безопасность в природообустройстве и водопользовании
4
4
ОПК-1, ПК-2

Б1.Б.30
Инженерные изыскания в природообустройстве и водопользовании
3
3
ОПК-1, ПК-4

Б1.Б.31
Основы проектирования объектов природообустройства и водопользования
3
3
ОПК-1, ОПК-3,
ПК-4

Б1.Б.32
Технологии и организация работ по строительству объектов природообустройства и водопользования
4
4
ОПК-1, ПК-1, ПК-2

Б1.Б.33
Безопасность жизнедеятельности
3
3
УК-8

Б1.Б.34
Основы научных исследований
2
2
УК-6, ОПК-1,
ПК-3, ПК-4

Дисциплины обязательной части
139
29
25
19
19
19
12
13
3

Б2
Практики

Б2.1
Практика учебная
9
6
3

Б2.2
Производственная практика
3
3

ИТОГО по обязательной части
151
29
31
19
22
19
15
13
3

Б3
Итоговая аттестация
9
9

Количество экзаменов обязательной части
3
2
2
2
3
1
1

Окончание табл. 6

Таблица 7
Примерный учебный план подготовки магистра по направлению «Природообустройство и водопользование»

Индекс
Наименование
Трудоемкость
Распределение по семестрам

зач . ед .
акад .
часы
1
2
3
4

Б1 .
Дисциплины (модули)

Б1 .Б
Обязательная часть

Гуманитарный модуль

Б1.Б.1
Философские проблемы науки и техники
3
108
3

Б1.Б.2
Цифровая экономика
3
108
3

Б1.Б.3
Нормативно-правовые основы природообустройства и водопользования
3
108
3

Б1.Б.4
Деловой иностранный язык
3
108
3

Б1.Б.5
Управление качеством образования
3
108
3

Образование    
Education

Индекс
Наименование
Трудоемкость
Распределение по семестрам

зач . ед .
акад .
часы
1
2
3
4

Б1.Б.6
Психология управленческой деятельности
3
108
3

Б1.Б.7
Политическая культура
3
3

Естественно-научный модуль

Б1.Б.8
Математическое моделирование процессов в компонентах природы
3
108
3

Б1.Б.9
Геоинформационные системы
3
108
3

Технологический модуль

Б.Б.10
Информационные технологии
3
108
3

Б.Б.11
Управление качеством окружающей среды
3
108
3

Б.Б.12
Принятие решений при управлении природно-техногенными 
комплексами
4
144
4

Б.Б.13
Управление экологическими проектами и рисками
3
108
3

Б.Б.14
Управление процессами природообустройства и водопользования
4
144
4

Б.Б.15
Инновационные технологии проектирования, строительства 
и реконструкции природно-техногенных комплексов.
4
144
4

Б.Б.16
Основы научной и инновационной деятельности
4
144
4

Всего по Блоку 1.
52
1872
22
21
9

Б2 .
Блок 2 «Практика»

Б2 .Б Обязательная часть Блока 2

Б2.Б.1
Ознакомительная практика учебная
3
108
3

Б2.Б.2
Практика педагогическая в семестре
3
108
3

Б2..Б.3
Практика преддипломная
6
216
6

Всего по Блоку Б2 .Б
12
432
3
3
6

ИТОГО по обязательной части
64
2304
22
24
12
6

Часть, формируемая участниками образовательных отношений

Б1.В.1
Дисциплины
38
1368
6
2
13
17

Б1.В.2
Научно-исследовательская работа (получение первичных навыков  
научно-исследовательской работы) в семестре
3
108
3

Б2.В.
Практика производственная
6
216
6

ИТОГО по части
47
1692
6
8
16
17

Б3 .
Блок 3 «Государственная итоговая аттестация»

Б3.1
Итоговая аттестация
9
324
9

Всего по блоку Б3 .ГИА
9
324
9

ИТОГО
120
4320
28
32
28
32

Окончание табл. 7

3 . Заключение
Разработка примерных основных образовательных 
программ на основе ФГОС 3++, актуализированных с учетом профессиональных стандартов, является трудной 
и неоднозначной задачей. Она требует анализа большого 
количества профессиональных стандартов и формирования компетенций на основе трудовых функций и задач 
трудовой деятельности, определенных в ПК. Ответственной задачей является создание индикаторов достижения 

компетенций — универсальных, общепрофессиональных 
и профессиональных и формирование примерного учебного плана направления (специальности), призванного 
стать контентом для разработки вузовских образовательных программ и сохранить единство образовательного 
пространства. В статье приведен авторский алгоритм 
формирования примерных учебных планов, который может являться примером формирования учебных планов 
и для других направления и специальностей.

Литература
1. Девисилов В. А. Содержание и технология проектирования вузовских основных образовательных программ 
(на примере направления «Техносферная безопас
ность») // Безопасность в техносфере. — 2010. — № 5. — 
С. 44–57.

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2018
69

 
   Образование
Education

2. Девисилов В. А. Принципы построения образовательных программ и технолгии обучения по направлению 
«Техносферная безопасность» // Безопасность в техносфере. — 2010. — № 6. — С. 54–62.
3. Девисилов В. А., Павлихин Г. П. Примерная основная 
образовательная программа высшего профессионального образования по направлению 280700 «Техносферная безопасность» (бакалавр) // Безопасность в техносфере. — 2011. — № 3. — С. 54–64.
4. Девисилов В. А. Разработка примерного учебного плана 
подготовки бакалавра по направлению 280700 — «Техносферная безопасность» // Безопасность в техносфере. — 2011. — № 6. — С. 51–65.
5. Девисилов В. А., Симакова Е. Н. Актуализация образовательных стандартов по направлению «Техносферная 
безопасность»: проекты стандартов и проблемы их реализации. Часть I — бакалавриат // Безопасность в техносфере. — 2017. — Т. 6. — № 1. — С. 66–79. DOI: 10.12737/
article_59019f492dbe47.31724295

6. Александров А. А., Девисилов В. А., Симакова Е. Н. Проекты Федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования по направлению «Техносферная безопасность» // Безопасность 
в техносфере. — 2013. — Т. 2. — № . 4. — С. 49–70. DOI: 
10.12737/721
7. Международный стандарт ISO 9000. Словарь терминов 
о системе менеджмента, свод принципов менеджмента 
качества, 2015.
8. Международный стандарт ISO 10001. Менеджмент качества. Удовлетворенность потребителей. Руководство, 
касающееся кодексов поведения организации.
9. Галямина И. Г. Разработка профессиональных компетенций на основе анализа профессиональных стандартов в области природообустройства // Безопасность 
в техносфере. — 2017. — Т. 6. —№ 1. — С. 80–85. DOI: 
10.12737/article_59019fb4ac3e53.05304078

References
1. Devisilov V. A. Soderzhanie i tekhnologiya proektirovaniya vuzovskikh osnovnykh obrazovatel’nykh programm 
(na primere napravleniya «Tekhnosfernaya bezopasnost’») 
[Content and technology of designing university basic educational programs (by the example of the direction “Technosphere safety”)]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the 
Technosphere]. 2010, I. 5, pp. 44–57. (in Russian).
2. Devisilov V. A., Printsipy postroeniya obrazovatel’nykh 
programm i tekhnolgii obucheniya po napravleniyu «Tekhnosfernaya bezopasnost’» [Principles of construction of 
educational programs and technology training in the direction of “Technosphere safety”]. Bezopasnost’ v tekhnosfere 
[Safety in the Technosphere]. 2010, I. 6, pp. 54–62. (in Russian).
3. Devisilov V. A., Pavlikhin G. P. Primernaya osnovnaya 
obrazovatel’naya programma vysshego professional’nogo 
obrazovaniya po napravleniyu 280700 «Tekhnosfernaya 
bezopasnost’» (bakalavr) [The approximate basic educational program of higher professional education in the direction 280700 “Technosphere safety” (bachelor)]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the Technosphere]. 2011, I. 3, 
pp. 54–64. (in Russian).
4. Devisilov V. A. Razrabotka primernogo uchebnogo plana 
podgotovki bakalavra po napravleniyu 280700 — «Tekhnosfernaya bezopasnost’» [Development of an exemplary curriculum for preparing bachelor in the direction 280700 — 
“Technosphere safety”]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety 
in the Technosphere]. 2011, I. 6, pp. 51–65. (in Russian).
5. Devisilov V. A., Simakova E. N. Aktualizatsiya obrazovatel’nykh standartov po napravleniyu «Tekhnosfernaya bezopasnost’»: proekty standartov i problemy ikh realizatsii.  
Chast’ I — bakalavriat [Actualization of educational stan
dards in the direction “Technosphere safety”: draft standards and problems of their implementation. Part I — 
Baccalaureate]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the 
Technosphere]. 2017, V. 6, I. 1, pp. 66–79. DOI: 10.12737/
article_59019f492dbe47.31724295 (in Russian).
6. Aleksandrov A. A., Devisilov V. A., Simakova E. N. Proekty 
Federal’nykh gosudarstvennykh obrazovatel’nykh standartov vysshego obrazovaniya po napravleniyu «Tekhnosfernaya bezopasnost’» [Projects of Federal State Educational 
Standards of Higher Education in the direction “Technosphere Safety”]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the 
Technosphere]. 2013, V. 2, I. 4, pp. 49–70. DOI: 10.12737/721 
(in Russian).
7. Mezhdunarodnyy standart ISO 9000. Slovar’ terminov o 
sisteme menedzhmenta, svod printsipov menedzhmenta 
kachestva [International standard ISO 9000. Glossary of 
terms about the management system, a set of principles of 
quality management]. 2015. (in Russian).
8. Mezhdunarodnyy standart ISO 10001. Menedzhment 
kachestva. Udovletvorennost’ potrebiteley. Rukovodstvo, kasayushcheesya kodeksov povedeniya organizatsii [International standard ISO 10001. Quality management. Customer 
satisfaction. A guide to organization codes of conduct].
(in Russian).
9. Galyamina I. G. Razrabotka professional’nykh kompetentsiy na osnove analiza professional’nykh standartov v oblasti prirodoobustroystva [Development of professional competencies based on the analysis of professional standards 
in the field of environmental management]. Bezopasnost’ v 
tekhnosfere [Safety in the Technosphere]. 2017, V. 6, I. 1, pp. 
80–85. DOI: 10.12737/article_59019fb4ac3e53.05304078. 
(in Russian).

Образование    
Education

Formation of Suggested Academic Curricula Based on the Analysis of 
Professional Standards in the Field of Environmental Management and 
Water Use

I . G . Galyamina, Ph.D. of Engineering, Professor, Chairman of Scientific-Methods Council on Environmental Engineering and 
Water Use. Federal Educational and Methodical Association on Integrated Group of Specialties and Training Directions 
20.00.00 “Technosphere Safety and Environmental Engineering, Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev 
Agricultural Academy (RSAU — MTAA or RSAU — MAA named after K. A. Timiryazev)

The algorithm for formation of curricula for personnel training in the Environmental Engineering and Water Use direction 
according to the project of the Federal State Standards 3++, updated with use of professional standards on the example of the 
draft for the approximate main educational program of the direction has been offered.

Keywords: educational standards, professional standards, approximate educational program, educational program of high 
educational institution, curricula, environmental engineering, water use.

Минприроды России внесло в Правительство РФ изменения законодательства, 
предусматривающие снижение в семь раз ставки платы за негативное воздействие  
на окружающую среду при захоронении коммунальных отходов уже в 2018 году

Минприроды России внесло в Правительство РФ проект Постановления Правительства РФ, предусматривающее снижение ставки платы за негативное воздействие на 
окружающую среду при размещенных отходов четвертого 
класса на 2018 год в семь раз. Сегодня ее размер составляет 
663,2 руб. за тонну отходов, размещенных на полигоне. 
Документом предусмотрено, что новая ставка составит 
95 руб. за тонну ТКО. В дальнейшем, в течение семи лет, 
предполагается ее увеличение на 15% в год.
Такие изменения законодательства Минприроды России подготовило по поручению вице-премьера Дмитрия 
Козака. Мотивы для снижения ставки платы за негативное 
воздействие при размещении отходов на полигонах за
меститель главы Минстроя РФ Андрей Чибис объяснял 
необходимостью уменьшить нагрузку на потребителя.
Согласно Федеральному закону «Об отходах производства и потребления», расходы на такую плату при захоронении ТКО должны учитываться в коммунальном 
тарифе для потребителя. После принятия документа региональные операторы должны в течение двух месяцев 
пересмотреть тарифы.
На рынке обращения с отходами долю платы за негативное воздействие на окружающую среду в тарифе 
регионального оператора по обращению с отходами оценивают в 20–25%.

Госдума ФС РФ приняла закон об оборудовании системами автоматического контроля 
источников выбросов загрязняющих веществ

Законопроект разработан Минприроды России в развитие норм природоохранного законодательства, обязывающих крупные предприятия оснащать с 1 января 2019 г.
источники выбросов и сбросов загрязняющих веществ 
системами непрерывного автоматического контроля. Средства измерения на производстве должны устанавливаться 
непосредственно на источнике, позволяя получать информацию в онлайн-режиме. Закон устанавливает, что заявка 
в уполномоченный орган на получение комплексного экологического разрешения включает в себя предоставление 
программы оснащения системами стационарных источников выбросов или сбросов. При этом срок реализации 
программы не может превышать 4 года со дня получения 
такого разрешения. Это позволит природопользователям 

своевременно разработать и утвердить проектную документацию, закупить и оснастить источники необходимым 
оборудованием. Данные, полученные со счетчиков, будут 
направляться в Росприроднадзор, который сможет оперативно реагировать в случае превышения допустимых 
объемов воздействия на окружающею среду. Также эти 
данные будут размещены в открытом доступе.
На сегодня Минприроды России уже разработаны 
и проработаны с экспертами редакции подзаконных актов 
в развитие принятого Госдумой РФ закона. Кроме того, 
институт Росстандарта разработал три национальных 
стандарта, определяющих технические и метрологические требования к системам автоматического контроля, 
к их поверке, и готов их принять до конца текущего года.