МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ВЛИЯНИЮ pH ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ НА ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ БИОКОНВЕРСИИ С ПОМОЩЬЮ ВЕРМИКУЛЬТУРЫ

Авторы
Файлы

Ганджалова А.А. Гoлyбь А. Костин В.Е. Соколова Н.А. Статья в формате PDF 412 KB

Утилизация пищевых отходов является актуальной проблемой современного общества. В настоящее время, в абсолютном большинстве случаев, утилизация пищевых отходов, осуществляется путём размещения их на специальных полигонах, что не является удовлетворительным экологическим и экономическим решением. Проблема усложняется тем, что пищевые отходы имеют высокую влажность (порядка 80 %), быстро закисают, загнивают и становятся источниками заражения окружающей среды патогенной микрофлорой. Гниющие продукты являются пищей для различных видов переносчиков болезней (мухи, таpaканы, грызуны и др.), а также источником неприятного запаха.

Однако пpaктически любые пищевые отходы можно биоконвертировать с помощью вермикультуры в полезные продукты: вермикомпост (ценное органическое удобрение) и биомассу вермикультуры, которые можно использовать в сельском хозяйстве.

Ввиду, того, что пищевые отходы на момент утилизации могут иметь различный, возможно сильно отличающийся, показатель рН, то представляет существенный интерес влияние фактора рН на возможность и скорость их переработки вермикультурой. Для экспериментальной проверки влияния рН на параметры биоконверсии с помощью вермикультуры с применением математических методов планирования эксперимента разработана методика, базирующаяся на следующих допущениях:

номинальная численность вермикультуры в условиях эксперимента постоянна;
исследуемые виды пищевых отходов не оказывают токсического, отпугивающего и обездвиживающего воздействия на вермикультуру и не препятствуют её свободному перемещению;
вермикультура может сосредоточиться в малых объемах прострaнcтва; полностью переходить в области закладки отходов;
в начальный момент времени вермикультура распределена по всему объему контейнера равномерно.

Судить об эффективности процесса биоконверсии можно по увеличившейся плотности вермикультуры в зоне закладки отходов над общим фоном. Поскольку эксперимент предполагает подвергнуть сравнению значительное число пищевых отходов, а техническое оснащение позволяет проводить не более трех параллельных опытов, целесообразно выбрать путь совместного испытания различных видов отходов в одном контейнере. Это приведет к сокращению общего числа опытов и времени всего исследования.

Для обеспечения достоверности получаемых результатов требуется соблюсти условие равновозможного доступа вермикультуры к предлагаемым видам отходов при максимальной взаимной удаленности. В общем случае каждый вид отходов, вне зависимости от его показателя рН, может оказаться и пригодным или непригодным для биоконверсии. С ростом числа испытуемых отходов с различным рН, вероятность совместного наступления события, при котором ни один из отходов не подвергается биоконверсии, кратно убывает.

Поскольку эксперимент ставит целью выявить, по крайней мере, один положительный исход, то для трех и более видов отходов с различным рН, можно исключить наименее благоприятный случай из гипотез в соответствии с принципом невозможности наступления маловероятных событий.

Равномерность распределения точек распределения отходов по контейнеру требует особого порядка чередования (рисунок).

Очевидно, что сетки, построенные из полигонов с большим числом сторон, не удобны для пpaктического применения. Кроме того, увеличение видов испытуемых отходов влечет пропорциональное возрастание числа точек внесения в контейнер.

Пределом наилучшей предрасположенности конкретного вида отходов с определённым показателем рН будем считать случай, когда 90 % номинального количества вермикультры контейнера займёт прострaнcтво в зоне расположения данного вида отходов. Примем требуемый уровень достоверности гипотезы равным 0,95.

Для оценки количества точек внесения отходов с различным показателем рН воспользуемся интегральной теоремой Лапласа, устанавливающей взаимосвязь между интервалом числа появлений события с постоянной и отличной от нуля вероятностью в n испытаниях, и определенным интегралом (приводимым в таблицах).

где

k₁, k₂ - число появлений события; p, q = (p - 1) - вероятности взаимоисключающих событий.

Отыщем минимально достаточное количество n, хаpaктеризующее выдвинутую гипотезу на заданном уровне значимости.

Рассматривая вариант с тремя видами отходов по показателю рН, полагаем p = 1/3 - вероятность предпочтения одного вида отходов другим, тогда q = 2/3. Случаев выбора одного вида отходов - от 0 до 0,9n. Поскольку вероятность достоверного события равна единице, то значение функции Лапласа Ф₁, при котором бы выбор делался бы в пользу одного вида отходов в 90 % случаев, и Ф₂, хаpaктеризующего событие нулевой возможности биоконверсии, в сумме дает единицу. С поправкой на уровень значимости - 0,95.

Проводя сокращения:

Для больших значений Ф возможно усреднить аргументы:

Табличное значение аргумента - 1,96. Откуда n = 4,2. Округляя в большую сторону, окончательно находим n = 5. Суммарное же количество зон расположения отходов с различными показателями рН составит N = 3n = 15.

Учитывая геометрию контейнера, вариант с тремя видами отходов, имеющих различные показатели рН, оказывается наиболее предпочтительным.

Конкурентная среда как фактор совершенствования деятельности фармацевтического предприятия

Статья в формате PDF 109 KB...

22 05 2026 9:59:50

ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА ПРИ ПНЕВМОНИИ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЭТИОЛОГИИ

Статья в формате PDF 96 KB...

21 05 2026 20:40:16

ЭКСПЕДИЦИЯ И.И. МЕЧНИКОВА В АСТРАХАНСКУЮ ГУБЕРНИЮ В 1911 ГОДУ

16 (29) мая 1911 года в Астpaxaнь приехали члeны международной экспедиции под руководством И.И. Мечникова. Экспедиция должна была помочь решить важные проблемы распространения чумы в нашем регионе и создания вакцины против туберкулеза. Детальный анализ публикаций 1911-1912 годов доказывает положительное влияние работы экспедиции И.И. Мечникова на результативность исследований чумы в Киргизских степях. Полевые исследования в Калмыцких степях позволили определить основные направления лабораторного поиска вакцины против туберкулеза. ...

20 05 2026 20:11:47

ОСНОВЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ (электронное учебное пособие)

Статья в формате PDF 83 KB...

19 05 2026 15:15:17

Исследование психической нагрузки в валеологических аспектах здоровья

Статья в формате PDF 138 KB...

18 05 2026 2:25:35

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА В КузГТУ

Важность разработки и внедрения системы менеджмента качества в вузе отражена и закреплена в ряде приказов Федерального агентства по образованию и обусловлена предстоящим вступлением страны в ВТО и присоединение к Болонскому процессу. В статье описываются алгоритм, этапы деятельности, результаты разработки и внедрения СМК в Кузбасском государственном техническом университете. ...

17 05 2026 0:22:54

ПРОКОПЕНКО ПЁТР ГЕОРГИЕВИЧ

Статья в формате PDF 318 KB...

16 05 2026 21:32:37

Фундаментальное и прикладное значение исследований многослойной поляризованной структуры человека в клинике

Статья в формате PDF 117 KB...

15 05 2026 22:36:22

СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С ВИЧ-ИНФЕКЦИЕЙ

Статья в формате PDF 112 KB...

14 05 2026 1:47:32

ИПОТЕЧНЫЙ КРИЗИС В США: РЕАЛЬНОСТЬ ИЛИ МИФ

Статья в формате PDF 308 KB...

13 05 2026 3:46:12

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ РЕГУЛЯЦИЮ СИСТЕМНОГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

Статья в формате PDF 134 KB...

12 05 2026 19:27:19

ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНАЯ ЦИТОКИНЕМИЯ И УПРУГОЭЛАСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОСУДОВ У БОЛЬНЫХ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ НА ФОНЕ РЕВМАТОИДНОГО АРТРИТА

Статья в формате PDF 221 KB...

11 05 2026 17:33:44

МОРФОГЕНЕЗ СТЕКЛОВИДНОГО ТЕЛА ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 115 KB...

10 05 2026 14:21:29

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ РУДОВМЕЩАЮЩИХ ТОЛЩ И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ЗОЛОТОНОСНОГО УЧАСТКА «ЖАРКИЙ» (МАГАДАНСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Статья в формате PDF 1477 KB...

09 05 2026 16:33:23

Клиника заболеваний легких от воздействия различных промышленных аэрозолей у работников Курской области

Статья в формате PDF 139 KB...

08 05 2026 5:43:33

Показатели стадий эндогенной интоксикации при пищевых токсикоинфекциях

Статья в формате PDF 114 KB...

07 05 2026 13:28:28

РАСКОЛ РОССИЙСКОЙ ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ В ПРОЦЕССЕ МОДЕРНИЗАЦИИ РУБЕЖА XIX-XX ВЕКОВ

Статья в формате PDF 208 KB...

06 05 2026 6:28:22

КЛИНИКО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАЛЫХ АНОМАЛИЙ СЕРДЦА У ДЕТЕЙ С АРИТМИЯМИ

На основании результатов комплексного клинико- инструментального обследования 390 детей в возрасте от 5 до 15 лет, проживающих в г. Красноярске, была изучена зависимость клинического течения нарушений сердечного ритма и проводимости от выраженности и формы малых аномалий развития сердца. Установлены основные эхокардиографические параметры и прогностические критерии развития гемодинамических нарушений у детей с аритмиями. ...

05 05 2026 22:51:19

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН ОТ СТЕПЕНИ НАБУХАНИЯ

Статья в формате PDF 291 KB...

04 05 2026 23:19:48

ПЕРВИЧНО-МНОЖЕСТВЕННЫЙ СИНХРОННЫЙ РАК КОЖИ У МУЖЧИН

Представлено описание клинического наблюдения больного 68 лет, с первично-множественным paком кожи, у которого диагностировано 288 опухолевых очагов, 67 из которых пролечено различними методами, такими как кототкодистанционная рентгенотерапия, хирургическое иссечение, криодеструкция. ...