RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED
The accumulation of excess and technological heat in the upper aquifers leads to thermal and bacterial contamination of the horizons. The article presents the results of experimental research on bacteriological changes in aquifers as a result of an increase in their temperature. The research was car...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/493 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103843237888000 |
|---|---|
| author | Barylo , A. Morozov , Yu. Bacherikiv , O. Lobanova , I. |
| author_facet | Barylo , A. Morozov , Yu. Bacherikiv , O. Lobanova , I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "A. Barylo ",
"institution": "Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "Yu. Morozov ",
"institution": "Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "O. Bacherikiv ",
"institution": "Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "I. Lobanova ",
"institution": "Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Barylo , A. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:21Z |
| description | The accumulation of excess and technological heat in the upper aquifers leads to thermal and bacterial contamination of the horizons. The article presents the results of experimental research on bacteriological changes in aquifers as a result of an increase in their temperature. The research was carried out on the basis of the analysis of groundwater samples of the Poltava aquifer from production wells located at the experimental training ground of the National Academy of Sciences of the National Academy of Sciences. The chemical and bacteriological composition of waters and the degree of their natural pollution were determined. Groundwater belongs to the group of poorly mineralized hydrocarbonate calcium-magnesium waters with an average mineralization of 495.86 mg/dm3 and is slightly contaminated with mesophilic bacteria. In the laboratory of the Center for Preventive Medicine of the State Administration of Affairs, analyzes were carried out that allow simulating the behavior of bacteria depending on the increase in the temperature of underground water in the horizon. It was established that an increase in the temperature of water in the aquifer in the temperature range of 20-40 °C leads to an increase in the number of bacteria by 30-40 times. The obtained results indicate the need to anticipate the use of bacteriological cleaning methods in the creation of underground heat storage systems. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2024.4(79).112-118 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:39:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
112
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
УДК 621.548:620.92:624.13 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.4(79)112-118
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ БАКТЕРІОЛОГІЧНИХ ЗМІН У ВОДОНОСНИХ ГОРИЗОНТАХ
В УМОВАХ ПІДВИЩЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ
Отримано 25 лист. 2024 р.; рекомендовано до публікації 27 лист. 2024 р.
Доступно онлайн 11 груд. 2024 р.
Барило А. А.1, Морозов Ю. П.2,
Бачеріков О. В.3, Лобанова І. В.4
Автор для кореспонденції: Барило Анастасія,
e-mail: geotherm@ukr.net
Акумулювання надлишкової та технологічної теплоти у
верхніх водоносних горизонтах призводить до теплового
та бактеріального забруднення горизонтів. У статті наве-
дено результати експериментальних досліджень щодо бак-
теріологічних змін у водоносних горизонтах в результаті
підвищення їх температури. Дослідження проведено на основі аналізу проб підземних вод полтавського
водоносного горизонту з експлуатаційних свердловин, що розташовані на експериментальному полі-
гоні ІВЕ НАНУ. Було визначено хімічний та бактеріологічний склад вод та рівень їх природної забрудне-
ності. Підземні води належать до групи слабомінералізованих гідрокарбонатних кальцієво-магнієвих
вод із середньою мінералізацією 495,86 мг/дм3 і мають незначне забруднення мезофільними бактері-
ями. В лабораторії Центру превентивної медицини Державного управлення справами було проведено
аналізи, які дозволяють змоделювати поведінку бактерій залежно від підвищення температури підзе-
мної води в горизонті. Встановлено, що підвищення температури води у водоносному горизонті в ін-
тервалі температур 20-40 °C призводить до росту кількості бактерій в 30−40 разів. Отримані резуль-
тати вказують на необхідність передбачення використання методів бактеріологічного очищення під
час створення систем підземного акумулювання тепла.
Ключові слова: водоносний горизонт, теплове забруднення, бактеріальне забруднення, загальне мікро-
бне число, температурний режим, системи підземного акумулювання.
RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS
WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED
Received Nov. 25, 2024; accepted Nov. 27, 2024
Available online Dec. 11, 2024
Barylo A.1, Morozov Yu.2,
Bacherikiv O.3, Lobanova I.4
Author for correspondence: Barylo Anastasia,
e-mail: geotherm@ukr.net
The accumulation of excess and technological heat in the upper
aquifers leads to thermal and bacterial contamination of the ho-
rizons. The article presents the results of experimental research
on bacteriological changes in aquifers as a result of an increase
in their temperature. The research was carried out on the basis
of the analysis of groundwater samples of the Poltava aquifer
from production wells located at the experimental training ground of the National Academy of Sciences of the
National Academy of Sciences. The chemical and bacteriological composition of waters and the degree of their
natural pollution were determined. Groundwater belongs to the group of poorly mineralized hydrocarbonate
1 наук. співроб.
https://orcid.org/0000-0001-7981-6464
2 д-р техн. наук
https://orcid.org/0000-0003-1632-9735
3 канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0003-0939-8804
4 провідний інженер
http://orcid.org/0009-0007-0625-8052
1, 2, 3, 4 Інститут відновлюваної енергетики
НАН України, м. Київ, Україна
1 Researcher
https://orcid.org/0000-0001-7981-6464
2 Dr of Tech. Science
https://orcid.org/0000-0003-1632-9735
3 Сand. of Tech. Science
https://orcid.org/0000-0003-0939-8804
4 Lead Engineer
http://orcid.org/0009-0007-0625-8052
1, 2, 3, 4 Institute of Renewable Energy of the
National Academy of Sciences of Ukraine
Kyiv, Ukraine
113
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
calcium-magnesium waters with an average mineralization of 495.86 mg/dm3 and is slightly contaminated with
mesophilic bacteria. In the laboratory of the Center for Preventive Medicine of the State Administration of Affairs,
analyzes were carried out that allow simulating the behavior of bacteria depending on the increase in the temper-
ature of underground water in the horizon. It was established that an increase in the temperature of water in the
aquifer in the temperature range of 20-40 °C leads to an increase in the number of bacteria by 30-40 times. The
obtained results indicate the need to anticipate the use of bacteriological cleaning methods in the creation of
underground heat storage systems.
Key words: aquifer, thermal pollution, bacterial pollution, total microbial count, temperature regime, under-
ground storage systems.
Перелік використаних позначень та скорочень
ЗМЧ – загальне мікробне число
КУО – колонієутворювальні одиниці мікроорганізмів
Вступ
Одною з проблем, що виникає під час акумулювання те-
плової енергії у водоносних горизонтах є їх теплове за-
бруднення, яке проявляється у підвищенні температури
підземних вод порівняно з природною фоновою темпе-
ратурою. Зміна температури підземних вод спричиняє
зміну їх хімічного складу, вмісту газів, особливо кисню,
перетворення фізичних властивостей, бактеріологіч-
ного складу і смакових якостей. Зростання температури
води призводить до збільшення розчинювальної здат-
ності води, що може стати причиною карстово-суфозій-
ніх процесів і призвести до осідання ґрунту [1]. Тому для
уникнення шкідливого впливу на довкілля необхідно
визначити межі температури підземної води, яку мож-
ливо закачувати у водоносний горизонт для безпечного
акумулювання теплової енергії.
У світі на законодавчому рівні існують різні підходи до
вирішення проблеми теплового забруднення водонос-
них горизонтів [2,3]. Деякі країни обмежують мініма-
льну та максимальну температуру вод, що закачуються
у водоносний горизонт. Наприклад, в Австрії цей діапа-
зон становить 5–20 °C, у Данії – 2–25 °C, у Нідерландах –
5–25 °C. Інші країни унормовують максимальну мож-
ливу зміну температури ґрунтових вод. У Швейцарії цей
показник найменший і становить 3 °C, а у Франції – най-
більший, тобто 11 °C. В Україні встановлені граничні но-
рми підвищення температури води у поверхневих во-
доймищах і річках внаслідок скидання теплих вод.
Відповідно до водного законодавства скидання теплих
вод не повинно призводити до підвищення темпера-
тури води водного об’єкта більш ніж на 3 °C, порівняно
з її природною температурою в літній період [4]. Вимоги
щодо можливого підвищення температури у верхніх во-
доносних горизонтах в нашій країні не унормовані.
Постановка завдання
Акумулювання теплоти переважно здійснюється у вер-
хні водоносні горизонти, що характеризуються невисо-
кими величинами мінералізації та вмістом газів. Тому з
усіх вищенаведених наслідків зростання температури у
верхніх водоносних горизонтах найбільше впливає на
ріст патогенних бактерій у водоносному горизонті. За-
звичай бактеріальному забрудненню підземних вод пе-
решкоджають процеси самоочищення води в породах
зони аерації. Під час дослідів встановлено, що шар дрі-
бнозернистих пісків завтовшки 3–5 м повністю очищає
воду від анаеробних бактерій (зокрема патогенних) [5].
Однак якщо живі патогенні бактерії все ж таки потрап-
ляють у водоносний горизонт, то тут вони, пересуваю-
чись разом з підземним потоком, залежно від терміну
виживання можуть існувати від 30 до 300 діб [1, 6]. Бі-
льші терміни виживання бактерій характерні для тріщи-
нуватих порід, крупнозернистих пісків, валунових і гра-
війно-галечникових відкладів, які мають щодо
мікроорганізмів невисоку адсорбційну здатність. Час
виживання бактерій залежить від різних чинників: на-
самперед від їх кількісного вмісту у воді, швидкості фі-
льтрації, геохімічної обстановки, температури, наявно-
сті у воді інших забруднювальних речовин. Мета цієї
роботи: експериментально дослідити та проаналізувати
вплив підвищення температури води у водоносному го-
ризонті, який виникає внаслідок підземного акумулю-
вання теплової енергії, на бактеріологічний склад підзе-
мних вод і надати рекомендації щодо безпечного
створення систем підземного акумулювання.
Методи дослідження
Дослідження проводилось на основі аналізу проб підзе-
мних вод полтавського водоносного горизонту з експлу-
атаційних свердловин, що розташовані на експеримен-
тальному полігоні ІВЕ НАНУ (прибудинкова ділянка
корпусу № 2). Перед початком відбору проб свердло-
вини промивалися протягом 20–30 хв. Проби води від-
бирались у спеціально призначені стерильні флакони
місткістю 500 см3 зі щільно закритими пробками з до-
триманням методичних вказівок щодо «Санітарно-мік-
робіологічного контролю якості питної води» [7]. Доста-
вка проб у лабораторію здійснювалась не пізніше ніж
через 2 год після її відбору. Аналізи виконувала лабора-
торія Центру превентивної медицини Державного
управлення справами. В лабораторії для проб води в
природних умовах (без нагріву) вимірювались такі пока-
зники: ЗМЧ, загальні коліформи, Е. колі, ентерококи,
114
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
синьогнійна паличка. Потім за допомогою інкубаторів і
термостатів зразки води доводилися до необхідної тем-
ператури та витримувалися при постійній температурі
задану кількість годин. Під час дослідження темпера-
тури проб води змінювались в інтервалі 20, 30, 40 і 60 °C.
Витримка проб води за вибраної температури стано-
вила 2, 4, 20 і 40 год. Після витримки визначались осно-
вні показники бактеріальної забрудненості для кожній
температури.
Виклад основного матеріалу
Хімічний та бактеріологічний склад підземних вод
верхніх водоносних горизонтів
Хімічні та бактеріологічні аналізи підземних вод верхніх
водоносних горизонтів на ділянці дослідження прово-
дились лабораторією ТОВ «УкрХімАналіз» у період з
2019 до 2024 року [8]. Метою дослідження було встано-
влення закономірностей у зміні загальної мінералізації
води, що пов’язана з режимом та умовами живлення
водоносних горизонтів; перевірка відповідності підзем-
них вод верхніх водоносних горизонтів вимогам, що ви-
суваються для питних вод [7]; виявлення джерел мож-
ливого забруднення. Аналізи проб води виконувались із
трьох свердловин: св. № 7 (Бучакський горизонт, інтер-
вал глибин 107–116 м), св. № 8 (Полтавський горизонт,
інтервал глибин 40,5–49,5 м) та св. № 11 (Бучакський го-
ризонт, інтервал глибин 50,0–53,0 м). Результати хіміч-
них та бактеріологічних аналізів наведено у таблиці.
Згідно з проведеними аналізами води обох горизонтів
належать до групи слабомінералізованих гідрокарбона-
тних кальцієво-магнієвих вод із середньою мінераліза-
цією 495,86 мг/дм3. На формування хімічного складу
підземних вод впливає наявність розчинених солей у
зоні аерації. Під час фільтрації атмосферних опадів у ґру-
нті відбуваються складні процеси взаємодії води та по-
роди, внаслідок яких мінералізація збільшується та змі-
нюється хімічний склад підземних вод.
Максимальні значення мінералізації вод спостеріга-
ються у періоди з недостатньою кількістю атмосферних
опадів із затримкою у 1-2 місяці. Знижені показники ро-
зчиненого кисню в пробах вод (від 2,24 до
4,54 мгО2/дм3) порівняно з фоновими значеннями
(8,0 мгО2/дм3 ) корелюються з наявністю у всіх зразках
мезофільних анаеробних та факультативно анаеробних
мікроорганізмів. Загалом води характеризуються неза-
довільною якістю, незначні перевищення допустимих
норм встановлені щодо загальної жорсткості, загальної
лужності, вмісту заліза та кальцію. У св. 11 (26.07.24)
спостерігається збільшений вміст нітратів, що вірогідно
пов’язано з давнім органічним забрудненням. Окремі
проби води характеризуються підвищеною каламутні-
стю, що може бути причиною підвищення показників хі-
мічного споживання кисню дихроматного. В усіх пробах
встановлена наявність бактеріального забруднення ме-
зофільими анаеробними та факультативно анаероб-
ними мікроорганізмами у кількості від 2 до 4 КУО/см3.
Таблиця. Зміни хімічного та бактеріологічного складу підземних вод у свердловинах
Table. Changes in the chemical and bacteriological composition of groundwater in wells
Найменування
показника,
одиниці виміру
Результати хімічного аналізу
Н
о
р
м
ат
и
вн
е
з
н
а-
че
н
н
я*
М
е
то
д
и
ка
в
и
ко
н
ан
н
я
д
о
сл
ід
ж
е
н
ь
Свердловина 7 Свердловина 8 Свердловина
11
0
5
.0
4
.1
9
1
6
.1
2
.2
0
9
.0
2
.2
4
2
6
.0
7
.2
4
0
5
.0
4
.1
9
1
6
.1
2
.2
0
3
0
.0
1
.2
4
9
.0
2
.2
4
9
.0
2
.2
4
2
6
.0
7
.2
4
Каламутність,
мг/дм3
0,4 0,04 0,02 0,63 2,1* 0,1 1,5* 0,24 0,19 5,3 ≤1,0 ГОСТ
3351-74.
ДСТУ ISO
7027-2003
Забарвленість,
градуси
0 0,83 0 0 0,4 1,05 0 0 1,55 0,74 ≤20 ГОСТ
3351-74.
ДСТУ ISO
7887-2003
рН – водневий
показник
7,39 7,05 6,8 7,2 7,29 6,98 6,6 7,3 7,3 6,8 6,5–8,5 ДСТУ
4077-2001
Карбонатна
жорсткість,
ммоль/дм3
6,7 5,6 0,6 6,7 6,7 7,1 7 5,7 5,9 7,6 Не
норму-
ється
ГОСТ 26449.1-
85
Загальна жорст-
кість,
ммоль/дм3
6,0 8,5* 0,13 3,35 10,0* 12,65* 5,75 0,05 3,05 5,30 ≤7,0 ДСТУ ISO
6059:2003
Залізо загальне,
мг/дм3
0,009 0,25* 0,02 0,03 0,004 0,23* 0,08 0,03 0,3* 0,18 ≤0,2 ДСТУ ISO
6332:2003
Загальний вміст
солей мг/дм3
301 396 430 452 392 635,6 741 418 421 772 ≤1000 ГОСТ 26449.1-
85
115
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
Найменування
показника,
одиниці виміру
Результати хімічного аналізу
Н
о
р
м
ат
и
вн
е
з
н
а-
че
н
н
я*
М
е
то
д
и
ка
в
и
ко
н
ан
н
я
д
о
сл
ід
ж
е
н
ь
Свердловина 7 Свердловина 8 Свердловина
11
0
5
.0
4
.1
9
1
6
.1
2
.2
0
9
.0
2
.2
4
2
6
.0
7
.2
4
0
5
.0
4
.1
9
1
6
.1
2
.2
0
3
0
.0
1
.2
4
9
.0
2
.2
4
9
.0
2
.2
4
2
6
.0
7
.2
4
Хімічне спожи-
вання
кисню дихрома-
тне,
мгО2/дм3
6,81 6,59 5,04 5,76 6,55 6,71 5,72 5,22 5,66 9,34 Не
норму-
ється
ДСТУ ISO
6060:2003
Розчинений ки-
сень,
мгО2/дм3
4,54 2,24 3,62 3,44 3,82 2,24 3,32 3,34 3,2 2,65 Не нор-
мується
ДСТУ ISO
5813:2004
Загальна луж-
ність,
ммоль/дм3
7,0* 5,6 0,60 6,70* 7,0* 7,1* 7,00* 5,70 5,90 7,60* ≤6,5 ДСТУ ISO
9963-
1:2007
Нітрати, мг/дм3 0,84 5,4 0,115 3,93 1,21 4 15,4 0,359 0,435 60,6* ≤50 ДСТУ
4078-2001
Амоній, мг/дм3 0,031 0,21 0,03 0,23 0,049 0,08 0,2 0,33 0,37 0,26 ≤0,5 ГОСТ 4192-82
Хлориди,
мг/дм3
1,28 19,85 2,84 22,69 1,41 61,68 77,99 10,64 10,64 80,12 ≤250 ДСТУ ISO
9297:2007
Натрій, мг/дм3 10,76 7,6 10 14,7 12,35 14 38,4 150 0,435 25,9 ≤200 ГОСТ 23268.6
Cульфати,
мг/дм3
4,7 4 1 2 5,4 73 184 32 36 49 ≤250 ГОСТ
4389-72. п.3
Окисно-віднов-
ний
потенціал, мВ
+256,2 +292 +134 +162 +252,8 +280 +132 +121 +133 +169 Не нор-
мується
ГОСТ
22018-84
Кремній, мг/дм3 0,021 0,58 0,93 6,27 0,029 0,87 8,16 4,82 4,87 8,47 ≤10 ГОСТ
26449.1-85
Марганець,
мг/дм3
0,022 0,05 - - 0,026 0,04 0,009 - 0,028 0,02 ≤0,05 ГОСТ
4974-72. п.3
Загальний вміст
фенолів, мг/дм3
- - - - - - - - - - ≤0,0005 РД
52.24.34-86
Сухий залишок,
мг/дм3
381 362 410 432 476 629 720 387 403 749 ≤1000 ГОСТ
18164-72
Йод, мкг/дм3 - - 7,6 - - 9,1 7,2 7,1 8,9 ≤50 ДСТУ
4816:2007,
Мідь, мг/дм3 0,002 - - - 0,003 - - - - - ≤1,0 5.4-М-05
(внутрішня)
Калій, мг/дм3 3,76 5,1 0,5 2,5 4,42 2 2,5 2,1 6,5 2,3 2–20 ГОСТ 23268.7
Кальцій, мг/дм3 100,0 95,19 5,01 89,17 170,0* 165,32* 184,36* 2,00 90,18 118,23 ≤130 ДСТУ ISO
6058:2003
Магній, мг/дм3 12,0 45,57 - 27,34 18,0 53,47 27,95 - 19,44 57,12 ≤80 ДСТУ ISO
6059:2003
Загальна кіль-
кість мезофіль-
них анаеробних
та факультати-
вно анаеробних
мікроорганізмів
(ЗМЧ), КУО/см3
42 32 - 2 26 18 5 - - 3 ≤50 ДСанПіН
2.2.4.-171-10
_____________________________________________________________________
*Примітка. Напівжирним шрифтом виділено показники, що перевищують граничні норми
116
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
Дослідження бактеріологічних змін у зразках підзем-
них вод в умовах підвищення температури
Після того як було встановлено, що води верхніх горизо-
нтів мають бактеріологічне забруднення, постала за-
дача з’ясувати вплив підвищення температури води у
водоносному горизонті на ріст кількості бактерій. Для
цього в лабораторних умовах були змодельовані різні
варіанти теплового режиму природного теплоносія, а
саме: температура підземних вод підіймалась до 20, 30,
40 і 60 °C, а час витримки проб води за вибраної темпе-
ратури становив 2, 4, 20 і 40 год. У зразках вод вимірю-
валось ЗМЧ, тобто кількість колонієутворювальних оди-
ниць мікроорганізмів у 1 см3 води. Цей показник
характеризує загальний вміст мікроорганізмів без їх які-
сної характеристики [9]. Потім визначалась кількість ок-
ремих груп бактерій (коліформи, Е. колі, ентерококи, си-
ньогнійна паличка). Всього було проведено 31 аналіз
проб. На рис. 1 показано приклад дослідження зразків
води при різних температурах за допомогою тестових
наборів COLILERT-18, ENTEROLERT, PSEUDALERT.
Матеріали дослідження
На рис. 2 показана гістограма розподілу ЗМЧ у зразках
води при початкових умовах без нагріву. Як видно на
рисунку, всі проби мали різний ступінь забрудненості
бактеріями. Чітко прослідковується залежність кількості
бактерій від тривалості відстоювання свердловини. Що
більше свердловина перебувала в стані «спокою», то
більшу кількість бактерій було виявлено у початкових
зразках. Це свідчить про те, що тривалість промивання
свердловини перед відбором проб має відповідати пе-
ріоду відсутності експлуатації. Тобто 20–30-хвилинного
промивання свердловини не завжди достатньо для
змивання бактерій, що наявні у водопідіймальному об-
ладнані.
Рис. 1. Дослідження води при різних температурах за
допомогою тестових наборів COLILERT-18,
ENTEROLERT, PSEUDALERT
Fig. 1. Research of water at different temperatures using
test kits COLILERT-18, ENTEROLERT, PSEUDALERT
Рис. 2. Гістограма розподілу ЗМЧ у початкових пробах води (без нагріву)
Fig. 2. Histogram of the total microbial number distribution in the initial water samples (without heating)
Для всіх зразків були побудовані графіки залежності
ЗМЧ від температури нагріву за час витримки проб: 2, 4,
20 і 40 год. На рис. 3. і рис. 4 зображено порівняння
експериментальних даних, отриманих під час дослі-
дження, з теоретичними розрахунками, наведеними в
роботі [10].
0
50
100
150
200
250
0
5
10
15
20
25
30
09.04.201923.12.202030.01.202429.07.202407.11.202414.11.202422.11.2024
Ч
ас
в
и
ст
о
ю
ва
н
н
я
св
е
р
д
л
о
ви
н
и
, д
іб
За
га
л
ьн
е
м
ік
р
о
б
н
е
ч
и
сл
о
117
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
Рис. 3. Залежність ЗМЧ від температури нагріву в разі витримки протягом 4 год
Fig. 3. Dependence of the total microbial number on the heating temperature during exposure for 4 hours
Дослідження показали, що оптимальна температура
для росту груп патогенних бактерій, які становлять най-
більшу загрозу для людського організму та можуть
викликати епідемії, становить від 20 до 40 °C, за вищих
температур їх ріст істотно припиняється, а за темпера-
тури 50 °C вони гинуть.
Рис. 4. Залежність ЗМЧ від температури нагріву в разі витримки протягом 20 год
Fig. 4. Dependence of the total microbial number on the heating temperature during exposure for 20 hours
Висновки
Однією з проблем, яку необхідно вирішувати під час
проєктування систем підземного акумулювання тепла у
водоносних горизонтах, є бактеріальне забруднення го-
ризонту внаслідок підвищення його температури. Екс-
периментальні дослідження показали, що підвищення
температури води у водоносному горизонті до 20–40 °C
призводить до росту кількості бактерій в 30–40 разів. З
огляду на термін виживання бактерій у водоносних го-
ризонтах зараження може поширюватись фільтрацій-
ними потоками по площині пласта, а також з водою на
етапі відбору теплоти в процесі акумулювання. При
розробці технології акумулювання теплоти у верхніх во-
доносних горизонтах необхідно передбачити дотри-
мання рекомендацій щодо знезараження води. Одним
із рішень цієї проблеми може бути застосування реаге-
нтного методу знезараження води [11].
ПОСИЛАННЯ
1. Лобода Н. С., Отченаш Н. Д. Підземні води, їх забру-
днення та вплив на навколишнє середовище: навч.
посібник. Одеса: Одеський державний екологічний
університет. 2017.
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50За
га
л
ьн
е
м
ік
р
о
б
н
е
ч
и
сл
о
, К
У
О
/с
м
3
Температура витримки, °C
теоретичні дані експериментальні дані
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 10 20 30 40 50 60
За
га
л
ьн
е
м
ік
р
о
б
н
е
ч
и
сл
о
, К
У
О
/с
м
3
Температура витримки, °C
теоретичні дані екпериментальні дані
118
Відновлювана енергетика. №4/2024 | Геотермальна енергетика
http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/3406/1/L
oboda_Otthenash_Pidzemni_vodi_2017.pdf
2. Haehnlein S., Bayer P., Blum Ph. International legal
status of the use of shallow geothermal energy.
Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol. 14.
Issue 9. 2010. P. 2611–2625.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii
/S1364032110002492?via%3Dihub
3. Bregnard D., Leins A., Cailleau G. et al. Unveiling
microbial diversity in deep geothermal fluids, from
current knowledge and analogous environments.
Geotherm Energy. 11, 28 (2023).
https://doi.org/10.1186/s40517-023-00269-z
4. Про затвердження Правил охорони підземних вод:
Наказ Міністерства захисту довкілля та природних
ресурсів України від 11.05.2023. № 325. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1093-23#Text
5. Оцінка запасів підземних вод: підручник / Дробно-
ход М. І. К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київсь-
кий університет». 2008. 384 с.
6. Савицький В. М., Хільчевський В. К., Чунарьов О. В.,
Яцюк М. В. Відходи виробництва і споживання та їх
вплив на ґрунти і природні води: навч. посібник. Ви-
давничо-поліграфічний центр «Київський універси-
тет». 2007. 152 с. https://geo.knu.ua/wp-
content/uploads/2021/06/vidhody_virob.pdf
7. Наказ Міністерства охорони здоров’я України «Про
затвердження Державних санітарних норм та пра-
вил "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної
для споживання людиною"» №400 від 12.05.2010 р.
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0452-10#Text
8. Zurian O. V. Barylo A. A. Impact of the natural
temperature regime of the upper layers of Earth on
efficiency of a hydrothermal heat pump system. Journal
of Geology, Geography and Geoecology. 2022. Vol. 31.
№ 3. С. 575–584.
9. Наказ Міністерства охорони здоров’я України «Про
затвердження методичних рекомендацій "Визна-
чення найбільш вірогідного числа мікроорганізмів у
воді з використанням тестів діагностичних Quanti-
Disc та SimPlate"» № 138 від 14.03.2008 р.
https://ips.ligazakon.net/document/MOZ8090
10. Open Library. Temperature and Microbial Growth.
https://ecampusontario.pressbooks.pub/microbio/cha
pter/temperature-and-microbial-growth/
11. Говоров П. П. Енергоефективна система знезара-
ження води на основі світлодіодних джерел світла /
П. П. Говоров, О. В. Король, Т. І. Романова. Оптикое-
лектронні інформаційно-енергетичні технології. Т.
30. № 2 (2015). С. 61–65.
https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/dow
nload/425/423/430
REFERENCES
1. Loboda N. S., Otchenash N. D. Groundwater, its
pollution and impact on the environment: a textbook.
Odesa: Odessa State Ecological University. 2017.
http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/3406/1/L
oboda_Otthenash_Pidzemni_vodi_2017.pdf
2. Haehnlein S., Bayer P., Blum Ph. International legal
status of the use of shallow geothermal energy.
Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol. 14.
Issue 9. 2010. P. 2611–2625.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii
/S1364032110002492?via%3Dihub
3. Bregnard D., Leins A., Cailleau G. et al. Unveiling
microbial diversity in deep geothermal fluids, from
current knowledge and analogous environments.
Geotherm Energy. 11, 28 (2023).
https://doi.org/10.1186/s40517-023-00269-z
4. On approval of the Rules for the protection of
groundwater: Order of the Ministry of Environmental
Protection and Natural Resources of Ukraine dated
11.05.2023. No. 325. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1093-23#Text
5. Assessment of groundwater reserves: textbook /
Drobnokhod M. I. K.: Publishing and printing center
"Kyiv University". 2008. 384 p.
6. Savytskyi V. M., Khilchevskyi V. K., Chunaryov O. V.,
Yatsyuk M. V. Production and consumption waste and
their impact on soils and natural waters: a textbook.
Publishing and printing center "Kyiv University". 2007.
152 p. https://geo.knu.ua/wp-
content/uploads/2021/06/vidhody_virob.pdf
7. Order of the Ministry of Health of Ukraine "On approval
of State sanitary norms and rules "Hygienic
requirements for drinking water intended for human
consumption"" No. 400 dated 05/12/2010
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0452-10#Text
8. Zurian O. V. Barylo A. A. Impact of the natural
temperature regime of the upper layers of Earth on
efficiency of a hydrothermal heat pump system. Journal
of Geology, Geography and Geoecology. 2022. Vol. 31.
No. 3. P. 575–584.
9. Order of the Ministry of Health of Ukraine “On approval
of methodological recommendations “Determination
of the most probable number of microorganisms in
water using diagnostic tests Quanti-Disc and SimPlate”
No. 138 dated 03/14/2008.
https://ips.ligazakon.net/document/MOZ8090
10. Open Library. Temperature and Microbial Growth.
https://ecampusontario.pressbooks.pub/microbio/cha
pter/temperature-and-microbial-growth/
11. Govorov P. P. Energy-efficient water disinfection system
based on LED light sources / P. P. Govorov, O. V. Korol,
T. I. Romanova. Optoelectronic information and energy
technologies. Vol. 30. No. 2 (2015). pp. 61–65.
https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/dow
nload/425/423/430
http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/3406/1/Loboda_Otthenash_Pidzemni_vodi_2017.pdf
http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/3406/1/Loboda_Otthenash_Pidzemni_vodi_2017.pdf
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032110002492?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032110002492?via%3Dihub
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1093-23#Text
https://geo.knu.ua/wp-content/uploads/2021/06/vidhody_virob.pdf
https://geo.knu.ua/wp-content/uploads/2021/06/vidhody_virob.pdf
https://ips.ligazakon.net/document/MOZ8090
|
| id | veorgua-article-493 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:14:38Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/72/26e50c1f5576c6edbc6cd706fa760b72.pdf |
| spelling | veorgua-article-4932026-07-18T06:32:21Z RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ БАКТЕРІОЛОГІЧНИХ ЗМІН У ВОДОНОСНИХ ГОРИЗОНТАХ В УМОВАХ ПІДВИЩЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ Barylo , A. Morozov , Yu. Bacherikiv , O. Lobanova , I. aquifer, thermal pollution, bacterial pollution, total microbial count, temperature regime, underground storage systems. водоносний горизонт, теплове забруднення, бактеріальне забруднення, загальне мікробне число, температурний режим, системи підземного акумулювання. The accumulation of excess and technological heat in the upper aquifers leads to thermal and bacterial contamination of the horizons. The article presents the results of experimental research on bacteriological changes in aquifers as a result of an increase in their temperature. The research was carried out on the basis of the analysis of groundwater samples of the Poltava aquifer from production wells located at the experimental training ground of the National Academy of Sciences of the National Academy of Sciences. The chemical and bacteriological composition of waters and the degree of their natural pollution were determined. Groundwater belongs to the group of poorly mineralized hydrocarbonate calcium-magnesium waters with an average mineralization of 495.86 mg/dm3 and is slightly contaminated with mesophilic bacteria. In the laboratory of the Center for Preventive Medicine of the State Administration of Affairs, analyzes were carried out that allow simulating the behavior of bacteria depending on the increase in the temperature of underground water in the horizon. It was established that an increase in the temperature of water in the aquifer in the temperature range of 20-40 °C leads to an increase in the number of bacteria by 30-40 times. The obtained results indicate the need to anticipate the use of bacteriological cleaning methods in the creation of underground heat storage systems. Акумулювання надлишкової та технологічної теплоти у верхніх водоносних горизонтах призводить до теплового та бактеріального забруднення горизонтів. У статті наведено результати експериментальних досліджень щодо бактеріологічних змін у водоносних горизонтах в результаті підвищення їх температури. Дослідження проведено на основі аналізу проб підземних вод полтавського водоносного горизонту з експлуатаційних свердловин, що розташовані на експериментальному полігоні ІВЕ НАНУ. Було визначено хімічний та бактеріологічний склад вод та рівень їх природної забрудненості. Підземні води належать до групи слабомінералізованих гідрокарбонатних кальцієво-магнієвих вод із середньою мінералізацією 495,86 мг/дм3 і мають незначне забруднення мезофільними бактеріями. В лабораторії Центру превентивної медицини Державного управлення справами було проведено аналізи, які дозволяють змоделювати поведінку бактерій залежно від підвищення температури підземної води в горизонті. Встановлено, що підвищення температури води у водоносному горизонті в інтервалі температур 20-40 °C призводить до росту кількості бактерій в 30−40 разів. Отримані результати вказують на необхідність передбачення використання методів бактеріологічного очищення під час створення систем підземного акумулювання тепла. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024-12-10 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/493 10.36296/1819-8058.2024.4(79).112-118 Vidnovluvana energetika ; No. 4(79) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 112-118 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 4(79) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 112-118 Відновлювана енергетика; № 4(79) (2024): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 112-118 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2024.4(79) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/493/402 Copyright (c) 2024 A. Barylo , Yu. Morozov , O. Bacherikiv , I. Lobanova https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | aquifer thermal pollution bacterial pollution total microbial count temperature regime underground storage systems. Barylo , A. Morozov , Yu. Bacherikiv , O. Lobanova , I. RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED |
| title | RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED |
| title_alt | РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ БАКТЕРІОЛОГІЧНИХ ЗМІН У ВОДОНОСНИХ ГОРИЗОНТАХ В УМОВАХ ПІДВИЩЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ |
| title_full | RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED |
| title_fullStr | RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED |
| title_full_unstemmed | RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED |
| title_short | RESULTS OF THE RESEARCH OF BACTERIOLOGICAL CHANGES IN WATER-BEARING HORIZONS WHEN THE TEMPERATURE IS INCREASED |
| title_sort | results of the research of bacteriological changes in water-bearing horizons when the temperature is increased |
| topic | aquifer thermal pollution bacterial pollution total microbial count temperature regime underground storage systems. |
| topic_facet | aquifer thermal pollution bacterial pollution total microbial count temperature regime underground storage systems. водоносний горизонт теплове забруднення бактеріальне забруднення загальне мікробне число температурний режим системи підземного акумулювання. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/493 |
| work_keys_str_mv | AT baryloa resultsoftheresearchofbacteriologicalchangesinwaterbearinghorizonswhenthetemperatureisincreased AT morozovyu resultsoftheresearchofbacteriologicalchangesinwaterbearinghorizonswhenthetemperatureisincreased AT bacherikivo resultsoftheresearchofbacteriologicalchangesinwaterbearinghorizonswhenthetemperatureisincreased AT lobanovai resultsoftheresearchofbacteriologicalchangesinwaterbearinghorizonswhenthetemperatureisincreased AT baryloa rezulʹtatidoslídžennâbakteríologíčnihzmínuvodonosnihgorizontahvumovahpídviŝennâtemperaturi AT morozovyu rezulʹtatidoslídžennâbakteríologíčnihzmínuvodonosnihgorizontahvumovahpídviŝennâtemperaturi AT bacherikivo rezulʹtatidoslídžennâbakteríologíčnihzmínuvodonosnihgorizontahvumovahpídviŝennâtemperaturi AT lobanovai rezulʹtatidoslídžennâbakteríologíčnihzmínuvodonosnihgorizontahvumovahpídviŝennâtemperaturi |