авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 43 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ...»

-- [ Страница 26 ] --

Главным выводом заключения является отсутствие техногенных радионуклидов в воде артезиа н ских скважин всех трех водозаборов, а расчетные эффективные дозы облучения за счет содержания естес т венных радионуклидов не превышают нормативной дозы в 1 м 3/в год, при которой вводится запрет на ис пользование воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения города. Радиационная безопасность воды также подтверждается уровнем онкологической заболеваемости населения города Твери, которая на протя жении последних лет имеет тенденцию к снижению.

К основным рекомендациям по обеспечению радиационной безопасности питьевого водоснабж е ния города относятся проведение постоянного контроля за содержанием основных дозообразующи х при родных радионуклидов в воде всех скважин, в которых выявлено превышение их по суммарной удельной альфа- активности, а также в проведении радиологических исследований в необследованных скважинах.

Кроме того, рекомендовано вывести из эксплуатации скважины Тверецкого и Медновского водозаборов, в которых определены наибольшие превышения по показателю суммарной удельной альфа -активности, а по таким же скважинам Городского водозабора возможно ограничиться проведением дополнительной очистки воды перед подачей ее в систему водоснабжения.

Отсутствие и неправильное содержание зон санитарной охраны водоисточников также представля ет угрозу возможного проникновения загрязнений в водопроводную воду. По данным официальной стат и стики более 500 водоисточников из свыше 3000 не имеют зон санитарной охраны.

Сооружения по обезжелезиванию подземных вод в Тверской области имеются только в гг. Твери, Лихославле, Удомле и Бологое. Установки по обезфториванию отсутствуют, в то время как в г. Твери и ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР районах имеются подземные источники с высоким содержанием фтора. Установки по умягчению воды так же отсутствуют.

Управление Роспотребнадзора ежегодно информирует органы государственной власти, органы м е стного самоуправления, а также население о санитарно-эпидемиологической обстановке в регионе. Прово дятся контрольно-надзорные мероприятия на объектах водоснабжения города, принимаются администр а тивные меры, налагаются штрафы, дела рассматриваются в судах, выдаются соответствующие предписания.

В Тверском регионе действует Государственная система социально-гигиенического мониторинга, ко торая отнесена к одному из механизмов обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения и является одним из основных направлений деятельности Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Тверской области. На основе оценки данных социально гигиенического мониторинга, проводимой Управлением Роспотребнадзора по Тверской области и Центром ги гиены и эпидемиологии в Тверской области, подготовлены аналитические материалы и информационные бюлле тени, а также публикации на интернет-сайте с целью информирования органов государственной власти, местного самоуправления и населения. Одной из приоритетных является тема о состоянии питьевого водоснабжения г.

Твери, заболеваемости и смертности населения Тверской области в результате потребления некачественной питьевой воды.

В целях обеспечения населения города питьевой водой соответствующего качества Управление Роспотребнадзора по Тверской области считает необходимым проведение дополнительных мероприятий:

1. Разработка и реализация областной целевой программы «Питьевая вода»;

2. Дальнейший мониторинг качества подаваемой питьевой воды;

3. Совершенствование регламента подачи воды с целью уменьшения воздействия тех или иных х и мических веществ, оптимизация работы скважин, усовершенствование схемы подачи воды населению в целях смешения воды с повышенным и пониженным содержанием железа и фтора;

4. Проведение ревизии артезианских скважин, их промывки и оборудования системами локальной доочистки питьевой воды;

5. Совершенствование производственного и ведомственного контроля со стороны управляющих жилыми домами организаций;

6. Использование населением индивидуальных бытовых фильтров и фильтров коллективного пол ь зования, а также бутилированой воды.

В настоящее время в Твери реализуется Программа по улучшению состояния системы водоснаб жения, рассчитанная до 2015 года. Предполагается, что с помощью средств из городского, областного и федерального бюджетов проблема некачественной воды будет решена на территории всего гор ода до года.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ НЕФТЕДОБЫЧИ В ХАНТЫ-МАНСИЙСКОМ АВТОНОМНОМ ОКРУГЕ Д.А. Панина Научный руководитель доцент П.П. Гриценко Тюменский государственный нефтегазовый университет (филиал), г. Нефтеюганск, Россия По своему промышленному потенциалу и наличию ресурсов округ входит в первую десятку субъектов Российской Федерации и является основой энергетической базы страны. На территории округа открыто более 400 месторождений углеводородного сырья с запасами около 20 млрд. тонн. Добыча нефти осуществляется на 186 месторождениях. Здесь работают более 50 добывающих предприятий, в том числе 15 – с иностранными ин вестициями Воздействие нефтегазодобывающей отрасли на окружающую среду в Ханты-мансийском автономном округе определяется огромными объемами потребления природных ресурсов и значительным количеством сбро сов и выбросов загрязняющих веществ. Следствием экстремально-высоких темпов освоения месторождений углеводородов и лесных ресурсов территории при недостаточной реализации природоохранных мероприятий явилось резкое ухудшение экологической ситуации в округе. В соответствии с неравномерным размещением производственных мощностей, различными сроками и интенсивностью эксплуатации природных ресурсов, диф ференцируется по территории округа и уровень антропогенной нагрузки на окружающую среду, особенно в ус ловиях массового применения в настоящее время экологически грязных технологий, морально и физически уста ревшего оборудования. Загрязнение территории нефтедобывающих районов округа нефтью, химическими реа гентами и минерализованными водами оказало такое негативное воздействие на все компоненты природной сре ды, что вполне правомерны предложения об отнесении Нижневартовского, Сургутского, Нефтеюганского рай онов к числу территорий экологического бедствия.

Приводим некоторые данные, характеризующие масштаб деструктивных последствий для природной среды округа.

На территории округа пролегает около 77000 км внутрипромысловых и магистральных трубопроводов, изношенность которых в связи с активными коррозионными процессами достигает 70 %, что и обуславливает высокое количество аварий, сопровождающихся разливами нефти и солевых растворов. Официальная статистика указывает число таких аварий от 2500 до 5500 в год [8].

СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Линии электропередач протяженностью 48000 км и внутрипромысловые подъездные дороги (около 29000 км) разрушают целостность природных комплексов и нарушают гидрологический режим болот, что при водит к их высыханию или обводнению со сменой типов растительности и как следствие – зооценозов.

Выбросы в атмосферу токсических поллютантов на протяжении 20 последних лет составляют 2-3 (в 2007 году 3,8 млн. т) из-за чего средняя удельная на грузка на поверхность территории округа достигает 4-5 т на км2, а в окрестностях городов и на внутригородском пространстве может достигать 15 т на км2 и более [7].

В 2006 году на территории округа находилось 1668 шламовых амбаров с высокотоксичным буровым шламом. Причиняемый экологический ущерб только одного из них составляет около 110 млн. руб.

Нефтяное хозяйство образует ежегодно около 1,5 млн. т твердых отходов, эксплуатирует более скважин и 412 (на 2006 год) факелов по сжиганию попутного нефтяного газа.

Объмы сжигаемого попутного нефтяного газа ежегодно составляют от 2,5 до 7,8 млрд. м 3 (таблица 1).

В таблице приведены официальные данные [7], между тем по данным специалистов, исследовавших проблему, ежегодные потери на факелах составляют не менее 24 млрд. м3 [3].

Таблица Объмы сожженного попутного газа на факелах за 1991-2007 годы (млн. м3) 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 5370,7 4296,5 5942,1 3180,5 2265,9 3018,9 3334,6 3304 2879 3347 2260 6134 5830 6434 6300 6200 За последнее десятилетие вода крупных рек оценивается природоохранными органами как «грязная» и «очень грязная», при этом содержание железа стабильно сохраняется в пределах 10-30 ПДК, марганца около ПДК, концентрация остальных веществ имеет устойчивую тенденцию к возрастанию (таблица 2) [6, 7].

Таблица Содержание вредных веществ в поверхностных водах крупных рек Ханты-Мансийского автономного округа Содержание вредных веществ в поверхностных водах за 2 года (кратность ПДК) Нефть Фенолы Аммоний Река Cu Mn Fe Zn 2006 2007 2006 2007 2006 2007 2006 2007 2006 2007 2006 2007 2006 Обь 10,5 15 16 12,5 11 9 3 2 7 2 2,5 1,3 2 0, Иртыш 11 12 19,5 10 7,5 6 - 2 3 2 2,5 1,2 2,5 Северная Сосьва 25 26,5 25,5 15 13 16 5 4 3 3 2 1,2 3 0, Назым 23 26 - - 20 9 6 4 3 3 3 1,3 3,5 1, Вах 13 10,5 - - 21 14,5 3 3 5,5 4 3 1,8 2 0, Большой Юган - 21 - 21 - 15,5 - 3 - 3,5 - - - Ежегодно в бассейн Оби попадает около 700 млн. м3 сточных вод категории «условно чистые без очист ки» [7], причем загрязнение акваторий осуществляется по безоглядному произволу нефтедобытчиков и сервис ных служб [9]. Всего же в р. Обь попало не менее 2 млн. т нефти, тяжелые фракции которой осели на дно, заили лись, и будут отравлять реки еще десятки лет. Из-за такого «ведения хозяйства» некогда обильный рыбой Об ской бассейн за 30 лет добычи нефти только в округе оскудел настолько, что общий улов сократился в десятки раз, улов ценной промысловой рыбы – в сотни, а обской осетр и стерлядь попали в «Красную книгу».

Нередко процессы нефтедобычи приводят к загрязнению подземных вод, в том числе и артезианских, используемых как источник питьевой воды.

Социальные последствия массированного и комплексного антропогенного воздействия на природу ок руга как на среду обитания жителей данного региона следует рассматривать в 2 аспектах: влияние на коренное население и влияние на приезжих покорителей природных богатств Тюменского севера.

На 1 января 2002 г. в Ханты-Мансийском автономном круге было зарегистрировано 478 родовых уго дий (почти 20 % территории округа), на которых проживает около 2 тыс. человек. Именно в экологической сфере взаимоотношения между коренными народами и нефтяниками превратились в острый конфликт между двумя моделями природопользования, в котором первые отстаивают право на этнокультурную идентичность хотя бы на том основании, что нефтепромышленная эксплуатация на лицензионных участках затронула более 160000 км или 30 % территории округа, а сами участки в силу ряда обстоятельств занимают почти 75 % территории родо вых угодий и активно подвергают ее промышленному воздействию. Более того, руководство нефтедобывающих компаний не гнушаются нечистоплотных действий по отчуждению новых участков родовых угодий [1, 10].

Сложившаяся ситуация привела к почти полному разрушению традиционных промыслов (рыболовство, оленеводство), однозначно отрицательно сказалась на состоянии здоровья коренного населения (заболеваемость в 1,5 раза выше общероссийских показателей, а по злокачественным новообразованиям – в 3 раза), продолжи тельности жизни (только 8,5 % мужчин доживают до пенсионного возраста), снизила уровень и качество жизни [10].

В целом можно констатировать, что с начала 1990-х гг. социально-демографическая ситуация в Ханты Мансийском автономном округе ухудшилась: снизилась рождаемость с 14,6 в 1991 г. до 11,3 на 1000 чел. в 2000г., возросла общая смертность с 4,5 до 6,8 на 1000 чел., естественный прирост населения сократился с 10, до 4,5 % за тот же период. С 1991 по 2000 гг. показатели общей заболеваемости выросли в 1,4 раза (соответст венно с 1101,7 до 1487,6 на 1000 чел.). Заболеваемость детей растет более высокими темпами, чем у взрослых.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Показатель заболеваемости детей за 6 лет вырос на 33,4 %, подростков – на 94 %, взрослых – на 28,7 %. Отмечается рост заболеваний по всем классам болезней у всех групп населения округа, В структуре заболеваемости на первом месте находятся болезни органов дыхания (30,4 %), затем следуют болезни органов пищеварения (10,2 %) и ко стно-мышечной системы (7,8 %). Растет заболеваемость активным туберкулезом (за последние 4 года в 1,2 раза), злокачественными новообразованиями – в 1,3 раза. Рост заболеваемости, прежде всего болезни органов дыхания и пищеварения, инфекционных и паразитарных болезней, а также злокачественных новообразований является следствием значительного загрязнения окружающей среды [2, 4, 5].

Анализ вклада совокупности факторов, определяющих популяционное здоровье населения округа пока зал, что группа социально-экономических факторов, в состав которой входят социальная напряженность (уро вень преступности и уровень безработицы), экономическое и промышленное развитие территории, вносит мак симальный вклад в состояние здоровья населения (весовой коэффициент 0,91), на втором месте – уровень соци ального благополучия (благоустройство, обеспеченность жильем, медицинской помощью – 0,86), затем – фактор экономического развития территории (розничный товарооборот на душу населения – 0,74) В условиях неблаго приятного влияния социальной напряженности проживает 49,8 % населения, а негативное влияние промышлен ного развития испытывают 15 территорий ХМАО, где проживает 69,06 % населения [5].

Литература Дребезгов О. Чиновники отбирают у коренных жителей 20000 га родовых угодий // http://www.chinovnic.ru.

1.

Кольцов В.С. Социально-гигиенические исследования здоровья населения Ханты-Мансийского автономного 2.

округа-Югра и возможности сокращения предотвратимых потерь: Автореферат. Дисс. канд. мед. наук. – М., 2009. – 28 с.

3. Лапкин А.Н. Масштабы сжигания попутного нефтяного газа в России и мире // http://www.newchemistry.ru/ let ter.php?n_id= 4. Мефодьев В.В. Проблемы взаимодействия человека и природной среды. Выпуск 3 // http://bva.wmsite.ru/ prob lemy-vzaimodejstvija/vypusk3/mefodev 5. Мефодьев В. В. Проблемы взаимодействия человека и природной среды. Выпуск 4 // http://bva.wmsite.ru/ prob lemy-vzaimodejstvija/vypusk4/mefodev 6. Московченко Д.В. Антропогенное воздействие на поверхностные воды Ханты-Мансийского автономного округа // http://ipdn.ru/rics/doc0/DN/1.mos.htm 7. Обзор «О состоянии окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа в 1996 году». – Ханты Мансийск, 1997. – 147 с. Там же –1998. – 155 с. Там же – 2001. – 132 с. Там же – 2002. – 120 с. Там же – 2003.

– 125 с. Там же – 2008. – 128 с.

8. Пушкаренко З. Сибирские реки – простор для экомошенников //http://www.ugra-news.ru/news/4/ 9. Соловьянов А.А. Экологические последствия сжигания попутного газа на факелах //http://www.imemo.ru/ru/ conf/2009/00209_2.pdf 10. Сотник В. «Черная метка» для Богданова и Алекперова // http://ura/ru/print/articles/2760.html.06.11. ПУТИ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ НА КАЛИЙНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ М.С. Первова Научный руководитель доцент Н.Г. Максимович Пермский государственный университет, г. Пермь, Россия Калий – седьмой наиболее распространенный элемент в земной коре, составляя 2,4 % ее массы. Калий ная соль является сырьм для химической промышленности для производства калийных удобрений. В природе калийная соль залегает пластами или линзами (мощность сотни или десятки метров) в местах залегания камен ной соли.

Разведанные мировые запасы калийных солей составляют около 210 млрд. тонн K2O. Согласно совре менным оценкам, более чем 16 млрд. тонн K2O являются возобновляемыми при современной технологии исполь зования.

Самые большие месторождения калийных солей сосредоточены в северном полушарии (рис.). Только на территории Канады добывается 10 млрд. тонн K2O (провинция Саскачеван) которые содержат приблизительно 60% мировых запасов калия.

По извлекаемым запасам калийных солей Россия занимает второе место в мире после Канады. Запасы Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей составляют более чем 2,2 млрд. тонн, оно эксплуа тируется с 1930-х годов. В Беларуси Старобинское месторождение (более 1 млрд. тонн) разрабатывается с начала 1960-х годов [2].

Месторождение калийных солей в Германии занимает четвертое место в мире после России и Беларуси, запасы составляют 0,8 млрд. тонн K2O. Открытие первого в мире калийного предприятия в Штасфурде в 1861 г отметило начало теперь почти 150 летней истории немецкой горной калийной промышленности.

Другие крупные месторождения калийных солей разрабатываются в США, Англии, Испании и Брази лии.

В отличие от многих других отраслей горно-химической промышленности, калийная характеризуется, огромными площадями выработанного подземного пространства, деформацией земной поверхности, формиро ванием зон подтоплений, большим количеством жидких и твердых отходов, получаемых в результате переработ ки и обогащения калийных руд.

СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Рис. Месторождения калийных и каменных солей на карте мира На Саскачеванском месторождении не допускается закачка рассолов в пресные водоносные горизонты, как, например это делалось в Восточной Германии вплоть до 1966 года. Тем не менее, добывающие компании продолжают складировать отходы производства в горных выработках путем засыпки твердых отходов в шахты и закачкой жидких в глубокие скважины. В будущем планируется строительство добавочных специальных отстой ников для поддержания необходимого объема для хранения.

Для того чтобы минимизировать вред земной поверхности предлагается также вывозить отходы произ водства [5].

В пределах Старобинского месторождения разработана технология совместного складирования галито вых и шламовых отходов, позволяющая исключать строительство шламохранилищ. Также здесь предлагается закладывать отходы производства в выработанные пространства, что позволит сохранить сельхозугодия, которые использовались для складирования солеотходов, и предотвратить засоление пресных и подземных вод избыточ ными рассолами [3].

На калийных рудниках Германии основной объект разработок – хартзальц (твердая соль), сильвинсо держащая руда с высоким содержанием сульфатов магния и кальция. Многочисленные месторождения калийных солей Германии связаны с галогенными толщами, широко развитыми в пределах Северо-Германской низменно сти. К настоящему времени одна из самых насущных проблем калийной промышленности Германии - затопле ние десятков как действующих, так и строящихся рудников [4]. В начальный период существования предприятий объем имеющейся информации о геолого-гидрогеологическом строении участков месторождений, вовлекавших ся в добычу, являлся недостаточным для установления причин прорывов рассолов и вод в выработки. В даль нейшем стали уменьшать степень извлечения руды из залежи, применять сухую и гидравлическую закладку от работанных камер. Развитие мониторинговых исследований в конце 20-х гг. прошлого века позволило разрабо тать меры для каждого калиеносного района Германии, что привело к резкому сокращению катастрофических последствий. Рекомендовалось проводить очистные работы не ближе 200 м от соляного зеркала, не отрабатывать вторичные соли, оставлять защитные пачки соли в кровле камер под соленосной глиной или ангидритом, не со единять выработками смежные шахтные поля. При камерной системе разработки предусматривалась закладка отработанных камер. На калийных рудниках Германии также применяются сейсмологические системы монито ринга, необходимые для контроля горных предприятий. Из других мониторинговых систем на рудниках Герма нии наиболее широко используют прямые методы определения состояния геологической среды. В первую оче редь, это наблюдения за оседаниями земной поверхности на подработанных территориях. В связи с многочис ленными случаями затопления калийных рудников здесь детально отработаны методы ведения гидрогеологиче ского мониторинга.

Верхнекамское месторождение калийных и магниевых солей является крупным месторождением Рос сии. Более чем 80-летняя эксплуатация месторождения привела к существенной техногенной трансформации природных геосистем и коренному эволюционному преобразованию геологической среды в природно техногенную систему, оказывающую активное и весьма существенное по масштабам влияние на условия жизне ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР деятельности [1]. На территории месторождения наблюдается ряд проблем, который характерен для калийных месторождений мира. Следует выделить следующие проблемы:

техногенное преобразование природных ландшафтов на подрабатываемых территориях;

образование значительного объема твердых и жидких отходов обогатительного производства;

деформация земной поверхности;

засоление поверхностных и подземных вод.

Для того, чтобы снизить экологический ущерб от эксплуатации Верхнекамского месторождения на ок ружающую среду, следует уделять внимание опыту зарубежных коллег, дорабатывать уже существующие проек ты по минимизации рисков и ведению мониторинга с учетом имеющихся данных, полученных в ходе наблюде ний на месторождениях других стран, и наконец, разрабатывать новые проекты по улучшению сложившейся экологической ситуации в районе, на основе зарубежных и российских исследований.

Литература Бабошко А.Ю. Экологические проблемы Верхнекамского калия // Горное Эхо. – Пермь, 2004. – № 4 (18). – С. 1.

– 47.

Барбиков Д.В. Старобинское месторождение – кладовая калийных солей республики Беларусь // Горный жур 2.

нал. – Москва, 2010. – № 8. С. 10 – 13.

Шлендова Т.К. Загрязнение геологической среды в районах деятельности калийных предприятий Соликамско 3.

Березниковского и Солигорского промрайонов // Охрана геологической среды на калийных месторождениях:

Сборник научных трудов. – Ленинград, 1985. – С.18 – 26.

Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses. 7th ed. / edited by Jessica Elzea Kogal. – USA, 2006 – 4.

1548 c.

Vonhov J.A. Waste disposal problems near potash mines in Saskatchewan, Canada // Grounwater Pollution – Sympo 5.

sium: Proceedings of the Moscow Symposium, Moscow 1971: IAHS-AISH Publ, 1975. – №. 103.

ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РИСКА НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТХОДОВ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОГО КОМПЛЕКСА Т.А. Петрова, Д.С. Корельский Научный руководитель профессор М.А. Пашкевич Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (техниче ский университет), г. Санкт-Петербург, Россия Оценка опасностей и разработка на этой основе оптимальных мероприятий с учетом всей совокупности различных факторов социально-экономического характера – одна из ключевых проблем управления экологиче ской безопасностью. До настоящего времени и за рубежом, и в России разрабатывались основы управления рис ком техногенных аварий и катастроф. При решении комплексных вопросов техногенной безопасности широко применяется методология риска, основу которой составляет определение последствий и вероятности нежела тельных событий. Используя количественные показатели риска, измерялась потенциальная опасность производ ства. При этом в качестве показателей опасности обычно принимались индивидуальный или социальный риск гибели людей [1].

Разработке управления экологической безопасности в районах воздействия техногенных массивов уде ляется значительно меньшее внимание: делались попытки определить риск загрязнения земель, но без экономи ческой оценки, что не могло служить основой для управления природоохранной деятельностью. Разработанная методология определения экологического риска позволяет количественно оценить опасность техногенных мас сивов и, соответственно, уровень экономических затрат, необходимых для ее предотвращения [2].

Суммарные экономические затраты складываются из двух составляющих, связанных с экологическим риском складирования отходов: затрат на обеспечение экологической безопасности техногенных массивов;

эко лого-экономического ущерба различным компонентам природной среды. Каждый из указанных выше видов эко номических затрат зависит от уровня ожидаемого техногенного воздействия.

Чем больше ущерб, который может возникнуть при эксплуатации хранилища, тем больше и экономиче ские затраты на его предотвращение и обеспечение необходимого безопасного уровня риска.

Чем больше фактическое техногенное воздействие, оказанное на компоненты природной среды, тем выше экономические затраты на компенсацию нанесенного ущерба.

В решении экономических задач, связанных с выбором оптимального варианта расходов, важная роль отводится выявлению функциональных зависимостей рассматриваемых видов затрат от уровня техногенного воздействия.

Для этого определяется зависимость экономических затрат от достигаемого при этих затратах уровня экологической безопасности и риска. Общий вид функций, выражающих зависимость затрат на обеспечение экологической безопасности, значений эколого-экономического риска и кривой суммарных экономических за трат от достигаемого при этих затратах уровня безопасности, представлены на рис. 1.

Анализ характера графических зависимостей, приведенных на рис. 1, показывает, что оптимальный ва риант расходов может быть найден путем исследования кривой Q(G) на экстремум, если не требуется принимать во внимание какие-либо обстоятельства. Точка минимума на кривой Q(G) соответствует равенству (1), A(G) = B(G), (1) СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ которое свидетельствует, что в этой точке экономические расходы на обеспечение безопасности равны экономи ческому эквиваленту ущерба, который следует ожидать при данном уровне безопасности (риска).

Q(G)=A(G) + B(G) A, B, G A(G) B(G) G Рис. 1 Вид графических зависимостей расходов на обеспечение экологической безопасности.

G-уровень безопасности, G1, G2 – допустимые уровни обеспечения экологической безопасно сти (экологического риска) для сохранения компонентов природной среды, Gopt – оптималь ный уровень экологической безопасности, A(G) – функция, отражающая изменение экономи ческих расходов на обеспечение уровня безопасности (экологического риска), B(G) – функция, отражающая закономерности снижения эколого-экономического ущерба по мере повышения уровня безопасности Q(G) – функция, выражающая суммарные экономические затраты Необходимо отметить, что снижение экономического эквивалента ущерба в практике может быть дос тигнуто различными путями повышения уровня безопасности. Однако в любом случае предпочтение, видимо, следует отдавать такому варианту, при котором достигается минимальное значение функции Q(G), выражающей суммарные экономические затраты.

Для разработки мероприятий по снижению экологической опасности в зоне воздействия техногенных массивов в каждом конкретном случае предлагается осуществлять многовариантное сравнение результатов оценки риска для рассматриваемой ситуации с соответствующими критериями (рис. 2.).

Определение параметров имеющейся или плани руемой ситуации Определение критериев принятия Оценка риска решений Сравнение результатов оценки риска с критериями принятия решений Поиск вариантов снижения риска Оценки затрат и эффективности снижения риска для каждого из вариантов Сопоставление вариантов Выбор оптимального варианта Рис. 2 Схема процесса управления риском Выбор мероприятий обуславливается уровнем опасности техногенного массива, горно-геологическими и технологическими условиями их формирования, а также количеством средств, выделяемых на снижение эколо гического риска. В этой связи проводится детальное обследование территории техногенного массива с проработ кой ряда вариантов.

Ниже приводится диапазон удельных затрат в странах ЕС на мероприятия по снижению экологического риска действующих и с законченным сроком эксплуатации хранилищ (табл.).

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Таблица Удельные затраты на мероприятия по снижению экологического риска в районах размещения техногенных массивов (в долларах США на квадратный метр территории техногенного массив или тонну заскладированных отходов) Мероприятия Диапазон затрат 0,2-0,6 $/м Обследование техногенного массива Изоляция техногенного массива:

300-1200 $/м экранирование дна 40-150 $/м экранирование стенок 50-180 $/м поверхностное экранирование иммобилизация отходов 25-100 $/т Ликвидация загрязнений:

экстракция и промывка 40-400 $/т биологические методы 50-500 $/т перемещение свалок 20-100 $/т После этого сравнения находятся варианты снижения риска, каждый из которых оценивается с учетом затрат на его реализацию. Оценка вариантов является итеративной операцией, она повторяется до тех пор, пока не будет выбрано оптимальное решение. Снижение риска техногенного воздействия хранилищ отходов на окру жающую их среду может быть достигнуто мероприятиями, направленными на повышение защищенности при родных вод, атмосферного воздуха, через которые происходит миграция загрязняющих компонентов, что дости гается созданием дренажно-защитных сооружений (до или в процессе складирования отходов) и поверхностного экранирования техногенных отложений (после окончания складирования).

Выбор мероприятий обуславливается уровнем опасности техногенного массива, горно-геологическими и технологическими условиями их формирования, а также количеством средств, выделяемых на снижение эколо гического риска. В этой связи проводится детальное обследование территории техногенного массива с проработ кой ряда вариантов.

Ниже приводится диапазон удельных затрат в странах ЕС на мероприятия по снижению экологического риска действующих и с законченным сроком эксплуатации хранилищ (табл. 1).

Работы проведены при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной Рос сии» на 2009-2013 годы.

Литература Измалков В.И., Измалков А.В. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. – СПб.: НИЦЕБ 1.

РАН,1998.

Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду. – СПб.: Наука, 2000.

2.

ВЛИЯНИЕ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ (НА ПРИМЕРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОАО «КОВДОРСКИЙ ГОК») В.А. Петрова Научный руководитель профессор М.А. Пашкевич Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) имени Г.В. Плеханова, г. Санкт-Петербург, Россия Ни один вид человеческой деятельности не оказывает такого масштабного и комплексного воздействия на окружающую среду, как горное дело. В настоящее время на территории России в отвалах и хвостохранилищах накопилось около 80 млрд. т твердых отходов. Под карьерами, отвалами и хвостохранилищами заняты десятки тысяч гектаров земель, пригодных для использования в сельском и лесном хозяйстве. Осушение месторождений для последующего проведения горных работ зачастую вызывает нарушение режима подземных и поверхностных вод в радиусе нескольких десятков километров. Перенасыщение различных компонентов природой среды за грязняющими веществами может привести к экологической катастрофе. Причем, в зоне воздействия горных предприятий, в настоящее время емкость природной среды практически достигла своего максимума, поэтому сложившаяся проблема требует незамедлительного решения.

Объектом исследования в данной работе стали территории, находящиеся под воздействием производст венных подразделений ОАО «Ковдорский ГОК». Горно-обогатительное предприятие ОАО «Ковдорский ГОК»

работает на Ковдорском месторождении комплексных бадделеит-апатит-магнетитовых руд на юго-западе Коль ского полуострова Ковдорского района.

В связи с многокомпонентным составом руд и получением из них трех видов продукции, технологиче ский процесс обогащения рудной шихты характеризуется как весьма разветвленный и сложный в отличие от монопроизводства. На обогатительных производствах Ковдорского ГОКа сосредоточены практически все (за редким исключением) известные в мировой практике способы извлечения компонентов. В производстве железо рудного концентрата применяется метод мокрой магнитной сепарации;

в производстве апатитового концентрата СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – флотации;

в производстве бадделеитового концентрата используются гравитационные методы, флотация и магнитная сепарация. Основными объектами для размещения отходов на предприятии являются: отвалы вскрышных пород рудника, хвостохранилище обогатительного комплекса, иловые и песковые канализационные очистные сооружения (КОС).

Каждая из стадий производства концентратов, а именно: добыча, дробление, обогащение руды, разме щение отходов, вносит свой вклад в ухудшение качества атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв, растительного и животного мира. Для оценки состояния природной среды в зоне воздействия ОАО «Ковдорский ГОК» в полевой сезон 2010 года проводилось инженерно-экологическое обследование.

По имеющимся данным, общее количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, со ставляет 13139 т/год. Главным источником образования и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу является комплекс обогащения. В атмосферный воздух выбрасываются следующие вредные вещества: пыль, сернистый ангидрид, двуокись азота, окись углерода, пятиокись ванадия, двуокись циркония, сажа. В качестве очистных установок на предприятии используют: прямоточные мокрые пылеуловители (промыватели СИОТ), центробеж ные скрубберы, пылеуловители коагуляционные мокрые (КМП), циклоны, рукавные фильтры.

Проведенные мониторинговые исследования состояния окружающей среды свидетельствуют о том, что за пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия наблюдаются превышения предельно допустимых концентраций по двуокиси азота, окиси углерода, сернистому ангидриду на 200-300 %. Кроме того, санитарно защитная зона проходит в черте города и составляет 500 метров. В период наблюдений наличие неблагоприят ных метеорологических условий (НМУ) способствовало плохому рассеянию загрязняющих веществ, что привело к увеличению приземных концентраций. В результате произошло ухудшение качества воздуха города, находя щегося в непосредственной близости к комбинату. Учитывая органолептические показатели, можно было при своить такую характеристику воздуху, как «тяжелый», то есть трудно вдыхаемый. В период наблюдений был произведен залповый выброс загрязняющих веществ (взрыв на карьере), приведший к образованию облака пыли площадью более 1 км2. В результате взрыва на границе с селитебной зоной более чем в десятикратном размере были превышены предельно допустимые концентрации по пыли. Следовательно, работы на карьере, несмотря на недавно проведенное усовершенствование буровзрывных работ, являются одним из основных источников за грязняющих веществ в атмосфере. Стоит также отметить, что значительное загрязнение атмосферного воздуха происходит в результате ветрового пыления отвалов и хвостохранилищ. Значительно повышается концентрация взвешенных веществ в воздухе при транспортировке, перегрузке руды и складировании полученных концентра тов. Проведенные исследования указывают на необходимость повышения эффективности существующего газо очистного оборудования и внедрения нового. Совершенствование средств пылеподавления при производстве буровзрывных работ в карьере, при транспортировке и перегрузке руды, а также рекультивация отвалов не толь ко улучшат условия труда рабочих на ГОКе, но и значительно снизят воздействие на окружающую среду.

Водная система также испытывает значительную антропогенную нагрузку от производственной дея тельности ОАО «Ковдорский ГОК». В водные объекты ежегодно сбрасывается около 43 млн. м3 сточных вод, с которыми поступает: сульфатов – около 8 тыс. т, фосфатов – 11,2 т, взвешенных веществ – 216 т, нефтепродук тов – 2,2 т, СПАВ – 1,4 т, солей аммония – 11 т, нитратов – 123 т, нитритов – 2,7 т, хлоридов – 452 т, железа – 2, т, марганца – 11 т. Сброс сточных вод осуществляется через 6 выпусков. Часть карьерных вод сбрасывается без очистки, другая часть вместе с замазученными водами ТЭЦ сбрасывается в отстойник, где осуществляется их механическая очистка. Хвостовые воды также подвергаются механической очистке. Несовершенство водоочист ных мероприятий на комбинате приводит к ухудшению качества поверхностных вод. Так, выше по течению сбросов сточных вод река Ковдора относится к 1-ой категории загрязненности (Кз = 13 %), а ниже впадения реки Можель – ко 2-ой категории (Кз = 21 %), что вызывает повышение загрязненности по нескольким показателям и загрязняющим веществам. Озеро Ковдоро и река Можель относятся ко 2-ой категории загрязненности. Механи ческой очистки, применяемой на предприятии в качестве основной, недостаточно, так как в результате нее каче ственный и количественный состав сбрасываемых сточных вод не соответствует предъявляемым требованиям. В этой связи механическую очистку предлагается проводить на комбинате в качестве предварительной. Задачи механической очистки должны заключаться в подготовке воды к физико-химической и (или) биологической очи стке. Без применения новых методов очистки сточных вод достичь значений нормативно допустимых сбросов (НДС) для сульфатов, марганца, железа и ряда других веществ невозможно.

Мониторинг поверхностных вод заключался в обследовании проб воды методами ионной хроматогра фии и ИК-спектрометрии. Отбор проб производился из реки Верхняя Ковдора, в которую осуществляется сброс условно чистых карьерных вод. В то же время река Верхняя Ковдора является водной артерией города Ковдор.

Также пробы отбирались из озера Ковдоро, в которое осуществляется сброс вод из отстойника. В ходе исследо ваний определялись концентрации следующих загрязнителей: сульфаты, хлориды, карбонаты, марганец, железо, медь и барий. Результаты проб показали, что нет превышений предельно допустимых концентраций для рыбохо зяйственного водоема по меди и барию. Концентрации остальных веществ составили от 1,5 до 2,5 предельно допустимых концентраций (ПДК) для рыбохозяйственного водоема.

Деятельность горно-обогатительного комбината привела не только к появлению различных загрязнений компонентов окружающей среды, но и к образованию нарушений. Одно из наиболее значительных нарушений наблюдается в гидрогеологической обстановке района. Оно произошло в результате разработки месторождения открытым карьером. В настоящее время отметка отработки находится на горизонте минус 50 м, что ниже уровня озера Ковдоро почти на 260 м. Карьер является искусственной дреной, куда практически направлены все потоки подземных вод и атмосферных осадков с окружающей водосборной площади. В карьер разгружаются подрусло вые потоки ручьев и река Верхняя Ковдора, протекают инфильтрующиеся в силу большой разницы в отметках ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР воды озера Ковдоро в восточном борту карьера и хвостохранилища в южном борту. Вблизи карьера произошло снижение статического уровня подземных вод на десятки метров (до 40-50 м), значительно увеличились гидрав лические уклоны депрессионной поверхности подземных вод и возросли скорости фильтрации. В настоящее время максимальный гидравлический градиент на западном фланге месторождения составляет 0,020, а на вос точном 0,065, что свидетельствует о том, что на востоке очаги питания и разгрузки расположены рядом. Источ ником питания стало озеро Ковдоро, разгрузки – карьер. Таким образом, в связи с разработкой карьера ниже базиса эрозии, поверхностные водотоки и водоемы (озеро Ковдоро, река Ковдора и ее притоки) превратились из зон разгрузки в источники питания подземных вод. На нарушении гидрогеологической обстановки антропоген ное воздействие на подземные воды не закончено. Подземные воды претерпевают не только изменения в количе ственном составе, но и в качественном. Ярким примером загрязнения подземных вод может служить инфильтра ция дренажных вод с территории хвостохранилища.

Стоит отметить, что на территории воздействия предприятия существует угроза загрязнения почв мар ганцем и барием. Анализ проб почв показал, что предельно допустимый уровень превышен в 4-6 раз. Такие тех ногенные аномалии почв образуются в результате как косвенного, так и прямого воздействия. Косвенное загряз нение происходит при выпадении техногенных выбросов с осадками, а прямое – при непосредственном осажде нии выбросов под действием гравитационных сил. Следовательно, природоохранные мероприятия, направлен ные на улучшение качества атмосферного воздуха, приведут и к улучшению состояния почв.

Таким образом, проведение мониторинга на территории воздействия ОАО «Ковдорский ГОК» подтвер дило наличие существенной нагрузки деятельности горной промышленности на окружающую среду. Улучшение состояния компонентов природной среды может быть достигнуто при внедрении экологически эффективных и экономически выгодных природоохранных мероприятий.

Работа проведена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ Г. УСТЬ-КАМЕНОГОРСКА Л.А. Петрова Научный руководитель доцент Н.А.Осипова Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Являясь одним из крупнейших промышленных центров Республики Казахстан, Усть-Каменогорск ха рактеризуются всеми признаками неблагополучного экологического состояния, которые обычно свойственны современным промышленным городам. Сложившийся чрезвычайно высокий уровень техногенной нагрузки на окружающую среду и неблагоприятные природно-климатические особенности района обусловили значительные негативные изменения экологии и здоровья населения города.

Усть-Каменогорск характеризуется наличием большого числа техногенных загрязнителей, среди кото рых можно выделить промышленные предприятия, транспорт, сельхозпредприятия, автозаправки, предприятия пищевой отрасли, частный жилой сектор, свалки твердых бытовых отходов. Основное воздействие на окружаю щую среду оказывают промышленные предприятия и транспорт. Среди промышленных предприятий главными загрязнителями являются УК МП ОАО «Казцинк», ОАО «AES Усть-Каменогорская ТЭЦ», АО УМЗ, ОАО УК ТМК. Производственные площадки находятся в черте города Усть-Каменогорска в пределах Северной промзо ны. Все три производства имеют общую инфраструктуру.

Основной особенностью расположения крупных объектов на территории города является тесное про странственное совмещение промышленных и селитебных зон, что неблагоприятно сказывается на экологической ситуации в зоне жилой застройки.

УК МК АО «Казцинк» – крупный интегрированный производитель цинка с большой долей сопутст вующего выпуска меди, драгоценных металлов и свинца, вносящий большой вклад в загрязнение окружающей среды.

Антропогенная нагрузка от деятельности ТЭЦ складывается из отрицательного воздействия как непо средственных выбросов вредных веществ в атмосферу и сбросов сточных вод в водоемы, так и за счет складиро ванных золошлаковых отходов [1].

Почвы как депонирующий компонент окружающей среды, отражают загрязнение атмосферного возду ха за многолетний период. Полувековая деятельность УК СЦК, УМЗ, ТМК, предприятий теплоэнергетического комплекса, авто- и железнодорожного транспорта и других, более мелких производств, привела к интенсивному загрязнению почв практически на всей исследованной территории. Для территории Усть-Каменогорска, характе ризующейся степными ландшафтами со щелочной реакцией почвенного покрова (рН7), депонирующие свойст ва почв проявляются особенно ярко.

Основными антропогенными источниками поступления микроэлементов в почву являются: выпадение тяжелых металлов, в т.ч. радионуклидов из атмосферы;

поступление тяжелых металлов с поливными водами;

поступления из применяемых минеральных удобрений и пестицидов;

поступление микроэлементов с органиче скими удобрениями (торф, сапропели и т.д.);

поступление тяжелых металлов с отходами промышленного произ водства (шлак, зола и т.д.), бытовым мусором.

Важным источником загрязнения ртутью окружающей среды являются предприятия цветной металлур гии. Ввиду того, что ртуть является обязательным компонентом многих типов руд цветных, редких и благород СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ных металлов, в процессе их добычи, обогащения и металлургического передела она высвобождается в окру жающую среду [3].

Содержание ртути в изученных автором пробах колеблется от 58 до 1748 нг/г, среднее – 575 нг/г. Наи большее ртутное загрязнение среди исследованных проб свыше 1000 нг/г представлено в точках с номерами проб 19, 17, 7, 37. Максимум в точке № 37 составляет 1748 нг/г, но без превышения ПДК (2100 нг/г). Но, тем не менее, эти участки можно отнести к районам с высоким ртутным загрязнением. Все указанные точки находятся в районе санитарно-защитной зоны промышленных предприятий г. Усть-Каменогорска.

В общем случае распределение ртути и ее соединений в окружающей среде обусловлено деятельностью природных и техногенных, связанных с деятельностью человека, источников. Существующий в природе гло бальный круговорот ртути в большей степени определяется ее поступлением из природных источников. Техно генные источники, рассматриваемые в настоящей работе, являются наиболее важными с позиций локального загрязнения среды обитания человека этим токсичным элементом.

Многолетняя деятельность промпредприятий отрицательно сказалась на экологическом состоянии го рода. На обследованной территории (свыше 260 кв. км), включающей селитебно-промышленную зону, ближние пригороды и окраины областного центра, все компоненты окружающей среды загрязнены тяжелыми металлами (далее ТМ) с той или иной интенсивностью. По результатам ранее проведенных работ (1990-1992 г.г.) здесь на метились три качественно различных аэротехногенных потока загрязняющих веществ:

– ТМ полиметаллической группы – Рb, Zn, Ag, As, Sb, Cd, Bi, Hg, Mo, Ва. Главным источником загряз нения являлся УК «Казцинк»;

– ТМ редкометальной группы – Sn, Be, Zr, Nb. Источником этих элементов служит, вероятно, УМЗ;

– ТМ группы железа – Ti, V. Зафиксированы только в снеговом покрове в Согринском шлейфе. Наибо лее вероятный источник – УК ТМК.

Загрязнение окружающей среды ТМ, обусловленное деятельностью более мелких производств, включая теплоэнергетический комплекс и автотранспорт, затушевано токсикантами указанных потоков и не поддается расшифровке.

Исследования почв показали наличие техногенных геохимических аномалий. При этом выявлено, что техногенная составляющая геохимического поля локализуется в верхнем почвенном горизонте (0-5 см), в кото ром происходит накопление свинца, меди, цинка, ртути, мышьяка и других тяжлых металлов.

Наибольшее загрязнение отмечено в северо-западном направлении и представлено цинком, свинцом, медью и кадмием. В зоне радиусом 5 км от СЦК содержание свинца в почве (по данным 10 проб) составило ПДК, цинка – 16 ПДК, меди 2 ПДК. До 70 % металлов в почве находится в подвижной форме [2].

Приводимые данные свидетельствуют, что геохимическая ситуация в городе Усть-Каменогорск, требу ет пристального внимания специалистов и принятия ряда первоочередных мер.

Следует особое внимание обратить на «историческое загрязнение». Это, прежде всего, площадной оре ол загрязнения почв ТМ, сформированный за более чем полувековую деятельность гигантов цветной металлур гии, полигоны накопления отходов производства (терриконы мышьякосодержащих шлаков, золоотвалы, пруды накопители), территории, загрязненные стойкими органическими загрязнителями. Для ликвидации исторических загрязнений необходима гибкая государственная программа, способная стимулировать реабилитационные меро приятия и утилизацию отходов, накопленных в советскую эпоху.

Литература Комплексная оценка экологии и здоровья населения промышленного города / Самакова А.Б, Белоног А.А, Яку 1.

пов В.С. и др. – Алматы, 2005. – 300 с.

Отчет по теме: «Проведение комплексного геоэкологического исследования территории и здоровья населения 2.

г. Усть-Каменогорска в 2004 г.», Усть-Каменогорск, 2004 г. Фонды АО ИГН.

Рихванов Л.П., Осипова Н.А., Петрова Л.А. Ртуть в почвах Томского региона // Ртуть в биосфере: эколого 3.

геохимические аспекты: Мат. Международного симпозиума – М.: ГЕОХИ РАН, 2010. – С. 200 – 202.

КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И БРИКЕТИРОВАНИЯ ИЛА М.В. Потокина Научные руководители профессор В.В. Сенкус, профессор Б.М. Стефонюк Кемеровский государственный университет (филиал), г. Новокузнецк, Россия Масштабы загрязнения и истощения водных ресурсов в настоящее время приняли угрожающий харак тер. Остро встает проблема нехватки пресной воды в густонаселенных районах, крупных промышленных цен трах, в местах орошаемого земледелия. Отсутствие чистой питьевой воды, загрязнение водоемов являются при чиной многих заболеваний человека, губительно сказываются на животном и растительном мире.

Важнейшими технологическими мерами охраны водных ресурсов являются совершенствование техно логий производства, внедрение безотходных технологий. Поскольку избежать полностью загрязнения воды не возможно, применяются различные методы и способы очистки сточных вод от загрязнений.

Комплексный способ безреагентной очистки сточных вод и брикетирования ила, включающий подвод стоков в отстойник с механизированной выгрузкой, обезвоживание, брикетирование и обеззараживание осевше ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР го ила, отвод очищенной воды из отстойника, очистку стоков от различных видов загрязняющих веществ с ис пользованием безреагентных способов и технических устройств очистки и аккумуляции воды, отличается тем, что способ разделен в пространстве и во времени на две стадии: грубой и тонкой очистки воды. Первую стадию очистки реализуют последовательными процессами: распределенного сброса воды в поверхностный слой воды механизированного отстойника;


разделения взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей по плотности вы ше и ниже плотности воды;

аккумуляции и удержание взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей с плот ностью ниже воды в верхнем слое потока;

перепуска взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей с плотно стью выше воды на дно отстойника;

интенсивного осаждения взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей с плотностью выше воды на дно отстойника;

физико-электрической обработки и изменения молекулярной струк туры воды;

осаждения тонкодисперсных взвешенных частиц и поддержания ламинарного движения потока воды и ее уровня путем последовательной установки кассетных технических средств по длине отстойника с механизи рованной выгрузкой осевшего ила скребковым обезвоживающим конвейером в смеситель, куда добавляют свя зующее, наполнитель и нейтрализатор, перемешивают и подвергают прессованию, а полученные брикеты обез зараживают в печах СВЧ. Вторую стадию очистки воды реализуют каскадом технических устройств обеспечи вающих дополнительную физико-электрическую обработку, изменение структуры и закрепления «памяти» воды, механическую очистку от взвешенных частиц, аэрацию и озонирование воды, рассредоточенный сбор осевшего в устройствах ила, который возвращают в отстойник с механизированной выгрузкой ила первой стадии очистки воды.

Распределенный сброс в отстойник с механизированной выгрузкой производят плоской струей с трам плина в верхний слой воды для погашения энергии потока в направлении движения воды в отстойнике, где на расстоянии 3-5 м установлена водонепроницаемая поперечная перемычка, обеспечивающая одновременное ве дение процессов: разделения взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей по плотности выше и ниже плот ности воды;

аккумуляции и удержания взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей в верхнем слое потока воды с плотностью ниже воды;

перепуска взвешенных частиц и несмешиваемых жидкостей с плотностью выше воды под нижней своей кромкой на дно отстойника.

За водонепроницаемой перемычкой на расстоянии не более 0,5 м устанавливают последовательно и ка сетно каскад наклонных устройств для очистки воды типа «жалюзи», обеспечивающих интенсивное осаждение взвешенных частиц и несмешиваемой жидкости с плотностью выше воды на дно отстойника с механизированной выгрузкой ила.

За каскадом наклонных устройств для очистки воды типа «жалюзи» на расстоянии не более 0,5 м друг от друга устанавливают, электроды устройств физико-электрической обработки воды постоянным пульсирую щим током, изменяющим молекулярную структуру воды и ионов загрязняющих химических веществ, насыщая их орбиты недостающими электронами, при этом устройства физико-электрической обработки через каждые минут меняют полярность электродов.

За каскадом устройств физико-электрической обработки воды постоянным пульсирующим током уста навливают каскад тонкослойных осветлителей на расстоянии не более 0,2 м между собой до затопленного конца скребкового обезвоживающего конвейера.

За скребковым обезвоживающим конвейером устанавливают касетно устройство для перепуска воды, работающее по принципу сообщающихся сосудов, разделяющее в отстойнике с механизированной очисткой рабочую и аккумулирующие зоны, имеющее на центральной перегородке продольное отверстие выше уровня воды в отстойнике для перепуска воды верхом, свидетельствующее о необходимости очистки устройства.

Для поддержания ламинарного потока воды и ее уровня на выходе отстойника с механизированной вы грузкой ила, в зоне, где аккумулируют очищенную воду и устанавливают устройство для сброса и регулирования глубины забора воды и аварий водосброс, через которые воду самотеком или насосами подают в промежуточный отстойник, служащий для согласования производительности очистки воды первой и второй стадий и имеющий по длине конусные днища, отделенные от отстойника решетками.

Вторую стадию очистки воды реализуют каскадом автономных устройств, собранных в систему с по мощью трубопроводов и воздуховодов с запорной арматурой, обеспечивающих физико-электрическую обработ ку воды, механическую ее очистку, аэрацию и озонирование, для закрепления молекулярной структуры воды, удаления растворенных газов, органических веществ и насыщения очищенной воды кислородом, а так же брике тирования обезвоженного осевшего ила.

В автономное устройство физико-электрической обработки воды, представляющее емкость, внутри ко торой располагают электроды, с конусным днищем, отделенным от емкости решеткой, а воду в устройство по дают насосами из промежуточного отстойника первой стадии под давлением 0,5-1,0 МПа для увеличения произ водительности второй ступени.

В автономное устройство механической очистки воды, представляющее закрытый желоб, имеющий на клон 15-25°, внутри которого располагают устройство для очистки воды типа «жалюзи», пластины которого за креплены шарнирно и могут колебаться с амплитудой на концах пластин 3-5 мм, с конусным днищем, отделен ным от емкости решеткой, а вода поступает из автономного устройств физико-электрической обработки воды под давлением 0,5-1,0 МПа.

В автономное устройство аэрации, представляющее емкость, внутри которой располагают форсунки для диспергации воды, с конусным днищем и отделенным от емкости решеткой, при этом над решеткой днища рас полагают воздуховод, соединенный с вентилятором, имеющим эжектор для подачи избытка озона от реактора, а на верху устройства имеется труба для отвода газов, а вода в устройство поступает под давлением 0,5-1,0 МПа из устройства механической очистки воды.

СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В автономное устройство озонирования, представляющее емкость, над которой располагают генератор озона, с конусным днищем и отделенным от емкости решеткой, при этом камера озонирования располагают внутри емкости, а его избыток подают через дроссель из камеры озонирования на эжектор входа вентилятора аэрации, а вода в устройство поступает из устройства аэрации воды под давлением 0,5-1,0 МПа.

В автономное устройство физико-электрической обработки воды, представляющее V – образную ем кость, внутри которой располагают электроды и тонкослойный осветлитель, с конусными днищами, отделенным от емкости решеткой, при этом пластины тонкослойного осветлителя закреплены шарнирно и подвижно с ам плитудой колебания на концах 2-3 мм и имеют нейтральной покрытие, для предотвращения налипания взвешен ных частиц и ионов химических веществ, а воду в устройство подают из устройства озонирования под давлением 0,5-1,0 МПа.

Промежуточный отстойник и автономные устройства очистки воды второй ступени имеют конусные днища с углом наклона стенок 55° к горизонтальной плоскости, соединенные трубопроводами с запорной арма турой со шламовым насосом для откачки осевшего ила, и отделенные от емкости решетками, выполненными в виде жалюзи с углом наклона пластин 45-55 ° навстречу потоку воды.

Воду из промежуточного отстойника используют для технических нужд, а воду второй стадии исполь зуют в хозяйственно-бытовых целях и/или сбрасывают во внешние водоемы.

Обезвоженный на скребковом конвейере ил в контейнерах с влажностью 20-30 % подает в смеситель, куда добавляют, %масс.: связующее 5-10, наполнитель 20-30 и нейтрализатор 5-10, массу перемешивают и под вергают прессованию, а полученные брикеты обеззараживают в печах СВЧ 3-4 мин. путем нагрева их до темпе ратуры 100-200 С.

Комплексный способ безреагентной очистки сточных вод и брикетирования ила, позволяет производить очистку сточных вод до уровня ПДК, а также утилизировать осадки сточных вод.

РАЗРАБОТКА КОМПОЗИТНОГО ХИНГИДРОННОГО ДАТЧИКА ДЛЯ МОНИТОРИНГА Ph ПРИРОДНЫХ ВОД Т.А. Раденков Научные руководитель профессор С.В. Романенко Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия pH-метрия является на данный момент неотъемлемой частью научной деятельности в самых различных сферах. pH-метрия широко применяется в научно-исследовательской практике химиков, микробиологов, почво ведов и агрохимиков в различных лабораториях как стационарных, так и передвижных, в том числе полевых.

Измерение pH используется во многих производствах, где необходим контроль среды, так как во многих случаях pH является универсальным показателем состояния среды.

Электрохимические методы анализа (электроанализ), в основе которых лежат электрохимические про цессы, занимают достойное место среди методов контроля состояния окружающей среды, так как способны обеспечить определение огромного числа как неорганических, так и органических экологически опасных ве ществ. Для них характерны высокая чувствительность и селективность, быстрота отклика на изменение состава анализируемого объекта, легкость автоматизации и возможность дистанционного управления. И наконец, они не требуют дорогостоящего аналитического оборудования и могут применяться в лабораторных, производственных и полевых условиях. Непосредственное отношение к рассматриваемой проблеме имеет потенциометрия.

Потенциометрические методы анализа известны с конца прошлого века, когда Нернст вывел (1889) из вестное уравнение, а Беренд сообщил (1883) о первом потенциометрическом титровании.

Потенциал электрода E связан с активностью и концентрацией веществ, участвующих в электродном процессе, уравнением Нернста:

RT aox RT [ox] ox E E ln E ln nF ared nF [red] red где E° – стандартный потенциал редокс-системы;

R – универсальная газовая постоянная, равная 8, Дж/(моль К);

T – абсолютная температура, К;

F – постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль;

n – число электро нов, принимающих участие в электродной реакции;

aox, ared – активности соответственно окисленной и восста новленной форм редокс-системы;

[ox], [red] — их молярные концентрации;

ox, red – коэффициенты активности.

Интенсивное развитие потенциометрии в последние годы связано, главным образом, с появлением раз нообразных типов ионоселективных электродов, позволяющих проводить прямые определения концентрации многих ионов в растворе, и успехами в конструировании и массовом выпуске приборов для потенциометриче ских измерений.


В настоящее время существует достаточно оборудования для pH-метрии. Функциональность этого обо рудования также не вызывает претензий. Но существует проблема, заключающаяся в датчиках pH (электродах).

Оптимальный подбор электродов для выполнения конкретной задачи достаточно сложная проблема.

Необходимо учесть множество факторов, таких как:

1. Параметры анализируемой среды.

диапазон концентраций анализируемого иона;

температура и диапазон ее изменения, если она переменная;

наличие мешающих ионов;

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР наличие веществ, агрессивных к материалу электрода;

ограничения на объем пробы;

физическое состояние анализируемого материала;

2. Методика анализа.

метод — прямая потенциометрия, потенциометрическое титрование или метод добавок;

режим измерений — непрерывный или периодический;

3. Точность измерений.

4. Требования и ограничения со стороны применяемых измерительных приборов и прочего оборудова ния.

габаритные размеры электродов;

конфигурация электродов и форма чувствительной мембраны;

длина соединительного кабеля и тип разъема.

Таким образом, задача выбора электродов сводится к поиску электродов, параметры которых удовле творяют перечисленным требованиям и условиям. Задача осложнена тем, что некоторые из них взаимосвязаны. В том случае, если таких электродов нет, необходим поиск компромиссного варианта или другой метод измерения.

Одним из наиболее распространнных pH датчиков является стеклянный электрод. Он представляет со бой мембранный ионоселективный электрод, являющийся частью гальванического элемента. Электрический потенциал электродной системы в растворе чувствителен к изменению содержания определнного вида ионов, что выражается в зависимости электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента от концентрации этих ионов. Данный pH датчик имеет ряд недостатков: хрупкость, достаточно долгое установление равновесного зна чения потенциала (несколько минут), высокое внутреннее сопротивление (от десятков до сотен МОм).

Меньшее распространение получил хингидронный электрод. Хингидрон – слаборастворимое эквимоле кулярное соединение хинона OC6H4O и гидрохинона HOC6H4OH. Эти вещества образуют с ионами водорода обратимую окислительно-восстановительную систему. Хингидронный электрод имеет ряд достоинств. Он прост по устройству и приходит к равновесию быстрей, чем стеклянный электрод. Его можно применять на воздухе.

Он применим во многих неводных и смешанных средах, включая водно-этанольные растворители, ацетон, фено лы и муравьиную кислоту. Основным недостатком хингидронного электрода является ограничение диапазона измерений растворами со значением pH, меньше 8. Это ограничение связано с изменением растворимости гидро хинона в щелочных растворах и его селективным растворением из хингидрона.

B) A) 0. 0. 0.3 0. 0. 0. E E 0. 0. 0. -0. -0. 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 pH pH Рис. A) использовался стеклянный электрод, и хлоридсеребряный, как электрод сравнения. B) стеклянный электрод был заменн на хингидронуглеродистый.

Было проведено исследование хингидронного электрода, которое предполагало решение вышеупомяну тых проблем.

Данное ограничение может быть снято использованием ненасыщенных растворов хингидрона, что по зволяет увеличить диапазон применения электрода в щелочной области. Ключевым моментом является дозиров ка хингидрона в исследуемый раствор.

Из литературы известно использование композитных датчиков. Проводились исследование pH датчика на основе антрахинона и фенантренхинона в эпоксидной матрице [2]. Было отмечено, что датчик работает в ши роком диапазоне температур. В отличие от нашего исследования инструментом анализа являлась вольтамперо метрия.

В целях улучшения электропроводности при создании композитного датчика использовался графит.

Используя эпоксидную матрицу, удалось добиться прочности, и возможности дозировки растворяемого хингид рона. Важным моментом является процесс подготовки датчика к работе. Единственный этап подготовки - обнов ление поверхности электрода (любым абразивным материалом).

В результате был разработан композитный хингидронуглеродистый датчик для измерения pH природ ных вод. Как видно на рисунке, новый датчик обладает такой же линейностью показаний, как и стеклянный электрод. Это важно для калибровки по какому-либо значению pH.

СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Новый датчик обладает повышенными прочностными характеристиками, высокой чувствительностью, повышенным диапазоном измерений в щелочную сторону по сравнению с классическим хингидронным электро дом, лгкостью использования, отсутствием специальных требований к условиям хранения и транспортировки.

Литература Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ. – М.: Химия, 1962.

1.

Дарст Р. Ионоселективные электроды. – М.: Мир, 1972.

2.

Определение pH. Теория и практика: пер. с англ. / Р.Г. Бейтс. – Л.: Химия, 1968. – 398 с.

3.

Перельман В.И. Краткий справочник химика. – М.: Химия, 1964.

4.

5. Triple component carbon epoxy pH probe. Nathan S. Lawrence, Markus Pagels, Simon F.J. Hackett, Sean McCor mack, Andrew Meredith, Timothy G.J. Jones, Gregory G. Wildgoose, Richard G. Compton. Electroanalysis. – 2007. – № 19. – Р. 424 – 428.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УРАНА В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ Г.ПАВЛОДАРА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН 1 2 Д.И. Редькина, Н.П. Корогод, Ш.Ж. Усенова 1 Научные руководители доцент Н.А. Осипова, доцент Н.В. Барановская Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Павлодарский государственный педагогический институт, Казахстан Цель данного исследования – изучение содержания урана в питьевой воде г. Павлодара и его окрестно стей.

Питьевая вода – один из основных поставщиков микроэлементов в организм человека, наряду продук тами питания и вдыхаемым воздухом. Растворенные в воде вещества легко усваиваются организмом и от их ко личества зачастую зависит состояние здоровья человека. Актуальность нашей работы обусловлена тем, что со держание урана в водах определялось в основном с целью поисковой геохимии в геологических изысканиях и несмотря на имеющуюся в литературе обширную информацию по этому вопросу, исследования изменений его концентраций в питьевой воде из разных водоносных горизонтов остаются значимыми. Практические результа ты работы могут мыть полезны как в рамках геологии так и в геоэкологии, а так же медицине.

Нами изучено содержание урана в 49 пробах питьевой воды, отобранной из централизованных источни ков (башни, забор воды с глубины 150 – 200м), так и частных колодцев и колонок (забор воды из глубины 10 – 12м).

Определение урана проводили методом флуоресценции. Флуоресцентные методы анализа в на стоящее время находят широкое применение для аналитического определения урана. Метод основан на яркой люминесценции иона UO2+2 при возбуждении ультрафиолетовым излучением. Этот метод является очень специ фичным и одним из наиболее чувствительных методов определения этого элемента.

Концентрацию урана в растворах определяют методом измерения интенсивности замедленной флуо ресценции уранил-ионов при длине волны 530 нм при ее возбуждении ультрафиолетовым излучением. Для уси ления люминесценции в раствор вводят полисиликат натрия (рН 8 -10).

Результаты анализа приведены на рисунке 1. В результате исследований было установлено, что среднее содержание урана в пробах воды централизованного водоснабжения составляет 0,24±0,12 мкг/л. Картина варьи рования урана в воде из колодцев хорошо видна начиная с пробы № 28, значения элемента на порядки выше по сравнению с глубокими горизонтами и достигает в отдельных пробах более 8 мкг/л.

C, 10 -6 г/л 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 № пробы Рис. Содержание урана в питьевой воде г. Павлодара (пробы № 1-27) и его пригорода (пробы 28-49).

Необходимо отметить, что различие в содержании этого элемента в зависимости от глубины залегания вод известны и представлены в исследованиях Л.С. Евсеевой и А.И. Перельмана (1962), С.Л Шварцева (1998) и ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР др. Воды верхних горизонтов характеризуются зависимостью их химизма от атмосферы, влиянием поверхност ных вод и климатических факторов. Их легкая проницаемость создает вероятность привноса урана с атмосфер ными осадками, поверхностными водами, которые могут быть весьма неоднородны по содержанию элемента вследствие техногенного загрязнения и работы микроорганизмов. Отчетливо просматривается зависимость меж ду содержанием урана в водах и ее минерализацией (чем больше минерализация, тем выше содержание урана в водах).

Для глубоко залегающих вод основное поступление урана связано не с аэрозольными выпадениями, а обусловлено заимствованием его из вмещающих пород.

Согласно литературным данным, в подземных водах содержание урана подвержено большим колебани ям – от 0.1 микрограмм на литр, до 2,5 грамм в литре [2]. В районах с фоновым его содержанием в породах, с нормальными значениями рН и умеренным климатом они обычно низкие. Содержание урана в хлоридных водах более высокое.

Миграция урана в природных водах определяется его формой содержания. В зависимости от этого фак тора будет определяться эффект его воздействия на организм человека. Миграционная способность растворен ных соединений урана в значительной степени определяется такими факторами как величина рН воды, ионная сила, продолжительность времени пребывания вещества в воде, однако главную роль играет форма поступающе го в воду элемента.

Причины повышенного содержания урана в воде децентрализованного водоснабжения еще предстоит выяснить. Однако следует отметить, что в волосах детей, проживающих в этой местности, также отмечено по вышенное содержание урана.

Литература Титаева Н.А.Ядерная геохимия. МГУ, 2000. – 336 с.

1.

Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Книга 6. Редкие f-элементы – М.: Экология, 1997. – 607 c.

2.

Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М., Недра, 1998 – 366 с.

3.

Арбузов С.И., Рихванов Л.П.Геохимия радиоактивных элементов. Учебное пособие. – Томск, 2009. – 315 с.

4.

Корогод Н.П.Оценка качества урбоэкосистемы в условиях г. Павлодара по данным элементного состава волос 5.

детей. автореф. дис. к.б.н., Томск, 2010. – 23 с.

Евсеева Л.С., Перельман А.И. Геохимия урана в зоне гипергенеза – Москва: Государственное издательство 6.

литературы в области атомной науки и техники, 1962 – 239с.

БИОПОЛИМЕРЫ – МНОГООБЕЩАЮЩЕЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПЛАСТИКОВ Н.И. Самоний Научный руководитель профессор А.В. Мананков Томский государственный архитектурно-строительный университет, г. Томск, Россия Трудно переоценить значение полимеров в нашей жизни. Полимеры окружают нас буквально со всех сторон: из них состоят пакеты в супермаркетах и одноразовая посуда, корпуса телефонов и другой бытовой тех ники, автомобильные шины и оконные рамы. Это важнейший материал, из которого сделаны постоянно исполь зуемые нами предметы.

Широкое применение некоторых синтетических полимеров, например, полиэтилена, сопряжено с необ ходимостью их утилизации. Известно, что разложение обычного полиэтилена под воздействием света и кислоро да может длиться не одну сотню лет. Утилизация полиэтиленовой упаковки и изделий из других синтетических полимеров – одна из глобальных проблем современности. Существующие способы переработки таких полимеров не совершенны, в связи с этим ряду стран пришлось ограничить их производство.

Некоторые полимеры обладают уникальными свойствами – способностью к биоразложению и биологи ческой совместимостью, что делает их предпочтительным, а в отдельных случаях незаменимым материалом во многих отраслях, и позволяет постепенно завовывать рынок, вытесняя полимерные материалы, не обладающие данными свойствами.

Применение биоразлагаемых полимеров в упаковочной и пищевой промышленности позволяет решить проблему утилизации упаковки, сводя к минимуму вредное влияние на окружающую среду. Сегодня такие тех нологии разрабатывают ведущие университеты мира и внедряют крупнейшие компании – производители упа ковки.

Термин биоразлагаемые пластики включает в себя широкую гамму полимеров, способных при соответ ствующих условиях разлагаться на безвредные для природы компоненты. В их производстве используются об новляемые ресурсы, то есть вещества, образующиеся в растениях в процессе фотосинтеза. После использования такие материалы могут быть превращены в компост и с помощью микроорганизмов или других природных фак торов переработаны в начальные продукты – воду и диоксид углерода. Материалы из биоразлагаемых полимеров по основным свойствам сходны с традиционными пластиками, однако имеют другие технические характеристи ки и возможности применения благодаря своей особой химической структуре.

СЕКЦИЯ 17. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ На данный момент можно выделить три основных направления в разработке биоразлагаемых пласт масс: полиэфиры гидроксикарбоновых кислот;

пластические массы на основе воспроизводимого природного сырья;

придание промышленным полимерным материалам свойств биодеградации.

Биодеградируемые полиэфиры. Еще в 1925 году было установлено, что полигидроксимасляная кислота является питательной средой для различных микроорганизмов, разлагающих полилактид до СО 2 и Н2О. Анало гичные свойства имеют и полиэфиры других гидроксикарбоновых кислот: гликолевой, молочной, валериановой и капроновой.

В настоящее время одним из самых перспективных биоразлагаемых упаковочных пластиков считают полилактид, поскольку его можно получать как синтетическим способом, так и ферментативным брожением декстрозы сахара или мальтозы, сусла зерна или картофеля. Полилактид – прозрачный бесцветный термопла стичный полимер, который можно перерабатывать теми же способами, что и традиционные термопласты. Из него получают пленку, волокно, листы для термоформовки, упаковку для пищевых продуктов, имплантанты для медицины. В результате пластификации полилактид приобретает эластичность и может заменять полиэтилен, пластифицированный поливинилхлорид или полипропилен.

Природные полимеры. Обычно такие полимеры представляют собой композиционные материалы на основе крахмала, целлюлозы, хитозана или протеина, содержащие самые различные добавки. Соотношение ком понентов в смеси определяет «биоразлагаемость» всей системы, физико-механические свойства и цену. Наибо лее широко в качестве добавки используется крахмал. Для получения водорастворимой пленки из смеси крахма ла и пектина в состав композиции вводят пластификаторы: глицерин или полиоксиэтиленгликоль. Причем, с увеличением содержания крахмала увеличивается и хрупкость пленки. Из смеси, содержащей крахмал, амилозу и незначительное количество слабых кислот, экструдируют листы – полуфабрикат для изготовления упаковки.

Вспененные листы получают из композиции, содержащей гранулированный крахмал и водный раствор поливи нилового спирта. Лучшие показатели прочности, гибкости и водостойкости получены на образцах, содержащих 10-30% поливинилового спирта. Такая смесь разлагается в почве за одну неделю. Вспененные изделия также производят на основе двух биоразлагаемых компонентов: крахмала и полиэфира гидроксикарбоновых кислот.

Водостойкие. Устойчивые к действию воды биоразлагаемые композиции получают из смеси эфиров крахмала и полиоксиалкиленгликоля, в которой часть полиэтиленгликоля заменяют полиоксибутиратом. Пленка на основе деструктированного крахмала, пропитанного сополимером этилена с виниловым спиртом и алифати ческими полиэфирами, обладает высокой прочностью и сохраняет свои свойства при температуре 50 С в тече ние 3 месяцев. Полимеры на основе целлюлозы с эпоксидными соединениями и ангидридами дикарбоновых ки слот полностью разлагаются в компосте за 4 недели. Из них делают емкости для воды, разовую посуду, пленки для мульчирования. Термоустойчивые многослойные упаковочные материалы получают из целлюлозной пленки, склеенной крахмалом с пищевой жиростойкой бумагой. Такая упаковка может использоваться при запекании продуктов. Бинарные и тройные смеси, предназначенные для формования и литья, производят из сложного эфи ра целлюлозы, алифатического полиэфира и биодеструктирующей добавки монокристаллической целлюлозы или крахмала в количестве не более 50 % от общей массы.

«Биовозможности» целлюлозы. Особо интересны и перспективны биоразлагаемые смеси, содержащие хитозан и целлюлозу. При содержании в такой смеси 10-20 % хитозана получается пленка с хорошей прочностью и водостойкостью, которая полностью растворяется и исчезает в почве за 2 месяца. Плотность такого пластика – 0,1-0,3 г/см. Биодеградируемость пленок на основе хитозана, в зависимости от методов его обработки, может достигать 28 дней.

Биодеградируемые материалы для упаковки пищевых продуктов, парфюмерии и лекарственных препа ратов также получают на основе метакрилированного желатина. Термопластичные биоразлагаемые композиции производят и с различными видами белков: казеином, производными серина, кератиносодержащими натураль ными продуктами.

Придание биоразлагаемости многотоннажным промышленным полимерам (полиэтилену, полипропиле ну, поливинилхлориду, полистиролу и полиэтилентерефталату) в настоящее время реализуется в трех направле ниях:введение в состав пластиков веществ с функциональными группами, способствующими ускоренному фото разложению полимера (разложение под действием света);

разработка композиций многотоннажных полимеров с биоразлагаемыми природными добавками, способными инициировать распад основного полимера;

синтез био разлагаемых пластических масс на основе промышленных синтетических продуктов.

Инициатором фотораспада полиэтилена или полистирола могут быть винилкетоновые мономеры. Вве дение их в количестве 2-5% в качестве сополимера позволяет получать пластические массы со свойствами, близ кими к исходным полимерам, но разлагающимися под действием ультрафиолетового света.

При введении в полиолефиновые композиции светочувствительных добавок (дитиокарбамата железа и никеля или соответствующих пероксидов) получают пленки для мульчирования.

Целлюлозная пульпа, алкилкетоны и вещества, содержащие карбонильные группы, являются катализа торами фото- и биоразложения пленок на основе ПЭ, ПП или ПЭТ. Фото- и биоразложение таких пленок начина ется через 8-12 недель, остатки пленки полностью исчезают при бороновании и запахивании, разрыхляя при этом почву.

Для снижения стоимости материалов на основе полиэфиров и полиамидов целесообразно в качестве ис ходного сырья применять промышленно освоенные продукты, а для их выпуска использовать свободные произ водственные мощности. Переработка таких композиций в конечные изделия проводится на стандартном обору довании, что способствует быстрому промышленному освоению новых экологически безопасных полимеров и в значительной мере решает вопрос снижения их цены.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Прозрачный, хорошо формуемый биоразлагаемый сополиэфир для получения пленок и листов синтези руют полимеризацией с раскрытием цикла и переэтерификацией лактида с ароматическими полиэфирами на основе тере(изо)фталевой кислоты и алифатических диолов.

Также разработаны биоразлагаемые композиции с хорошими физико-механическими свойствами и при емлемой ценой, содержащие полиэфир-полиамидные, уретановые, карбонатные группы и фрагменты гидрокси карбоновых кислот.



Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 43 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.