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 |   ...   | 6 | 7 ||

«В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть 15 ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. ХИМИЯ УДК 663.48 И.Т. Кретов, С.В. Шахов, А.И. Потапов, Е.С. ...»

-- [ Страница 8 ] --

По данным Всемирной Организации Здравоохранения 80% болезней – причина использования недоброкачественной воды. При применении солей алюминия в качестве коагулянтов, токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки - их размножение и рост. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличива ется содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. К важ нейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушение двигательной ак тивности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. В некоторых исследова ниях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера. Доказано, что при концентрации свыше 0,5 мг/л существенно возрастает смертность от этого заболевания. [1] Таким образом, чтобы избежать негативных последствий, необходимо использовать воду, удов летворяющую нормативным требованиям. Получить такую воду можно при обеспечении непрерывно го надежного контроля за ходом процессов водоподготовки и оперативного управления этими процес сами.

Основными методами осветления и обесцвечивания воды на очистных сооружениях водопрово да в Вологде являются отстаивание и фильтрование с предварительной химической обработкой коагу лянтами, известью, хлором и другими реагентами. В качестве коагулянта применяются преимущест венно соли алюминия. Во многих случаях после отстаивания и фильтрования с очистных сооружений в водопроводную сеть поступает вода с содержанием алюминия, превышающим нормативные требова ния 0,5мг/л. Для того чтобы избежать этого, необходимо в первую очередь обеспечивать оптимальный режим дозирования коагулянта.

В Вологде на водоочистных сооружениях для определения требуемых доз коагулянта применя ется способ пробного коагулирования. Согласно «сводному графику контроля на этапах технологии водоподготовки на ОСВ» отбор проб для этого производится 1 раз в 4 часа. Затем в лабораторных ус ловиях проводят визуальное наблюдение за процессами образования хлопьев в стеклянных цилиндрах с исходной водой, в которые добавляются различные дозы коагулянта. При этом, фиксируются различ ные стадии процесса коагуляции (помутнение, образование мелких хлопьев, крупных хлопьев, начало осаждения). Этот способ является продолжительным, трудоемким и неточным, так как не учитываются реальные условия (температура воды, скорости ее движения в объемах сооружений, равномерность распределения раствора коагулянта по объему обрабатываемой воды и другие). Выяснить окончатель но – оптимальной ли является подобранная доза коагулянта, и, при необходимости, поменять её можно - 151 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть не ранее, чем через 8,5 часов, так как время пребывания воды в технологической цепочке сооружений равно 4,5 часам. Следовательно, существующий способ пробного коагулирования является ненадеж ным.

Для решения этой проблемы в Вологодском государственном техническом университете разра ботан ряд способов и устройств, которые можно использовать для непрерывного экспресс-контроля процессов коагуляции [2,3,4,5]. На их основе предлагается принципиально новая система гибкого ав томатического управления процессами коагуляции воды. Она основана на контроле в режиме реально го времени основных показателей, характеризующих процесс коагуляции: электрокинетического по тенциала образующейся взвеси и её седиментационной устойчивости. Именно эти показатели в отно шении процессов коагуляции являются теоретически обоснованными и достоверными.

В результате внедрения предлагаемой системы реальная выгода будет заключаться в следующем:

- системы коагуляционной водоподготовки станут управляемыми, гибкими и смогут обеспечить на выходе гарантированное качество воды;

- до минимума будут сокращены объемы старых и недостоверных методов лабораторных исследований;

- появится возможность полной автоматизации процессов контроля и управления, что позволит избавиться от отрицательного влияния «человеческого фактора» на результаты водоподготовки.

В результате, уменьшится себестоимость и повысится надежность обработки воды.

Список использованных источников 1 http://www.okeani.ru/tema/38/article/670/ 2. Чудновский С.М, Миронова Н.Л. Патент RU 2142419 Способ очистки маломутных цветных вод. опубл. 10.12.1999, Бюл. №23.

3. Чудновский С.М Способ седиментационного анализа дисперсных систем. А.С. SU 1363020.

Опубл. 30.12.87. Бюл. № 48.

4. Чудновский С.М Способ определения электрофоретической подвижности дисперсных частиц суспензий. А.С. SU 1383190. Опубл. 23.03.88. Бюл. № 11.

5. Главчук С.А., Позднякова М.Н., Чудновский С.М. Патент RU 2132049. Устройство для анализа воды. Опубл. 20.06.99. Бюл. № 17.

УДК 504. Н.Г. Прудникова Алтайский государственный университет г. Барнаул, Россия ТРАНСФОРМАЦИЯ ГЕОСИСТЕМ АЛТАЯ (НА ПРИМЕРЕ НАИБОЛЕЕ ОСВОЕННОГО УЧАСТКА ДОЛИНЫ Р. КАТУНЬ) Работа посвящена проблеме разработки региональной методики расчета допустимых рекреа ционных нагрузок на геосистемы Алтая в результате исследования трансформации природной среды с 1971 по 2008 годы на наиболее освоенной территории и созданию научной базы для эколого географического зонирования для оптимизации рекреационного природопользования.

В настоящее время рекреационное использование долины Катуни является основным фактором воздействия на природную среду этой территории. Специалистами различных направлений науки в разные годы проводились исследования состояния природной среды этой территории [1;

2;

3;

4]. Эти работы с одной стороны позволяют проследить изменения природной среды в результате освоения, а с другой, определить уровень трансформации природной среды. Нами была определена степень измене ния в растительном, почвенном покрове территории, а также изучены гидрохимические и бактериоло гические показатели озерных геосистем [5], подвергающиеся рекреационному и хозяйственному прес сингу вот уже более ста лет и особенно интенсивно в последние 30 лет. Была разработана региональная методика определения допустимых рекреационных нагрузок на геосистемы изучаемой территории;

составлена схема эколого-географического зонирования Природного парка «Ая» и определена рекреа ционная емкость для каждой зоны в соответствии с ее назначением [6].

Результаты исследования рекомендуется использовать в научных и туристских организациях для регионального нормирования допустимых рекреационных нагрузок на геосистемы, при эколого географической экспертизе территории. Разработанная и адаптированная на исследуемой территории методика нормирования нагрузок на аквальные ландшафты может применяться при проектных работах - 152 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть в регионах, имеющих озерные системы. Созданные научные разработки по эколого-географическому зонированию рекомендуется применять для создания культурного ландшафта и оптимизации рекреаци онного природопользования на особо охраняемых территориях.

Для расчета допустимой рекреационной нагрузки и емкости рекреационных территорий, суще ствующие апробированные российские и зарубежные методики были адаптированы к исследуемой территории и разработана региональная методика. Экспериментально и теоретически определена устой чивость геосистем. Фактической базой исследования явились результаты 12-ти летних полевых работ, в ходе которых проводились комплексные физико-географические описания геологических разрезов, почвенного и растительного покрова, ландшафтных профилей. Для изучения трансформации расти тельного покрова, абиотических компонентов и почвенного покрова были привлечены литературные и архивные материалы с 1890 по 1914 гг., а также сведения А.М. Малолетко [2], которые позволили ус тановить масштабы изменения структуры геосистем.

Первые сведения о существующих антропогенных изменениях растительного покрова террито рии мы находим в работах Б.А. Келлера [4], который свидетельствовал о вырубках сосновых лесов бо лее 100 лет назад по побережью Катуни, и отметил, что ныне безлесные куполообразные вершины ко гда-то были покрыты лиственничными деревьями, пни от которых он обнаружил. В настоящее время здесь повсеместно идут сукцессионные процессы, поэтому состав и структура соснового массива силь но изменены, а большей частью на месте вырубленных сосновых лесов сформировались березовые ас социации. Нарушенные земли самосевом заселялись облепихой без вмешательства человека. Показате лен и тот факт, что на изученной территории ныне встречается более 70 видов адвентивных (заносных) растений, относящихся к 31 семейству, что составляет примерно 13 % от общего числа видов флоры [5].

Таким образом, в результате длительного антропогенного воздействия ландшафтная структура территории оказалась в неустойчивом состоянии. Для ее стабилизации нами предложен ряд мер орга низационного характера, позволяющих мобилизовать потенциальные восстановительные возможности природных комплексов. Одной из таких мер может быть создание природных парков и функциональ ное зонирование рекреационных территорий. Для этих целей было проведено комплексное исследова ние ландшафтной структуры территории. Для участков, оказавшихся на разных стадиях рекреационной дигрессии, создавались карты восстановленной ландшафтной структуры и предлагались мероприятия по реабилитации и реставрации геосистем.

На основе анализа ландшафтной структуры, рекреационного потенциала были выявлены основ ные факторы формирования ландшафтов района исследования и проведена их типизация;

показана ди намика изменения ландшафтной структуры участка долины р. Катунь. Нами были получены количест венные показатели качества воды на исследуемом озере Ая за 9 лет, установлена допустимая нагрузка и определен трофический статус;

предложена методика определения оптимальной нагрузки на озеро;

для ее апробации был проведен сопоставительный анализ рекреационных возможностей и прослежена динамика качества воды равнинного озера Красиловского, озер переходной зоны Алтая – Колыванского, Белого и высокогорного озера Голубое [7]. Отбор проб и их апробация была проведена автором в 1999– 2003 гг. Их анализ показал, что в пиковые летние дни показатель общего микробного числа практически во всех озерах превышал предельно допустимые концентрации в 1,5–3 раза. Показатель коли-индекса озера Ая, характеризующий степень фекального загрязнения, меняется в очень широких пределах от до 46000 (максимальное превышение ПДК в 46 раз), показатель «общие колиформные бактерии» по со держанию в воде бактерий группы кишечной палочки превышает норму в 5-20 раз.

Результаты исследования использованы при разработке допустимых рекреационных нагрузок на геосистемы и функциональном зонировании территории турбазы «Рафт-Премьер», расположенной на берегу Катуни Чемальского района (Р. Алтай) и внедрены при проектировании, экологическом обосно вании и создании схемы территориального планирования Природного парка «Ая».

Список использованных источников 1. Обручев В.А. Мои путешествия по Сибири / В.А. Обручев – Москва, 1936.

2. Отчет по комплексным исследованиям в районе озера Ая. п/р Малолетко А.М. // НиР ТГУ НИИББ. – Томск, рукопись, 1972. – 95 с.

3. Барышникова, О.Н. Ландшафтная структура / Барышникова О.Н.// Озеро Ая и его окрестно сти / Авт.-сост. А.М. Малолетко. Томск: 2004 – С.179-200.

4. Келлер, Б.А. По долинам и горам Алтая. Ботанико-географические исследования / Б.А. Кел лер // Труды почвенно-ботанических экспедиций по исследованию районов Азиатской части России.

Часть II. Ботанические исследования 1910 г. – вып. 6. - СПб., 1914. – 446 с.

- 153 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть 5. Материалы для создания природного парка «Озеро Ая» в Алтайском районе. Отчет АГУ / М.М. Силантьева, Н.Л. Ирисова, Д.М. Безматерных, О.Н. Барышникова, Н.Г. Прудникова и др. - Бар наул: рукопись, 2002 г.

6. Прудникова Н.Г. Функциональное зонирование рекреационных территорий на примере пере ходной зоны Алтая / Н.Г. Прудникова, О.Н. Барышникова// Вестник Томского госуниверситета № 323, 2009. – С. 379-382.

7. Прудникова Н.Г. К методике определения устойчивости озерных геосистем в рекреационной нагрузке / Н.Г. Прудникова // Соврем. сост. и тенден. развит. туризма и гостинич. хозяйства: Сб. статей / под ред. В.З. Мазлоева. – Москва: Изд-во МАТГР, 2006. – С. 24-27.

УДК 87.15. Е.Н. Тянтова, В.А. Никоненко РХТУ им. Д.И. Менделеева г. Москва, Россия РАСЧЕТ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА АТМОСФЕРНЫМИ ОСАДКАМИ Приведена математическая модель поглощения дождем твердых и газообразных загрязняющих веществ из атмосферы. Показана динамика очистки воздуха дождем умеренной интенсивности.

Один из наиболее значимых результатов воздействия человечества на биосферу и ее подсистемы - это глобальное потепление планеты. Оно вызвано антропогенной активностью человека.

Наряду с отрицательными сторонами глобального потепления планеты (подъем уровня мирового океана, сдвиг природных зон, уменьшение площади поверхности суши и т.д.), есть и положительная сторона. Потепление ведет к увеличению содержания водяного пара в атмосфере и увеличению интен сивности круговорота воды в биосфере. По информации журнала Science выпадение осадков, вызван ное потеплением, должно увеличиться на 11 процентов. Увеличение объема осадков увеличивает вы вод загрязняющих веществ из атмосферы. Включается механизм саморегулирования биосферы.

В локальном масштабе, в мегаполисе, антропогенное влияние достигает такой степени (загряз нение воздуха смогом), что жители на улицах получают отравления и вынуждены носить повязки и противогазы.

В настоящее время есть предпосылки для того, чтобы управлять выпадением осадков в локаль ном масштабе (пока что это «разгон облаков»). Как только человек сможем управлять выпадением осадков в нужное время и в нужном месте, встанет вопрос «сколько нужно дождя».

Авторы решили начать с простого: оценить количество загрязняющих веществ поглощаемых ат мосферными осадками при выпадении и динамику этого процесса, используя для этого методы мате матического моделирования.

В работе представлена модель поглощения дождем загрязняющих веществ из атмосферы. Мо дель позволяет рассчитывать количество поглощаемых дождем твердых частиц и загрязняющих ве ществ в зависимости от размеров капель, интенсивности и продолжительности дождя.

Модель состоит из трех блоков: «Движение», «Поглощение твердых частиц», «Поглощение га зообразных загрязнений».

Блок Движение. Движение капли в атмосфере можно описать дифференциальными уравнения ми свободного падения тел в воздухе, принятые в аэродинамике [1]. В расчетах применялся математи ческий пакет MathCAD. В модели использовалась следующая система уравнений:

dh V dt (1) k1 k V V 2 V g m m где h – высота, с которой начинается движение капли, км;

V – скорость движения капли, м/с;

g – ускорение свободного падения, 9,8 м2/с;

k1 – коэффициент, учитывающий аэродинамическое сопро тивление воздуха;

k2 – коэффициент, учитывающий силу вязкого трения;

m – масса капли, кг. Коэф фициент k1 – это формула Стокса ( k1 6 r ), коэффициент k2 – это вязкое трение ( k 2 c S среды ).

Решение дифференциального уравнения движения проводилось численными методами. Были получены следующие результаты.

- 154 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть Ускорение падения капель на начальном участке на высоте 5 км в течение 10–15 с падает до 0.

Скорость падения капель растет и за то же время достигает насыщения. Сила тяжести уравновешивает ся силами аэродинамического сопротивления и вязкого трения, движение капли становится равномер ным.


Начальный участок движения капли берем выше уровня загрязнений, высота подъема смога обычно ниже уровня облаков, поэтому начальный участок движения в дальнейшем можно не учиты вать. Приравняв ускорение нулю уравнение (1), можно решить как обычное квадратное уравнение. То гда установившаяся скорость будет меняться в соответствии с изменением плотности воздуха.

3d 9 2 2d 2 2csR(h)mg Vc (h) (2) csR(h) h R(h) c exp( ) где (3) 7, где R(h) – плотность воздуха на высоте h, кг/м3 [2];

h – высота, км;

d – диаметр капли, м;

pс – плотность воздуха на уровне земли, 1,293 кг/м3.

Установившаяся скорость падения капли падает по мере приближения к земле в соответствии с увеличением плотности воздуха и на уровне земли составит 5-10 м/с (в зависимости от размера капли).

Блок Поглощение твердых частиц. Для расчета количества захваченных каплями твердых час тиц в можно использовать следующий интеграл.

0 d 20 t F (t, i, d, D, H ) N ( D, H ) Q( D, d ) i f (d ) dt dd dD dH (4) 5 d 0 где D – диаметр частицы (0-20) мкм;

d – диаметр капли (d- d+), мм;

I – интенсивность дож дя, мм/час;

Н – высота (5-0), км;

t – время, с;

N(D,H) - распределение твердых частиц по размерам N(D,H) в зависимости от их диаметра и высоты над землей;

Q(D,d) - эффективность поглощения час тиц;

i – интенсивность дождя;

f(d) – распределение капель по размерам.

Если ввести некоторые упрощения, то уравнение будет более удобным для расчета. Примем:

распределения капель дождя по размерам отсутствует (=0) и распределение твердых частиц по высоте не меняется (const).

Расчет поглощения твердых частиц проводился по методике [3]. Коэффициент поглощения твер дых частиц определялся как:

V D2 c NI (5) 18 d где V – скорость движения капли, м.

Эффективность инерционного улавливания сферических частиц распределение пыли по разме рам частиц приведено в [3].

Расчет суммарного поглощения загрязняющих частиц и динамики очистки воздуха проводился по средним значениям параметров. Вычислялся средний размер частиц исходя из заданной концентра ции среднего веса частиц. Далее рассчитывался удельное поглощение этих частиц во времени и про цент очистки воздуха.

Динамика очистки воздуха от твердых частиц и газообразных загрязнений описывается функци ей вида 1-е-х.

Процент очистки воздуха от твердых частиц в течение 1 часа дождем умеренной интенсивности составляет: 55 % для капель диаметром 1 мм, 35 % для капель диаметром 2 мм, 25,1 % для капель диа метром 3 мм, 17,1 % для капель диаметром 4 мм, 11,7 % для капель диаметром 5 мм и 6,1 % для капель диаметром 6 мм.

Блок Поглощение газообразных загрязнений. В статическом режиме загрязняющее вещество в газовой фазе диффундирует к поверхности капли. На поверхности капли происходит адсорбция за грязняющего вещества. С поверхности капли будет происходить диффузия загрязняющего вещества в вглубь капли. Установится равновесный процесс, в котором лимитирующая стадия будет определять скорость переноса. В приповерхностной области газовой фазы появится обедненная зона, в которой концентрация загрязняющей примеси будет уменьшаться по мере приближения к поверхности капли.

В динамическом режиме, т.е. во время падения капли, приповерхностная зона будет обновлять ся, кратность обмена воздуха составляет 6 порядков.

- 155 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть Одновременно с накоплением загрязняющего вещества на поверхности будет происходить его диффузия в каплю. Поток загрязняющего вещества внутрь капли рассчитываем по диффузионному механизму:

Q 2( ) Co A D2 (6) где Со – поверхностная концентрация загрязняющего вещества, моль/л;

D2 – коэффициент диф фузии SO2 в воде (1,4х10-5 см2/с).

Поток внутрь капли на два порядка меньше, чем поток на поверхность капли. Диффузией в кап лю для SO2 пренебрегаем. Считаем зависимость концентрации загрязняющего вещества от высоты по стоянной.

Процент очистки воздуха от SO2 в течение 1 часа дождем умеренной интенсивности составляет:

78,8 % для капель диаметром 1 мм, 17,2 % для капель диаметром 2 мм, 5,5 % для капель диаметром 3 мм, 2,3 % для капель диаметром 4 мм, 1,2 % для капель диаметром 5 мм и 0,7 % для капель диамет ром 6 мм.

Выводы. Таким образом, построена математическая модель очистки дождем атмосферного воз духа. Модель позволяет рассчитывать как динамику очитки атмосферного воздуха, так и количество извлеченных из воздуха твердых частиц и газообразных загрязнений в зависимости от времени, интен сивности дождя и размера капель. Приведены результаты расчетов по очистке воздуха от твердых час тиц и двуокиси серы.

Список использованных источников 1. Основы движения тел в воздухе [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.borkodrom.ru/My/books/Teory/04glava4.htm 2. Кухлинг Х. Справочник по физике/ Пер. с нем. 2-е изд. – М.: Мир, 1985, 520 с.

3. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль/ Перевод с английского А.В.

Лысака, А.Г. Рябошапко и Е.Д. Стукина под редакцией д-ра техн. наук, проф. Е.Н. Теверовского. – М.:

Мир, 1980, 539 с.

- 156

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 ||
 





 
© 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.