«ЭКОЛОГИЯ: СИНТЕЗ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО, ТЕХНИЧЕСКОГО И ГУМАНИТАРНОГО ЗНАНИЯ Материалы II Всероссийского научно-практического форума Саратов, 6 – 10 октября 2011 года С арат ов Издательство СГТУ 2011 УДК 5 ББК 20 ...»

ОБОСНОВАНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И

МЕТОДОВ РАСЧЁТА МАССЫ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

КАК ФАКТОРА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

НЕФТЕПРОВОДОВ

Производственная деятельность по добыче нефти, концентрируя в себе колоссальные запасы энергии и вредных веществ в виде нефтяных углеводородов, является постоянным источником техногенной опасности и возникновения аварий, сопровождающихся чрезвычайными ситуациями и загрязнением природной среды. Основные фонды нефтяной отрасли уже сейчас имеют сильный износ и большой возраст, что приводит к росту аварийности на технологических объектах и трубопроводах.

Повышение безопасности транспортировки нефти в значительной степени основывается на анализе рисков. При выполнении расчетов процесса аварийного опорожнения трубопровода учитывается условия истечения до закрытия задвижек, когда движущий напор остается постоянным, и истечение после закрытия задвижек, когда движущий напор в трубопроводе является переменным во времени, по мере истечения нефтепродукта до прекращения утечки [1].

Количество нефти, вытекающее при аварии на i-ном участке трассы, является случайной функцией, зависящей от следующих случайных параметров [1]:

– размера и места расположения аварийного отверстия;

– интервала времени с момента возникновения аварии до перекрытия задвижек;

– продолжительности истечения нефти с момента остановки перекачки до момента прибытия аварийно-восстановительной бригады и эффективности мер по локализации аварии.

Остальные параметры и условия перекачки (диаметр нефтепровода, профиль трассы, характеристики насосов и т.п.) могут считаться постоянными и использоваться в качестве исходных данных.

Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода, производится в этапа, определяемых разными режимами истечения [2, 3]:

- истечение нефти с момента повреждения до остановки перекачки;

- истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек;

- истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.

Общий объем (общая масса М) вылившейся при аварии нефти определяется суммой объемов истечения нефти с момента возникновения аварии до прекращения утечки [2]:

Процесс аварийного опорожнения продуктопровода происходит в двух режимах [1]:

Первый режим – до закрытия задвижки при постоянном напоре, когда движение потока жидкости в трубе определяется давлением на выходе насосов;

Второй режим – после остановки насосов и закрытия задвижек в самотечном режиме для переменного во времени, по мере истечения нефти, движущегося напора, когда движение потока вызывается разностью высот геодезических отметок вдоль трассы трубопровода.

Масса М нефти, вытекшей из трубопровода с момента возникновения аварии до момента закрытия задвижек, будет равна:

Расчет массы аварийного вылива нефти может быть реализован программно в среде Mathcad.

Используя данную программу расчета, определяется матрица масс аварийных выбросов нефти Mij для всех возможных сценариев развития аварии на рассматриваемом участке магистрального трубопровода [1].

Масса аварийного выброса в значительной степени зависит от диаметра аварийного отверстия di и полного времени истечения нефти tj. Время истечения нефти можно разбить на два в достаточной степени самостоятельных, независимых этапа: время закрытия задвижек и время самотечного режима до полной ликвидации истечения аварийно восстановительными бригадами. Для каждого r-ого этапа рассчитываются матрицы масс аварийных выбросов. Сумма данных матриц определяет исходную для дальнейших расчетов матрицу.

1. Козлитин А.М. Количественный анализ риска возможных разливов нефти и нефтепродуктов / А.М. Козлитин, А.И. Попов, П.А. Козлитин // Управление промышленной и экологической безопасностью производственных объектов на основе риска: Междунар. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2005. С. 135-161.

2. Методика определения ущерба окружающей среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Утверждена Минтопэнерго РФ 01.11.95 г., согласована с департаментом Государственного экологического контроля Минприроды РФ. М.: Транспресс, 1996. 68 с.

3. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах. Руководящий документ АК «Транснефть» / М.В. Лисанов, В.Ф. Мартынюк, А.С. Печеркин и др. М.: ОАО «АК «Транснефть», 1999. 94 с.

СОСТОЯНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ ЭЛЕВАТОРОВ

САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Для разработки защитных мероприятий особенно актуальным является определение возможных значений концентрации зерновой мучной в воздушных зонах основных производственных помещений, а также проведение анализа причин возникновения зон повышенного запыления.

В соответствии с поставленной проблемой были проведены инструментальные замеры запыленности воздушных зон производственных помещений ряда действующих элеваторов Саратовской области Петровского, Турковского, Балашовского и других районов и других районов. Всего было обследовано 15 элеваторов (табл. 1).

Концентрация зерновой пыли в воздушных зонах Наименование производственного Точки Концентрация пыли, Весовые этажи систем, норий автомобилей и вагонов В результате проведенных замеров были получены концентрации пылевоздушных смесей (ПВС) в воздушных зонах производственных помещений обследованных элеваторов (таблица).

Анализ результатов замера запыленности показывает, что полученные концентрации пыли в воздушных зонах производственных помещений элеваторов изменяется в широких диапазонов. Следует отметить, что максимальные концентрации зерновой пыли обнаружены в зонах работающего технологического оборудования, у мест перегрузки зерна в банки, а также у транспортеров.

Оценка санитарно-гигиенического состояния воздушной среды показывает, что во всех помещениях исследуемых элеваторов концентрации пыли в 2,697 раз превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) (для зерновой пыли, согласно [1,3], ПДК=4,0 мг/м3 ).

Производя оценку взрывопожароопасности обследованных помещений элеваторов по полученным максимальным концентрациям ПВС, можно отметить, что все они в нормальных условиях производства не превышают величину нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПРП) (для зерновой пыли, согласно [2], НКПРП=33,0 мг/м3 ).

Для уменьшения запыленности воздушных зон производственных помещений, создания безопасной эксплуатации оборудования и обеспечения нормальных условий труда обслуживающего персонала рекомендуется улучшить герметизацию всего производственного оборудования;

оборудовать места наибольшего пылевыделения местными отсосами;

ежесменно проверять работу аспирационных систем.

1. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарногигиенические требования.

2. ГОСТ 12.1.041-83 ССБТ. Пожаровзрывобезопасность горючих пылей.

Общие требования.

3. СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. -– М.: Стройиздат, 1972.- 96 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ

УКРЕПЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТОВ

Наиболее широкое применение в качестве удерживающих элементов получили буронабивные сваи, в том числе грунтоцементные сваи, изготавливаемые из грунта, закрепленного цементным раствором.

Проведенный анализ технологий и оборудования для изготовления грунтоцементных свай, а также отечественный и зарубежный опыт их применения, позволяют предложить новое эффективное оборудование для изготовления грунтоцементных свай (рис.1).

Рис. 1 Схема устройства грунтоцементной сваи с секторным рабочим органом: а) заглубление рабочего органа с рыхлением грунта и перемешиванием с цементной эмульсией; б) выглубление рабочего органа и Данный рабочий орган состоит из секторного конического с тупым углом при вершине штампа, жестко связанного со стаканом, в котором расположены подшипниковый узел и свободно вращающийся шпиндель.

Другой конец шпинделя жестко закреплен в наклонном отверстии ступицы, связанной с вертикальным валом, передающим рабочему органу вращательное движение.

При одновременном воздействии на орган вертикальной статической нагрузки (уплотняющего усилия) и прецессирующего движения происходит периодическое накатывание секторов штампа на грунтоцементную смесь, поступающую порциями в межсекторное пространство. Послойно, порциями уплотняя под собой грунтоцементную смесь, рабочий орган под действием уплотняющего усилия постепенно выходит на поверхность, оставляя под собой столб уплотненного грунтоцементной смеси – грунтоцементную сваю.

Эти сваи устраиваются в местах оползневых участков и закрепляют их на устойчивых массивах.

Одной из проблем определения рациональных технологических параметров оборудования является подбор состава грунтоцементной смеси изготавливаемой сваи.

Грунтоцементная смесь образуется при подаче в зону рабочего органа в момент забуривания и разрушения грунта цемента и воды в виде цементного раствора или как отдельных компонентов этих материалов.

1. Подбор состава грунтоцементной смеси для изготовления свай секторным коническим рабочим органом целесообразно производить с учетом обеспечения её оптимальной влажности, при которой достигается максимальная плотность уплотняемого материала.

2. Если исходная влажность грунта, в котором изготавливаются грунтоцементные сваи, превышает оптимальную влажность уплотнения грунтоцементной смеси, то добавление воды в рабочую зону не целесообразно, а, следовательно, стоит использовать только сухой цемент. В этом случае необходимы специальные устройства для обеспечения равномерного перемешивания цемента и грунта.

1. Мартюченко И.Г., Борисов В.В. Анализ методов крепления потенциально неустойчивых грунтовых массивов // Совершенствование конструкций и методов расчета строительных и дорожных машин и технологий производства работ: межвузовский научный сборник. – Саратов, СГТУ,2003.

С. 18-26.

2. Кузнецова О.Л., Кузнецов С.В., Танчик В.Е. Оборудование для изготовления грунтоцементных свай // Совершенствование конструкций и методов расчета строительных и дорожных машин и технологий производства работ: межвузовский научный сборник. – Саратов, СГТУ,2003.

С.61-64.

3. Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов/ Н.Я.Хархута. – Л.:

Машиностроение. 1983. – 176 с.

ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ

АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА МАГИСТРАЛЬНЫХ

НЕФТЕПРОВОДАХ

Актуальность проблемы обусловлена серьезной угрозой экологической безопасности в результате аварийных загрязнений окружающей среды.

Цель работы – обоснование «модельной аварии» на магистральном нефтепроводе как основы для прогноза масштабов загрязнения компонентов окружающей среды (ОС).

• анализ основных экологических проблем, возникающих вследствие аварийных разливов нефти на магистральных, внутри- и межпромысловых нефтепроводах [2];

• оценка проблем планирования ликвидации последствий аварийных разливов, проблем оценок рисков аварий и объемов разливов;

• расчет среднестатистических значений аварийных разливов нефти на магистральных нефтепроводах, а также площадей загрязнения, создаваемых данными разливами;

• обоснование границ среднестатистической аварии на магистральном трубопроводном транспорте в целях прогнозирования масштабов загрязнения.

В работе рассчитываются значения «средней аварии» по статистическим данным, а также ее параметры, анализируется воздействие среднестатистической аварии на объекты ОС: почва, атмосфера, водные системы, флору и фауну, а также определяется ущерб от возможного разлива.

Новизна работы заключается в применении авторского подхода к прогнозу последствий разливов нефти с учетом «средней» аварии, а также в выборе инструментов проведения работы [3]. В частности, был использован созданный на кафедре прикладной экологии экологического факультета РУДН виртуальный тренажерный комплекс по экологической безопасности (ликвидация последствий аварий на нефтепроводах).

Практическая значимость работы: полученные данные могут быть использованы для координации работ по планированию и ликвидации аварийных ситуаций на трубопроводном транспорте нефти, а также при оценках экологических последствий возможных аварий.

Решение поставленных задач позволило получить следующие выводы:

1. Средняя аварийность на магистральных нефтепроводах России за период с 1985 по 2009 г., определенная статистическим методом, составляет 0,26 аварий на 1000 км/год, с доверительным интервалом (0,07 0,45) вероятностью 95,4%. Это в 7 раз выше цифры из официальных источников, утверждающих, что средняя аварийность на МН не превышает 0,04 случая на 1000 км/год.

2. Среднестатистическая масса разлива на МН РФ за период с по 2009 гг. составляет 27,4 т с доверительным интервалом (4 196) c 65% вероятностью.

3. Среднестатистическая площадь разлива на МН РФ за период с по 2009 года составляет 773 м2 с доверительным интервалом (100 6030) с 65% вероятностью.

4. Между массой разлива и площадью загрязнения существует прямая квазилинейная связь (коэффициент корреляции 0,6) с коэффициентом соотношения 1/40 ( = 1,5), т.е. 1 м3 нефти загрязняет 40 м2 территории.

5. Теоретически рассчитанное максимальное время обнаружения утечки меняется от 5 часов для 212 мм МН до 10 минут для 1220 мм МН.

Оно уменьшается с увеличением диаметра, что связано с ростом объема перекачки нефти при увеличении диаметра трубопровода.

6. Воздействие на ОС при среднестатистической аварии включает:

• в атмосферу испаряется 1,8 т. легких фракций нефти;

• в почву впитывается 13,3 т. нефти (15,2 м3 при = 0,88 т/ м3), что приводит к загрязнению 54,1 м3 почвенного покрова; уровень загрязнения земель нефтью – очень высокий, т.к. ее содержание в первом метре почвы составляет более 5000 мг/кг, а в первых 10 см – более 100 г/кг;

• изменение экологической обстановки приводит к подавлению фотосинтезирующей активности растительных организмов; неустойчивое развитие может продолжаться несколько лет, поскольку доза загрязнения составляет 36 л/м2.

7. Плата за загрязнение ОС при среднестатистическом разливе нефти составляет 107 564 рубля.

1. Воробьев Ю.Л., Акимов В.А., Соколов Ю.И. Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. – М.: Иноктаво, 2005. – 368 с.

2. Мартьянова А.Е. Математические методы моделирования в геологии. Часть II:

Учебное пособие для студентов направления 650100 «Прикладная геология». – Астрахань: АГТУ, 2008. – 190 с.

3. Хаустов А.П., Редина М.М. Охрана окружающей среды при добыче нефти. – М.: Дело, 2006. – 445 с.

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

СВАРОЧНОГО УЧАСТКА

Сварочные участки характеризуются повсеместностью: на любом предприятии имеются участки Электродуговой сварка, электрорезки и наплавки металлов. Выделяющиеся газообразные вещества могут приводить к возникновению целого ряда заболеваний, в том числе аллергического характера, вплоть до токсичного и канцерогенного воздействия.

Поэтому изучение состава и характеристик образующихся выбросов, внесение рациональных предложений для вредных участков, а так же проведение модернизаций является в настоящее время необходимостью.

Электродуговая сварка, электрорезка и наплавка металлов сопровождаются выделением газов и сварочной пыли. Их основные источники - электроды, флюсы, наплавочные смеси. Согласно литературным данным и пробам на состав аэрозолей показано, что пыль состоит из окислов железа, марганца, кремния и некоторых других.

В табл. 1 приведен химический состав пыли, образующийся при сварке электродами.

Химический состав пыли, образующийся при сварке электродами электродов окислы азота, углерода и другие газы.

Для уменьшения количества выделяющихся вредных газообразных веществ и негативного влияния предприятия на окружающую среду в работе предлагается точечный источник загрязнения снабдить вентиляционной системой, включающей камеру осаждения и фильтр. Для забора воздуха установку снабжают гибким местным отсосом [1], установленным на фиксирующие опоры. Местный отсос выполнен в виде зонта-полусферы, при этом фильтровентиляционная система включает эжектор сжатого воздуха, установленный на входе в систему, камеру осаждения, фильтры грубой и тонкой очистки.

В зависимости от фильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные), волокнистые, из зернистых материалов [2].

Тканевые фильтры, чаще всего рукавные, применяются при температуре очищаемого газа не выше 60-65оС. для непрерывной очистки ткани продувают воздушными струями, которые создаются различными устройствами - соплами, расположенными против каждого рукава, движущимися наружными продувочными кольцами и др. Сейчас применяют автоматическое управление рукавными фильтрами с продувкой их импульсами сжатого воздуха.

Волокнистые фильтры, имеющие поры, равномерно распределенные между тонкими волокнами, работают с высокой эффективностью при скорости фильтруемого газа 0,15-1,0 м/с и др = 500 - 1000 Па.

На фильтрах из стекло волокнистых материалов возможна очистка агрессивных газов при температуре до 275 оС. Для тонкой очистки газов при повышенных температурах применяют фильтры из керамики, тонковолокнистой ваты из нержавеющей стали, обладающие высокой прочностью и устойчивостью К переменным нагрузкам; однако их гидравлическое сопротивление велико (1000 Па).

В последнее время важную роль в очистке промышленных газовоздушных выбросов играют хемосорбuионные волокнистые материалы, обладающие более развитой (на порядок) удельной поверхностью, чем у гранулированных сорбентов, обеспечивающей высокие кинетические параметры процессов сорбцииВ настоящее время разработаны фильтры, изготовленные на основе привитых сополимеров ионогенных мономеров и путем полимераналогичных превращений высокореакционноспособных оксидных групп привитого полиглицидилметакрилата.

Зернистые фильтры могут использоваться при высоких температурах (до 500-800оС в условиях воздействия агрессивной среды. Зернистые фильтры распространены значительно меньше, чем тканевые фильтры.

Различают насыпные зернистые фильтры, в которых элементы фильтрующего слоя не связаны жестко друг с другом, и жесткие зернистые фильтры, в которых эти элементы прочно связаны между собой путем спекания, прессования, склеивания и образуют прочную неподвижную систему. Зернистые жесткие фильтры керамические, металлокерамические и др. обладают значительной устойчивостью к высокой температуре, коррозии, механическим нагрузкам. Их недостаток - высокая стоимость, большое гидравлическое сопротивление, трудность регенерации. В насадке насыпных фильтров используют песок, гравий, шлак, дробленые горные породы, кокс, крошку резины, пластмасс, графита и др. материалы в зависимости от требуемой устойчивости и к воздействию температуры, химических веществ и др. Регенерация осуществляется путем рыхления слоя при его продувке, промывки водой. В некоторых случаях проводят замену слоя.

При расчете фильтров для очистки сварочных аэрозолей необходимо учитывать, что частицы окислов, в основном, имеют размер от 10-3 мкм до мкм. Анализ дисперсного состава счетным методом показал, что сварочная пыль состоит до 99% из частиц размером до 1 мкм. Около 1% составляют частицы до 5 мкм, а частицы размером более чем 5 мкм – десятые доли процента.

Для очистки таких аэрозолей применяются фильтры, состоящие из фильтроэлементов грубой и тонкой очистки при их последовательном соединении. Улавливание частиц размером 1 мкм и более (грубая очистка) возможно фильтроэлементами из пористых металлов, а частицы с размером менее чем 1 мкм эффективно задерживают фильтрующие материалы типа ФП (фильтры Петрянова). Однако фильтроматералы типа ФП хорошо работают при концентрациях твердых частиц в аэрозоли не более 1 мг/м3.

1. Патент 2212593. Российская Федерация, МПК 7 C 22 В 7/00. Передвижной агрегат по улавливанию и очистке воздуха от сварочных аэрозолей [текст] / Килин П.И., Килин К.П., Безроднова Е.Г. Заявитель и патентообладатель.

Уральский государственный университет путей сообщения 2. Штокман Е.А. Очистка воздуха: Учеб. пособие /|| М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. – 312 с.

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ОЦЕНКИ

КАЧЕСТВА БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Автором разработано устройство автоматизированного неразрушающего контроля коэффициентов пористости, проницаемости, фильтрации, диффузии, растворимости газа при прохождении через контролируемый материал, приведенное на рис. 1.

На грани контролируемого изделия 1 устанавливаются измерительные камеры 2 (на рис. 1 показан пример установки на две грани материала) и рабочие камеры 3, которые герметично прижимаются к контролируемому изделию, образуя герметичные газовые полости 4 и 5 за счет прокладок 6 и 7.

Прижим измерительных камер осуществляется посредством пружин 8, а рабочей камеры за счет скобы 9. Камеры соединены через систему трубопровода с вакуумным насосом. Для исключения перетечки газа между камерами, каждая из них имеет возможность отключения от общей магистрали посредством газового клапана. Каждая камера имеет выход на датчик давления газа, информация с которых автоматически передается на ЭВМ.

После вакуумирования газовых полостей 4 и 5, нижняя камера соединяется с атмосферой и начинается процесс фильтрации, а затем и диффузии газа в верхние камеры 4 и в обе камеры 5, давление газа в которых начнет медленно возрастать. При этом будут наблюдаться как фильтрационный, так и диффузионный потоки воздуха. Датчики давления в камерах передают данные о повышении давления в камерах на ЭВМ, которая строит графические зависимости давления от времени для каждого из переданных каналов данных. После проведения ряда экспериментов с контролируемым образцом программа осуществляет статистическую обработку полученных данных и выдает численные значения параметров пористости и физико-механических свойств пористых материалов в файл формата Word, а также производит построение графических зависимостей свойств материала от пористости.

Данная конструкция устройства позволяет перемещать измерительные камеры 4 по поверхности контролируемого материала, что позволит с большей точностью определить расположение дефектов, трещин в сплошности контролируемого изделия или оценить анизотропию поровой структуры.

В случае невозможности установки на две поверхности изделия измерительных камер, их установка осуществляется только с одного торца и проводится контроль изменения давления в камерах за счет течения газа через толщу бетонного камня.

Таким образом, разработанное устройство позволяет проводить контроль параметров пористости, а затем и физико-механических свойств бетонных изделий. В случае выявления трещин, пустот, ярко выраженной анизотропии свойств поровой структуры материалов, использование данного устройства позволяет дать сведения для создания рекомендаций по условиям эксплуатации данной конструкции.

1. Белов, С. В. Пористые проницаемые материалы [Текст] / С. В.Белов – М.:

Металлургия, 1987. 335 с.

2. Пат. 2305828 Российская Федерация, МКИ 3 G01N15/08. Способ определения параметров пористости материалов [Текст] / Ю. З. Житников, А.

Н. Иванов, Ю. Н. Матросова [и др.]; ГОУ ВПО «КГТА им. В. А. Дегтярева».

№ 2006112376/28; заявл. 13.04.2006; опубл. 10.09.2007, Бюл. № 25.

НОВЫЕ ФОСФОР-АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ

ОГНЕЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ

В настоящее время древесина широко используется как неотъемлемый компонент строительства промышленных объектов, зданий и конструкций различного назначения, производства мебели и других товаров бытового назначения. Она обладает рядом ценных свойств, таких как, податливость к механической обработке, относительно высокая прочность, небольшая плотность, малая теплопроводность, однако имеет большой недостаток – древесина горит. Это приводит к необходимости проведения мероприятий, обеспечивающих ей значительную огнестойкость. Проблема снижения пожарной опасности древесины является задачей не только экономической, но имеет социальную и экологическую направленность, поэтому все более интенсивно ведется поиск новых высокоэффективных средств огнезащиты древесины. Однако, огнезащита должна обеспечивать не только снижение горючести древесины, но и обеспечивать сохранность ее эксплуатационных и эстетических параметров, а так же решать задачи экологической безопасности, долговечности и надежности. По своим пожарно-техническим характеристикам древесина является одним из самых опасных материалов. В области огнезащиты древесины предложены пропитки, лаки, краски, обмазки, снижающие возможность ее воспламенения от малокалорийных источников зажигания. При этом исключить горение огнезащищенной древесины в условиях развитого пожара пока не удается. Предохранить древесину от возгорания можно конструктивными мерами: удалением от источников нагревания; применением прокладок из несгораемых материалов (бетона, кирпича и т. д.), покрытием слоем малотеплопроводного материала (асбестом, штукатуркой и т. п.) или обработкой огнезащитными веществами.

Однако первый способ не обеспечивает достаточную пожаробезопасность, поэтому в основном огнестойкость древесины достигается за счет введения специальных добавок – антипиренов (flame retardants), которые предотвращают тем или иным способом распространение пламени.

Огнезащитное действие антипиренов обусловлено сочетанием различных физико-химических процессов, происходящих при воздействии огня на древесину. Оно базируется как на плавлении легкоплавких веществ, входящих в их состав (солей борной кислоты, солей фосфорной или кремниевой кислот), так и на разложении веществ, которые выделяют газы, не поддерживающие горение (аммиак, сернистый газ). Чаще всего для огнезащиты используют составы, компоненты которых комплексно препятствуют горению в твердой фазе, изменяя процесс разложения целлюлозного материала и в газовой фазе, препятствуя окислению продуктов разложения [Романенков, 1991]. Всё это приводит к подавлению процессов воспламенения древесины и замедлению распространения пламени по поверхности деревянной конструкции.

Наиболее эффективными с точки зрения обеспечения огнезащиты в твердой фазе и при тлении являются фосфорсодержащие соединения способные при нагревании разлагаться с образованием фосфорной кислоты.

Наличие фосфорной кислоты изменяет отношение СО/СО2 в направлении ингибирования прямого окисления углерода в СО 2, снижая в значительной мере экзотермический эффект процесса [Орлова, 2002]. В газовой фазе наиболее эффективными являются неорганические и органические азотсодержащие соединения способные разлагаться с образованием аммиака и азота [Литвинец, 2003].

При совместном использовании азот и фосфорсодержащих соединений наблюдается синергический эффект в достижении целей огнезащиты, т.е.

действие подобных составов выше нежели эффективность составов в которых используются только фосфор или только азот. Синергизм системы «фосфор-азот» объясняют образованием в процессе их термического разложения соединений, облегчающих фосфорилирование и усиливающих действие антипиренов как катализаторов дегидратации [Петрова, 2003].

Органические вещества древесины претерпевают изменения в направлении карбонизации, что ведёт к образованию защитной коксовой корки на поверхности, изменяются условия тепломассообмена и происходит затухание горящего материала. Введением аминов предотвращается разрушение структуры целлюлозы кислыми реагентами [Сарсембинова, 1986].

С учётом предыдущих результатов нами разработана технология получения фосфор-азотсодержащих антипиренов для древесины на основе эфиров фосфорсодержащих кислот и различных аминов. Содержание фосфора в синтезированных антипиренах находилось в интервале 2124,4%, азота 9,511%. Составы для обработки (пропитки) древесины представляли собой 50% водные растворы данных антипиренов. Технологии пропитки древесины под действием каппилярных сил является более предпочтительными, поскольку упрощают процессы пропитки, создают возможность проводить огнезащитные работы непосредственно в условиях строительной площадки, что в свою очередь экономически более целесообразно, чем пропитка в автоклавах в стационарных условиях. После пропитки, сушки и термообработки образцы древесины исследовались на горючесть. Установлено, что синтезированные антипирены являются эффективными замедлителями горения древесины – обработанные образцы древесины на воздухе не загорались. Наблюдалось тление образцов при действии пламени, однако при вынесении образцов из пламени тление прекращалось. Показано, что температура активного разложения снижается, но возрастает выход кокса. Коксовый остаток обработанных антипиреном образцов при температуре 400° С составлял более 40%, контрольного образца 25%. Вероятно при термораспаде синтезированных антипиренов усиливается дегидратация целлюлозы и лигнина древесины, что способствует образованию промежуточных структур при карбонизации и затуханию горящего материала.

В соответствии с ГОСТ 16363-98 синтезированные соединения придают древесине высокую огнезащищённость и позволяют перевести её в группу трудносгораемых материалов. Данный метод является простым в исполнении и имеет большие перспективы дальнейшего развития и повсеместного распространения.

1. Литвинец Ю.И. Основы физико-химической модификации древесных плит / Курс лекций для студентов специальности «Технология древесных плит и пластиков». – Екатеринбург: УГЛТУ, 2003. - 115 с.

2. Орлова А.М. Огнезащита древесины / А.М. Орлова, Е.А. Петрова // Пожаровзрывобезопасность. - 2002. - №2. - С. 8 - 17.

3. Петрова Е.А. Снижение горючести материалов на основе древесины. Дис.

канд. техн. наук. - Москва, 2003. - 132 с.

4. Романенков И.Г. Огнезащита строительных конструкций / И.Г.

Романенков, Ф.А. Левитес, - М.: Стройиздат, 1991. - 320 с.

5. Сарсембинова Б.Т. О механизме действия фосфорсодержащих замедлителей горения полимеров / Б.Т. Сарсембинова, И.И. Никитин, К.М.

Гибов, Б.А. Жубанов. - Изв АН КазССР, 1986. - Т. 66. - С.158 - 190.

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФИЗИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ И КЛЕТОК РЯСКИ И

УСКОРЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ СТОКОВ,

ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Цель работы заключалась в направленном изменении величин мембранных потенциалов, управляющих процессами фиторемедиации ионов тяжелых металлов (ИТМ) из сточных вод высшими водными растениями, с помощью внешних физических воздействий (ВФВ): постоянного магнитного (ПМП) и электрического (j) полей, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК), лазерного (ЛИ) излучений.

Для исследования влияния различных физических воздействий на изменение величины потенциала растения при извлечении меди из раствора, в работе проведено определение потенциалов (с помощью игольчатого Рtэлектрода относительно нормального хлорсеребряного электрода сравнения нхсэ) на внешней (граница раствор / растение) и внутренней (в объеме фитомассы) сторонах растения. Полученные данные (рис.1) согласуются с современной мембранной теорией электрогенеза, в соответствии с которой потенциал изменяется в результате различных химических изменений, и сопровождается обратимым повышением ионной проницаемости клеточных мембран.

Рис 1. Потенциометрические E,t- кривые, полученные на Pt-электроде в CuSO4 (CCu2+=5 мг/л) без и при различных внешних воздействиях:

на границе раствор / клетка (а); в клетках растения (б) Анализ данных, полученных при измерении потенциала на границе раствор / растение (рис. 1, а) показал следующее. Если в состоянии покоя (в природной воде - ПВ без Cu2+ и ВФВ) начальный потенциал лежал в отрицательной области и увеличивался в течение часа от – 150 мВ до - 26 мВ, то в присутствие в растворе Cu2+ (рис.1, а без ВФВ) он смещен в положительную область и изменялся в процессе извлечения меди от +2 до +66 мВ. То есть у поверхности растения за счет притока катионов растет положительный заряд. Воздействие внешних факторов (ПМП, УФ, ИК) способствует генерации электронов, ход Е,t-кривых, аналогичен изменению потенциала в опыте без физических воздействий, но процесс извлечения меди при воздействии полей различной природы протекал при более низких потенциалах [(от -50 до +10) ±8 мВ]. При облучении растения в растворе CuSO 4 лазером картина процесса меняется. Потенциал, как и в случае других ВФВ в начальный момент времени незначительно возрастал, а затем резко в течение получаса снижался до – 210 мВ, и далее стабилизировался.

Наблюдаемые явления могут быть обусловлены тем, что при лазерном облучении в результате фотоионизации вещества и фотодиссоциации молекул увеличивается количество нескомпенсированных электронов у поверхности и растет плотность отрицательного заряда.

Аналогичные измерения потенциалов в объеме фитомассы (в клетках растения) позволили установить (рис. 1,б), что ход потенциала, измеренного в объеме фитомассы в природной воде, в целом аналогичен ходу потенциала на границе раствор/растение. Для случая без ВФВ величина потенциала в клетке уменьшалась от +58 до – 9 мВ. При тепловых воздействиях ИК и УФ потенциал имел тенденцию к увеличению, проходя через экстремум во временном интервале ~ 10 минут. При воздействии же магнитного поля и лазерного облучения, потенциал уменьшался, достигая в течение часа отрицательных значений -49 мВ (ПМП) и -180 мВ (ЛИ).

В результате воздействий на объемные электрические заряды (ПМП), а также фотоэффектов (ЛИ) в клетках растений также возрастает плотность отрицательного заряда. То есть при ВФВ возбуждающий импульс достигает и превышает пороговое значение, растет ионная проницаемость клеточных мембран растения и ускоряются процессы фиторемедиации меди из раствора.

Наибольшее влияние на эти эффекты оказывают лазерное излучение и магнитное поле.

ВЫВОДЫ

2. Магнитное поле ускоряет приток положительно заряженных катионов к отрицательно заряженной поверхности клеточной мембраны и проникновение их вглубь клетки благодаря формированию на границе клетка/раствор слоя с высокой разностью потенциалов.

3. Воздействие УФ и ИК способствует более быстрой, полной и глубокой очистке стоков от катионов металлов, что связано со стимулирующим действием на растительные клетки и ткани, изменению потенциала клеточных мембран, увеличению их проницаемости и, как следствие, ускорению и полноте поглощения катионов.

5. Обработка ВВР лазером усиливает метаболическую активность растительной клетки, приводит к увеличению отрицательного потенциала на границе клетка/раствор и на клеточных мембранах за счет фотофизических и фотохимических реакций, раскрытию белковых каналов и увеличению транспорта катионов металлов через мембрану внутрь клетки. Это оказывает ускоряющее действие на процессы электросорбции меди. Эффективность очистки при использовании ЛИ достигает 90-98%.

1. Опритов, В.А. Непосредственное сопряжение генерации потенциала действия в клетках высшего растения Cucurbita pepo L. с работой электрогенного насоса / В.А. Опритов, С.С. Пятыгин, В.А. Воденеев // Физиология растений.- 2002.- Т.49, № 1. -С.160–165.

2. Плонси, Р. Биоэлектричество: Количественный подход / Р.Плонси, Р.Барр.- М.: Мир, 1991.- 366 с.

3. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России – М.: Финансы и статистика, 2000. –С.116-119.

РАЗРАБОТКА ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ПЕСТИЦИДОВ

Загрязнители попадают в почву с атмосферными осадками, при прямом распределении на полях сточных илов (удобрение илами), через загрязнение сточными водами при ирригации или, наконец, при захоронении в почве отходов [Добровольский В.В., 2003]. Для прогноза миграции пестицидов в почве необходимо знать их подвижность в водной и органической фазе, способность к вымыванию из почвы, скорость разложения ДТ50 и ДТ90 – это величины, которые не найти в справочнике, их можно только рассчитать или получить экспериментальным путем.

На основе данных периода полуразложения пестицидов проводят расчет индекса потенциального вымывания Gus, который вычисляется по показателю ДТ50 и коэффициенту распределения органического углерода (Кoc), и коэффициент распределения в системе октанол/вода Кo/w исследуемых пестицидов. Результаты расчета приведены в таблице 5.

Индекс потенциального вымывания рассчитывают по формуле:

T50 – период полуразложения пестицида при 20oC;

K oc - коэффициент распределения органического углерода (мл/г) (табличное значение);

Если Gus > 2,8, то это подвижный пестицид. Если Gus варьирует от 1, до 2,8, то это среднеподвижный препарат. Если Gus < 1,8 – малоподвижный химикат.

Коэффициент распределения в системе октанол/вода рассчитывают по формуле:

Расчетные значения исследуемых пестицидов пестицида почве (дни) ДТ почве (дни) ДТ распределения в системе октанол/вода log Кo/w потенциального вымывания Gus На основании полученных данных есть возможность классифицировать соединения по степени подвижности. Как видно из таблицы 1 фипронил и бромуканозол являются среднеподвижными препаратами, а глифосат неподвижным химикатом.

Значение log K o/w для глифосата отрицательное, это указывает на то, что данный пестицид лучше растворим в воде, чем в органических растворителях.

Значения log Ko/w для бромуканозола и фипронила положительные, из этого можно сделать вывод, что данные пестициды хорошо растворимы в органических растворителях, но практически не растворимы в воде.

Безопасное землепользование и сохранение чистой грунтовой воды подразумевают необходимость восстановления (очистки) почв.

Одним из методов очистки является физическая герметизация загрязненного участка без выкапывания земли предназначена для предотвращения или ограничения миграции загрязнений, оставленных на месте или выкопанных вместе с почвой экскаватором и герметизированных на специальной площадке для хранения. Эти методы включают строительство специальных геохимических барьеров под землей; устройство закрывающих слоев и систем накрывания выкопанной загрязненной почвы на поверхности земли [Ступин Д.Ю.,2009].

Успешная обработка загрязненной грунтовой воды по данной технологии требует, чтобы загрязнение превратилось в безвредные соединения или оказалось неподвижным в процессе его прохождения через зону обработки. Достигаемая степень обработки и успех системы барьера зависят от природы загрязнения, от выбранного реагента, от физического устройства системы обработки и от природных условий на обрабатываемом участке. Геохимический барьер является инженерно обустроенной зоной обработки подземной воды. Эту зону строят из соответствующего реакционного материала (или материалов) под землей, и она очищает загрязненные водные потоки, когда они проходят сквозь нее. Геохимические барьеры строят, выкапывая длинную узкую траншею на пути движения загрязненной грунтовой воды. Траншею заполняют реакционным материалом, который может разрушить или удалить опасные химические соединения. Реакционные материалы можно смешать с песком, чтобы облегчить прохождение воды сквозь реакционную стенку, а не огибать ее. В результате действия барьера должны достигаться разрешенные концентрации загрязнителей в потоке за барьером.

Большее внимание уделяется природным сорбентам, дешевизна, доступность и практически неограниченные запасы которых, а также высокие адсорбционные свойства делают экономически целесообразным их использование в защитных экранах [Розенберг Г.С., 1984]. Для улучшения поглотительной способности как природных, так и искусственных сорбентов по отношению к конкретным веществам - загрязнителям возможно изменение их первоначальной структуры. В качестве компонентов геохимического барьера предложено использовать торф, опоку, активируемый уголь, вермикулит, глауконит и полиакриламидный гидрогель.

Ликвидация техногенных загрязнений почв (пестицидами, нефтепродуктами, тяжелыми металлами, радионуклидами) осуществляется с помощью площадного внесения и создания геохимических барьеров.

Непрерывная траншея является простой траншеей, выкопанной экскаватором. Траншея заполнена сорбционным материалом. Такое заполнение не оказывает сопротивления потоку, что позволяет воде проходить сквозь этот барьер под действием естественного гидравлического градиента.

Преимуществом применения данной технологии заключается в отсутствие необходимости последующего извлечения сорбента из почвенного профиля, так как с течением времени происходит разложение компонентов барьера.

1. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. Учебник для студентов ВУЗов.

– М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 400 с.

2. Розенберг Г.С. Модели в фитоценологии. - М.: Наука, 1984. - 265 с.

3. Ступин Д. Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2009. — 432 с.: ил.

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОТЛОЖЕНИЯ НАНОСОВ ПРИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ

Для принятия конкретных практических решений необходим индивидуальный подход к каждому инженерному сооружению для забора воды и самому водному объекту. В этой связи выбор метода предотвращения отложения наносов на водоприемном устройстве водозабора должен соответствовать решаемой на объекте исследования задаче.

Отметим три концептуальных подхода к выбору способа защиты водозаборных сооружений от наносов: 1) конструктивные изменения компоновки существующего водозаборного сооружения; 2) проектирование и строительство нового инженерного сооружения для забора воды вместо существующего; 3) искусственное вмешательство в морфологическое строение речных русел.

При рассмотрении возможности внесения конструктивных изменений в компоновку существующего водозаборного сооружения или проектирования и строительства нового инженерного сооружения для забора воды вместо существующего, необходимо проводить сравнение технико-экономических показателей предполагаемых вариантов.

При выборе такого пути решения проблемы защиты водозаборного сооружения от воздействия наносов как искусственное вмешательство в морфологическое строение речных русел следует комплексно изучить характеристики водного объекта и физико-механические свойства грунтов речного дна в месте расположения рассматриваемого водозаборного сооружения. Это связано с тем, что вопрос об эффективности подобного вмешательства является дискуссионным, потому как изменения в русле могут быть непредсказуемыми. Стоимость таких мероприятий обычно высока. При их выборе необходимо проведение научного обоснования, подтвержденного натурными и экспериментальными данными.

Опыт эксплуатации водозаборных сооружений свидетельствует о том, что бесперебойность забора воды, безусловно, напрямую зависит от местных природных условий конкретного участка водотока, а также от возможности их последующего нарушения [1, Полозова 2010]. Условия прилегающих к водозабору участков исследуемой реки обычно индивидуальны и формируются целым рядом характеристик и процессов. Соответственно, комплексное изучение водного объекта подразумевает характеристику его гидрометеорологических, физико-географических, геоморфологических, топографических, гидрогеологических условий, геологического строения, гидрологического режима и типа руслового процесса.

Таким образом, применяя описанный алгоритм поиска пути решения проблемы защиты водозаборного сооружения от отложения наносов, можно обеспечить не только устранение наносов, но и решить одновременно экологические проблемы водных объектов в соответствии с требованиями рационального водопользования.

1. Полозова И.А., Ошкин М.И., Желтобрюхов В.Ф. Сравнительный анализ и выбор эффективного метода защиты водозаборного устройства от занесения песком // Актуальные проблемы экологии и природопользования. Вып. 12:

Сборник научных трудов. – М.: ИПЦ «Луч», 2010. С.72-76.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

ЭНГЕЛЬССКОГО ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ

ОТХОДОВ ООО «ПРОМ-ЭКОЛОГИЯ» И ПУТИ РЕШЕНИЯ

На сегодняшний день особо остро стоит проблема размещения коммунальных отходов, основу которых составляют твердые бытовые отходы (ТБО), осадки канализационных очистных сооружений, мусор с территорий предприятий и общественных учреждений и другие отходы, подобные коммунальным. За последнее десятилетие в России количество ТБО удвоилось и в 2009 г. составило более 40 млн. т. (~190 млн. м2). Подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде полигонов – накопителей [2].

В России основным способ удаления ТБО, остается захоронение и складирование. Несмотря на рост достижений в области обращения с отходами, в Российской Федерации эта проблема сохраняется. Рост объемов ТБО заставляет постоянно увеличивать площади земель, изымаемых из использования, для организации полигонов. Даже в развитых странах захоронение ТБО на полигонах и организованных свалках остается основным методом их утилизации. Так, в Австралии и Канаде на полигонах размещают 90% всех отходов, в США – 80%, в Испании и Германии 66%.

Эксплуатировать полигоны более 20 лет не рационально, потому что за это время кардинально меняется состав твердых бытовых отходов. В настоящее время требуется кардинально изменить подход к решению проблемы размещения неутилизируемых отходов в окружающей природной среде, разрабатывать и внедрять новые технологии их переработки и утилизации [3, 4].

Работы, посвященные мониторингу загрязнений воздуха, вод и почв действующими полигонами и разработке рекомендаций по методам снижения этих загрязнений особенно актуальны и имеют большую научную и практическую значимость.

Целью настоящей работы явилось определение и анализ компонентов загрязнений воздуха и почвы лицензированного полигона ТБО ООО «Промэкология», действующего на территории г. Энгельса и разработка рекомендаций по методам снижения загрязнений почв тяжелыми металлами.

В ходе проведенного анализа работы предприятия ООО «Промэкология» в 2010 году было выявлено 15 источников выбросов вредных веществ в атмосферу массой 643,2 т/год. Все выбросы неорганизованные, наиболее крупнотоннажные, т/год: метан-615,5; толуол-8,4; аммиак- 6,2;

ксилол-5,1. Для сравнения - в 2009 г. было выброшено в атмосферу всего наименований загрязнений общей массой- 0,53 т/год.

Установлено, что в процессе производственной деятельности предприятия образуются отходы производства и потребления, всего наименований, в том числе: 1. класса опасности - 1 наименование (0, т/год); 2. класса опасности - 1 наименование (0,025 т/год); 3. класса опасности - 9 наименований (2,364 т/год); 4. класса опасности - наименований (8,845 т/год).

Проведено комплексное исследование почвы полигона твердых бытовых кислоторастворимых (валовых) форм и подвижных форм тяжелых металлов (цинк, кадмий, свинец, медь) и проведена гигиеническая оценка установленных концентраций относительно нормативных значений.

Пробы почвы для проведения анализа отбирали на площадке размером м 1м и глубиной 20 см в пяти точках исследуемого объекта, методом конверта с составлением акт отбора по установленной форме [5]. Отбор проб проводился на пробных площадках, закладываемых так, чтобы исключить искажение результатов анализов под влиянием окружающей среды с учетом вертикальной структуры, неоднородности покрова почвы, рельефа и климата местности, а также с учетом особенностей, загрязняющих веществ или организмов. Пробы отбирали по профилю из почвенных горизонтов или слоев с таким расчетом, чтобы в каждом случае проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почвы. При определении содержания в почве химических веществ, количество проб было не менее одной объединенной пробы массой не менее 1 кг (смесь не менее пяти точечных проб).

Для нормирования показателей загрязнения почвы тяжелыми металлами, определяли ее кислотность в соответствии с ГОСТ 26483-85 (табл.), величина которой составила 6,1.

С помощью вольтамперометрического метода были определены концентрации ионов тяжелых металлов в почве. На вольтамперограмме (рис.

1) показаны характерные пики для ионов тяжелых металлов цинка, кадмия, свинца.

Полученные данные показали, что концентрация подвижных форм тяжелых металлов не превышает установленных нормативов, кроме ионов меди, для которого концентрация увеличена в 2 раза, но наблюдается тенденция к увеличению концентраций и для других металлов. Для снижения негативного воздействия, основных фракций, входящих в состав ТБО на экосистему рекомендовано внедрить технологию ручной сортировки, которая позволит существенно снизить их отрицательное влияние на почвы, предложены технологические рекомендации.

Рис. 1 Вольтамперограмма кислоторастворимых форм Проведен эколого-экономический анализ полигона и рассчитана величина предотвращенного ущерба от загрязнения земель химическими веществами, который составляет 5,2 млн. руб. в год. Проведенные расчеты показали, что создание и эксплуатация на базе действующего лицензированного полигона ООО «Пром-Экология» г. Энгельса мусоросортировочного комплекса твердых бытовых отходов может приносить доход порядка 232 млн. руб/год с учетом всех затрат.

Маркетинговый анализ позволил установить перечень предприятий потребителей отходов образующихся в процессе сортировки, определена ценовая политика. Произведен расчет текущих затрат, а также расчет чистой прибыли ~357 млн. руб./год, которую можно получить при реализации мероприятий на ООО «Пром-экология».

1. Макаров О.А., Тюменцева И.В., Горленко А.С., Яковлева С.А. Твердые бытовые отходы: проблемы и решения // ЭКиП. - 2000.- Март.– С. 41-45.

2. Соколов Л.И., Кибардина С.М., Фламме С., Хазенкамп П. Как в Германии решают проблему утилизации бытовых отходов // ЭкиП. – 2009. –Апрель. – С.

32-37.

3. Кучеренко В.Д., Александрова Н.А., Авдохин В.П. Переработка промышленных отходов // Экология промышленного производства. – 1993. С. 28-32.

4. Ендураева Н.Н., Быков Д.Е., Чертес К.Л., Гарнец Н.А. Полигоны для размещения твердых бытовых отходов в отработанных карьерах // ЭкиП. – 2007. -Февраль. – С. 34-37.

5. ГОСТ 17.4.3.01-2004. Охрана природы почвы. Общие требования к отбору проб. – Введен 2005-01.07. – М.: Изд-во стандартов, 2004.- 7 с.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗВИТИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ НА УГЛЕВОДОРОДНЫХ СРЕДАХ

В настоящей работе проведена экспериментальная оценка развития бактериальных популяций и биосинтеза белковых молекул при выращивании углеводородокисляющих микроорганизмов в синтетических средах с нефтью.

В исследованиях использовали штаммы Pseudomonas sp. TY10, Bacillus sp. 22, Rhodococcus sp. из коллекции ВолГТУ, выделенные из загрязненных нефтью природных объектов на территории Волгоградской области. В качестве питательных сред использовали среду Гафарова с соавт.[2], Рахимовой с соавт. [4] и синтетическую среду М9 [1], которые положительно зарекомендовали себя в предыдущих исследованиях [5]. Во все среды добавляли сырую нефть в количестве 1%, в каждой среде выращивали по одному из трёх вышеуказанных микроорганизмов (Bacillus sp. 22, Pseudomonas sp. TY10 и Rhodococcus sp. соответственно).

Микроорганизмы засевали во флаконы с 200 мл среды из расчета 108 кл/мл.

Флаконы инкубировали при температуре 25-30 0С. Через семь суток определяли концентрацию клеток с помощью стандартного образца мутности ГИСК им. Л.А. Тарасевича и одновременно из соответствующих разведений делали высевы на 3 чашки с плотной питательной средой для получения изолированных колоний. Засеянные чашки помещали в термостат при температуре 300С, через двое суток подсчитывают число сформировавшихся колоний. Для определения содержания общего белка использовали набор реагентов Ольвекс диагностическума, который нашёл широкое применение в практических лабораториях стран Евросоюза. Набор реактивов содержал:

реагент №1 биуретовый реактив, концентрат (200 мл); реагент № калибратор – раствор БСА 70 г/л (2 мл). Результаты проведенных исследований представлены в таблицах 1 и 2.

Концентрация клеток углеводородокисляющих микроорганизмов TY Как видно из таблицы 1, наиболее высокое содержание жизнеспособных клеток отмечалось у Bacillus sp. 22, тогда как псевдомонады и родококки оказались менее приспособленными к среде с углеводородами нефти. Отметим, что у всех исследованных бактериальных культур концентрация клеток спустя 7 суток инкубации в синтетических средах заметно снижалась по сравнению с посевной дозой. По-видимому, это обусловлено замедленными темпами развития бактериальных популяций в средах с нефтью, а с другой стороны недостаточным количеством кислорода вследствие образования нефтяной плёнки на поверхности жидкой синтетической среды в отсутствие искусственной аэрации.

Наиболее активным продуцентом белка оказался штамм Pseudomonas sp. TY10 (таблица 2). Бульонная культура этого микроорганизма, с учётом конечной концентрации клеток, содержала белок в количестве, трехкратно превышавшем соответствующие показатели двух других видов бактерий.

Содержание общего белка в процессе роста гетеротрофных микроорганизмов Таким образом, исследования показали, что наибольшую жизнеспособность в среде с углеводородами нефти проявлял представитель рода Bacillus sp. 22. Концентрации клеток двух других бактерий были заметно ниже и мало отличались друг от друга. Наиболее активным продуцентом белка из трёх изучаемых видов оказался штамм Pseudomonas sp. TY10.

1. Виды питательных сред [Электронный ресурс]. – [2011]. – Режим доступа:

http://www.rkm.kz/node/ 2. Гафаров А.Б. Изменение состава сообщества бактерий-деструкторов ароматических соединений в нефтешламах в процессе их обезвреживания в проточном биореакторе // Прикладная биохимия и микробиология. – 2006. – Т. 42, №2. – С. 180-186.

3. Микробная деструкция углеводородов нефти: монография / И.В.

Владимцева, В.М.Самыгин, А.Ю.Александров, И.В.Соколова. – Волгоград:

ВолгГТУ, 2010. – 80 с.

4. Рахимова Э.Р., Осипова А.Л., Зарипова С.К. Очистка почвы от нефтяного углеводородокисляющих микроорганизмов // Прикладная биохимия и микробиология. – 2004. – Т. 40, №6. – С. 635-649.

5. Рост и развитие углеводородокисляющих микроорганизмов в условиях глубинного культивирования: автореф. дис… канд. биол. наук / А.Ю.

Александров; ВолгГТУ. – Ставрополь, 2010. – 20 с.

ПРОГНОЗ ПРЕДОТВРАЩЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА

НА ОБЪЕКТЕ УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

Для обеспечения техногенной и экологической безопасности работ по утилизации АНГ необходимо учитывать специфические риски для персонала предприятия, населения, а также провести финансовую оценку предотвращенного экологического ущерба (ПЭУ).) Показатели удельного ущерба по средам (вода, земля, атмосфера) определяются по данным приложений к «Методике определения предотвращенного экологического ущерба» Госкомэкологии (1999 г.). К настоящему расчету применены индексные поправки на 2008 год.

Как показывают расчеты, величина предотвращаемого экологического ущерба от попадания 1 тонны АНГ в окружающую среду может колебаться от 230 рублей до 192 миллионов рублей. В расчете не учтены затраты на охрану и обслуживание арсенита в процессе его хранения (второй вариант расчета). Вполне возможно, что величина этих затрат превысят предотвращаемый ущерб.

Величина предотвращаемого экологического ущерба от попадания тыс. тонн АНГ в окружающую среду может колебаться от 3,2 миллионов рублей до 2,7 миллиардов. Возможность второго варианта, на наш взгляд, не следует отвергать. Тем более что данный вариант позволяет оправдать экономически затраты на переработку. Окупаемость затрат на реализацию проекта переработки АНГ возможна с учетом интегрального эффекта от предотвращения экологического ущерба и доходов от производства готовой продукции – оксида мышьяка. Ниже представлен расчет интегрального эффекта. Анализ данных, полученных из разных источников, показал, что цена очищенного мышьяка колеблется от 60 до 500 долларов за килограмм. В расчете принята цена 1 кг, равная 100 долларам.

Полная экономическая выгода от переработки АНГ складывается из дохода от реализации продукции переработки и предотвращенного экологического ущерба. При учете варианта поступления полной массы АНГ Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. – М., 1999.

в окружающую среду эта выгода составит 8065,2 миллионов рублей. При варианте поступления массы, не гарантированной при длительном хранении, эта величина составит 5376 миллионов рублей.

По данным ТЭО объекта переработки АНГ в Горном, общая цена реализации проекта переработки составляет около 7 миллиардов рублей.

Сопоставив полученные величины затрат и дохода можно определить, что интегральный эффект от переработки АНГ составляет около миллиарда рублей.

1. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. – М., 1999.

2. Практика уничтожения химического оружия в Российской Федерации :

[тема журн.: новые рос. объекты по его уничтожению (г. Камбарка, Марадыковский), технолог. аспекты, обеспечение экол. безопасности, мед.

обеспечение хим. разоружения (мониторинг здоровья персонала), аналит.

обеспечение] // Российский химический журнал (ЖРХО им. Д.И. Менделеева).

2007. № 2.

3. ЩербаковВ.А., Маликов А.Н., Ревзин С.Р., Айдинов С.Х. Финансовоэкономическая оценка экологических рисков при уничтожении химического оружия [монография] – Саратов: Изд-во Саратовского института РГТЭУ, 2010.

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНАЯ МАГИСТЕРСКАЯ ПРОГРАММА

В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ:

ОПЫТ РОССИЙСКО-ЕВРОПЕЙСКОГО СОТРУДНИЧЕСТВА

В основу методики построения программы была взята магистерская программа «Отходы» («Waste») Штутгартского университета, Германия, который и выступил в качестве координатора и контрактора проекта. В консорциум вошли также соответствующие подразделения университетов Барселоны (Испания), Варшавы (Польша) и Пармы (Италия).

За время работы в проекте преподаватели российских вузов прошли стажировки в университетах Штутгарта, Барселоны и Варшавы, где могли ознакомиться с учебными планами, содержанием курсов магистратуры экологического профиля и методиками обучения в университетах.

В Германии преподаватели узнали, как студенты вовлекаются в реализацию проектов по охране окружающей среды. Например, в институте VEGAS магистранты активно занимаются научными исследованиями по восстановлению загрязненных почв и подпочвенного слоя, на электростанции университета Штутгарта обучаются принципам энерго- и ресурсосбережения, в компании EISENMANN знакомятся с очистными установками и технологиями уничтожения отходов.

В университете Барселоны стажировка была посвящена внедрению Болонских принципов в процесс высшего образования, один из которых применение активных методов обучения. Особое внимание было уделено использованию информационной среды Moodle. Были проведены экскурсии на объекты, которые строятся с использованием энерго- и ресурсосберегающих технологий; в химические и биологические исследовательские лаборатории, на мусороперерабатывающий завод г.

Барселоны.

Стажировка в Варшавском университете в основном была посвящена методике проведения учебных практик и научно-исследовательской работы в полевых условиях. На полевой станции университета в 240 км от Варшавы (район Мазурских озер) преподаватели знакомились с современными методами экологического мониторинга различных природных сред, а также с первичной обработкой собранных образцов.

Анализ полученных сведений по организации магистерской подготовки в европейски вузах позволил российской команде разработать на основе болонских принципов собственную междисциплинарную программу «Промышленная экология» для Волго-Каспийского региона. Программа состоит из 5 основных учебных модулей: «Науки об окружающей среде», «Экономические анализ и экологический менеджмент», «Информационные технологии в экологическом менеджменте», «Загрязнение окружающей среды и контроль ее качества», «Технологии и методы защиты окружающей среды»; включает курс иностранного языка, научно-исследовательскую работу, практику, подготовку и защиту магистерской диссертации. В результате тюнинга был разработан учебный план новой программы, полностью удовлетворяющий всем требования ФГОС 3 поколения. Данная программа будет внедрена в учебный процесс российских вузов-участников проекта в 2012 г.

ПРЕДМЕТ «КУЛЬТУРА БЕЗОПАСНОСТИ» В УНИВЕРСИТЕТЕ

В университете необходимо продолжить воспитание интеллигентных юношей и девушек, развить то, что уже было заложено семейным воспитанием. Предмет «Культура безопасности» во многом предполагает рассмотрение утопических концепций, входящих в противоречие с векторами современного развития цивилизации. К таким проблемам можно отнести следующие.

Всему человечеству следует формировать новую культуру взаимосуществования и взаимодействия. Основным тезисом такого взаимодействия государств и наций должно стать взаимное уважение, признания за нациями права на самоопределение и на собственное культурное наследие. При этом важно разработать и запустить механизм самоограничения всего человечества. Культура безопасности в этом процессе играет роль экологической ниши.