Защита городской среды

Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование и анализируются процессы, протекающие при очистке почв от примесей тяжелых металлов (хрома, никеля и кадмия) с применением электрокинетической технологии. Лабораторный эксперимент проводился с использованием двух видов почв: каолина и кристаллизованной мореной глины. В состав указанных проб почв искусственно вводился хром (CrIII и CrVI) в количестве 1000 мг/кг, а также никель и кадмий в количествах соответственно 500 мг/кг и 250 мг/кг. Полученные таким образом пробы почв подвергались воздействию электрического тока. Приведена схема и описание экспериментальной лабораторной установки, рассмотрены составы и приведены физико-химические свойства исследуемых образцов почв, а также обсуждены полученные при проведенных исследованиях результаты. Отмечено, что под действием приложенного электрического напряжения наблюдалось перемещение хрома (CrVI) в направлении анода, в то время как хром (CrIII), никель и кадмий мигрировали к катоду. Сообщено, что проведенные лабораторные исследования позволяют сделать вывод о сравнительно низкой эффективности использования рассматриваемого процесса, обеспечивающего выделение из почвы менее 20% содержащихся в исходном материале примесей тяжелых металлов.

Обычно оценка загрязненности почвы проводится по содержанию цианидов в растворе выщелачивания, поэтому она не позволяет определить вид и источник загрязнения. Для более полной характеристики загрязненных почв использованы оптическая и электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ, Мессбауэровская и трансмиссионная инфракрасная спектроскопия. Это позволило установить вид цианоферратных комплексов и лучше понять пути проникновения и поведения цианидов в почве.

Выполнено теор. исследование и предлагается и анализируется мат. модель процесса очистки почв от примесей свинца и предлагается методика оценки уровня водородного показателя и содержания карбонатов в указанном процессе. Рассматриваемая мат. модель основана на использовании результатов предыдущих лаб. исследований рассматриваемого процесса. Отмечена необходимость учета при выполнении расчетов уровня гетерогенности компонентов при контактировании воды и твердой фазы и указано на сложность получения достоверных результатов при использовании только лаб. исследований. Представлено описание физико-хим. процессов рассматриваемого класса и анализируется мат. модель, описывающая эти процессы. Обсуждены полученные при проведенных исследованиях результаты. Проводится сравнение результатов эксперим. исследований и соответствующих показателей, найденных расчетным путем. Отмечена существенная роль степени гетерогенности на поверхности контактирования твердой и жидкой фаз при определении параметров процесса.

Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование и анализируются процессы очистки почв от примесей свинца, цинка и кадмия с применением подкисленного соляной кислотой хлорида кальция. Представлена блок-схема рассматриваемого процесса и анализируется эффективность удаления указанных металлов на всех стадиях процесса очистки почв. Рассмотрена схема и представлена методика проведения экспериментов. Указанный процесс предусматривал агломерацию исходного очищаемого материала с целью обеспечения повышенной проницаемости почв, последующее выщелачивание агломерированного материала, полученного на первой стадии очистки, и выделение металлов из полученного промывочного раствора и его регенерацию и повторное использование, а также окончательную промывку очищенной почвы. Обсуждены полученные при проведенных исследованиях результаты. Отмечено, что использование предложенной технологии обеспечило выделение из почвы 94% свинца, 78% цинка и более 70% кадмия. Анализируется эффективность рассматриваемого процесса и даются рекомендации по его использованию.

Проведено изучение эффективности применения последовательной экстракции в сочетании с разбавлением стабильного изотопа {111}Cd с периодом инкубации 59 недель. Периодич. экстрагирование проводили для получения 5 отличающихся друг от друга фракций для определения отношения в них {111}Cd:{110}Cd методом МС с индуцируемой плазмой. Исследование лабильности загрязнения в почвах 4-х видов показало лишь частичную пригодность данной методики для предварит. определения биол. доступности Cd, напр. при оценке экологич. риска.

Разработана технология биологич. рекультивации применительно к отвалам отработанной отбеливающей земли. Эта земля использовалась в качестве природного адсорбента в процессе контактной доочистки базовых масел в ОАО “Орскнефтеоргсинтез”, содержит адсорбир. компоненты и пропитана маслом. Для разработки технологии очистки были проведены модельные эксперименты по изучению влияния биопрепарата, структурообразователей, стимулирующих добавок и высокоокисленных неорганич. веществ на аборигенную микрофлору активного ила, используемого в качестве разбавителя отбеливающей земли. Для оценки эффективности процесса биодеградации отбеливающей земли учитывались показатели остаточного содержания нефтепродуктов, численности микроорганизмов и фитотоксичности рекультивируемой отбеливающей земли. Показано, что комплекс аборигенной микрофлоры активного ила, используемого в качестве структурообразователя при рекультивации отбеливающей земли, обладает достаточно высокой способностью адаптироваться и поддерживать суммарные физиологич. функции, определяющие интенсивность деструкции остаточных УВ в отбеливающей земле. Предложенная технология рекультивации отбеливающей земли позволила снизить содержание остаточных УВ с 29 до 11%, т. е. почти в 3 раза за три месяца рекультивац. мероприятий на первом участке и с 30,5 до 8,2% за пять месяцев на втором.

Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование и предлагается и анализируется модифицированная математическая модель процессов адсорбции паров хлорированных углеводородов поверхностью почвы при наличии воды. Исследования выполнялись для бинарных смесей, содержащих воду и один из хлорированных углеводородов (1,2-дихлорэтан, трихлорметан, четыреххлористый углерод, 1,1,1-трихлорэтан и трихлорэтилен). Представлена информация о физико-химических свойствах исследовавшейся почвы и приводятся сведения о подготовке исходных материалов и методики проведения экспериментов. Предложена и анализируется модифицированная математическая модель сорбционных процессов, протекающих в бинарных системах исследуемого класса. Обсуждены полученные при проведенных исследованиях результаты. Оценивается влияние присутствия воды на сорбцию углеводородов и рассмотрен механизм влияния молекулярного слоя воды на пористой поверхности почвы на интенсивность проникновения указанных соединений в массу исследуемых образцов почвы.

Исследование закономерностей поступления и накопления ионов тяжелых металлов (ТМ) проведено не только в осадке сточных вод, но и в почвах. Показано, что на загрязненных почвах накопление ТМ в растениях зависит от уровня загрязнения почв (коэф. корреляции 0,91-0,98). Однако при поступлении избыточного колич. ТМ через корневую систему растений начинают работать защитные механизмы неспецифич. природы. По отношению к разным ТМ защитные возможности растений проявляются неодинаково. Ионы свинца, меди, цинка задерживаются в корнях растений, а ионы кадмия сравнительно легко проникают в надземные органы растений. Разное накопление загрязняющих веществ (ионов) объясняется не только различной толерантностью, но и различием в размере листовых пластин. От состава и свойств почв, определяющих мобильность ТМ, зависит их поступление в растения. Важнейшими факторами являются содержание в ней органич. вещества и кислотность (рН) почвы. С увеличением кислотности в почве возрастает содержание доступных для растений форм металлов и соотв. их транспорт в растения. Так на кислой почве (рН 4,4) при концентрации кадмия, равной 10 мг/кг, в зернах овса накапливалось в 44 раза больше данного металла, а в щелочной почве (рН 7,3) только в 9 раз больше, чем в контроле (Cd=0). При одновременном наличии в почве избыточного колич. нескольких тяжелых металлов возможен аддитивный, синергич. или антагонистич. эффект. Обнаружена тенденция к уменьшению коэф. биологич. поглощения у некоторых растений при увеличении концентрации ТМ, в частности свинца, в почве. Наибольшей способностью к поглощению ТМ из почвы обладают овощные, меньшей зерновые и техн. культуры.

Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование содержания тяжелых металлов (меди, кадмия, свинца и цинка) в составе почвы, растений и в земляных улитках вблизи автомагистрали, соединяющей города Наблус и Рамаллах, расположенных на западном побережье Палестины. Представлено описание методики отбора проб и проведения анализов. Сообщены сведения о содержании указанных тяжелых металлов в почве и проведено сравнение уровня их содержания с аналогичным показателем контрольных участков почвы. Обсуждены полученные при проведенных исследованиях результаты. Отмечено, что содержание меди, кадмия, свинца и цинка в растениях вблизи автомагистрали находилось в допустимых пределах, хотя и несколько превышало аналогичный показатель для контрольных растений, причем было обнаружено существенное различие содержания указанных металлов в корнях, стволах и листьях исследуемых растений. Приведена также информация о содержании этих металлов в организмах земляных улиток и отмечен значительный уровень содержания кадмия в этих организмах, превышающий в 30-50 раз аналогичный показатель для растений и почвы. Было также обнаружено превышение (более чем в 10 раз) содержания свинца в тканях улиток по сравнению с содержанием этого металла в листьях растений, однако несколько ниже, чем в придорожной почве. Содержание других перечисленных металлов в этих организмах не превышало нормальной концентрации.

Представлены результаты исследований, позволяющие оценить уровень содержания мышьяка в почве в различных регионах США. Сообщены основные источники поступления в окружающую среду токсичных соединений мышьяка и рассмотрены требования и мероприятия, обеспечивающие снижение содержания указанных примесей в почве. Отмечено высокое содержание этих соединений на территории штата Калифорния и приведена информация о проведении мероприятий, обеспечивающих снижение степени риска и выполнение работ по очистке почв от примесей мышьяка с учетом действующих нормативных требований.