Л. Д. Пляцук (реферат, вступ, висновки)

Вид материала

Реферат

Подобный материал:

• І.І. Петренко (Реферат, Зміст, рр. 1 1 5, Висновки), 42.77kb.
• І. В. Крапивний (реферат, вступ, розділи 1, 2, 3, 1, 2, 1, 2, висновки), 883.12kb.
• Висновки, 517.78kb.
• Висновки до І розділу, 583.23kb.
• Самостійна робота для студентів з курсу «Фінанси підприємств», 31.82kb.
• Самостійна робота для студентів групи бс – 71 з курсу «Касові операції», 24.36kb.
• Зміст вступ, 388.95kb.
• Зміст вступ, 540.64kb.
• Висновки до першого розділу, 399.32kb.
• Рекомендації по покращенню конкурентоспроможності підприємства. Висновки, 268.99kb.

УДК 66.021+66.048.3

КП

№ держреєстрації 0105U002469

Інв. №

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

(СумДУ)

40007, м. Суми, вул. Р. Корсакова, 2; тел. (0542) 331205;

факс (0542)334058


ЗАТВЕРДЖУЮ

Проректор з наукової роботи СумДУ

д.ф.-м.н., проф.


____________А.М.Чорноус

«__»____________2010р.


ЗВІТ

ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ

Екологічні проблеми хімічної технології, розробка прогресивних технологій
та обладнання для хімічних виробництв

(заключний)


Начальник
науково-дослідної частини,

к.т.н., доцент ____________________ В.А. Осіпов

(підпис, дата


Керівник НДР

Зав. кафедрою

д.н.н., професор ____________________ Л.Д. Пляцук

(підпис, дата)


2009


Рукопис закінчено «23» листопада 2009 р.


Результати роботи розглянуто науковою радою СумДУ

протокол № 7 від 2010.02.25

СПИСОК АВТОРІВ

Керівник НДР зав. кафедрою докт. техн. наук, проф	______________ (підпис) «_____»___________ р.	Л.Д. Пляцук (реферат, вступ, висновки)
Відповідальний виконавець ст. викладач канд. техн. наук	______________ (підпис) «_____»___________ р.	І.О. Трунова (розділи 1, 2)

РЕФЕРАТ


Звіт про НДР: 33 с., 10 рис., 7 табл., 3 додатки, 28 джерел.

Об’єкт дослідження – техногенний вплив елементів важких металів у відвалах фосфогіпсу на навколишнє середовище.

Метою роботи є оцінка забруднення ґрунтів району відвалу фосфогіпсу сполуками важких металів.

Розроблено математичну модель, що встановлює функціональну залежність вмісту досліджуваного мігранта в геохімічному ландшафті від просторових координат і часу. Розроблена структурно-функціональна модель ландшафту спирається на припущення, що геохімічна структура ландшафту визначається його міграційною структурою, тобто водно-повітряною і біологічною міграцією, а вся фактична різноманітність міграційних процесів зводиться до надходження і витрат мігранта в елементарній фації ландшафту (ЕФЛ) і переходу його від однієї ЕФЛ до іншої, тобто балансу мігранта в рамках ЕФЛ.

На основі експериментальних досліджень та результатів математичної моделі за допомогою регресійного аналізу встановлено форму залежності між глибиною міграції важких металів за профілем ґрунту та фосфогіпсу та режимом накопичення мігрантів у твердій фазі. Виявлено, що розподіл вмісту всіх досліджуваних елементів за профілем сірого лісового ґрунту проходить таким чином, що максимального навантаження зазнають верхні горизонти ґрунту, в яких відбувається їх закріплення. Підзолистий процес зумовлює зниження концентрацій елементів у підзолистому горизонті і збільшення їх в ілювіальному горизонті, що може бути пов’язано з вимиванням металів з вищих горизонтів.

Наведені методика та результати дослідження на зв’язок між рухомими формами та валовим вмістом свинцю і кадмію у сірому лісовому ґрунті.

Одержані результати залежності водопроникності ґрунту від його вологості та вмісту дрібнодисперсних часток фосфогіпсу.

Пропонується розширення ємності відвалу фосфогіпсу виробництва фосфорних добрив ВАТ „Сумихімпром” без відводу додаткових сільгоспугідь, а також складування залізного купоросу у тілі запроектованого відвалу.

Запропоновано та досліджено протифільтраційний екран по дну, укосах і поверхні чаші відвалу фосфогіпсу та залізного купоросу.

Для забезпечення відводу рідини від проектованого відвалу фосфогіпсу ВАТ „Сумихімпром” проектом передбачена єдина дрема по дну відвалів залізного купоросу та фосфогіпсу до ставка-акумулятора.

техногенний вплив, кадмій, свинець, важкі метали, навколишнє середовище, фосфорити, екологічна безпека, фосфогіпс, ґрунт, міграція.


Зміст

Вступ	6
1 Об‘єкти дослідження та методики проведення досліджень	9
1.1 Кліматично-географічні умови проведення досліджень	9
1.2 Об‘єкти дослідження	13
1.2.1. Ґрунт, як об‘єкт дослідження	13
1.2.2. Фосфогіпс, як об‘єкт дослідження	15
2. Дослідження техногенного забруднення сполуками свинцю та кадмію території району відвалу фосфогіпсу	16
2.1. Розподіл важких металів по профілю	16
2.2. Залежність вмісту важких металів від просочування середовища перебування	24
Висновки	28
Перелік посилань	29
Додаток А Схема розміщення проектованого відвалу фосфогіпсу	31
Додаток Б Карта-схема району спеціалізованого відвалу фосфогіпсу з зазначенням місць відбору проб.	32
Додаток В Результати аналізів на вміст кадмію й свинцю в районі відвалу фосфогіпсу на спектрофотометрі С-115-М1	33
Рисунок 1.1 – Основні кліматичні показники Сумської області (середні за даним метеостанції Лебедин)	10
Рисунок 1.2 – Карта ґрунтів Сумської області	12
Рисунок 2.1 – Розподіл валового вмісту свинцю за профілем сірого лісового ґрунту у напрямку ПнЗ – ПдС (зразки ґрунту 1 - 10) за результатами досліджень	18
Рисунок 2.2 – Розподіл валового вмісту свинцю за профілем сірого лісового ґрунту у напрямку ПдЗ – ПнС (зразки ґрунту 11 - 16) за результатами досліджень	19
Рисунок 2.3 – Розподіл валового вмісту кадмію за профілем сірого лісового ґрунту у напрямку ПнЗ – ПдС (зразки ґрунту 1 - 10) за результатами досліджень	20
Рисунок 2.4 – Розподіл валового вмісту кадмію за профілем сірого лісового ґрунту у напрямку ПдЗ – ПнС (зразки ґрунту 11 - 16) за результатами досліджень	21
Рисунок 2.5 – Розподіл валового вмісту свинцю за профілем фосфогіпсу за результатами досліджень	23
Рисунок 2.6 – Розподіл валового вмісту кадмію за профілем фосфогіпсу за результатами досліджень	23
Рисунок 2.7 – Залежність водопроникності ґрунту від його вологості в шарі 0,15 м при заливанні водою на 0,05 м	26
Рисунок 2.8 – Швидкість фільтрації води в зразку сірого лісового ґрунту в залежності від вмісту в ньому дрібнодисперсних частинок фосфогіпсу за результатами досліджень	27
Таблиця 1.1 – Морфологічна будова профілю сірого лісового ґрунту (район відвалу фосфогіпсу с. Токарі Сумської області)	14
Таблиця 1.2 – Склад фосфогіпсу в перерахунку на окисли, %	15
Таблиця 2.1 – Статистичні параметри пошарового вмісту валових форм важких металів сірого лісового ґрунту	24
Таблиця 2.2 – Дисперсний склад дрібнодисперсних частинок фосфогіпсу (седиментація в ацетоні)	25
Таблиця 2.3 – Механічні властивості дрібнодисперсних частинок фосфогіпсу	25
Таблиця 2.4 – Коефіцієнт фільтрації ґрунтів з різним вмістом дрібнодисперсних частинок фосфогіпсу	26
Таблиця 2.5 – Залежність водопроникності від вологості ґрунту	27

ВСТУП


Виробництво і застосування мінеральних фосфорних добрив є однією з основних умов розвитку сільського господарства. Ця задача ускладнюється відсутністю в Україні власних родовищ фосфатної сировини [1].

Залучення фосфоритів Північної Африки та Близького Сходу є одним із чинників забезпечення сировиною вітчизняних підприємств. Однак наявність у закордонній сировині підвищеної кількості важких металів може викликати погіршення екологічної ситуації нашої країни [2-5].

Захист довкілля, будь то атмосфера, гідросфера чи літосфера, від забруднення антропогенного походження є обов’язковою складовою у збереженні і подальшому існуванні та розвитку живої природи.

На сучасному етапі економічного розвитку суспільства значну екологічну загрозу несуть потужні промислові підприємства із своїми багатотоннажними відходами. Утилізація, переробка і знешкодження цих відходів є важливою проблемою відповідних галузей промисловості. Ця проблема набуває екологічного змісту державного рівня, коли сотні тисяч тонн твердих відходів забруднених токсичними речовинами складається у відвалах.

В даному разі таким відходом є техногенний фосфогіпс при виробництві фосфорної кислоти.

Проблема з фосфогіпсом полягає:

• у великій кількості його накопичення (сотні тисяч тонн), що займає значні площі землі;
  
• неоднорідний хімічний та структурний склад, що ускладнює його утилізацію та переробку;
  
• присутність шкідливих речовин, важких металів, радіонуклідів, які можуть негативно впливати на довкілля.
  

Незважаючи на гідроізоляцію днищ відвалів, тривалий термін зберігання твердих відходів виробництва, зокрема фосфогіпсу, призводить до проникнення токсичних речовин в ґрунт і їх фільтрацію, формуючи з часом ареали забруднень.

В умовах техногенного забруднення ґрунтів, важкі метали адсорбуються на поверхні ґрунтових частинок, проникають до складу кристалічних решіток мінералів, включаються в обмінній формі до складу катіонів грунтово-поглинаючого комплексу, а також знаходяться в складі ґрунтової вологи та повітря [1]. В умовах промивного типу водного режиму, який характерний для ґрунтів Сумської області, вони розподіляються по ґрунтовому профілю в складі розчинів і твердих частинок.

Розглядаючи питання виробництва мінеральних добрив, варто враховувати вміст важких металів у сировині, продукції та відходах, їх вплив на навколишнє середовище.

Актуальність теми. Утилізація, переробка і знешкодження відходів багатотоннажних виробництв є важливими проблемами відповідних галузей промисловості. Ці проблеми набувають екологічного змісту державного рівня, коли сотні тисяч тонн твердих відходів, забруднених токсичними речовинами, складаються у відвалах.

Виробництво і застосування фосфорних добрив продукує значні об’єми відвалів фосфогіпсу – твердих відходів, до складу яких входять важкі метали, такі, як кадмій та свинець.

Незважаючи на гідроізоляцію днищ відвалів, тривалий термін зберігання твердих відходів виробництва, зокрема фосфогіпсу, призводить до проникнення токсичних речовин у ґрунт і їх фільтрації, формуючи з часом ареали забруднень.

Потрапляючи в ґрунт, забруднюючі речовини не залишаються бездіяльними, вони викликають або позитивні зміни, або негативні наслідки, чим порушують хімічну рівновагу природної екосистеми. Забруднений ґрунт втрачає чітку структуру та характеризується зменшенням загальної його щільності. Все це призводить до зниження водопроникності ґрунту, його ущільнення, різкого погіршення водно-повітряного режиму.

На даний час практично відсутні методи прогнозування можливих забруднень навколишнього середовища та моделювання процесів міграції подібних елементів важких металів у ґрунтах.

У зв’язку з цим перспективним і актуальним напрямком досліджень для України є розроблення заходів захисту ґрунтів від негативного впливу токсичних сполук, що містяться у відвалах.

ЗВ’ЯЗОК РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Робота виконувалася відповідно до плану науково-дослідних робіт Сумського ДНДІ МІНДІП та кафедри прикладної екології Сумського державного університету, пов‘язаних з тематикою „Екологічні проблеми хімічної технології, розробка прогресивних технологій та обладнання для хімічних виробництв” згідно з науково-технічною програмою Міністерства освіти і науки України (№ держреєстрації 0105U002469).

МЕТА І ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Метою роботи є оцінка забруднення ґрунтів району відвалу фосфогіпсу сполуками важких металів. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі задачі:

- дослідження техногенного забруднення сполуками свинцю та кадмію території району відвалу фосфогіпсу;

- дослідження фільтраційної здатності фосфогіпсу та ґрунтів, забруднених дрібнодисперсним пилом фосфогіпсу.

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – техногенний вплив елементів важких металів у відвалах фосфогіпсу на ґрунти.

ПРЕДМЕТ ДОСЛІДЖЕННЯ – міграція елементів важких металів у ґрунти району відвалу фосфогіпсу.

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ базуються на використанні фізичного та математичного моделювання досліджуваних процесів. Визначення вмісту кадмію та свинцю у пробах ґрунту та фосфогіпсу проводилися методом атомно-абсорбційної спектрометрії з полум'яною та безполум'яною атомізацією. Для дослідження просочування ґрунтів і фосфогіпсу використовували інфільтрометр ПВН конструкції Н. С. Нестерова. Визначення вмісту пилу у зразках ґрунтів проводилися седиментаційним методом.

НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ:

На основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень отримані такі наукові результати:

• дана оцінка техногенного впливу елементів важких металів, що містяться у відвалах фосфогіпсу, на навколишнє середовище;
  
• виявлена залежність міграції елементів важких металів від коефіцієнту фільтрації;
  
• виконані дослідження та отримані залежності для визначення валового вмісту кадмію та свинцю за профілем ґрунту та фосфогіпсу.
  

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ Розроблена методика прогнозування техногенного забруднення грунтів сполуками важких металів використовується у роботах СФ Інституту Дніпрогіпроводгоспу та СФ ВАТ „Український наковий центр технічної екології”.