авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< 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:   || 2 |

Водных объектовот загрязнения углеводородамиповерхностного стока с объектовжелезнодорожного транспорта

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Липкинд ТатьянаАлександровна

ЗАЩИТА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

УГЛЕВОДОРОДАМИПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

С ОБЪЕКТОВЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность 25.00.36–Геоэкология

Автореферат

диссертации насоискание ученой степени

кандидата техническихнаук

Екатеринбург 2006

Работа выполнена вУральском государственном университетепутей сообщения (УрГУПС).

Научныйруководитель:доктор технических наук

В.В. Бондаренко

Официальныеоппоненты:доктор технических наук, профессор

А.Н. Попов

кандидат технических наук, доцент

Б.С. Браяловский

Ведущая организация:

Федеральнаягосударственное унитарное предприятие«Уральский научно-исследовательскийинститут коммунальногохозяйства»

Защита состоится 12 июля 2006 г. в 13 часовна заседании диссертационногосовета Д 216.013.01 в Федеральномгосударственном унитарном предприятии«Российский научно – исследовательский институткомплексного использования и охраныводных ресурсов» (ФГУП РосНИИВХ) по адресу:620049, Екатеринбург, ул. Мира, 23.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ФГУПРосНИИВХ.

Автореферат разослан«__» июня 2006 г.

Отзыв на автореферат,заверенный гербовой печатью, просимнаправлять по адресу: 620049, Екатеринбург, ул.Мира, 23.

Факс: (343) 374-26-79,374-27-15

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,профессорЮ.С. Рыбаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальностьпроблемы. Всвязи с несовершенством методов исооружений очистки поверхностного стокаот углеводородов, возникает необходимостьв разработке технологии защиты водныхобъектов от загрязнения указаннымивеществами.

Железнодорожныйтранспорт вносит существенный вклад взагрязнение водных объектов смесьюуглеводородов (нефтепродукты,бенз(а)пирен). Причина загрязненияповерхностных вод нефтепродуктами,поступающими с объектов железнодорожноготранспорта, в большинстве случаевзаключается в нарушении правил обращения сними, в отсутствии мер и специальныхсредств по предотвращению их случайных инеслучайных утечек и разливов. Кроме того, выбросы загрязняющихвеществ от подвижных источниковсоставляют в среднем 1,65 млн тонн в год.Основное загрязнение происходит в районах,где в качестве локомотивов используюттепловозы с дизельными силовымиустановками, в отработавших газах которыхсодержится такой высокоопасныйполиароматический углеводород какбенз(а)пирен.

Использованиетехнологии, основанной на интенсификациипроцессов их биохимического окисления,позволит выполнять водоохранные функции,за счет перехвата массы загрязнений передпоступлением их в водный объект. Такимтребованиям соответствуют системы,включающие несколько видов биологическойзагрузки, состоящей из гетеротрофноймикрофлоры, окисляющей нефтепродукты италломных водорослей, окисляющихбенз(а)пирен.

Знание характерадинамики процессов снижения содержаниянефтепродуктов и бенз(а)пирена в системахбиохимического окисления и эффективное ихиспользование позволит снизить массузагрязнения в поверхностном стоке доуровня, допускающего его сброс в водныйобъект.

Объектисследований – Системы защитыповерхностного, смешанного стока ипочвогрунтов на основе использованиябиологической загрузки.

Предметисследований – динамика процессовтрансформации углеводородов(нефтепродуктов и бенз(а)пирена) поддействием гетеротрофной микрофлоры италломных водорослей.

Целью диссертацииявляется: разработкатехнологии деструкции углеводородов наоснове использования загрузки изгетеротрофной микрофлоры и талломныхводорослей.

Для достиженияпоставленной цели необходимо было решитьследующие задачи:

- изучитьдинамику процессовтрансформацииуглеводородов впочвогрунтах под воздействием биоценозовпочвогрунтов;

- изучить динамику процессов трансформацииуглеводородов в поверхностном и смешанномстоке под воздействием биоценозовразличных биологических загрузок;

- изучитьгидрохимические, гидробиологические,гидравлические характеристики систем,используемых для максимального сниженияконцентрации углеводородов и разработатьалгоритмы технологий организации ииспользования систем деструкцииуглеводородов.

Научная новизнаисследований:

- впервыеполучены количественные зависимостиформирования гетеротрофной микрофлоры наразличных субстратах впочвогрунтах;

- впервыеполучены зависимости динамики процессовтрансформации углеводородов впочвогрунтах и водных системах сразличными видами загрузки.

Методыисследования. В работеприменен комплекс методов исследования,включающий: лабораторное и натурноемоделирование, системный комплексныйподход к анализу полученных автором иимеющихся в литературе материалов,химический и микробиологический анализводы, почвогрунтов, растительногоматериала. Для количественного описанияэкспериментальных данных использованыстандартные методы и пакет прикладныхпрограмм для ПЭВМ (Microsoft Excel, Mathcad PLUS 6.0).

На защитувыносятся:

- критерии выборабиологических загрузок для систембиоокисления углеводородов почвогрунтов иповерхностного стока;

- параметры процессовтрансформации углеводородов впочвогрунтах и водных системах;

-технология организациии использования системы защитыпочвогрунтов, поверхностного и смешанногостока от углеводородов.

Практическая значимостьработы:

  • разработанатехнологическая схема организации иалгоритм использования системы охраныводных объектов от загрязненияуглеводородами, поступающими споверхностным, диффузным и смешаннымстоком.
  • в результате анализапрактического использования системызащиты водного объекта от загрязнениянефтепродуктами смешанного стока,обоснована эффективность дополнения еесооружением с биологической загрузкой.

Реализация результатовработы.

- разработанная наоснове результатов исследованийтехнология организации и использованиясистемы охраны водных объектов отзагрязнения углеводородамирассредоточенного и смешанного стокавнедрена в форме использованиярезультатов исследования приразработке плана водоохранных ивосстановительных мероприятий по охране иреабилитации Верх-Исетского водохранилищаг. Екатеринбурга.

Апробация работы. Материалы диссертациидокладывались на Всероссийской научно– техническойконференции (Екатеринбург, 2003), Vнаучно-технической конференции «Молодыеученые –транспорту» (Екатеринбург, 2004), IIIМеждународной научно – практическойконференции «Медицинская экология» (Пенза,2004), VII Международном симпозиуме «Чистаявода России 2005», (Екатеринбург, 2005), IIВсероссийской научно – практическойконференции «Провинциальный город» (Пенза,2005), VI Межвузовской научно – техническойконференции «Молодые ученые – транспорту»(Екатеринбург, 2005), отчет онаучно-исследовательской работе по теме:«Технология защиты водных объектов ипочвогрунтов от загрязненияуглеводородами предприятийжелезнодорожного транспорта», рег. №0120.0501172, 2006г.

Публикации: по темедиссертации опубликовано 11 работ, в томчисле 7 статей, 3тезисов докладов на конференциях, 1отчет о НИР.

Структура и объемработы. Диссертация состоитиз введения, пяти глав, заключения, перечняцитируемой литературы, включающего 118источников. Диссертация изложена на 123страницах, включает 23 таблицы и 18 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Вовведении раскрываетсяактуальность проблемы, сформированы цель изадачи исследования, показаны научнаяновизна и практическая значимостьработы.

Глава 1 «Состояние проблемы охраны водныхобъектов от загрязнения углеводородами,поступающими с поверхностным стоком».В главе представлен анализимеющихся литературных данных по вопросампричин загрязнения водных объектовуглеводородами, поступающими споверхностным стоком, путей ихперераспределения в водных системах,почвогрунтах, существующие методызащиты и возможные пути биохимическогоокисления нефтепродуктов и бенз(а)пирена.На основании анализа литературныхданных можно сформулировать следующиеположения:

1.Попадая в водные объекты, углеводородыоказывают отрицательное воздействие наего биоту, включаются в биологическийкруговорот, замыкающийся, в конечном счетена человеке. Различные агрегатныесостояния углеводородов поверхностногостока и их способность к адсорбции, можетбыть использована для решения вопросовочистки стока.

2.Деструкция нефтепродуктов и бенз(а)пирена– процессыбиохимические, сопровождающиесяокислением нефтепродуктов бактериальнойгетеротрофной микрофлорой, абенз(а)пирена – микофлорой почвогрунтов иполифенолоксидазой талломных водорослей вводных системах. Однако, воздействияуказанных агентов биохимическогоокисления на интенсивность процессовдеструкции углеводородов до конца невыявлены.

3.Вопросы использования гетеротрофноймикрофлоры и талломных водорослей дляформирования биоценоза, выполняющегопроцессы деструкции углеводородов,требуют дополнительных исследований поформированию загрузки систембиохимического окисленияуглеводородов.

4.Недостаточно изученными остаются вопросыдинамики процессов миграции углеводородовиз загрязненных почвогрунтов сдиффузным стоком в водныеобъекты.

Глава 2.«Методика исследований».Представлена методикаисследования динамики процессовтрансформации углеводородов(нефтепродуктов и бенз(а)пирена) впочвогрунтах и поверхностном стоке вусловиях лабораторного моделирования и нанатурном объекте. Описаны методыхимических анализов почвогрунтов и водныхобразцов на содержание бенз(а)пирена,нефтепродуктов, биогенных элементов,биохимического анализа почвогрунтов италломных водорослей по определениюактивности полифенолоксидазы,микробиологического анализа почвогрунтовна качественный и количественный составмикробиоценозов.

Глава 3. «Исследование процессовтрансформации углеводородов впочвогрунтах». Представленырезультаты исследований загрязненностипочвогрунтов объектов железнодорожноготранспортауглеводородами.

Установлено, чтосодержание нефтепродуктов в почвогрунтахколеблется от 165,8 мг/кг (в близи маневровогопути) до 0,37 мг/кг (в ста метрах от пути), асодержание бенз(а)пирена от 1,0 мг/кг до 0,1мг/кг соответственно. Превышение ПДК побенз(а)пирену составляет от 5 до 50 раз. Приформировании диффузного стока слабо исильнозагрязненных почвогрунтов,концентрация бенз(а)пирена в стокеизначально не содержащим данныйингредиент, превышает ПДК от 13 до 32 разсоответственно. Максимальное превышениеПДК углеводородов в поверхностном стокеисследуемых объектов по нефтепродуктамсоставляет 2 500 раз, по бенз(а)пирену 20 000раз.

Представленырезультаты исследований видового составаи численности гетеротрофной микрофлоры,участвующей в процессах деструкцииуглеводородов. Установлено, что впочвогрунтах территорий объектовжелезнодорожного транспорта отсутствуетразнообразие видового состава микрофлоры,а численность еенезначительна.

Исследования поувеличению разнообразия видового составагетеротрофной микрофлоры и ее численностипоказали, что внесение в почвогрунты болеелегкоокисляемого углеродсодержащеговещества, чем имеющиеся в нем углеводороды,позволяет изменить микрофлору качественнои количественно (табл.1).

Таблица 1

Видовой и численныйсостав микрофлоры почвогрунтов,включающих углеродсодержащиевещества

Вариант

Численность микрофлоры, колоний в 1г

р.Мucor

p.Penicillium

p.Pseudomonas

Почвогрунт +дробина

2,3103

2,0103

4,8103 4,0103

18,610516,5105

Почвогрунт +дробина +опил

2,5103 2,2103

4,01034,0103

24,310520,8105

Почвогрунт +опил

2,551032,3103

5,21034,8103

28,0105 24,5105

числитель – микрофлораслабозагрязненных почвогрунтов

знаменатель – микрофлорасильнозагрязненных почвогрунтов

Установлено, что привнесении углеродсодержащего вещества, какв слабозагрязненные так исильнозагрязненные почвогрунтыприсутствует весь видовой состависследуемой микрофлоры. Бактериальнаямикрофлора р. Pseudomonas по численности вварианте с опилом на 34 % выше, чем в вариантес дробиной, что благоприятно для окислениянефтепродуктов.

Врезультате исследований динамикипроцессов трансформации углеводородов вслабо – исильнозагрязненных почвогрунтах исходныхи при внесении в них углеродсодержащихвеществ, установлено, что в контрольныхвариантах за трехмесячный периодэкспозиции снижение концентрациинефтепродуктов и бенз(а)пирена непревышает 13 %, а в вариантах с внесениемопила, достигает – 80 %; в вариантах с дробиной порядка– 70 %.Представлены уравнения сниженияконцентрации углеводородов в слабо – исильнозагрязненных почвогрунтах. Анализконстант скорости снижения содержанияуглеводородов в почвогрунтахсвидетельствует о том, что при прочихравных условиях наибольшая скоростьснижения нефтепродуктов и бенз(а)пиренанаблюдается в условиях включения впочвогрунт углеродсодержащего вещества– опила.

В целях интенсификации процессовдеструкции бенз(а)пирена в почвогрунтах,при участии полифенолоксидазы злаковыхрастений, выполнены исследования повлиянию газонной травы на динамикупроцессов трансформации бенз(а)пирена. Дляэтого были экспериментально определеныпределы токсичности бенз(а)пирена поотношению к рассматриваемой газоннойтравосмеси, которая составляет 0,2 мг/кгпочвогрунта.

Установлено, что совместное воздействиеполифенолоксидазы микрофлорыуглеродсодержащего субстрата ирастений позволяет более активно вестипроцесс трансформации бенз(а)пирена.Коэффициент поглощения повышается с 0,54 (вварианте с субстратом – опил) до 0,77 (вварианте с дополнительным использованиемтравосмеси) (рис. 1).

 Рисунок 1. Динамикаконцентрации бенз(а)пирена наоптимизированном-0

Рисунок 1. Динамикаконцентрации бенз(а)пирена наоптимизированном субстрате

Таким образом, сформировавшийся биоценозпочвогрунтов, включающихуглеродсодержащие вещества, позволитснизить концентрацию углеводородов впочвогрунтах, диффузном и поверхностномстоке. Оптимизирование субстрата,позволяет повысить в нем активностьфермента полифенолоксидазы, окисляющийбенз(а)пирен, практически в три раза.

Глава 4.«Исследование процессов трансформацииуглеводородов в водных системах».

Представлены результатыисследований по определению параметровбиологической загрузки из талломныхводорослей для систем трансформацииуглеводородов, включающие динамикуформирования их биомассы и активностифермента полифенолоксидазы. Установлено,что максимальную биомассу имаксимальную суммарную активностьполифенолоксидазы формируют талломныеводоросли р.Cladophora в июле месяце (табл.2). Биомасса талломов и активностьфермента полифенолоксидазы, водорослейр.Spirogyra, составляют 1 % – 2 % от биомассы и активностиводоросли р.Сladophora В период формированияповерхностного (талого) стока (апрельмесяц) биомасса талломных водорослейсоставляет практически 64 % от максимальной,а суммарная активность полифенолоксидазы42,63 %соответственно.

Таблица 2

Динамика формированиябиомассы талломов в вегетационныйпериод

Род водоросли

Биомасса, кг/м2

Апрель

Июль

октябрь

Clаdophora Spirogyra

3900,0 0,7

6100,0 0,5

4270,0 0,3


Clаdophora Spirogyra

Суммарная активность ПФО, мг/м2

9750,00 1,75

22875,00 1,87

13237,00 0,93



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.