Методическое пособие 757

интерпретацию полученных данных.

Новочеркасская ГРЭС является одним из крупнейших производителей электрической энергии на Юге России. Станция работает с 1965 года. Основным топливом для станции является уголь преимущественно с месторождений Ростовской области. В результате сжигания угля образуются зола и шлаки, которые размещаются в трехсекционном золоотвале. Годовой выход составляет примерно 900 тысяч тонн. Часть золошлаков (до 100 тысяч тонн золы в год) станция отгружает потребителям, использующим ее для производства цемента, товарных бетонов, готовых изделий. Также зола применяется в качестве добавки к цементу, при этом, не снижая его активность, используется в приготовлении бетонов для строительства дорог, а также в качестве добавки к глине во время изготовления черепицы и кирпича, микросферы добавляются в тампонажные растворы [1, 2]. Основная масса золы, оставшаяся в золоотвале, негативно влияет на состояние окружающей среды: происходит загрязнение воздушного и водного бассейнов, изменение химико-минерального состава почв.

Зола - уноса является тонкодисперсным материалом, который, состоит из частичек размером до 0,14 мм, образуется в результате сжигания твердого топлива на ГРЭС. Золоотвалы угольных теплоэлектростанций - классический пример того, что геологи называют техногенным месторождением. Это скопления минерального вещества на поверхности земли, образовавшиеся в результате переработки полезных ископаемых (в нашем случае - сжигания угля) и пригодные по количеству и качеству для экономически эффективного промышленного применения [3].

Некоторая часть шлака, расплавленного в ядре факела пылеугольных форсунок до жидкого состояния, преобразуется в тонкостенные силикатные микрошарики идеальной сферической формы (этот материал вошел в литературный обиход под названием силикатные или алюмосиликатные полые микросферы). Любая техническая проблема, где требуется снижение веса при низкой теплопроводности, высокой прочности и экономии объема, повышенной устойчивости к эрозии и агрессивным средам может быть решена с применением микросфер алюмосиликатных. Так, например, данный материал используется в нефтегазовой, огнеупорной, химической промышленности, в строительстве и машиностроении, для производства керамики, пластмассы [1].

Оптимальным решением проблем, связанных с эксплуатацией золоотвалов, является увеличение отгрузки золошлаковых материалов для нужд потребителей. Достижению данной цели может способствовать изучение структуры золоотвала в зависимости от основных закономерностей распределения золошлаков из подающих труб. Эта цель и легла в основу нашей работы «Изучение особенностей распределения золы уноса на территории Новочеркасской ГРЭС в процессе первичного выброса из подающих труб».

Была проделана следующая работа:

-Составлена экогеофизическая модель золоотвала НчГРЭС, произведен выбор геофизических методов, посредством которых выполнены экспериментальные наблюдения.

-Выполнена комплексная интерпретация результатов геофизических наблюдений и их сопоставление с учетом спектрометрии золошлаков.

В результате проделанной работы с помощью растрового электронного микроскопа были исследованы алюмосиликатные микросферы Новочеркасской ГРЭС. В таблице представлен состав исследуемых образцов.

121

Состав алюмосиликатных микросфер в вес, %

Геофизические исследования проводились на экспериментальной площадке золоотвала Новочеркасской ГРЭС с использованием аппаратуры ЭРА-В-ЗНАК, переносного квантового магнитометра ММ 60 М, радиометра СРП-68-01, концентратомера РКП-305.

По результатам полевых работ и камеральной обработки полученных данных были построены карты изолиний, представленные на рис. 1-4. После сопоставления результатов исследований сформулированы следующие выводы по работе:

1.Повышенные аномалии напряженности электрического поля соответствуют легким фракциям золы и, наоборот, пониженные – тяжелым (рис. 1).

2.Повышенная магнитная восприимчивость обусловлена наличием более тяжелых фракций, пониженная – легких (рис. 2).

3.Аномалии радиационного фона также обусловлены распределением фракций золы. Повышение фона – зона осаждения легких фракций, понижения – высоких (рис. 3).

4.Между результатами метода СГ, измерений радиационного фона и значениями магнитных аномалий наблюдается обратная зависимость.

5.Результаты метода СГ и измерения радиационного фона имеют выраженную корреляцию (рис. 4).

6.Легкие фракции золы (микросферы) равномерно распределяются по поверхности золоотвала, тяжелые, в свою очередь, образуют локальные скопления, которые формируют аномалии магнитных полей.

Рис. 1. Карта изолиний по результатам СГ

122

Рис. 2. Карта изолиний по результатам магнитной съемки

Рис. 3. Карта изолиний радиационного фона

123

УДК 630.114

Т.С. Шульга

МОНИТОРИНГ СУКЦЕССИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ГОРОДСКОМ ОЗЕРЕ г. ЖЕЛЕЗНОВОДСКА

В данной статье продемонстрированы итоги мониторинга по состоянию городского озера города курорта Железноводска. Установлено, что саморегулирование этого озера не происходит. Наблюдается преобразование озера, происходит в направлении его зарастания

Ключевые слова: озеро, мониторинг, органолептические характеристики воды, жесткость воды, кислотность воды

Городское озеро было создано искусственно, в 1972 году, как место отдыха [1-3]. Находится в западной части города, в городском парке среди жилого микрорайона. Общая площадь – около 2,5 га. Средняя глубина – 1,5-2,0 м. Озеро находится в понижении рельефа, между гор Медовая, Бык и Железная. Берега озера пологие, песчаные, в некоторых местах засыпанные галькой. Береговая линия плавная, заливов нет. Характер грунта слагающего дно озера в основном глинистый с чередованием песчаных отложений. В прибрежной зоне отмечено наличие значительного количества бытового и строительного мусора. Температура воды меняется по сезонам года. Из-за маленькой глубины в августе составляет 25-28 градусов. В зимний период озеро сильно выхолаживается, и с декабря по март устанавливается ледяной покров. В 2008 году средствами МУП благоустройства города проводилась чистка прибрежной зоны, экскаваторами и драглайнами без очистки дна. В настоящее время данный объект не принадлежит ни одной организации города, средства на содержание озера не выделяются (информация получена в Отделе по курорту, туризму и экологии администрации города-курорта Железноводска. Руководитель Копнин В.Ф.) [4, 5].

1. Определение органолептических характеристик воды [6-8].

Время исследования: август 2008-2015 гг. Определение цветности: заполнили пробирку водой до 10 см. Рассмотрели пробирку сверху на белом фоне, табл. 1, 2.

Выводы по определению органолептических свойств воды искусственного озера.

Мониторинг, проводившийся в течение 5 лет, показал следующую динамику свойств воды озера: 1. Уровень цветности и запаха в 2008 году указывает на сильную эвтрофикацию водоѐма и начинающуюся сукцессию озеро - болото. 2. Поскольку в октябре 2008 года проводилась чистка прибрежной зоны водоѐма, соответствующие показатели улучшились. 3. В 20102014 гг. наблюдается последовательное ухудшение качества цветности и запаха, что свидетельствует о продолжении антропогенного загрязнения водоѐма биогенами. 4. Мутная вода

125

плохо обеззараживается, в ней создаются благоприятные условия для сохранения и развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Взвешенные вещества, уменьшая прозрачность воды, снижают интенсивность фотосинтеза; оседая на дне, препятствуют развитию бентоса, корневой системы растений.

2. Химический анализ воды [7].

Анализ воды на ее химический состав мы провели в лабораторных условиях на базе ОАО Кавминкурортресурсы г. Ессентуки (Железноводское подразделение).

2.1. Определение кислотности воды, табл. 3.

Погрешность рН-метра лабораторного 150М − 0,005.

Выводы: В 2008 г в связи с началом заболачивания озера наблюдаемая кислотность превышает норму на 20 %. Динамика после очистки водоѐма за 2010-2015 гг. положительна, и рН соответствует норме. В 2015 рН ниже нормы на 4 %, что объясняется попаданием в водоѐм антропогенных биогенов.

2.2. Определение общей жесткости воды, табл. 4.

Погрешность результатов не превышает 2 %.

Выводы по общей жѐсткости воды: в 2012 году на берегу озера производилось строительство многоквартирного дома, строительный мусор, по нашим наблюдениям, сбрасывался в водоѐм, что повлекло повышение жесткости воды на 30 %, что негативно сказывается прежде всего на жизнедеятельности одноклеточных организмов. Проведены анализы на наличие ионов Cu2+, Fe2+, Fe3+ - данные катионы не обнаружены.

2.3. Определение концентрации растворѐнного в воде кислорода, табл. 5.

Выводы: в 2008 году количество растворѐнного О2 опустилось ниже нормы − 4мг/л, что вызвало массовый замор рыбы. В 2010-2015 гг. количество О2 находится в пределах нормы, но наблюдается динамика его снижения.

2.4. Определение ионов хлора, табл. 6.

(Vхл, мл). Схл = 1,773 х; Vхл х1000/100; Vхл = 23,1мл;

Схл = 1,773х23,1 х1000/100 = 410 мг/л; 350 мг/л (расчѐт 2014 г); ПДК аниона хлора 350 мг/л.

126

2.5. Определение гидрокарбонат – анионов, табл. 7.

Исследуемую пробу с индикатором оттитровали раствором соляной кислоты (0,05 Н.). Определили объем раствора использованного на титрование. Рассчитали массовую концентрацию гидрокарбонат иона по формуле:

Сгк = Vгкх305; Сгк = 3,7х305; Сгк = 1128 мг/л; ПДК по гидрокарбонат - аниону

1000 мг/л.

Выводы: Концентрация анионов хлора равна 410 мг/л и превышает ПДК незначительно. Мы объясняем повышение концентрации анионов хлора попаданием в водоѐм талых вод с посыпанных зимой солью улиц города. Концентрация карбонат анионов и гидрокарбонат анионов превышена в 2012 году в 1,5 раза и соответственно в 1,22 раза. Это объясняется попаданием в водоѐм большого количества строительного мусора при постройке многоквартирного дома по ул. Проскурина.

3. Микробиологические исследования [7]. Определение общего микробного числаОМЧ. К ОМЧ относят мезофильные аэробы и факультативные анаэробы, способные образовывать на питательном агаре колонии, видимые при увеличении в 2 раза при температуре 37 °С в течение 24 ч и при температуре 22 °С в течение 72 ч. При температуре 22 °С, как правило, вырастает больше сапрофитных микроорганизмов, чем при температуре 37 °С. В том случае, если КОЕ ОМЧ 37 °С и КОЕ ОМЧ 22 °С примерно равны, водоѐм не способен к самоочищению, табл. 8.

Выводы: В 2008 году КОЕ ОМЧ при 22 °С и КОЕ ОМЧ при 37 °С примерно равны,

127

следовательно водоѐм загрязнѐн и не способен к самоочищению. В 2008 году после механической очистки соотношние КОЕ ОМЧ 22 °С / КОЕ ОМЧ 37 °С равно 4, что соответствует способности водоѐма к самоочищению. В 2012-2015гг соотношение обеих групп уменьшается, способность к самоочищению снижается.

4. Биологические исследования [1, 9, 10]. Для оценки экологического состояния водоема мы изучили фитопланктон и зообентос водоема. Зообентос служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых.

Таблица 9

Результаты биологических исследований

Выводы по проведѐнным исследованиям:

1.Городское озеро расположено в центре жилого массива и подвергается сильному негативному антропогенному воздействию, как через непосредственное загрязнение воды, так и загрязнение берегов водоѐма.

2.В настоящее время данный объект ответственных за содержание и охрану не имеет, исследования вод и почвы озера центром гигиены и эпидемиологии не финансируются, экологическая ситуация на озере не контролируется.

3.Городское озеро создано в 1972 году, через 36 лет на нѐм возникли серьѐзные экологические нарушения: массовые заморы рыбы в летний период в связи с низкой концентрацией растворѐнного кислорода (50 %) ПДК, поглощаемого большим количеством гниющей органики. На озере наблюдалась начальная стадия вторичной антропогенной сукцессии озеро - болото.

4.В 2008 году была проведена частичная механическая очистка прибрежной зоны - экологическая ситуация несколько улучшилась.

5.В настоящее время органолептические, биологические, химические и микробиологические исследования показывают, что вода имеет отчѐтливый плеснево-гнилостный запах, коэффициент соотношения КОЕ ОМЧ 22 °С/ КОЕ ОМЧ 37 °С, равный 3,5, показывает, водоѐм находится на опасной границе неспособности к самоочищению.

6.Исследование беспозвоночных биоиндикаторов показывает наличие организмов, характерных для водоѐма с загрязнѐнной водой. Дальнейшее загрязнение водоѐма приведѐт

кантропогенной сукцессии озеро - болото.

7.Железноводское городское озеро − искусственная экосистема, которая не способна саморегулироваться и самоподдерживаться, поэтому требует дополнительных затрат энергии со стороны человека.

Заключение. Проведя, исследования состояния городского озера города-курорта Железноводска мы выяснили, что в 2008 году гидробионты озера - типичные представители грязного водоѐма [6]. После механической очистки ситуация улучшилась (2010 год). В 20122015 гг. состав беспозвоночных биоиндикаторов показывает повышение степени загрязнения от слабо загрязнѐнной до загрязнѐнной воды. Среди всех экологических группировок, разви-

128

вающихся в водоемах, особое место принадлежит сообществу микроскопических водных растений, обитающих в толще воды − фитопланктону. Многие виды водорослей являются биологическими индикаторами, например, показателями загрязнения водоѐма (сапробности). Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования водоема. Поэтому мы и выбрали фитопланктон как индикатор качества воды. В результате исследования фитопланктона озера мы определили наличие в воде одноклеточных и многоклеточных нитчатых и харовых зеленых водорослей. Индикатор опасных загрязнений – обрастание берегов озера и поверхностных предметов у кромки воды. Исследуя прибрежную растительность озера [2], мы выявили большое количество осоковых (осока пузырчатая) Carex vesicaria и рогозовых (камыш озерный) Scirpus lacustris, чрезмерное развитие которых неблагоприятно для водоема, так как при отмирании и разложении корневищ идет активное загрязнение озера, его обмеление и в дальнейшем заболачивание.

Литература

1.Ганышина Л.А., Горидченко Т.П. Методика оценки экологического состояния водоемов по организмам зообентоса. − М.: ЦСЮН, 1994. −37 с.

2.Дементьев М.С. Особенности биологической продуктивности Дадынской группы озер // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. – 2017. - №1. – С. 49 – 53.

3.Дементьев М.С. Проблемы влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения // Актуальные проблемы здоровья человека в экологически неблагоприятных условиях: сборник материалов Х Международной научно-практической конференции. - Брянск: БГУ. - 2016. - С. 26-31.

4.Дементьева Д.М., Дементьев М.С. Об изменениях медико-экологических показателей на территории Северо-Кавказского федерального округа //Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения: материалы к 20-й Всерос. науч. - практ. конф. с Международным участием / под ред. Засл. работника высшей школы РФ, д.м.н., проф. В.А. Кирюшина. - Рязань: РязГМУ, 2016. - Вып. 20. - С. 6-10.

5.Дементьева Д.М., Смольникова В.В. Дементьев М.С. Влияние подпороговых концентраций различных веществ в почвах и водоемах Ставропольского края на заболеваемость детского населения // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - 2012. - № 1 (30). - С. 61-64.

6.Колотько Ю.В., Дементьев М.С. Чрезвычайные ситуации эколого-биологического характера // Комплексные проблемы техносферной безопасности /Материалы Международной научно-практической конференции (г. Воронеж, 12 ноября 2015 г.). - Часть VI. -Воронеж

2015. - С. 54-59.

7.Кочемасова З.Н., Ефремова С.А., Рыбакова А.М. Санитарная микробиология и вирусология. − М.: «Медицина»,1987. – 349 с.

8.Перельман А.И. Геохимия природных вод. − М.: Наука, 1982. − 154 с.

9.Руководство по методам биологического анализа поверхностных вод суши и донных отложений. − Л.: Гидрометеоиздат, 1983. − 240 с.

10.Чертопруд М.В. Мониторинг загрязнения водоемов по составу макрозообентоса: методическое пособие.−М.: АсХО, 1999. − 17 с.

ФГАОУ ВО «Северо-кавказский федеральный университет», г. Ставрополь

T.S. Shulga

MONITORING OF SUKCESSION PROCESSES ON URBAN LAKE G. ZHELEZNOVODSK

This article demonstrates the results of monitoring the state of the city lake in the town of Zheleznovodsk. It is established that the lake does not self-regulate. The transformation of the lake is observed in the direction of its overgrowing

129

Key words: lake, monitoring, organoleptic characteristics of water, water hardness, acidity of water, microbiological and biological studies

Federal State Autonomous Educational Establishment of Higher Education «North-caucasus federal university», Stavropol

УДК 504.054:628.5

Н.А. Ходосова, Л.И. Бельчинская

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСНОАКТИВИРОВАННОГО МОНТМОРИЛЛОНИТА В КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЯХ

Предложена предварительная комплексная сорбционная активация глинистого минерала монтмориллонита, заключающаяся в последовательной термообработке и дальнейшей - в слабом импульсном магнитном поле. Комплексно активированный минерал при использовании в качестве наполнителя клеевых композиций способен существенно снизить эмиссию формальдегида из клея и фанеры на основе карбамидоформальдегидной смолы в результате десорбции воды при термической активации и образовании энергетически выгодных для процессов сорбции связей сорбент-сорбат и возрастании доли хемосорбции. Установлено, что введение активированного монтмориллонита в клей приводит к снижению приземной концентрации формальдегида в выбросах мебельных предприятий практически в 2 раза

Ключевые слова: монтмориллонит, слабое импульсное магнитное поле, фанера, сорбция, клеевая композиция, формальдегид, термообработка

Воздушная среда жилых помещений и рабочая зона промышленных производств содержит токсичные компоненты, лидерами среди которых в пробах воздуха являются фенол, формальдегид, стирол, ксилол, толуол, ацетон, амины. Очистка воздуха рабочей зоны от загрязнителейдо значений ПДК является сложнейшей технической задачей. При работе в цехах и нахождении в жилых помещениях, где воздух загрязнен химическими веществами, риск возникновения онкологических заболеваний, заболеваний сердца, сосудов, органов дыхания, а также кожные болезни многократно увеличивается [1].

Формальдегид - основной загрязнитель, как атмосферного воздуха, так и воздуха жилых помещений. Источниками выделения формальдегида могут быть мебель, синтетические ковровые изделия, строительные и отделочные полимерные материалы, косметические средства, утеплители, текстильные материалы. Основным источником формальдегида во всех этих изделиях является остаточный формальдегид в смоле, присутствующий там вследствие добавления его в избыточном количестве для реакции с карбамидом при изготовлении данной смолы. Карбамидоформальдегидные олигомеры термически и гидролитически неустойчивы, содержат фракции из метилолмочевины (NH2–CO–NHCH2OH), диметилолмочевины

(HOCH2NH–CO–NHCH2OH) и диметиленбисмочевины (CH2–NH–CO–NHCH2OH), способ-

ные расщепляться до соединений, имеющих концевые метилольные группы (–СН2ОН), которые и являются источником выделения формальдегида [2]. Большое количество клеев на основе карбамидоформальдегидных смол (КФС) используется на фанерном производстве. Максимальное количество формальдегида выделяется при отверждении самого тонкого слоя связующего без контакта его с древесиной. Повышение температуры усиливает этот процесс. Клеевые мостики, образующиеся при прессовании между отдельными древесными частицами, имеют непрочные связи, которые, особенно при высокой влажности и температуре, могут разрушаться с выделением формальдегида [3].

На фанерном производстве в клеи добавляют наполнители (например, каолинит), которые параллельно способны исполнять роль сорбентов, что приводит к снижению выделения формальдегида [4]. Ранее, в работах [5-7] приводятся сведения о добавлении к клеям кислотообработанных растительных и минеральных сорбентов с целью снижения концентрации формальдегида. Для активации минеральных сорбентов используют 17 % серную кислоту, для растительных сорбентов – 12 % ортофосфорную кислоту. В результате отмечается снижение свободного формальдегида в клее в 1,8 раза в сравнении с традиционным клеем.

130