2092
.pdfИз 10 значимых наводнений, приведенных в [1], 5 самых выдающихся наводнений приходится на XIX век. Последнее значимое наводнение на Полесье прошло в 1999 г., максимальный расход составил 3270 м3/с, что примерно в 3 раза меньше предельно возможных в нашу климатическую эпоху наводнения 1845 г., которое оценивается в 11000 м3/с. По нашим оценкам вероятность появления такого наводнения раз в 800 лет. Вероятность появления расхода воды превосходящего наводнение 1845 г. в ближайшие 100 лет – 38 %, а в ближайшие 10 лет – 5,8 % [1].
Интенсивное освоение речных пойм в совокупности с прогнозируемым изменения климата приведут к увеличению разрушительной силы наводнений и их повторяемости [2]. Анализ комплекса мероприятий по минимизации негативных последствий от наводнений в бассейне р. Припять детально нами рассмотрен в работах [3, 4], остановимся лишь общих подходах. Минимизировать негативные последствия катастрофических наводнений можно имея своевременный прогноз и эффективные действия властей. К сожалению, эти условия в ряде случаев не выполняются. Последнее значимое наводнение на Припяти имело место в 1999 г., а, следовательно, не было серьезной практической проверки служб, технических возможностей и навыков специалистов и властей.
Борьба с наводнениями является межгосударственной проблемой и в ее решении должны принимать все страны расположенные на водосборе.
Литература
1.Логинов, В. Ф. Весенние половодья на реках Беларуси: пространственновременные колебания и прогноз / В. Ф. Логинов, А. А. Волчек, Ан. А. Волчек – Минск: Беларуская навука, 2014. 244 с.
2.Волчек, А. А. Некоторые задачи в области водных ресурсов Беларуси / А. А. Волчек, И. И. Кирвель // Водные ресурсы и климат : материалы докладов V Международного Водного Форума: в 2 ч. – Минск : БГТУ, 2017. – Ч. 1. – С. 175 – 181.
3.Управление водными ресурсами в бассейнах трансграничных рек / Ю. А. Мажайский, А. А. Волчек, О. П. Мешик, Л. Н. Гертман, И. Ю. Давыдова // Проблемы развития сельскохозяйственных мелиораций и водохозяйственного комплекса на базе цифровых технологий. Материалы международной юбилейной научно-практической конференции. Том II. – М.: изд. Вниигим, 2019. – С. 141 – 148.
4.Волчек, А. А. Гидрологические риски в бассейне реки Припять и их минимизация / А. А. Волчек, Ан. А. Волчек // Вучоныя запiскi Брэсцкага дзяржаỳнага унiверсiтэта. – 2016. – Т. 12, Ч. 6. – С. 73–89.
Брестский государственный технический университет
A. A. Volchak
FLOOD RISKS IN PRIPYAT AND MINIMIZATION OF CONSEQUENCES
Annotation. The risks of floods in Pripyat are studied and priority measures are proposed to minimize environmental consequences.
Keywords: risks, floods, consequences, liquidation.
Brest State Technical University
70
УДК 504.3.054
Е. С. Андреева, Д. Н. Климова
ВКЛАД ЛИТЕЙНЫХ ПРОИЗВОДСТВ В ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЗОН
Аннотация. Исследуется воздействие литейных производств, оказывающих воздействие на состояние атмосферного воздуха в пределах урбанизированных зон.
Ключевые слова: литейный цех, атмосфера, город, загрязнение.
Внастоящее время, как известно, около 50 % населения проживает в пределах урбанизированных зон. Процесс урбанизации в описываемых обстоятельствах является следствием процесса индустриализации и глобализации производственной сферы. В частности, население привлекают как высокие темпы экономического роста городской среды, так и возможности получения образования, а также более высокая оплата труда. Изначально урбанизированная зона планировалась как зона, обеспечивающая лучшее качество жизни для населения. Однако в городах в настоящее время промышленные районы зачастую соседствуют с жилыми, что напрямую влияет на качество жизни в этих районах, существенно его снижая.
Так, промышленная деятельность в процессе функционирования постоянно выбрасывает значительное количество загрязняющих веществ в атмосферу, поэтому загрязнение воздуха является одной из наиболее важных экологических проблем для городских районов.
Кроме загрязнения взвешенными частицами и газообразными веществами опасность для населения урбанизированных зон представляет увеличение
концентрации CO2 в воздухе, что обусловлено выбросами литейных производств. Технологические процессы изготовления отливок характеризуются большим числом операций, при выполнении которых выделяются пыль, аэрозоли и газообразные вещества. Пыль, основной составляющей которой в литейных цехах является кремнезём, образуется при приготовлении и регенерации формовочных и стержневых смесей, плавке литейных сплавов в различных плавильных агрегатах, выпуске жидкого металла из печи, внепечной обработке его и заливке в формы, на участке выбивки отливок, в процессе обрубки и очистки литья, при подготовке и транспортировке исходных сыпучих материалов.
Ввоздушной среде литейных цехов, кроме пыли, в больших количествах присутствуют оксид углерода, углекислый и сернистый газы, азот и его окислы, водород, аэрозоли, оксиды железа и марганца, пары углеводородов и другие вещества. Источниками загрязнений являются плавильные агрегаты, печи термической обработки, сушила для форм, стержней и ковшей и другие аппараты.
Таким образом, литейные производства, как одни из ведущих форм производственной деятельности в пределах урбанизированных зон, вносят
71
значительный вклад в загрязнение воздушного бассейна, существенно снижая не только качество воздуха, но и экологическую безопасность городской среды в целом.
Литература
1.Киреева В. В. Разработка предложений по обеспыливанию воздуха рабочей зоны / В. В. Киреева, В. В. Борцова // Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды: межвуз. сб. науч. тр. – Ростов-на-Дону: РГАСХМ, 2007. – С. 58-72.
2.Киреева, В. В. Изучение способов очистки воздуха на рабочих местах / В. В.
Киреева, А. И. Звонарева // Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды: межвуз. сб. науч. тр. – Ростов-на-Дону: РГАСХМ, 2006. – С. 34-38.
3.Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест ГН 2.1.6.13 1338-03 / Министерство здравоохранения Российской Федерации. Главный государственный санитарный врач Российской Федерации. Постановление от 30 мая 2003 года № 114 «О введении в действие ГН 2.1.6.1338-03 Утв. Главным гос. санитарным врачом РФ 21.05.2003 г.». 47 с.
4.Andreeva, E.S., Lazareva, E.O., Lipovitskaya, I.N. The forecast of air pollution levels in st. petersburg using a decision-making algorithm // Vestnik Moskovskogo Universiteta, Seriya 5: Geografiyathis link is disabled, 2019, 2019(2), pp. 55–60
5.Andreeva, E.S., Klimov, P.V., Shtenske, K.S. Atmospheric Air Pollution as One of the Factors of Noncarcinogenic Risk to the Health of the Human Population in Rostov-on-Don // Geography and Natural Resourcesthis link is disabled, 2021, 42(1), pp. 32–36
6.Andreeva, E.S., Lipovitskaya, I.N., Lazareva, E.O., Andreev, S.S., Zharkova, M.G. Ensuring the Environmental Safety of Large Cities Based on an Innovative Approach to Predicting Atmospheric Air Pollution / IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciencethis link is disabled, 2021, 852(1), 012007
Донской государственный технический университет
E. S. Andreeva D. N. Klimova
THE CONTRIBUTION OF FOUNDRIES TO AIR POLLUTION IN URBANIZED
AREAS
Abstract. The impact of foundries affecting the state of atmospheric air within urbanized zones is investigated.
Keywords: foundry, atmosphere, city, pollution.
Don State Technical University
72
УДК 504.3.054
Е. А. Молчанова, Е. С. Андреева
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ ВОЗДУХА ВЗВЕШЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Аннотация: Рассматриваются причины и проблемы загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха твёрдыми частицами фракции РМ10 и РМ2,5. Изучается воздействие твёрдых частиц на здоровье человека.
Ключевые слова: Твёрдые частицы, загрязнение атмосферного воздуха, влияние на здоровье, мониторинг, мероприятия по очистке воздуха.
Атмосферный воздух – самый важный природный компонент Земли, который даёт возможность существования аэробным организмам, которые составляют основную часть всех живых организмов на земле. Как природные, так и антропогенные загрязнения приземного слоя атмосферы – это мощный разрушительный фактор, воздействующий как на все живые организмы, так и на функционирование экосистем и биосферы в целом.
Причинами загрязнения приземного слоя атмосферы взвешенными частицами являются как природные, так и антропогенные факторы. Значительное количество выбросов приходится на транспортные средства, на производственные предприятия, выделяющие загрязняющие вещества и весьма малая доля загрязнения относится к естественным природным факторам, таким как извержение вулканов или лесные пожары.
Взвешенные твердые частицы, переносимые по воздуху представляют, собой совокупность и целый набор органических и неорганических веществ. Частицы сильно различаются по размеру, форме и химическому составу и могут содержать неорганические ионы, соединения металлов, элементарный углерод, органические соединения и соединения земной коры.
Для надлежащей оценки уровней и тенденций содержания PM2,5 или PM10 требуется постоянный мониторинг состояния приземного слоя атмосферного воздуха. Важно понимать, что указанный выше мониторинг должен быть непрерывным, проводимым в течение 24 часов ежедневно в течение 365 дней в году стандартизированными методами измерений или методами, эквивалентными стандарту.
Загрязнение твердыми частицами атмосферного воздуха в приземном слое происходит как из-за действия природных факторов, так и антропогенных. Природные факторы зачастую менее опасны, поскольку лесные пожары и извержения вулканов происходят на определённом расстоянии от больших городов и могут оказать незначительное воздействие на здоровье человека. Антропогенные факторы, в свою очередь, создают угрозу населению больших городов из-за появления в воздухе токсичных компонентов, а также взвешенных частиц различной крупности. Твердые частицы можно
73
классифицировать по их составу при выбросе в атмосферу на:
первичные – частицы, которые на прямую выбрасываются в воздух. (частицы почвы, частицы морской соли, мазут, сажа от сгорания и т.д.);
вторичные – ТЧ, которые образовались в результате преобразования определённых компонентов газов, которые загрязняют атмосферу, или в результате взаимодействия этих газов с другими компонентами атмосферы, тем же кислородом, посредством химических реакций. (диоксид серы, оксиды азота, аммиак, неметановые летучие органические соединения и др.)
Описанную выше ситуацию усугубляет тот факт, что в настоящее время отсутствуют данные о безопасном уровне воздействия, а также не имеется порогового значения концентрации в приземном слое взвешенных частиц РМ, ниже которого не возникает неблагоприятных последствий для здоровья.
Также, весьма важно отметить, что воздействие PM2,5 сокращает продолжительность жизни населения примерно на 8,6 месяцев при средних оценках.
Таким образом, постоянно присутствуя в приземном слое атмосферы, описанные в работе взвешенные частицы разной крупности РМ2,5 и РМ10 не только существенно загрязняют воздух, но и существенно снижают его качество и экологическую безопасность.
Литература
1.Брауэр М. и соавт. Оценка воздействия для оценки глобального бремени болезней в связи с загрязнением атмосферного воздуха. Экологическая наука и техника, 2012, 46: 652660.
2.Ладен, F; Неас, L M; Докери, D W; Шварц, J (октябрь 2000)."Связь мелкодисперсных твердых частиц из различных источников с ежедневной смертностью в шести городах США". Перспективы охраны окружающей среды.108(10): 941-947.
3.Самоли Э. и др. Острое воздействие твердых частиц окружающей среды на смертность в Европе и Северной Америке: Перспективы гигиены окружающей среды, 2008
г., 116 (11): 1480-1486.
4.Andreeva, E. S., Lipovitskaya, I. N., Lazareva, E. O., Andreev, S. S., Zharkova, M. G. Ensuring the environmental safety of large cities based on an innovative approach to predicting atmospheric air pollution / IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 852 (2021) 012007
5.Andreeva, E. S., Klimov, P. V., Shtenske, K. S. Atmospheric Air Pollution as One of the Factors of Noncarcinogenic Risk to the Health of the Human Population in Rostov-on-Don // Geography and Natural Resourcesthis link is disabled, 2021, 42(1), pp. 32–36
6.Andreeva, E. S., Lazareva, E. O., Lipovitskaya, I. N. The forecast of air pollution levels in St. Petersburg using a decision-making algorithm // Vestnik Moskovskogo Universiteta, Seriya 5: Geografiyathis link is disabled, 2019, 2019(2), pp. 55–60
Донской Государственный Технический Университет
74
E. A. Molchanova, E. S. Andreeva
POLLUTION OF THE SURFACE LAYER OF AIR BY SUSPENDED PARTICLES
AND THEIR IMPACT ON HUMAN HEALTH
Abstract: The causes and problems of contamination of the surface layer of atmospheric air by solid particles of the fraction PM10 and PM2.5 are considered. The impact of solid particles on human health is being studied.
Keywords: Solid particles, atmospheric air pollution, health effects, monitoring, air purification measures.
Don State Technical University
75
УДК 628.3
Д. А. Новикова, А. Н. Андреева, Н. В. Ляшенко
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Аннотация. Повышение объёма производства минеральных удобрений влечет за собой увеличение сбросов сточных вод, содержащих загрязняющее вещества. В работе предлагается схема очистки сточных вод, которая позволяет достичь нормативные показатели качества сбрасываемой воды.
Ключевые слова: сточные воды, минеральные удобрения, процессы денитрификации и нитрификации.
Производство минеральных удобрений – это одно из востребованных направлений промышленности. Однако, предприятия, которые производят минеральные удобрения, являются опасными для окружающей среды, в следствии загрязняющих сбросов в процессе производства. Зачастую природа выбросов напрямую зависит от состава используемого сырья, а также технологических процессов (сушка, грануляция и т.п.) и состава конечного и промежуточного продукта.
Примечательно, что сточные воды от подобных предприятий имеют довольно низкое содержание органического углерода, и большое количество аммонийного азота, фосфора и нитрита ионов. Как видно из анализа литературы, негативное влияние сбросов сточных вод от производства минеральных удобрений на органы дыхания рыб и других мелких обитателей водоемов [1]. Поэтому для сточных вод предусмотрены различные нормативные показатели, которые иногда даже выше, чем к питьевой воде. Подобные нормативные показатели устанавливаются специальными ведомственными органами.
Для обеспечение нормативных показателей, предприятиям по производству минеральных удобрений, необходимо обеспечить грамотную систему очистки отводимых производственных систем (деминерализованные стоки, объектов оборотного водоснабжения, охлаждения компрессоров ливневой канализации и т.д.). Процесс очистки сточных вод следует осуществлять в несколько этапов: механическая очистка от нерастворимых в воде примесей, биологическая очистка на сооружениях аэротенка [2]. Биологическая очистка выполняет важную роль в стадии удаления азота, путем реакций денитрификации и нитрификации.
Как говорилось ранее, процесс окисления аммонийного азота активным илом, происходит в зоне нитрификации, при нормальных условиях, активным илом. В зоне денитрификации происходит процесс восстановления нитратов сапрофитными микроорганизмами.
Данный процесс в значительной степени является уникальным и удобным, по причине возможности реализации на различных органических
76
субстратах (углеводы, спирты, сточные воды отстойников и т.п.). Впоследствии полного окисления образуются углекислый газ и вода.
Эти процессы позволяют эффективно очищать органозагрязненные и азотосодержащие сточные воды, не позволяя, при этом, загнивать активному илу.
Поэтому целесообразно применить следующую схему очистки сточных вод на предприятиях, описанных в данной работе (рисунок).
Рисунок. Оптимальная схема очистки сточных вод, предприятий по производству минеральных удобрений
Таким образом, сточные воды после очистки можно возвращать обратно в технологический цикл, а твердый остаток после фильтрации использовать в качестве добавки при сушке моноаммонийной пульпы. Предлагаемые сооружения позволят повысить качество очистки сточных вод и достичь нормативные показатели качества сбрасываемой воды.
Литература
1.Карманова И. В. Экологические аспекты водной токсикологии / Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2008. - № 7. - С.137-142.
2.Новикова Д. А., Чекмарева А. Г. Экологизация производства азотных удобрений ОАО «Невинномысский азот» // Студенческая научная весна – 2021.– Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2021. – С. 167-168.
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. Платова
D. A. Novikova, A. N. Andreeva, N. V. Lyashenko
WASTEWATER TREATMENT OF MINERAL FERTILIZERS PRODUCTION
ENTERPRISES
Annotation. An increase in the production of mineral fertilizers entails an increase in wastewater emissions containing pollutants. Various treatment facilities are used to clean them. The paper proposes a wastewater treatment scheme that allows to achieve the normative indicators of the quality of the discharged water.
Keywords: wastewater, mineral fertilizers, denitrification and nitrification processes
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)
77
УДК 550.349.2+556+911
А. А. Волчек, Д. А. Шпока
ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ УРОВНИ ВОДЫ НА РЕКЕ ЯСЕЛЬДА
Аннотация: Приведен анализ изменения уровенного режима р. Ясельда, вызванный естественными факторами и антропогенными воздействиями.
Ключевые слова: река, уровни, характеристики, максимальные, минимальные.
Уровенный режим реки определяет ее экологическое состояние, принятие технических решений при проектировании и строительстве мостов, дамб обвалования, водозаборных и водосбросных сооружений, судоходство, стратегию управления водным режимом реки и др.
Река Ясельда является типичной рекой Белорусского Полесья, которая протекает по северо-западной и центральной части Полесья. Протекает через Заказник «Споровский», озера Мотольское и Споровское, и созданное в 1986 г. водохранилище Селец и одноименный рыбхоз. Кроме того, в бассейне реки находятся промышленные объекты г. Береза и г. Белоозерска [1].
На рисунке представлен хронологический ход максимальных, минимальных уровней воды р. Ясельды в створе г. Береза за период наблюдений с 1946 по 2015 гг., показаны тренды изменений уровней за следующие периоды: – весь рассматриваемых период (1946 – 2015); – период до создания водохранилища (1946 – 1986); – период функционирования водохранилища и начало современного потепления климата, а также за период, рекомендуемый для определения основных гидрологических характеристик (1966 – 2015, последние 50 лет).
Рисунок. Хронологически ход уровней воды р. Ясельда в створе г. Береза
В таблице представлены следующие характеристики: средние значения за рассматриваемые периоды, коэффициент вариации, градиент изменения уровня воды в см за 10 лет, коэффициент корреляции тренда [2].
78
Таблица
Основные гидрологические характеристики уровней воды р. Ясельда в створе г. Береза за различные периоды осреднения
Характеристика |
|
Период осреднения |
|
|
|
|
|
|
|
|
1946 – 2015 |
1946 – 1986 |
1986 – 2015 |
1966 – 2015 |
|
|
|
|
|
|
Максимальные уровни весеннего половодья |
|
||
|
|
|
|
|
Нср, см/ Cv |
418/0,11 |
446/0,07 |
381/0,07 |
404/0,11 |
|
|
|
|
|
α, см/10 лет/ r |
-16/-0,74 |
-13/-0,47 |
0,932/0,03 |
-19,4/-0,65 |
|
|
|
|
|
|
Минимальные уровни периода |
открытого русла |
|
|
|
|
|
|
|
Нср, см/ Cv |
326/0,10 |
339/0,10 |
308/0,06 |
319/0,11 |
|
|
|
|
|
α, см/10 лет/ r |
-8,8/-0,54 |
-8,7/-0,30 |
-7,4/-0,86 |
-12,2/-0,52 |
Выделены статистически значимые коэффициентов корреляции трендов.
Прогнозные оценки изменения стока р. Ясельда детально рассмотрен нами в работах [3, 4]. В настоящей работе нами даны прогнозные оценки изменения уровней воды на период до 2035 г. с использованием различных сценариев развития климата в будущем.
Как показал численный эксперимент в изменениях уровня воды высокая вероятность его неравномерность и разнонаправленность в сезоны. Особенно могут изменяться уровни в летние месяцы с его снижением во все сезоны. Кроме того, за счет возможного увеличения частоты и продолжительности засушливых периодов повышаются риски уменьшения стока малых рек бассейна со снижением в них уровня воды, ухудшением ее качества и уменьшением рекреационного потенциала этих рек.
Литература
1.Ясельда / И. В. Абрамова [и др.] ; под общ. ред. А. А. Волчека, И. И. Кирвеля, Н. В. Михальчука; Национальная академия наук Беларуси, Полесский аграрноэкологический институт. – Минск : Беларуская навука, 2017. – (Реки Полесья). – 416 с.
2.Статистические методы в природопользовании: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В. Е. Валуев, А. А. Волчек, П. С. Пойта, П. В. Шведовский. – Брест: Изд-во Брестского политехнического института, 1999. – 252 с.
3.Волчек, А. А. Оценка трансформации водного режима малых рек Беларусского Полесья под воздействием природных и антропогенных факторов (на примере р. Ясельда) / А. А. Волчек, С. И. Парфомук // Водное хозяйство России. – 2007. – № 1. – С. 50 – 62.
4.Волчек, А. А. Водные ресурсы Беларуси и их прогноз с учетом изменения климата / А. А. Волчек, В. Н. Корнеев, С. И. Парфомук, И. А. Булак // под общ. ред. А. А. Волчека, В. Н. Корнеева. – Брест: Альтернатива, 2017. – 228 с.
Брестский государственный технический университет
79