3709

Были исследованы механизмы газочувствительности ряда специально синтезированных полупроводниковых простых оксидов с частичным замещением основного металла на титан. В частности, поведение твердых растворов в системе «железо-титан-кислород» Fe2-xTixO3 (x = 0.1-1.4). При х = 0.1 материал был однофазным, тогда как с ростом х в структуре появлялась примесная псевдобрукитная фаза. Следует отметить, что незамещенный оксид железа (III) не проявляет газочувствительности по отношению к СО. Однако в оксиде железа-титана данная характеристика была исследована как функция х и имела оптимальные значения в границах растворимости твердого раствора 5-10 мольных %. Были обнаружены следующие эффекты: значительная поверхностная сегрегация титана при малых х; замедление роста зерен и образование массивных агломератов с ростом х; а также формирование в структуре Fe(II) при больших величинах х. Изменения микроструктуры синтезированного материала были проанализированы с использованием модели Марса-ван Кревелина. Имело место последовательное уменьшение газочувствительности материала с ростом х, связанное, по-видимому, с появлением примесной фазы, с наличием агломератов в микроструктуре и образованию на поверхности материала электронных ловушек за счет формирования Fe(II). При малых х газочувствительность может быть связана с наличием кооперативных каталитических эффектов на поверхности газочувствительных пленок, а также фаз внедрения Ti, наличие которых также может быть связано с релаксацией кислородной подрешетки.

Порошки Cr2-xTixO3 (x = 0.2-1.6) также были синтезированы в режиме гетерогенного горения конденсированных систем с дополнительной термообработкой при 800-900°С. Однофазный материал образовывался при х = 0.2 и 0.3, а при х = 0.4 уже появлялись примесные фазы. При оптимальных концентрациях титана имела место поверхностная сегрегация его атомов. Данные материалы - Cr1.8Ti0.2O3 и Cr1.7Ti0.3O3 демонстрировали удовлетворительную чувствительность к парам этанола. Материалы, обработанные при 900°С, содержали укрупненные агломераты, которые оказывали существенное влияние на пористость сенсорной пленки. Это приводило к уменьшению электропроводности по сравнению с материалами, отожженными при 800°С. Для всех сенсоров не было отмечено какого-либо существенного влияния влажности атмосферы на их чувствительность к парам этанола, однако эта чувствительность возрастала на 10-20 % во влажном воздухе (при 50 %-ой влажности). Из полученных результатов можно также сделать вывод о том, что регенерация кислорода на образцах пленок продукта СВС - оксида хрома-титана (на примере Cr1.8Ti0.2O3) происходит быстрее в условиях воздействия влажного воздуха, чем в сухом воздухе.

Была также исследована газочувствительность мелкодисперсных порошков сложных многокомпонентных оксидов полученных в результате осуществления процессов горения. Исследования газочувствительности были проведены с использованием следующих оксидных композиций и газов, соответственно: станнат бария – (монооксид азота); ортоферрит иттрия

140

(ортоферрит лантана) - (этанол); феррит кадмия -(этанол; угарный газ; водород); титанат стронция (титанат бария) - (диоксид углерода; пары воды); ВТСП иттрий-бариевый купрат (123) - (монооксид и диоксид азота) и др. Газовая чувствительность ферритов различных типов (шпинельные ферриты кобальта и никеля, а также ортоферрит лантана), а также кубических станнатов никеля-цинка была исследована по отношению к угарному газу, NH3, C2H5OH, C3H8, C2H6 и т.д. при оптимальных рабочих температурах до 600°С. Все исследованные материалы обладали электропроводностью п-типа для обеспечения газочувствительности при рабочих температурах 350-600°С за исключением LaFeO3, обладающего электропроводностью p-типа. Все сенсоры демонстрировали удовлетворительную чувствительность к этанолу при концентрации 20 ppm. Наилучший показатель Gp (2.62) при оптимальной рабочей температуре 5500С демонстрировал ортоферрит LaFeO3. В случае

Zn2SnO4 и Zn1.2Ni0.8SnO4 отклики были большими по величине ~2 ppm или менее в сравнении с остальными сенсорами - 9-20 ppm. Чувствительность этих

двух сенсоров к аммиаку в концентрации 50 ppm превышает показатель ферритовых сенсоров вдвое. Все полученные результаты открывают широкие возможности в области определения взрывоопасных, токсичных и горючих газов.

Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (федеральный центр науки и высоких технологий) МЧС России, г. Москва, Россия

M. V. Kuznetsov

HIGH-TEMPERATURE SYNTHESIS OF FUNCTIONAL OXIDE MATERIALS FOR USE IN SENSORS OF POTENTIALLY HAZARDOUS GASES

The gas-sensing properties of spinel and orthorhombic ferrites (NiFe2O4, CoFe2O4 and LaFeO3 respectively) as well as cubic nickel–zinc stannates Zn2−xNixSnO4 (with x=0, 0.8) and some Ti-substituted transition metals oxides, prepared by self-propagating high-temperature synthesis (SHS), are reported. This is one of the first reports of using an SHS derived powder for gas sensing applications. The gas response of the materials was investigated against a range of gases (ethanol, ammonia, propane, CO, ethane, ethene) at a variety of operating temperatures. Good gas response behavior was found in the case of the cubic nickel–zinc stannates as well as lanthanum orthoferrite with excellent selectivity toward ethanol

All-Russian Research Institute on Problems of Civil Defense and Emergencies of Emergency Control Ministry of Russia (EMERCOM), Moscow, Russia

141

УДК 543.05; 614.8.084

С. А. Гарелина, К. П. Латышенко

АКТУАЛЬНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОБОПОДГОТОВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ МОНИТОРИНГА

ИКОНТРОЛЯ ЧС

Вработе предложено учитывать качество пробоподготовки, являющейся актуальной задачей мониторинга окружающей среды при ЧС, в расчётах вероятности появления ложного сигнала об аварии и необнаруженной ЧС. Показаны пути и предложены решения по совершенствованию пробоподготовки в целях повышения достоверности мониторинга окружающей среды при ЧС

Загрязнение окружающей среды (ОС) оказывает на нее негативное воздействие. Не всегда можно провести непосредственное измерение контролируемой величины, при качественном и количественном анализе, как правило, требуется отбор пробы. В процессе отбора пробы возможно ее загрязнение, а сама проба может не быть представительной, поэтому пробоотбор зачастую предопределяет результаты анализа, особенно в случае измерения малых концентраций загрязняющего вещества (на уровне ПДК и ниже). Не меньшее значение имеет и пробоподготовка, заключающаяся в обеспечении достоверности измерений. Совершенствование методов пробоотбора и пробоподготовки компонентов ОС при ЧС является актуальной задачей [1].

При прогнозировании и мониторинге ЧС качество контроля характеризуется достоверностью контроля, т.е. вероятностью принятия правильного решения о состоянии объекта, процесса, явления. Решение принимается на основе соответствия или несоответствия норме результата измерения контролируемого параметра [2]. Согласно полученным результатам измерений состояние объекта контроля может быть охарактеризовано как «ЧС» или «неЧС».

Согласно [3], заключение о выявлении ЧС может быть ошибочным вследствие того, что любые измерения проводят с погрешностью. При этом могут возникнуть четыре события: состояние «неЧС» и принято решение «неЧС»; состояние «неЧС», но принято решение «ЧС», т.е. имеет место ошибка I рода; состояние «ЧС», но принято решение «неЧС», т.е. имеет место не выявленная ЧС или ошибка II рода; состояние «ЧС» и принято решение «ЧС».

В формулах [4] для расчета вероятности появления ошибок I и II рода при обнаружении ЧС в соотношении между показателями достоверности контроля и погрешностью измерений (воспроизведения) учитываются погрешности средств измерений, ширина поля допуска на контролируемый параметр, стабильность контролируемого параметра во времени.

Авторы предлагают учесть влияние на достоверность контроля ЧС качество пробоподготовки, которая всегда является источником погрешностей.

Введем коэффициент пробоподготовки Кп

142

где Сп – концентрация определяемого вещества после пробоподготовки; С – истинная концентрация вещества.

К основным причинам, по которым концентрация определяемого (измеряемого) вещества после пробоподготовки отличается от истинной концентрации, относят следующие:

–взятая проба не является представительной;

–часть параметров пробы не соответствуют требованиям, указанным в стандартах или соответствующей нормативно-технической документации;

–проба не была обработана согласно методике анализа.

Вследствие вышеуказанных причин извлечение определяемого (измеряемого) вещества в анализируемую пробу может произойти не полностью, что приводит к отклонению (уменьшению) концентрации Сп по сравнению с истинной С, поэтому 0 < Кп < 1.

С учетом коэффициента пробоподготовки получим формулы для расчета вероятностей появления ложного сигнала о ЧС

где f1(m1x), f2(x) – функция распределения плотности вероятностей результатов измерения и контролируемого параметра; х – значение контролируемого параметра, относительно которого центрирована f1(m1x).

Введение в приведенные выше формулы величины коэффициента пробоподготовки позволит повысить достоверность контроля.

К основным показателям, которые позволяют оценить эффективность метода наблюдений, относят следующие: селективность и точность измерения, воспроизводимость получаемых результатов, чувствительность определения, пределы обнаружения вещества, экспрессность анализа [5].

Очевидно, что системы мониторинга для разных компонентов ОС развиты неодинаково, но системы мониторинга атмосферного воздуха являются наиболее совершенными.

Согласно [1], в настоящее время вследствие гетерогенного и многофазного характера почв отсутствуют автоматические методы пробоподготовки грунта на содержание опасных и отравляющих химических веществ.

Таким образом, актуальность проведения пробоподготовки для повышения достоверности мониторинга и контроля ЧС, а также отсутствие данных об автоматических методах пробоподготовки грунта на содержание опасных и отравляющих химических веществ показывает, что назрела острая

143

необходимость разработки методики подготовки проб грунта для химического анализа.

В настоящее время в АГЗ МЧС России ведется работа по разработке методики подготовки проб грунта для определения опасных химических веществ и блок-схема портативных устройств пробоподготовки.

Литература

1.НИР. Разработка методики подготовки проб грунта для определения опасных химических веществ. Химки: АГЗ МЧС России, 2017. – 59 с.

2.ГОСТ Р 22.0.02–2016 БЧС. Термины и определения.

3.Бегунов А. А., Коваль А. А. Определение норм точности показателей качества пищевой продукции: Учеб. пособие. – СПб.: НИУ ИТМО, 2014. – 103 с.

4.ГОСТ Р 22.2.05–94 БЧС. Техногенные аварии и катастрофы. Нормируемые метрологические и точностные характеристики средств контроля и испытаний в составе сложных технических систем, формы и процедуры их метрологического обслуживания. Основные положения и правила.

5.Гарелина С. А., Латышенко К. П., Миронов А. А., Павлюченко И. А. Подготовка проб на наличие химически опасных веществ // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты, 2017, № 1. – С. 46 – 50.

«Академия гражданской защиты МЧС России»

S. A. Garelina, K. P. Latyshenko

IMPORTANT TO IMPROVE SAMPLE PREPARATION TO IMPROVE THE RELIABILITY OF THE MONITORING AND CONTROL EMERGENCY

The paper proposes to take into account the quality of sample preparation, which is an urgent task of monitoring the environment in emergencies, in the calculation of the probability of a false alarm and undetected emergencies. The ways and solutions to improve sample preparation in order to improve the reliability of environmental monitoring in emergencies are shown

Civil Defence Academy EMERCOM of Russia

144

УДК 502/504

C. И. Фонова, Н. И. Мироненко

ТРАНСПОРТНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРИ ОСВОЕНИИ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Встатье рассмотрены виды воздействия транспортных потоков федеральных автодорог на придорожную территорию с учётом факторов временного и постоянного типов воздействий, анализ негативного воздействия транспортных потоков на людей, пребывающих на объектах дорожного сервиса

Внастоящее время транспортное воздействие является одним из ведущих

факторов деградации компонентов природной среды. Это связано как с возникающими механическими, шумовыми и вибрационными воздействиями, так и со значительным загрязнением почв и верхних водоносных горизонтов. Проблема определения зон экологических рисков рассматривается в ряде работ Лёвкина Н. Д., Лазебы А. В., Коровина Е. В., Черняевой И. В., где радиусы воздействия изменяются от десятков до сотен метров [3, 4, 5]. Нами рассматриваются автодороги первой категории, отличающиеся максимальными параметрами воздействия на компоненты природной среды.

С целью обеспечения экологической защиты придорожных территорий, организации единого технологического процесса инженерной подготовки и обустройства, а также пожарной безопасности создаются объекты дорожного сервиса (ОДС). Основной перечень ОДС регламентируется Постановлением РФ от 29.10.2009 г. № 860 (ред. от 27.08.2015 г.) «О требованиях к обеспеченности автомобильных дорог общего пользования объектами дорожного сервиса, размещаемыми в границах полос отвода». В соответствии с данным постановлением к основным объектам дорожного сервиса относятся: станции технического обслуживания, автозаправочные станции, моечные пункты, пункты общественного питания, предприятия торговли, кемпинги, мотели, площадки отдыха. Все перечисленные объекты предполагают наличие значительного количества людей, которые находятся в непосредственной близости от источника неблагоприятного воздействия. Данную контактную группу можно разделить на подгруппы:

1.Обслуживающий персонал, находящийся на рабочих местах полный рабочий день,

2.Посетители кемпингов, мотелей и т.п., находящихся в зонах риска от 6 до 10 часов,

3.Пользователи кафе, объектов СТО и др., входящих в зону экологических рисков эпизодически, локально.

Несомненно, что уровни воздействия для каждой из выделенных категорий населения будет различным. Максимальные негативные воздействия оказываются на первую группу, которая составляет около 15 % всех контактных случаев. Вторая группа ориентировочно составляет 30 %, третья - более 50 %. Для анализа уровней экологического риска в придорожных

145

территориях нами систематизированы виды воздействия транспортных потоков федеральных автодорог, дорожного строительства на придорожную территорию с размещением ОДС, применяя результаты работ таких авторов как Бершадского В. Я., Биденко С. И., Сердитовой Н. Е.(табл.1) [1, 2].

Таблица

Виды воздействия транспортных потоков федеральных автодорог, дорожного строительства на придорожную территорию с размещением ОДС

Перечисленные факторы постоянного и временного воздействия определяют высокую экологическую опасность загрязнения придорожной территории.

Для прогноза экологической обстановки, необходимо сформулировать методику оценки экологического риска в условиях современной нагрузки на федеральных автодорогах, с помощью создания научно-методического аппарата по оценке загрязнения придорожной территории.

Транспортное загрязнение и общая оценка воздействия формируют высокий уровень вредной нагрузки на здоровье населения и экосистему.

Рассматривая жизненный цикл автомобильной дороги, как совокупность факторов временного и постоянного воздействия происходит потребление невозобновляемых природных ресурсов, комплексное негативное воздействие

146

на компоненты окружающей среды, негативное влияние на здоровье человека. Рассмотренные виды воздействия показывают необходимость детальной проработки мер по обеспечению безопасности населения и окружающей среды при освоении придорожных территорий, проектировании ОДС.

Литература

1.Бершадский В. Я. Требования экологической безопасности при проектировании транспортнодорожных комплексов. Ч. I. Экологическая безопасность дороги: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2013. 142 с.

2.Биденко С. И. Сердитова Н. Е., Кравченко П. Н., и др. Геоинформационная поддержка контроля экологической обстановки транспортной сети (на примере дорожных объектов Тверской области). Ученые записки РГГМУ. – 2016. – № 43. – 195 – 207.

3.Коровина Е. В., Иванова Л. А., Лебедева Ю. А., Фролова О. В. Основные закономерности аккумуляции и трансформации тяжелых металлов в почвогрунте придорожных зон // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 12-1. – С. 124-128; URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28862 (дата обращения: 11.03.2019).

4.Красникова В. В., Черняева И. В. Предложения по экологической реконструкции городской территории, находящейся в зоне влияния объектов дорожного строительства // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/04/67035 (дата обращения: 07.02.2019).

5.Лёвкин Н. Д., Лазеба А. В. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами зоны движения автотранспорта // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2016. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zagryaznenie-okruzhayuschey-sredy-tyazhelymi-metallami-zony-dvizheniya- avtotransporta (дата обращения: 11.03.2019).

«Воронежский государственный технический университет», г. Воронеж, Россия

S. I. Fonova, N. I. Mironenko

TRANSPORT INFLUENCE IN THE DEVELOPMENT OF ROADSIDE

TERRITORIES

The article describes the types of impact of traffic flows of federal roads on the roadside territory, taking into account the factors of temporary and permanent types of impacts, analysis of the negative impact of traffic flows on people staying at road service facilities

«Voronezh State Technical University», Voronezh, Russia

147

УДК 504.054

Е. В. Зинченко

ОСОБЕННОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РАЙОНАХ КРУПНЫХ НЕФТЕБАЗ

Проведён анализ загрязнения подземных вод нефтепродуктами. Выявлено повсеместное загрязнение промплощадки нефтебазы нефтепродуктами в концентрациях, превышающих ПДК в 2-3 раза. Наибольшее загрязнение зафиксировано в пониженной части рельефа, возле эстакад перелива нефтепродуктов

Самую главную роль в современной экономике играют энергетические ресурсы. В большинстве случаев, именно от них зависит уровень развития государства. Значимость энергоресурсов подтверждает то, что почти 80 % объёма добычи всех полезных ископаемых относится именно к ним. Основные виды энергетических ресурсов – нефть, уголь, газ, гидроэлектро - и ядерная энергия. Вопрос экологии особо важен в сфере нефтеперерабатывающей промышленности и хранения нефтепродуктов.

Нефть – это сложная смесь углеводородов, представляющая собой горючее полезное ископаемое, маслянистую жидкость, цвета которой варьируются от зелёно-жёлтого до вишнёво-коричневого и чёрного. Запах зависит от присутствия в её составе сернистых соединений и ароматических углеводородов.

Переработанная нефть – нефтепродукты, направляются на временное хранение на нефтебазы.

Окружающая среда (вода, воздух, почва) ежедневно загрязняется нефтебазами. Источниками этого являются продукты сгорания нефти и загрязнённые стоки [1].

Нефтебаза «Красное знамя» расположена в г. Воронеж, и действует с 1947 года. Она находится непосредственно в черте города, в непосредственной близости к жилым и промышленным объектам. Эксплуатации объекта позволяет рассматривать его как объект повышенной опасности.

На изучаемой территории ранее были отобраны и исследованы пробы подземных вод на содержание нефтепродуктов, которые отбирались по сети скважин, находящихся на нефтебазе. По данным исследования была построена карта-схема по нефтяному загрязнению участка исследования и сделаны заключения и рекомендации [2].

Конфигурация эколого-гидрогеохимической аномалии представлена на рисунке. Общее направление потока подземных вод ориентировано с востока на запад. Однако максимальное загрязнение подземных вод наблюдается в центральной и восточной частях территории, т.е. в скважинах 2, 5, 6, 7. По проведённым ранее исследованиям известно, что линза нефтепродукта находится в центральной части исследуемой территории (в непосредственной близости от скважин 2 и 7). Нахождение нефтепродуктов в восточной части обусловлено особенностями микрорельефа территории нефтебазы. Она представляет собой обширное блюдцеобразное понижение. На верхних частях

148

структуры находятся ёмкости хранения нефтепродуктов. В нижней части располагается эстакада перелива, являющаяся основным источником поступления нефтепродуктов в компоненты природной среды. В центральную часть понижения также поступают все ливневые и талые воды, насыщенные загрязняющими элементами, содержащимися в приповерхностных отложениях. Длительное существование настоящей эколого-геохимической ситуации привело к накоплению нефтепродуктов в подземных водах именно в пониженной центральной и восточной частях территории. [3, 4]

Эколого-гидрогеохимическая карта территории промплощадки нефтебазы Красное знамя.

1 – реабилитационная скважина; 2 – наблюдательная скважина; 3 – эксплуатационная скважина; 4 – контур распространения загрязнения нефтепродуктом; 5 – зона распространения линзы чистого нефтепродукта (предположительно); 6 – резервуары с нефтепродуктом; 7 – нефтяная эстакада; 8 – территория нефтехранилища; 9 – промышленная и жилая зоны; 10 – содержание нефтепродукта менее 0,3 мг/дм3;

11 – содержание нефтепродукта более 0,3 мг/дм3

Самый большой вклад в загрязнение окружающей среды представляют продукты очистки резервуаров и танков нефтехранилищ. В их составе содержатся такие вредные для окружающей среды компоненты, как:

•концентрированные нефтепродукты;

•шлам;

149