904

25.Standard Operating Procedure. Soil Sampling. Env. 3.13. //Ecology and Environment, Inc. 1997.

26.Field Manual for Grid Sampling of PCB Spill Sites to Verify Cleanup. //EPA- 560/5-86-017.

27.Verification of PCB spills Cleanup by Sampling and Analysis. //EPA-560/5-85-026.

28.Guidance on Remedial Actions for Superfund Sites with PCB Contamination. //EPA/540/G-90/007.

29.Soil Sampling Quality Assurance. User's Guide. Second Edition. //EPA/600/8-

89/046.

30.Site Characterization for Subsurface Remediation. Seminar Publication. //EPA/625/4-91/026.

31.Federal Soil Protection and Contaminated Sites Ordinance (BbodSchV). – 1999.

32.Integrated Soil and Water Protection: Risks from Diffuse Pollution. Project number: EVK1-CT-2002-80022 //Report 1 SOWA.

33.US Army Corps of Engineers. Field Sampling Plan. Final. //30 July 2001. DCN: GE-053001-AAMA. FSP Addendum. 12 August 2003 . DCN: GE-081203-ABSP.

34.Шаланда А.В. Сэмплинг. Методика репрезентативного отбора проб почвы. Интернет журнал «Коммерческая биотехнология»: [электронный ресурс]. –

(http://cbio.ru/page/43/id/4762/). Дата обращения 25.03.2014.

35.Гиниятуллин К.Г., Шинкарев А.А. Применение различных методов сэмплинга при изучении залежных почв // Наследие И.В. Тюрина в современных исследованиях в почвоведении: Материалы Международной научной конференции. Казань, 15-17 октября

2013, г. Казань, 2013, с 48-51.

УДК 504.062:628.3:631.8

А.А. Малелина – студентка 5 курса; Е.В. Пименова – научный руководитель, зав. кафедрой экологии,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОЦЕНКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА БОС П. ЛОБАНОВО ПЕРМСКОГО РАЙОНА,

ИВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

ВКАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ

Аннотация. Показано, что биологическая очистка коммунально-бытовых сточных вод п. Лобаново является неэффективной по элементам – биогенам, количество нитритов и нитратов возрастает в десятки раз. В лабораторном опыте на ячмене показано, что осадок, образующийся при очистке, при внесении в почву в дозе 6,25 г/кг совместно с известью оказал стимулирующее действие на массу надземной части; в дозе 12,5г/кг проявил тенденцию к угнетению растений, при этом внесение извести делало осадок нефитотоксичным.

Ключевые слова: биологические очистные сооружения, осадки сточных вод, удобрения, фитотоксичность.

Посѐлок Лобаново находится в 25 км от г. Перми. В поселке отсутствуют промышленные предприятия. На биологические очистные сооружения (БОС) поступают хозяйственно – бытовые воды преимущественно от жилых домов, магазинов, школ, детского сада, больниц, Пермского НИИ сельского хозяйства и других небольших организаций, поэтому в их составе много биогенных элементов. За сутки очистку проходят 650-750 м3 сточных вод.

271

При биологической очистке образуются осадки сточных вод (ОСВ), состав которых определяется составом поступающих на очистку сточных вод. Только в нашей стране на очистных сооружениях накапливается в год до 4 млн. т сухой массы ОСВ [1]. Проблема утилизации осадков актуальна как с экономической, так

ис природоохранительной точек зрения. Осадки используют для получения химических продуктов, горючего газа, древесного угля, строительных материалов

ипр. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, осадки, полученные при очистке стоков, в которых преобладают хозяйственно – бытовые воды, наиболее целесообразно использовать для удобрения сельскохозяйственных культур, так как они содержат в своем составе значительное количество органического вещества и питательных элементов [2,3].

Целью данного исследования является изучение особенностей очистки сточных вод на очистных сооружениях поселка Лобаново и выявление возможности использования их ОСВ в качестве органического удобрения.

Результаты оценки эффективности работы очистных сооружений представлены в таблице 1.

Таблица 1

Эффективность очистки, %

В январе-сентябре 2013 года эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ, органических веществ, нефтепродуктов, СПАВ была больше 90 %, несколько хуже очистка по этим показателям была в январе и сентябре.

Мала эффективность очистки по сухому остатку, по сульфат-, хлорид-, фосфат-ионам. Так, по фосфат-иону она составляет 8,8-44,2 %.

Эффективность очистки сточных вод от иона аммония составляет 83,2- 100 %. В то же время в воде после очистки значительно – в десятки и сотни раз – возрастает количество продуктов первой и второй ступени нитрификации – нитрит- и нитрат-ионов.

272

Таким образом, при такой эффективности очистки воды требуется ее доочистка от элементов-биогенов, сброс такой плохо очищенной воды может привести к эвтрофированию водоема-приемника.

Вто же время высокое содержание элементов питания в сточной воде должно приводить к накоплению их в активном иле, что наряду с ожидаемым невысоким содержанием в стоках тяжелых металлов позволяет предположить хорошие удобрительные свойства данных осадков и их малую фитотоксичность при использовании их в качестве удобрения.

Вкачестве объектов исследования удобрительных свойств ОСВ были отобраны пробы активного ила одного года хранения или меньше (осадки, образовавшиеся в 2013 году). На момент отбора влажность осадков составляла 9395 %. В почву вносились воздушно-сухие размолотые и просеянные через сито 1 мм осадки. В качестве тест-культуры был выбран ячмень сорта Родник Прикамья. Для закладки опыта использовалась дерново-подзолистая среднесуглинистая среднекислая почва с рН 4,6; содержание гумуса низкое 3,9 %, содержание подвижного фосфора очень высокое 395 мг/кг. Агрохимические характеристики почвы определялись по общепринятым методикам.

Для закладки лабораторного опыта были предложены следующие

варианты: 1. контроль (почва); 2. фон – N0,03P0,03K0,03; 3. ОСВ 6,25 г/кг; 4. ОСВ

6,25 г/ + известь (CaCO3) 3,74 г/кг; 5. ОСВ 12,5 г/кг; 6. ОСВ 12,5 г + известь (Ca-

CO3) 3,74 г/кг. Опыт проводили при 70 % влажности от полной влагоемкости почвы. Масса грунта около 300 г. Опыт проводился в четырех повторностях в пластиковых емкостях объемом 0,5 л. Площадь поверхности грунта 7×5 см2 . В каждую емкость высевалось 15 зерен. Наблюдения за растениями вели 14 дней, результаты представлены в таблице 2.

Вариант с дозой осадков 6,25 г/кг с добавлением извести проявил доказанное математически стимулирующее действие на массу надземной части, а также способствовал увеличению длины проростков и не угнетал роста корней. В варианте без внесения извести эта же доза проявила тенденцию к угнетению корня. Доза 12,5 г/кг оказывала угнетающее действие на проростки, однако математически это не доказано; при добавлении извести токсичность стала меньше.

Литература

1.Каплин В.Г. Основы экотоксикологии – М.: Колос С, 2006. 232 с.

2.Покровская С.Ф., Гладкова Л.И. Использование осадка сточных вод в сельском хозяйстве. – М.: ВНИИТЭИСХ, 1977. С. 44.

3.Покровская С.Ф., Касатиков В.А. Использование осадков городских сточных вод в сельском хозяйстве. – М.: ВНИРТИЭИ агропром, 1987. 58 с.

273

УДК 631.42

Н.В. Мамонтова, О.А. Лузянина – магистры; И.А. Самофалова – научный руководитель, доцент, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВ В ЗАПОВЕДНИКЕ «БАСЕГИ»

Аннотация. Определено валовое содержание микро- и макроэлементов, их распределение по профилю. Существенное влияние гранулометрического состава почв на содержание микроэлементов, как прямое, так и обратное, доказано математически. Отмечается тенденция зависимости типов распределения элементов от экспозиции склонов.

Ключевые слова: горные почвы, микроэлементы, валовой состав, распределение, заповедник.

Горные почвы относят к молодым незрелым, отличающихся, малой мощностью и большей скелетностью. Такие почвы наиболее уязвимы, и поэтому мониторинговое исследование основных геохимических параметров горных почв

вих естественном состоянии является актуальным в рамках изучения геосистем в целом.

Цель исследований – изучить элементный состав горных почв. Исследования проводили на территории заповедника в 2009-2012 гг. Было проведено рекогносцировочное обследование растительных сообществ, рельефа и приуроченных к ним почв на горе «Северный Басег». Почвенное обследование проводилось по основным элементам рельефа, с высоты 950 м (гольцовый пояс) до 315 м (горно-лесной пояс).

Аналитические исследования основных свойств почв выполнены на кафедре почвоведения Пермской ГСХА. Гранулометрический состав выполнен методом пипетки. Валовое содержание элементов определено в 12 разрезах методом РФА на приборе «РеСпект» в лаборатории физико-химии почв Почвенного института имени В.В. Докучаева.

Валовое содержание микроэлементов в горных почвах (для гумусового горизонта А) представлены в таблице 1. Содержание исследуемых элементов приводится в сравнении с кларком литосферы по данным разных ученых и принятые предельно допустимые концентрации (ПДК). Почвы по содержанию рассеянных элементов отвечают санитарно-гигиеническим требованиям. Допустимые концентрации превышены по следующим элементам: Сr, Ga.

Проведена статистическая обработка данных содержания микроэлементов

вверхних горизонтах горных почв (рис.). Выделяется широкий размах значений по содержанию Mn. Примерно одинаковый ряд значений имеют As, Br, Pb, Y, Nb, значения которых практически не варьируют. Остальные элементы из выборки изменяются по-разному.

Проанализировано варьирование концентраций ряда микроэлементов в почвах разного гранулометрического состава. Анализ зависимости содержания микроэлементов от гранулометрического состава показал, что концентрация увеличивается с утяжелением почвы. Так, в супесчаной почве отмечается максимальная концентрация свинца; в легкосуглинистой – никеля, меди; в среднесуглинистой разновидности – хрома, марганца, мышьяка; в глинистых почвах – цинка.

274

Таблица 1

Содержание микроэлементов в почве г. Северный Басег, мг/кг (гумусовый горизонт)

Примечания: *Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами / Минздрав СССР. М., 1982. **Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах. Гигиенические нормы ГН 2.1.7.020-94 / Госкомсанэпиднадзор России. М., 1995. ***Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б. Ильин; АН СССР. Новос-к, 1991. ****Зарубежные нормы (СП 11- 102-97) / Госстрой России. М., 1997.

Рис. Размах изменчивости значений по содержанию микроэлементов в почвах на г. Северный Басег

Существенное влияние гранулометрического состава почв на содержание микроэлементов, как прямое, так и обратное, доказано математически (табл. 2). С утяжелением гранулометрического состава (ил, физическая глина) концентрация элементов в почве возрастает.

275

Таблица 2

Корреляционная связь между содержанием микроэлементов и гранулометрическим составом почв на г. Северный Басег

Отмечается тенденция зависимости типов профильного распределения элементов от экспозиции склонов горы Северный Басег. Так, на вершине горы и на северной экспозиции склона преобладает равномерно-элювиальный тип распределения, на западной и южной экспозиции склона – аккумулятивно- элювиально-иллювиальное распределение элементов, а на восточной экспозиции склона чаще встречается прогрессивно-элювиальный тип распределения химических элементов в профиле почв.

Установлены типы распределения некоторых элементов по профилям исследуемых почв: для Ni – равномерно-элювиальный, для Cu, Zn, Fe – прогресссивно-элювиальный, для Mn – равномерно-аккумулятивный, для SO3 – аккумулятивно-элювиально-иллювиальный.

Таким образом, микроэлементный состав показал, что часть элементов имеет около кларковое значение земной коры, часть – ниже кларка, а Nb и Zr – выше кларка земной коры. Если учесть, что профили почвы слабо дифференцированы по содержанию микроэлементов, либо с преобладанием содержания элементов в горизонтах близких к породе, то это подтверждает эмпирические данные ученых о высоком геохимическом фоне большинства химических элементов в горных почвах на Среднем Урале.

УДК 681.5

М.А. Михайлова – соискатель ученой степени; Е.Н. Еланцева – соискатель ученой степени; Т.Г. Середа – научный руководитель, профессор,

ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь, Россия

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОРОШЕНИЯ НА БАЗЕ ПРОМЫШЛЕННОГО КОНТРОЛЕРА OMRON

Аннотация. В данной работе показано применение контролера OMRON для решения задач мониторинга и управления безопасностью полигона твердых бытовых отходов (ТБО) с использованием технологии рециркуляции фильтрата и орошения карт полигона.

Ключевые слова: ТБО, ПЛИС, АСУ ТП, фильтрат, АРМ.

Постановка проблемы

Полигоны твѐрдых бытовых отходов (ТБО) являются источником долговременного негативного влияния на окружающую среду [1]. Несмотря на то, что полигоны ТБО имеют ограниченный эксплуатационный период (в среднем 30 лет), после его закрытия и рекультивации полный жизненный цикл полигона

276

продолжается тысячи лет, в течение которых будут выделяться опасные для окружающей среды эмиссионные продукты [5]. Поэтому актуальна разработка системы автоматизации управления полигоном ТБО [2, 3].

депонирования отходов использовались методы системного анализа, общей теории систем, теории автоматического регулирования, методов математического и имитационного моделирования [7]. Объектом исследований являлись материальноэнергетические и информационные потоки, протекающие на объектах утилизации отходов, рассматриваемые как объекты моделирования и управления [9, 10].

Результаты исследования и их обсуждение

Целью работы являлась разработка технических решений по использованию патента 2162059 [6], направленными на управление локальными сооружениями полигона ТБО. В качестве аппаратного обеспечения был выбран программируемый контроллер Omron, представляющий собой компактное изделие для решения задач автоматизации низкой и средней степени сложности [4]. Автоматизированная система оперативного управления включала следующие компоненты: управление секциями полигона с помощью рециркуляции фильтрата и его орошения и ступень рН-регулирования [8]. В данном случае полигон состоял из двух карт (секций) (рис. 1).

Рис. 1. Схема автоматизации процесса орошения полигона ТБО

Локальные сооружения обезвреживания фильтрата представлены накопительным прудом-усреднителем (НПУ) и прудом-отстойником (ПО). Для стабилизации влажности массива полигона ТБО разработан алгоритм, реализующий управление процессами на полигоне ТБО с обратной связью [2]. Станция оператора АСУ АРМ контролера полигона ТБО включает следующие модули: сенсорный монитор оператора управления локальными сооружениями; программируемый микропроцессор Omron. Программа управления контроллером Omron написана на языке релейно-контактных схем (РКС) (стандарт МЭК 61131-3).

277

Основные блоки разработанной программы и краткое пояснение блоков показаны на рис. 1. В первой секции (рис. 2) описано заполнение емкости приготовления известкового молока (Автоматическое включение насоса Н3 при опорожнении емкости ЕП, проверка условий наличия чистой воды (НуБ), залив до верхнего уровня емкости ЕП (ВуР); ручное управление с пульта оператора (5.00)).

Рис. 2. Фрагмент релейно-контактной схемы

Во второй секции описан процесс управления дозированием пушонки (Автоматическая настройка таймера, проверка наличия пушонки и включение привода дозиметра (засыпка пушонки) в ЕП; ручное управление с пульта оператора (6.00)); В третей секции показано управление мешалкой. Пульт оператора (сенсорный экран) разработан с использованием программы СХDesigner (Оmron).

Диалоговое окно оператора локальных сооружений обезвреживания фильтрата содержит дуплексный экран по управлению и мониторингу физикохимических параметров.

Выводы

Применение промышленного контроллера Omron и комплекса программного обеспечения CX-Programmer и CX-Designer показало техникоэкономическую целесообразность и гибкость реализации при внедрении технологии рециркуляции фильтрата и орошения полигона ТБО.

Литература

1.Артемов Н.И. [и др.]. Технологии автоматизированного управления полигоном твердых бытовых отходов / Н.И. Артемов, Т.Г. Середа, С.Н. Костарев, О.Б. Низамутдинов // Международный журнал экспериментального образования. 2010. № 11. С. 43.

2.Костарев С.Н., Середа Т.Г., Михайлова М.А. Разработка автоматизированной системы мониторинга и управления природно-техническими системами утилизации отходов // Фундаментальные исследования. 2013. – № 6-2. – С. 273–277.

3.Костарев С.Н. Мониторинг и управление физико-химическими параметрами в природно-технических системах утилизации отходов // Сборник научных трудов Sworld. 2013. Т. 5. № 3. С. 78–82.

278

4.Лабораторный стенд «Средства автоматизации и управления «САУ-МИНИ»» / Методические указания. – Челябинск, 2010.

5.Середа Т.Г. Разработка комплексной очистки стоков с полигонов захоронения твердых бытовых отходов /Автореферат дисс.… канд. техн. наук / Тула, 2000.

6. Середа Т.Г., Костарев С.Н., Плахова Л.В. Патент на изобретение RUS 2162059. Способ очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов от тяжелых металлов.– М., ФИПС, 06.01.2000.

7.Середа Т.Г., Костарев С.Н. Разработка методов проектирования автоматизированных систем обработки информации и управления искусственными экосистемами хранения отходов // Экологические системы и приборы. – 2006. – № 11. – С. 21–24.

8.Середа Т.Г., Костарев С.Н. Рекомендации по биоочистке стоков на полигонах захоронения твердых бытовых отходов // Наука-производству. 2002. № 4. С. 47.

9.Середа Т.Г. Инженерные решения по биологической рекультивации полигонов твердых бытовых отходов // Экология и промышленность России. 2006. № 8. С. 13-15.

10.Середа Т.Г., Костарев С.Н. Научные подходы к автоматизированному проектированию полигонов твѐрдых бытовых отходов // Наука-производству. 2007. № 5. С. 43-46.

УДК 502:631.86

И.Г. Михеева – студентка 5 курса; Е.В. Пименова, зав. кафедрой экологии; Н.И. Никитская, доцент – научные руководители,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

БИОТЕСТИРОВАНИЕ ОТХОДОВ ОАО «КАМАБУМПРОМ» В ЛАБОРАТОРНОМ ОПЫТЕ

Аннотация. Приведены результаты оценки фитотоксичности отходов коры длительного срока хранения, отобранных в разных точках короотвала. Показано, что водная вытяжка двух проб токсична для проростков редиса, в то же время при внесении мелкоразмолотых отходов в почву в дозе 5 г/кг в лабораторном опыте на ячмене данные пробы оказались нетоксичными, но выявлено негативное влияние на растения других проб отходов. Внесение неразмолотых короотходов в дозе 140 г/кг при совместном внесении с удобрениями не привело к угнетению растений.

Ключевые слова: короотходы, фитотоксичность, метод проростков.

Внастоящее время проблема утилизации древесных отходов возрастает и приобретает особый смысл для предприятий, на которых в процессе переработки древесины сбрасываются в качестве отходов: кора, опил, которые не находят сбыта и вывозятся в отвалы. Находясь в больших кучах, древесные отходы подвергаются действию атмосферного воздуха, влаги, бактерий, грибков и насекомых.

На территории Пермского края функционирует предприятие целлюлознобумажной промышленности, столкнувшееся с проблемой утилизации древесных отходов – ОАО «Камабумпром». Комбинат действует в городе Краснокамске с 1936 года и производит целлюлозу и бумагу. Комбинат складирует отходы производства уже более 70 лет.

Вто время как отходы производства деревоперерабатывающих предприятий занимают большие площади заводских территорий, загрязняют естественные водоемы, почву и атмосферный воздух, они могут быть продуктивно использованы в сельском хозяйстве.

279

Материалы и методы. При определении пригодности отходов ОАО «Камабумпром» для возможности их использования в сельском хозяйстве проведен лабораторный опыт, целью которого является выявление фитотоксичности отходов короотвала, отобранных в пяти точках короотвала, на рост и развитие растений-биотестов. Для этого использовались методики определения фитотоксичности водной вытяжки из отходов (тест-объект редис сорта Розово-красный с белым кончиком) [1] и определения фитотоксичности отходов методом проростков.

Водные вытяжки приготовлены из измельченных отходов (размер частиц менее 0,25 мм), соотношение кора : вода 1: 10. Контрольводопроводная отстоянная вода. Опыт заложен в четырех повторностях.

Для определения влияния отходов при их внесении в почву методом проростков использовался тест-объект ячмень сорта Родник Прикамья. Для закладки опыта использовалась дерново-подзолистая среднесуглинистая почва с рН 4,6 содержанием гумуса 3,9%, подвижных фосфатов 395 мг/кг.

Для проведения опыта предложены следующие варианты: 1.Контроль – почва; 2.Почва + N0,03P0,03К0,03 ; 3.Почва + измельченная кора с точки №1.1 (5 г/кг); 4.Почва + измельченная кора с точки №1.2 (5 г/кг); 5. Почва + измельченная кора с точки №1.3 (5 г/кг); 6.Почва + измельченная кора с точки №2 (5 г/кг); 7.Почва + измельченная кора с точки №3 (5 г/кг); 8.Почва + кора без измельчения с точки №2 (140 г/кг) + N0,03P0,03К0,03. Повторность опыта четырехкратная, результаты учитывались на 14 день.

Результаты исследований. Исследование действия водной вытяжки отходов ОАО «Камабумпром» выявило угнетающее действие коры, отобранной с точки №1.3 как на длину проростка, так и на длину корня растений редиса (табл.1). По соотношению длины проростка и корня значительных отклонений от контрольного не наблюдалось.

При внесении отходов в почву эффект фитостимуляции длины проростка ячменя получен в вариантах с корой, отобранной с точек №1.1, №1.2 (табл. 2). Угнетающее действие на проростки ячменя оказала кора №2, №3. На длину корня растений ячменя отмечен эффект фитотоксичности внесенной в почву коры, отобранной с точек №2. Фитостимулирующее действие на длину корня оказала кора, отобранная с точек №1.2, №1.3. На массу надземной части растений ячменя при внесении в почву токсичное действие оказала кора, отобранная с точек №1.3, №2, №3. Фитостимулирующее действие на длину проростка оказала кора, отобранная с точек №1.1, №1.2, а также отход без измельчения с точки №2.

280