850

УДК 504.3

Г.Г. Нургалеева, А.С. Савченко – студенты; С.В. Лихачев – доцент, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАРКИ УГЛЯ

ДЛЯ ПАРОВОГО ТВЕРДОТОПЛИВНОГО КОТЛА КЕ-2.5-14С

Аннотация. Теплоэнергетические установки, работающие на угле, относятся к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха в городах. Процессы сжигания органического топлива, как правило, сопровождаются выбросами таких загрязняющих веществ, как диоксид серы, оксиды азота, диоксины, тяжелые металлы, а также твердые частицы различного химического состава и размеров. При сжигании ископаемого топлива в атмосферный воздух также поступает очень большой объем парниковых газов [1].

Ключевые слова: уголь, углекислый газ СО2., загрязнение атмосферы.

Основное количество углерода выбрасывается в виде углекислого газа СО2 и не относится к числу токсичных компонентов, но в глобальном масштабе может оказать некоторое влияние на состояние атмосферы и даже климат планеты. Окись углерода является токсичным компонентом, но при рационально построенном процессе горения в топке котла содержание СО в уходящих дымовых газах незначительно. Главными компонентами, определяющими загрязнение атмосферы в районе расположения котельных, являются сернистый ангидрид SО2 и окислы азота NО и NО2. В топочной камере образуется в основном окись азота NО. Однако при ее движении в атмосфере происходит частичное доокисление, вследствие чего расчет ведут на наиболее токсичную двуокись азота [2].

Основными характеристиками марки каменного угля марки ДР (длиннопламенный, рядовой) и бурого угля марки 2БР (второй, бурый, рядовой) представлены в таблице 1.

КЕ-2.5-14С является котлом с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками, предназначен для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Технические характеристики парового котла КЕ-2,5-14С – Повышен КПД котлов серии за счет снижения химических и механических недожогов в топке, паропроизводительность, т/ч - 2.5, расчетное топливо - каменный и бурый уголь, топочное устройство типа ПТЛ-РПК, давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см2) – 1,3(13,0), температура насыщенного пара на выходе – 194°С.

Таблица 1

Экологическая, технологическая и экономическая характеристика сравниваемых марок угля

На рисунках 1 и 2 представлены схемы котла КЕ-2,5-14С и топочного устройства ЗП-РПК-2 1800/1525 характеристики которых использованы в расчетах.

Для расчета потребности в топливе на выработку установленного количества тепловой энергии используется следующая формула:

Вгод – годовая потребность в топливе, т; η – КПД котла (для котла КЕ-2,5-14С данный показатель составляет 0,91);

Qобщ – потребность тепловой энергии, Гкалл; Qниз – низшая теплота сгорания топлива, Ккалл.

По расчетам выброса загрязняющих веществ при использовании разных марок угля выявилось, что выбросы всех загрязняющих веществ (SO2, NO2, Cl, As, CO, бенз(а)пирен, твердые частицы) при использовании бурого угля превышают количество выбросов при использовании каменного угля (таблица 2).

252

Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ показал, что при использовании каменного угля плата за выбросы ЗВ составила 405 руб., в то время как у бурого угля – 724 руб.

На основании данных о зольности произведен упрощенный расчет образования золы. Золы углей как правило имеют третий класс опасности, что было учтено в расчетах. Расчет платы за негативное воздействие на окружающую среду в части образования и размещения отходов (золы) показал, что при использовании каменного угля марки ДР плата составляет 6140 руб., а при использовании бурого угля марки

2БР – 9059 руб.

Анализ экономических характеристик включающих стоимость топлива и платы за негативное воздействие (выбросы загрязняющих веществ и образование отходов) показал, что использование более дешѐвого угля с более выраженными отрицательными экологическими характеристиками является более выгодным чем при использовании более дорогого каменного угля (таблица 3).

Таким образом, учет платы за выбросы загрязняющих веществ и образование отходов (золы) не оказал влияния на экономическое обоснование выбора марки угля. В России в настоящее время действуют низкие нормативы платы за негативное воздействие на окружающую среду, которые не стимулируют природопользователей применять более экологичные марки угля.

Литература

1.Белоус, В.У. Защита атмосферного воздуха от загрязнения теплоэнергетическими установками // Экология производства. 2011. №1. С. 71-77.

2.Голицын, А. Н. Основы промышленной экологии. М.: Академия, 2002. 240 с.

253

УДК 544.723.21

А.А. Нуртинова, А.В. Ярома – студентки; И.Д. Якимова – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

АДСОРБЦИЯ КИСЛОТ РАЗЛИЧНЫМИ АДСОРБЕНТАМИ

Аннотация. В работе представлены сведения о трех энтеросорбентах: активированный уголь, карбопект, полисорб. Представлены результаты исследований их адсорбционной способности, по отношению к уксусной и хлороводородной кислотам.

Ключевые слова: адсорбция, энтеросорбенты, сорбционная емкость, кислота, алкалиметрия.

Целью данного исследования: было сравнение адсорбционной способности известных энтеросорбентов по отношению к органическим и неорганическим кислотам. Для исследования были выбраны три энтеросорбента: активированный уголь, карбопект, полисорб.

Энтеросорбенты – лекарственные средства различной структуры, осуществляющие связывание экзо- и эндогенных веществ в желудочно-кишечном тракте путем адсорбции, абсорбции, ионообмена, комплексообразования. Основной характеристикой сорбентов является их сорбционная емкость, у активированного угля она составляет 1,5-2 м2/г, у карбопекта – до 4 м2/г. (производитель - ЗАО «Медисорб», г. Пермь). Полисорб – это коллоидный диоксид кремния, сорбционная емкость – 300 м2/г (производитель ЗАО «Полисорб», г. Челябинск). В таблице 1 представлены составы препаратов и их рыночная стоимость в январе 2015 года в г. Перми.

Из литературных источников [2] известно, что активированный уголь, имея в основном гидрофобную поверхность, обладает малым сродством к молекулам воды. В связи с этим, чем меньше гидратированы, т.е. более гидрофобны молекулы, тем легче они сорбируются углем из водной фазы. Алифатические соединения, т.е. вещества, содержащие открытые, в том числе и разветвленные цепи углеродных атомов, сорбируются тем лучше, чем длиннее их углеродный скелет. Усиливает сорбцию и замена атомов водорода на группы большей молекулярной массы, наличие в структуре веществ алифатических, гетероциклических и ароматических составляющих.

254

По сорбционной способности неорганические кислоты можно расположить в следующий ряд [4]:

HJ04 > НВrOз > НJO3 > НJ > НClO3 > НСN > НРО3 > НNО3 > Н2S04 > НВг > >НС1 > Н3РО4

Также, активированный уголь лучше адсорбирует уксусную кислоту, по сравнению с неорганическими кислотами, что представляет следующий ряд [4]:

CH3COOH > H2SO4 > HCl.

Поэтому, опираясь на литературные данные, было решено проверить адсорбционную способность новых энтеросорбентов по сравнению с хорошо известным активированным углем.

Описание эксперимента: для исследования процесса адсорбции брали по 0,5 г каждого адсорбента и по 50 мл 0,1 моль-экв/л HCl и 0,1моль-экв/л СН3СООН. Время адсорбции – 24 часа. Предварительно были определены точные концентрации кислот методом кислотно-основного титрования: алкалиметрия [1]. После завершения процесса адсорбции растворы были отфильтрованы через бумажные фильтры. Затем вновь определены концентрации кислот после адсорбции методом алкалиметрией.

Результаты эксперимента представлены в таблице 2. Адсорбированное количество кислоты рассчитывали по формуле [3]:

где, Х - адсорбция кислоты 100 г адсорбента, ммоль/100г; В - объем раствора кислоты, взятый для адсорбции, мл; (Тк0-Тк) – титры кислот до и после адсорбции; Vк- объем раствора кислоты, взятый для титрования; т - масса адсорбента; Сн0 - нормальность основания.

Выводы: Из представленных данных следует, что активированный уголь лучше других энтеросорбентов поглощает кислоты, при этом органические кислоты лучше адсорбируются всеми сорбентами, по сравнению с неорганическими. Адсорбция уксусной кислоты препаратом «Полисорб» на основе оксида кремния, меньше, чем препаратов, в составе которых присутствует активированный уголь. При выборе сорбентов необходимо учитывать и стоимость препаратов на современном аптечном рынке, активированный уголь по цене выглядит привлекательней.

Литература

1.Британ, Е.А. Лабораторный практикум по аналитической химии: учебное пособие / Е.А., Британ [и др.]. Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО Пермская ГСХА, 2007. 159с.

2.Тарасевич, М.Р. Электрохимия углеродных материалов. М: Изд-во «Наука», 1984. 253 с.

3.Юнникова, Л.П. Физическая и коллоидная химия: учебное пособие / Л.П., Юнникова [и др.]. Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013. 144с.

4.www.sergey-osetrov.narod.ru

255

УДК 631.4

А.В. Оборина – студентка; М.А. Алешин – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЧВЕННОГО АГРОХИМИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ

«ИП ВАЛЕЕВ Р.Р.» ИЛЬИНСКОГО РАЙОНА ПЕРМСКОГО КРАЯ

Аннотация. Обследование почв проводят для оценки их плодородия. В результате этого получают данные об агрохимических и физико-химических свойствах почв. На их основе в последующем составляют агрохимические картограммы кислотности и содержания элементов питания в почве, которые используют при разработке плана химической мелиорации и применения удобрений.

Ключевые слова: агрохимическое картирование, результаты обследования, физико-химические свойства, элементы питания.

Под плодородием почвы понимают способность почвы обеспечивать растения всеми необходимыми условиями роста и развития. Плодородие зависит от многих показателей, в том числе и от агрохимических свойств почвы. Агрохимическое обследование сельскохозяйственных угодий ИП Валеева Р.Р. проводилось во второй декаде мая 2014 года. В рамках данного обследования проводился отбор смешанных образцов с элементарных участков площадью ~ 8 га. Всего с сельскохозяйственных угодий хозяйства площадью 1171,4 га был отобрано 80 смешанных почвенных образцов.

Лабораторные анализы почвенных образов проводились в лаборатории кафедры агрохимии Пермской ГСХА и включали в себя определение следующих показателей:

 кислотность почвенного раствора (рНКСl – потенциометрическим методом) по ГОСТу 26483-85;

подвижные соединения фосфора (Р2О5) и калия (К2О) по Кирсанову в модификации ЦИНАО по ГОСТу 26207-91;

подвижные соединения фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО по ГОСТу 26207-91;

гидролитическая кислотность по Каппену (ГОСТ 26212-91);

сумма обменных оснований по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-

88)[1].

На основании полученных результатов были составлены сводные таблицы по отдельным агрохимическим показателям с учетом типа сельскохозяйственных угодий (табл. 1).

На основании данных, представленных в таблице 1, можно отметить, что основная часть (96,2 %) площади пашни расположена на близких к нейтральным и нейтральных дерново-карбонатных почвах. В свою очередь массивы сенокосов, большей своей частью (66,9 %), представлены на средне- и слабокислых участках, расположенных преимущественно на дерново-подзолистых почвах.

256

На основании данных представлена в таблице 2, можно отметить, что обследуемая территория, не зависимо от типа сельскохозяйственных угодий, представлена почвами с содержанием подвижного фосфора более 100 мг/кг. Средневзвешенный показатель обеспеченности почв подвижным фосфором на обследованной территории хозяйства высокий и составляет в зависимости от типа почвы 231,1 и 68,0 мг на 1 кг почвы соответственно.

Таблица 3

Группировка почв по содержанию обменного калия (К2О), мг/кг почвы

По данным агрохимического обследования, наибольшую площадь под пашней и сенокосом (89,5 % и 90,7 % соответственно) занимают почвы с высокой обеспеченностью обменным калием. Во внесении калийных удобрений растения нуждаются слабо. Средневзвешенный показатель содержания обменного калия по отдельным типам почв составляет 200,5 и 493,4 мг/кг почвы соответственно.

257

Несмотря на высокое содержание элементов питания в почве и близкую к нейтральной реакцию почвенного раствора у преобладающего числа сельскохозяйственных угодий, некоторая их часть все таки нуждается в проведении известкования. Внесение извести значительно снижает вредное действие на растение кислотности почвы и подвижного алюминия. Кроме того, известь является источником кальциевого питания. На произвесткованных участках действие минеральных и органических удобрений, как правило, выше в 1,5-2 раза.

В качестве альтернативы, можно предложить хозяйству использовать вместо стандартных мелиорантов, более дешевые источники кальция в виде отходов производства (цементная пыль, доменный шлак, древесную золу).

Более высокие прибавки от известкования получают на участках с более низкими значениями рНKCl. В последующем известкуются участки со среднекислыми и слабокислыми почвами. Влияние известковых материалов отмечается в течение всей ротации севооборота. В последующем возможно проведение поддерживающего известкования.

Обследованная часть сельскохозяйственных угодий хозяйства по содержанию элементов питания характеризуется комплексом показателей в «положительном диапазоне». Данный термин не является преувеличением, т.к. 100 % почв хозяйства, на которых проводилось обследование, характеризуются повышенным, высоким и очень высоким содержанием подвижного фосфора и обменного калия.

Ситуация является абсолютно отличной от той, что складывается в целом по региону, где около 85 % земель разных категорий хозяйств характеризуются очень низким и низким содержанием подвижного фосфора, а также низким и средним содержанием обменного калия. Данное состояние является особенно «ценным» в виду того, что использование фосфорных удобрений в хозяйствах нашего региона крайне ограничено вследствие их дороговизны.

Большинство почв лучше обеспечено калием, чем азотом и фосфором. Поэтому при недостатке азота и фосфора в почве эффективность калийных удобрений не проявляется, а при внесении азотных и фосфорных эффективность калийных удобрений повышается.

Грамотный подбор сельскохозяйственных культур возделываемых в хозяйстве и характер использования обследованной территории, а также обеспеченность почв элементами питания, позволяют свести к минимуму использование

258

минеральных удобрений. Наиболее рациональным на данный момент, является внесение в хозяйстве ИП Валеев Р.Р. местных органических удобрений, а также незначительного количества элементов питания в составе комплексных удобрений при посеве.

Литература 1. Мудрых, Н.М. Лабораторные занятия по агрохимии [Текст]: лабораторная работа /

Н.М. Мудрых, М.А. Алѐшин; рецензент Е.А. Ренев. Пермь: Изд-во ФГБОУ впо Пермская ГСХА,

2013. 51 с.

УДК 502.175:502.5:574(470.53)

В.В. Оборина – студентка; Л.П. Быкова – доцент,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ Р. МУЛЯНКИ С ПОМОЩЬЮ ЗООБЕНТОСА И ЗООПЛАНКТОНА

Аннотация. В данной статье рассмотрены основные источники загрязнения воды р. Мулянки, оценен качественный и количественный состав воды, проанализировано видовое разнообразие зоопланктона и зообентоса, дана оценка состояния водной экосистемы р. Мулянки.

Ключевые слова: зоопланктон, зообентос, биоиндикация, сапробность, класс качества воды, биотический индекс.

Гидробиологические объекты являются хорошими биоиндикаторами водных экосистем. В естественных условиях водоема зоопланктон и зообентос характеризуются относительным постоянством видового состава и динамической устойчивостью. Любое изменение условий существования организмов отражается на их видовом составе, количественных показателях. Зоопланктон используют как индикатор эвтрофирования и загрязнения вод, зообентос служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды [1].

Река Мулянка протекает в черте города Перми и подвергается загрязнению промышленными и бытовыми отходами, сбросами животноводческих ферм, лесокомбината, лакокрасочного завода и других предприятий [3]. Среди промышленных выбросов особую опасность для живых организмов водоемов представляют нефтепродукты, кислоты, соли и различного рода токсиканты, которые вносят существенные изменения в степень солености водоемов, кислородный режим.

Целью исследования является оценка состояния водной экосистемы р. Мулянка с помощью зообентоса и зоопланктона. Анализ качества водоема проводился с помощью физико-химических и биологических методов. Для исследования были выбраны три участка на территории города Перми: микрорайон Парковый – многоэтажные жилые застройки, место ловли рыбы и отдыха горожан; микрорайон Верхние Муллы – участок, на который оказывается большое влияние от автотранспорта; с. Мулянка – происходит сброс очищенных сточных вод с очистных сооружений.

259

Отбор проб воды р. Мулянка проводился стандартным методом на трѐх участках, на каждом из них по две точки в трѐх повторностях. В пробах определяли рН воды, содержание нитрат-иона, нитрит-иона, иона аммония, нефтепродуктов, СПАВов, фосфат-иона, хлорид-иона, сульфат-иона, растворенного кислорода по Винклеру.

По результатам физико-химических анализов реакция среды в пробах слабощелочная и щелочная, что соответствует ПДКр.х. (табл.1).

Прослеживается увеличение БПК5 на участках 1 и 2. Это может быть связано с происходящими биологическими процессами в водоеме: выделение большего количества кислорода водными обитателями, но параллельно этому небольшое его потребление. Концентрация растворенного кислорода зависит также от абиотических факторов – температуры воды и давления. В июне на всех участках более низкое содержание кислорода при повышении температурного режима, обусловлено снижением скорости растворения атмосферного воздуха и малой биомассой подводных растений. В июле и августе показатели соответствовали нормативам рыбохозяйственного водоема.

Содержание нитрит-иона превышает ПДКр.х. (0,08 мг/дм3) и составляет от 0,03 до 9,41 мг/дм3. Повышенное количество нитритов свидетельствует об органическом загрязнении водоема, процесс их образования опережает окисление в нитраты. Параллельно с этим обычно сопутствует повышение концентрации аммиака (табл. 2).