Разработка технологии ремедиации водосборных территорий, подверженных влиянию электрометаллургического комплекса : на примере реки Миасс города Челябинска

• Автор: Ульрих, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Природные почвенно-климатические условия района изучаемой

территории

1.2 Загрязнение окружающей среды исследуемой территории тяжелыми металлами

1.3 Происхождение и крупнейшие месторождения глауконита

1.3.1 Происхождение глауконитов

1.3.2 Месторождения глауконита

1.4 Свойства глауконитов

1.5 Область применения глауконита
1.5.1 Использование в промышленности
1.5.2 Использование в сельском хозяйстве
1.6 Структура и характеристики глауконита
1.7 Растения, произрастающие на исследуемой территории
1.7.1 Пырей ползучий
1.7.2 Овсяница луговая
1.7.3 Житняк гребенчатый
Глава 2 Объекты, методика и условия проведения исследований
2.1 Методика и условия проведения лабораторных и натурных исследований
2.2 Методика статистической обработки результатов лабораторных и натурных исследований
Глава 3 Геоэкологическое состояние водосборной территории
3.1 Состояние водосборной территории реки Миасс в зоне промышленных предприятий
3.2 Формы существования тяжелых металлов в поверхностном
и грунтовом стоках исследуемой территории
Глава 4 Сорбция меди и цинка глауконитом гранулированным в лабораторных и натурных условиях
4.1 Сравнительные особенности сорбции меди и цинка глауконитом гранулированным с некоторыми почвенными минералами
4.2 Изучение динамики насыщения функциональных ионообменных
групп
4.3 Изучение природы взаимодействия глауконита с ионами меди и цинка
4.4 Влияние pH раствора на процесс сорбции ионов меди и цинка
глауконитом гранулированным
4.5 Изучение скорости сорбции ионов меди и цинка глауконитом

4.6 Определение динамической емкости сорбента
4.7 Установление оптимального состава системы глауконит - подсушенная зеленая масса растений (п.з.м.)
4.8 Лабораторные исследования сорбции меди и цинка в системе почва -металл - глауконит
4.9 Натурные исследования сорбции меди и цинка в системе загрязненная почва — металл — глауконит
4.10 Исследование влияния температуры на сорбционную способность системы почва - глауконит
Глава 5 Поглощение меди и цинка злаковыми травами в лабораторных и натурных условиях
5.1 Определение пределов токсичности по величине pH и концентрации соединений металлов для злаковой растительности
5.2 Определение поглотительных свойств растений по отношению к тяжелым металлам
5.3 Исследование сорбционных характеристик сорбента и поглотительных свойств злаковых растений при их совместном использовании в лабораторных условиях
5.4 Исследование сорбционных характеристик сорбента и поглотительных свойств злаковых растений при их совместном использовании в натурных условиях
Глава 6 Технологические решения по ремедиации водосборной территории и поверхностного стока от тяжелых металлов
6.1 Характеристика технологии ремедиации водосборной территории
6.2 Механизация технологических процессов ремедиации водосборной территории и защиты водных объектов
6.3 Технико-экономические показатели и предотвращенный экологический ущерб
6.3.1 Технико-экономические расчеты предлагаемой технологии
6.3.2 Расчет предотвращенного экологического ущерба
6.4 Предложения производству
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время техногенные воздействия промышленных предприятий на окружающую среду привели к загрязнению почв водосборных территорий тяжелыми металлами и, как следствие, к экологической деградации водных объектов.
Металлургические предприятия в г. Челябинске являются основными загрязнителями окружающей среды тяжелыми металлами, в том числе медью и цинком. В выбросах металлургических производств они находятся в основном в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и создаются предпосылки для их поступления в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полураспада цинка составляет до 500 лет, меди - до 1500 лет.
На исследуемой водосборной территории тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическими комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки.
Большинство технологий восстановления загрязненных территорий базируются на применении сорбентов и растений. Одним из наиболее известных сорбентов является глауконит, сорбционные свойства которого известны для таких металлов, как кадмий, олово, ртуть, хром, никель, а также нефтепродуктов, редкоземельных и радиоактивных элементов.
Однако закономерности и параметры сорбции глауконитом металлов меди и цинка в настоящее время не изучены. Кроме того, отсутствуют и достоверные данные о поглощении этих металлов растениями. Отсутствие

зировались. Подготовка анализируемых растительных проб для анализа на содержание цинка и меди проводилась следующим образом. В кварцевый стаканчик или фарфоровый тигель объемом 20,0 см3, предварительно проверенный на чистоту, помещали навеску (0,1-0,5 г) анализируемой пробы. Навеску пробы высушивали на электроплитке или в выпаривателе печи ПДП при температуре 250-400 °С до прекращения выделения дымов. Добавляли 1 см3 азотной кислоты (концентрация кислоты должна быть не менее 9 моль/дм3) и 0,5 см 30%-го раствора пероксида водорода и осторожно выпаривали на электроплитке или в выпаривателе печи ПДП при температуре 200-350 °С до прекращения выделения дымов, не допуская разбрызгивания. Затем стаканчик помещали в муфельную печь при температуре 450 °С и выдерживали 30 минут, после чего стаканчик вынимали. Повторяли обработку пробы азотной кислотой с добавлением пероксида водорода по указанной схеме до получения однородной золы без угольных включений (белого, серого или рыжеватого цвета) [22]. Стаканчик охлаждали до комнатной температуры. Золу растворяли в 1 см3 концентрированной соляной кислотой и выпаривали раствор до влажного осадка при температуре 150-200 °С. Затем осадок растворяли в 10 см обессоленной воды (отобрать мерной пипеткой), перемешивая раствор стеклянной палочкой. Если образовывался нерастворимый осадок, давали ему осесть на дно. Для анализа использовался прозрачный раствор над осадком на анализаторе ТА. Измеряли индикаторной бумагой pH полученного минерализата: значение pH должно быть не меньше 3. В противном случае повторить процедуру выпаривания и растворения осадка в 10 см3 обессоленной воды [22].
Анализы проводятся с двумя параллельными. Среднее арифметическое двух параллельных — результат определения одной пробы. Результаты вычисляют до второго десятичного знака.
Допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышали 33%.