Введение к работе
Актуальность темы. Повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха промышленных городов и населенных пунктов Иркутской области, обусловлен поступлением в атмосферу значительного количества выбросов, образующихся в результате деятельности промышленных предприятий, расположенных на данных территориях. Регион характеризуется высокой степенью индустриализации. Здесь, на относительно небольшой территории, сосредоточены мощные предприятия теплоэнергетики, химической и нефтехимической промышленности, цветной металлургии, стройиндустрии и других производств. По многолетним данным Иркутского Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ИУГМС) Иркутск, Ангарск и Шелехов регулярно входят в приоритетный список 45 городов России с очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, а города Усолье-Сибирское и Черемхово входят в перечень городов с высоким уровнем загрязнения воздушного бассейна. Во всех указанных городах на протяжении последних лет по данным опробования снегового покрова, отмечается высокая интенсивность твердофазной нагрузки.
Кристаллические фазы аэрозолей попадают в приземную атмосферу от природных и техногенных источников (стационарных и передвижных). Долговременное воздействие различных техногенных кристаллическое фаз, находящихся в составе аэрозолей и образующихся в результате деятельности различных промышленных предприятий, является причиной многих профессиональных заболеваний. Фазовый состав аэрозолей на территории промышленных городов практически не изучался, так как существовавшие ранее методики не позволяли одновременно исследовать качественный состав и количественное содержание кристаллических фаз аэрозолей. Для изучения состава твердофазных частиц аэрозолей, представляющих высокую опасность для окружающей среды, необходим был новый подход. Это и обуславливает актуальность проводимых диссертационных исследований.
Объектами исследований являлись природно-технические системы теплоэнергетической, химической, металлургической, железнодорожной и горнодобывающей отраслей.
Предмет исследований: твердые фазы аэрозолей, образующиеся в результате деятельности различных промышленных предприятий, установленные в твердом остатке снегогеохимических проб.
Цель работы. Анализ техногенного заірязнения приземной атмосферы твердофазными частицами аэрозолей в природно-технических системах Иркутской области и разработка способов, направленных на снижение уровня твердофазной техногенной нагрузки на прилегающих территориях.
Основные задачи исследований:
1. Выявить эффективный метод изучения качественного и количественного состава твердофазных частиц аэрозолей.
-
Определить генетические типы кристаллических фаз аэрозолей, установленных в твердых остатках сиегогеохимических проб.
-
Установить зависимость состава кристаллических фаз аэрозолей с деятельностью различных природно-технических систем на территории Иркутской области.
-
Выполнить зонирование изучаемой территории по составу и интенсивности аэрозольной твердофазной нагрузки на региональном и локальных уровнях; составить карты геоэкологического зонирования.
-
Разработать экономически эффективные и экологически безопасные способы утилизации промышленных отходов, направленные на снижение техногенной твердофазной нагрузки в приземной атмосфере на территориях промышленных предприятий, прилегающих к акватории оз. Байкал.
Методы исследований. При изучении техногенного загрязнения приземной атмосферы твердофазными частицами аэрозолей применялся следующий комплекс методов: снегогеохимическое опробование снежного покрова: диагностика состава кристаллических фаз аэрозолей с применением рентгеновского количественного фазового анализа на установке «ДРОН - 2» с использованием картотеки Объединенного комитета по порошковым дифракционным стандартам 1982 г. CILIA (Inorganic. JCPDS. Swarthmore, Pennsylvania, USA, 1982); атомно-эмиссионный спектральный анализ на 42 элемента; определение содержаний U, Th, К и удельной активности радионуклидов ' 7Cs, 226Ra, 232Th и 4СК на низкофоновой гамма-спектрометрической установке; экспрессные биологические анализы по определению токсичности отходов проведены в Институте токсикологии (г. Байкальск).
Опытно-промышленные испытания по апробации предлагаемых способов утилизации отходов проводились в центральной строительной лаборатории «Стройконтроль» завода ЖБК СМТ-14 филиала ОАО «РЖД». ,-
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Применение дифрактометрического анализа при исследовании твердого остатка сиегогеохимических проб позволяет оценить качественный и количественный состав твердофазных частиц аэрозолей.
-
Установленные дифрактометрией техногенные кристаллические фазы в аэрозолях, обладающие фиброгенной активностью, являются объективными индикаторами оценки состояния приземной атмосферы в различных природно-технических системах (теплоэнергетических, химических, металлургических, горнорудных).
-
Разработанные способы безопасной утилизации скопившихся промышленных отходов в городах Прибайкалья позволяют минимизировать уровень техногенного воздействия твердофазных частиц аэрозолей.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом и результатами аналитических исследований, выполненных в аккредитованных лабораториях: центральной аналитической лаборатории «Урангеологоразведка» Байкальского филиала
«Сосновгеология» аттестат аккредитации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии России № РОСС RU. 0001.51144 (действителен до 18.10.2012 г.) и испытательной лаборатории «Стройкон-троль» завода ЖБК СМТ-14 филиала ОАО «РЖД» свидетельство ИЦСМиС N 905 от 23.09.2002 г. Достоверность результатов экспрессного рентгенографического количественного фазового анализа подтверждена сравнением с результатами, выполненными по данным силикатного анализа.
Личный вклад автора заключается в: отборе снегогеохимических проб; исследовании состава кристаллических фаз аэрозолей и интенсивности техногенной нагрузки; статистической обработке данных аналитических исследований; изучении физико-механических характеристик отходов (источников аэрозолей); разработке способов изготовления строительных материалов из отходов и проведении испытаний полученных изделий.
Научная новизна. Применен дифрактометрический анализ для изучения качественного и количественного состава твердого остатка снегогеохимических проб. Установлена зависимость состава кристаллических фаз аэрозолей с деятельностью промышленных предприятий. По результатам многолетних экспериментов выделены техногенные кристаллические фазы, являющиеся индикаторами конкретных источников загрязнения приземной атмосферы. Выполнено зонирование территорий промышленных городов Иркутской области по составу и интенсивности твердофазных частиц аэрозолей.
Практическая значимость. На Федеральном уровне исследования были предусмотрены Департаментом безопасности движения и экологии МПС Российской Федерации в Экологической программе железнодорожного транспорта на 2001-2005 г.г. в разделе 14.3.00 «Использование и обезвреживание отходов. Защита почв от загрязнения». На локальном уровне, для Ангасольского щебеночного завода, исследования проводились по хоздоговорам с ВСЖД.
В результате проведенных снегогеохимических исследований в ФГУП «Урангеологоразведка» Байкальский филиал «Сосновгеология» внедрено методическое руководство по изучению состава кристаллических фаз аэрозолей с применением дифрактометрии.
При разработке мероприятий по снижению уровня твердофазной нагрузки в приземной атмосфере на территории южного побережья озера Байкал, уточнен класс опасности отходов, скопившихся в карьерах щебеночного завода, что позволило в полном объеме использовать пылящий отсев в производстве строительных материалов и снизить интенсивность твердофазной нагрузки на данной территории. По результатам выполненных работ, для Ангасольского щебеночного завода, разработаны и внедрены способы переработки карьерных отходов. Суммарный экономический эффект от снижения платежей за размещение и от переработки отходов может достигать до 8 млн. руб. в год.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях и семинарах. Результаты исследований на различных этапах освещались на Международном уровне: на экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 2000); на научно-технических конференциях «Новые материалы и технологии на рубеже веков» (Пенза, 2000); «Энергосберегающие технологии и окружающая среда» (Иркутск, 2004); на Всероссийском уровне: на научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов» (Москва, 2000); «Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2002); «Информационные технологии и модели в решении современных проблем экологии» (Тула, 2002); на Совещании руководителей природоохранных подразделений железных дорог по обмену опытом обеспечения экологаческой безопасности в условиях структурной реформы» (Иркутск, 2003): на региональном уровне: на научно-практических конференциях «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока Транссибу» (Новосибирск, 2002); «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2000.2001,2002,2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них 1 монография.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 150 стр., состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (125 наименований), 19 рис., 25 табл. и 6 прил.
Похожие диссертации на Оценка состава твердых фаз аэрозолей в природно-технических системах и перспективные направления утилизации продуктов их накопления в городах Прибайкалья
