Введение к работе
Актуальность темы. Растущее промышленное производство является источником массы побочных продуктов - промышленных отходов, утилизация которых, в свою очередь, является одной из наиболее серьезных экологических проблем современности. Устойчивое развитие цивилизации возможно лишь при условии разработки таких технологий, которые по примеру природных процессов формировали бы безотходные циклические производства. Однако до сих пор подобных технологий практически не создано даже в наиболее развитых западных странах. Задача современного этапа - разработка технологий утилизации промышленных отходов с использованием природного потенциала техногенно-нарушенных территорий. Такой подход, направленный на создание человеком благоприятных условий для утилизации отходов в естественных природных процессах (например, почвообразование) и подразумевающий предварительную подготовку отходов и территории для естественной утилизации вместо высокозатратной принудительной утилизации (обезвреживания), может успешно применяться для определенного спектра отходов различного происхождения (от нефтедобычи и электроэнергетики до пищевого производства и коммунального хозяйства).
Препятствиями на пути эффективного и безопасного вовлечения отходов в биологический круговорот являются их неблагоприятные химические и физические свойства. В долгосрочной перспективе именно водно-физические свойства отходов, выбранных для исследования в данной работе, существенно лимитируют скорость их утилизации в естественных природных процессах.
В связи с этим была поставлена следующая цель работы - количественная оценка и мелиорация гидрофизических свойств двухфазных тонкодисперсных почвоподобных объектов в связи с проблемой их утилизации.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- адаптировать и применить современные инструментальные методы анализа
почвенных гидрофизических характеристик к исследованию тонкодисперсных
двухфазных систем с переменным поровым пространством;
на базе метода равновесного центрифугирования получить функции водоудер-живания (ОГХ) и влагопроводности (Kw) тонко дисперсных почвоподобных объектов;
оценить дисперсность (удельную поверхность по БЭТ) исследуемых объектов методом динамического сорбционного равновесия;
- оценить усадку и набухание исследуемых объектов;
- изучить влияние состава жидкой фазы, добавок мелиорантов, а также
продолжительности высушивания (аэрации) на гидрофизические свойства
исследуемых объектов;
методом вегетационного эксперимента оценить пригодность исследуемых физических систем и композиций на их основе в качестве почвогрунтов для озеленения и рекультивации техногенно-нарушенных ландшафтов.
Научная новизна. Впервые оценены изменения водно-физических свойств техногенных тонкодисперсных почвоподобных объектов - отходов различного происхождения (буровые шламы, осадки сточных вод и др.) под влиянием мелиоративной обработки (пескование, насыщение в растворе электролита, внесение фосфогипса, гидрофобизация поверхности и высушивание) в условиях лабораторного эксперимента. Показано, что исследованные объекты в исходном состоянии обладают определенным рядом неблагоприятных водно-физических свойств, лимитирующих их спонтанное вовлечение в биологический круговорот природных наземных экосистем и использование в качестве почвообразующей породы без предварительной мелиорации. Установлено, что водно-физические свойства исследованных объектов достоверно улучшаются при смешивании с песком, внесении фосфогипса и аэрации.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для разработки эффективных технологий утилизации отходов в естественных природных процессах, а также для обоснования мероприятий по рекультивации нарушенных земель с применением почвогрунтов на основе мелиорированных отходов, исследованных в работе.
Апробация работы. Результаты настоящей работы были представлены на XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008» (Москва, 2008г.), на I Всероссийской научной конференции «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства» (Краснодар, 2009г.) и на заседаниях кафедры физики и мелиорации почв.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы, 1 из них в издании из списка ВАК России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложений и включает 145 стр. машинописного текста, 55 рисунков и 12 таблиц. Список использованной литературы включает 160 наименований, из них 40 на иностранных языках.
