Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: XVIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 03 апреля 2017 г.)

Наука: Биология

Секция: Экология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Велиева Э.Р., Гузь Р.В., Аманулаев Е.В. [и др.] РЕАБИЛИТАЦИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ГРУНТОВ В МЕГАПОЛИСЕ Г. МОСКВА // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XVIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 7(18). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/7(18).pdf (дата обращения: 17.10.2021)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 4 голоса
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

РЕАБИЛИТАЦИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ГРУНТОВ В МЕГАПОЛИСЕ Г. МОСКВА

Велиева Эдае Рустемовна

студент по направлению подготовки «Техносферная безопасность», факультет «ХимБиоТех», Московский Политех,

РФ, г. Москва

Гузь Роман Владимирович

студент по направлению подготовки «Техносферная безопасность», факультет «ХимБиоТех», Московский Политех,

РФ, г. Москва

Аманулаев Евгений Витальевич

студент по направлению подготовки «Техносферная безопасность», факультет «ХимБиоТех», Московский Политех,

РФ, г. Москва

Ермилов Артем Валерьевич

студент по направлению подготовки «Техносферная безопасность», факультет «ХимБиоТех», Московский Политех,

РФ, г. Москва

Низаметдинов Арслан Бахтиярович

студент по направлению подготовки «Техносферная безопасность», факультет «ХимБиоТех», Московский Политех,

РФ, г. Москва

Научный руководитель Ермакова Лидия Сергеевна

канд. техн. наук, кафедра ПАХТ, факультет «ХимБиоТех», Московский Политех,

РФ, г. Москва

Загрязнение почвы важная проблема в условиях хозяйственной деятельности человека в мегаполисе. В первую очередь почва основополагающая часть экосистемы, которая обеспечивает рост деревьев, сельскохозяйственных культур и не только. Среди разнообразных проблем, характерных для мегаполиса, охрана и восстановление урбанизированных грунтов занимает важнейшее место. Одна из основных причин загрязнения почвенного слоя мегаполиса стремительный рост урбанизированных предприятий. Урбанизированные городские грунты в условиях мегаполиса играют роль накапливающей среды для химических загрязнителей (экотоксикантов). Неорганические химические загрязнители в грунте представлены в виде комплекса тяжелых металлов (ТМ), органические загрязнители – углеводородами нефтепродуктов. Предотвращение опасности, исходящей от загрязненных грунтов в мегаполисе, обеспечивается за счет их сбора и вывоза с последующей укладкой чистых привезенных грунтов, что экономически затратно, либо проведением комплекса технологических мероприятий по восстановлению загрязненных грунтов. На начало 2000 года на предприятиях различных отраслей промышленности накопилось около 1500 млн. тонн токсичных отходов производства и потребления.

Из вышесказанного предполагается использование и дальнейшее исследование новой технологии реабилитации загрязненных урбанизированных грунтов мегаполиса, основой которой является использование реагентов: гумино-минерального комплекса (ГМК) и биопрепаратов. ГМК - смесь кислых веществ отмерших высших растений, извлекаемых из бурого угля водными щелочными растворами. Представляет группу аморфных конденсированных поликарбоновых кислот с относительно высокой молекулярной массой, находящихся в виде свободных гуминовых кислот и солей (гуматов) [2] Ca, Na, Mg, Fe и т.д. В результате внесения ГМК в загрязненные грунты оптимизируется питание и водообеспечение растений и микроорганизмов, изменяется в лучшую сторону агрегатный и минералогический состав урбанизированных грунтов, устанавливается взаимосвязь подвижных форм тяжелых металлов молекулами ГМК, что заблаговременно устраняет миграцию ТМ в грунтовые воды и их поступление в растения. Внесение в урбанизированный грунт мегаполиса, ГМК веществ, позволяет ускорить активизацию микробиологических процессов и эффективную сорбцию углеводородов, в результате чего происходит ускоренная деструкция нефтепродуктов и обогащение грунта гумусом. При этом восстанавливаются основные агрохимические свойства грунта. Внесение биопрепарата позволяет обезвреживать грунты, загрязненные нефтепродуктами. В результате протекания процессов биоокисления нефтепродукты, содержавшиеся в грунтах, преобразуются в углекислый газ и почвенную органику.

В лаборатории НОЦ «ХимБиоТех» был проведен эксперимент с высадкой в загрязненный грунт растения индикатора. Объектом изучения был выбран кресс-салат – травянистое однолетнее овощное растение семейства крестоцветных, имеющее в числе своих свойств повышенную чувствительностью к загрязнению урбанизированного грунта ТМ, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти максимальной (100%) всхожестью, которая ощутимо уменьшается при наличии загрязнителей. Преимущество кресс-салата перед другими биоиндикаторами состоит в том, что действие неблагоприятных факторов можно изучать одновременно на большом числе растений при ограниченной площади рабочего места. Стоит отметить и весьма непродолжительные сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на 3-4 день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток. В таблице 1 приведены результаты эксперимента по высадки, прорастанию и дальнейшему росту кресс-салата в загрязненном грунте.

Таблица 1.

Результаты лабораторных экспериментов по высадки, прорастанию и дальнейшему росту кресс-салата в загрязненном грунте мегаполиса

Показатели сравнения

 

МНПЗ

 

ТЭЦ-8

 

 

Улица Земляной Вал

 

Люблинский ЛМЗ

 

Промзона «Южный порт»

 

МСЗ

 

Москворечье

Сабурово

 

ТЭЦ-21

 

Промзона «Колошино»

 

Промзона «Авиамоторная»

 

Ленинградское шоссе

Длина главного корня

5 см.

-

2 см.

2 см.

-

2,5 см.

-

2 см.

-

1 см.

1,5 см.

Длина побегов

7 см.

-

4 см.

2,5 см.

-

5 см.

-

4 см.

-

1 см.

3 см.

% всхожести

27 побегов

98%

0%

15 побегов 60%

3 побега

10%

0%

13 побегов

30%

0%

38 побегов

97%

0%

6 побегов

20%

 

16 побегов

65%

Уровень загрязнения

Малый

Высокий

Средний

Высокий

Высокий

Высокий

Высокий

Малый

Высокий

Высокий

Средний

 

Рисунок 1. Результаты эксперимента на тест-объекте Кресс – салат

 

Рисунок 2. Общее количество проросших семян за время проведения эксперимента ось х – всхожесть кресс-салата (%),ось у – места взятия пробы (см. таблицу №1)

 

Рисунок 3. Сравнительная диаграмма. Высота проростков на 15 день эксперимента (см) ось х – длина побегов в см, ось у – места взятия пробы (см. таблицу №1)

 

По полученным результатам эксперимента, приведенных в таблице 1 оценка состояния почвы и воздуха удовлетворительна. В пробах №1, 8 загрязнения не обнаружено. Прорастание семян составляет 27 и 38 побегов соответственно, что соответствует норме. Всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Это также свидетельствует об отсутствии загрязнения, или оно очень незначительно. В пробах №3 и №11 прорастание семян составляет 15 и 16 побегов соответственно, что говорит о средней степени загрязнения пробы (70 – 90%), результаты по общему количество проросших семян за все время эксперимента наглядно демонстрируются на рисунке №2. В пробах № 2, 5, 7 и №9 отмечались отсутствие проростков, что характеризует высокую степень загрязненности пробы. В пробах № 4, 6 и № 10- высота проростков кресс-салата несколько меньше (до 3 см, результаты приведены в сравнительной диаграмме на рисунке 3), общее количество ростков колеблется от 3 до 13 побегов, что так же подтверждает высокую степень загрязненности пробы.

Кроме загрязнения почвы на кресс-салат оказывает влияние состояние атмосферного воздуха. Газообразные выбросы автотранспорта вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности уменьшают их длину. Газообразные выбросы автомобильного транспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в приземном слое до высоты 2 метров.

Реабилитация почвенного слоя производится с помощью биопрепарата. Данный процесс осуществляется путем подачи раствора крупногабаритной техникой, по всей территории промышленной зоны.

Вся технология очистки загрязненных грунтов по городу Москва включает нижеперечисленные этапы:

1) экологический анализ состояния загрязненных грунтов;

2) разработка технологического регламента обезвреживания загрязненных грунтов;

3) вспашка дернового слоя;

4) отделение крупных механических включений;

5) предохранение почвы от высыхания. Боронование уничтожает сорняки, разрушая почвенную корку;

6) внесение комплексного препарата;

7) почву покрывают мульчой для улучшения ее свойств и защиты. Это процесс называется мульчированием;

8) укрытие на 3-5 суток с использованием специального рулонного материла.

Спроектированную установку можно смонтировать на шасси КАМАЗ грузоподъемностью 12 тонн и ее следует эксплуатироваться в весенне-летний период (рис.5).

Технологическая схема приготовления смеси поделена на две линии: линия приготовления микробиологического препарата и линия приготовления раствора ГМК.

 

Рисунок 5. Предлагаемый внешний вид автотранспорта на шасси КАМАЗ

 

Раствор биопрепарата находится в цистернах, расположенных в задней части автомобиля. Биопрепарат подается посредством форсуночного устройства и распыляется на поверхность почвы.

Методом активации сухого препарата в растворе питательных солей можно приготовить рабочую суспензию биопрепарата. После того, как суспензия активировалась, она направляется в емкость. Суспензия была приготовлена из условия максимального загрязнения грунта. При отправке мобильной установки на участок, где грунт нуждается в детоксикации, может случиться, что не весь объем суспензии биопрепарата будет востребован вследствие того, что участок слишком мал или по другой причине, что концентрации загрязнителей оказались меньше предусмотренных. В этом случае в аппарате с перемешивающим механическим устройством будет приготовлена суспензия в необходимом количестве и с требуемой концентрацией биопрепарата (при подаче определенного количества воды из емкости). При дополнительном, интенсивном перемешивание раствора активируются клетки бактерий. Емкость представляет собой резервуар с технической водой. Использование технической воды необходимо для приготовления конечной суспензии биопрепарата в аппарате.

Для активации бактерий биопрепарата температура воды должна лежать в пределах 15-30°С.

Линия приготовления раствора ГМК включает емкость для исходного и аппарат для приготовления раствора ГМК. Исходный ГМК содержит примерно15 % активного вещества и хранится в емкости. Приготовление конечного раствора ГМК происходит при подаче в аппарат исходного раствора с водой. После интенсивного перемешивания получаем готовый раствор реагента, который направляется в приемную емкость.

С учетом данных по возможным уровням концентраций загрязнителей, грузоподъемности шасси КАМАЗ автомобиля и подбора оборудования для реализации разрабатываемой технологии передвижная установка рассчитана на обработку участка площадью не менее 60 м2 за один выезд.

Производительность одной установки по площади обрабатываемого загрязненного участка грунта составляет 86 м2/ч (при глубине обработки 0,2 м).[1]

Результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод о достаточно высокой эффективности новой технологии и целесообразности ее применения. В связи с этим нами была спроектирована передвижная мобильная установка на шасси КАМАЗ по реабилитации грунтов в условиях мегаполиса, разработана ее технологическая схема. По результатам расчетов предложена конструкция перемешивающего устройства в баке, позволяющие поддерживать необходимые концентрации в зависимости от степени загрязненности грунта в мегаполисе и форсунку, предназначенную для равномерного распределения смеси реагентов.

 

Список литературы:

  1. Звягинцев Д. Г. Почва и микроорганизмы. – М.: Изд-во МГУ, 1987. – 256 с.
  2. Патент РФ СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ, СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТРАБОТАННЫХ БУРОВЫХ ШЛАМОВ 2 486 166
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 4 голоса
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом