Миграция тяжелых металлов и ремедиация почв в Подмосковном угольном бассейне

Мухина, Наталья Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Миграция тяжелых металлов и ремедиация почв в Подмосковном угольном бассейне
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Миграция тяжелых металлов и ремедиация почв в Подмосковном угольном бассейне"

На правах рукописи 0050564/»

■ и

МУХИНА Наталья Евгеньевна

МИГРАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВ В ПОДМОСКОВНОМ УГОЛЬНОМ БАССЕЙНЕ

Специальность 25.00.36 — Геоэкология (в горно-перерабатывающей промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ДЕК 2012

Тула 2012

005056479

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук,

доцент

Левкип Николай Дмитриевич

Официальные оппоненты:

Будюков Юрий Евдокимович

доктор технических наук, главный научный сотрудник ОАО «Тульское НИГП», г. Тула

Гамов Максим Игоревич

кандидат технических наук, начальник отдела логистики ООО «Кирпичный завод БРАЕР», Тульская область, Ленинский район, пос. Обидимо

Ведущая организация: ФГБУН Горный институт Уральского отделения Российской академии наук (УрО РАН), г. Пермь

Защита диссертации состоится «24» декабря 2012 г. в 14 00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.271.09 при ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300012, г. Тула, пр. Ленина, д.90 (6-й учебный корпус, аудитория 220).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 23 ноября 2012 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Леонид Элярдовг

, Шейнкмг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В энергетической стратегии России на период до 2020 года определено, что целью энергетической политики является максимально эффективное использование природных топливно-энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для роста экономики и повышения качества жизни населения страны. В то же время политика в области экологии состоит в последовательном ограничении нагрузки ТЭК на окружающую среду.

Достижение указанных целей сопряжено с рядом проблем, поскольку добыча и обогащение угля оказывают многофакторное воздействие на окружающую среду. Каждое предприятие горнодобывающего комплекса формирует вокруг себя зоны техногенного воздействия на все компоненты ландшафта: атмосферу, природные воды, грунты и почвы.

При этом отходы добычи, переработки и сжигания угля оказывают негативное влияние на состояние окружающей среды в течение многих десятилетий после прекращения указанной деятельности.

Вследствие того, что при подземной разработке месторождений технологические отходы, удаляемые в отвал, достигают 10-20 % от массы добываемого угля, за полуторавековой период разработки месторождений Подмосковного бассейна на поверхности земли скопилось более 300 млн. тонн горных пород с высоким содержанием ряда токсичных химических элементов.

Эти отходы сосредоточены в 200 породных отвалах, которые являются мощными рассредоточенными источниками аэрозольных и газовых выбросов. При этом окисление минералов, содержащих серу, под воздействием атмосферных осадков приводит к образованию серной кислоты, что обусловливает сильнокислотную реакцию выбросов.

Для отвалов характерно также значительное выделение в атмосферу пыли. Интенсивность этого процесса зависит от влажности горной массы, фракционного состава породной массы, а также от скорости ветра и других гидрометеорологических условий. Основное негативное влияние породной пыли заключается в воздействии на человека и природную среду содержащейся в ней серной кислоты и соединений таких опасных элементов, как мышьяк, свинец, хром и другие тяжелые металлы.

Поэтому тема работы, направленная на локализацию и ликвидацию негативных техногенных воздействий на окружающую среду является актуальной.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательнош центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 г.г.)» (Per. номер

2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (проект 2012-1.2.2-12-0001013-017).

Целью работы являлось уточнение существующих и установление новых закономерностей загрязнения почв выбросами породных отвалов угольных шахт, а также ремедиации почв соединениями минерального железа и фитоэкстракции тяжелых металлов для разработки эффективных мер по локализации и ликвидации негативных техногенных воздействий на окружающую среду.

Идея работы заключается в том, что снижение деструкции окружающей среды в угледобывающем промышленном регионе достигается посредством ремедиации почв, основанной на оценке экологической ситуации, базирующейся на адекватных математических моделях загрязнения ландшафтов промышленными выбросами.

Основные научные положения, защищаемые автором:

• одним из вредных факторов, оказывающих влияние на загрязнение прилегающих к отвалам угольных шахт территорий, является подкисленная породная пыль, содержащая загрязняющие вещества первого класса опасности;

• поступление подкисленной породной пыли в почвы с нейтральной или щелочной реакцией приводит к десорбции содержащихся в пыли опасных загрязняющих веществ и миграции их по трофическим цепям;

. снижение деструкции ОС в горно-промышленном регионе возможно обеспечить посредством ремедиации почв на основе прогноза экологической ситуации;

• улучшение экологической ситуации в Подмосковном угольном бассейне можно достичь посредством рационального размещения промышленных предприятий и обоснованным выбором видов выращиваемых сельскохозяйственных культур;

• на территориях, загрязненных выбросами объектов горно-перерабатывающей промышленности, рациональное размещение посевов зернобобовых культур способствует снижению загрязнения тяжелыми металлами, как почв, так и сельскохозяйственной продукции.

Новизна основных научных и практических результатов заключается в следующем:

• разработана усовершенствованная математическая модель рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере с учетом сухих выпадений;

• установлены зависимости содержания свинца, хрома и мышьяка в породной массе от уровня её рН и концентрации минералов железа;

• выявлено, что валовое содержание таких опасных элементов как свинец, хром и мышьяк в некоторых отвалах угольных шахт в 2 - 7 раз превышает их максимальную концентрацию в ювенильной породной массе;

• установлено, что концентрирование в породной массе свинца, хрома и мышьяка прямо пропорционально кислотности среды;

• поступление вынесенной с отвала породной пыли в нейтральную или щелочную среду приводит к десорбции из неё опасных загрязняющих веществ и миграции их по трофическим цепям;

• выявлено распределение ТМ в различных частях зернобобовых растений в зависимости от типа почвы и уровня её загрязнения;

• разработана методика оценки и обоснования способов нейтрализации атмосферных выпадений.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

• корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием классических методов аналитической химии, математической физики и современных достижений вычислительной техники;

• достаточным объемом натурных, лабораторных и вычислительных экспериментов, результаты которых свидетельствуют об адекватности разработанных моделей, эффективности технических решений, обоснованности выводов и рекомендаций.

Практическая значимость работы заключается в том, что мероприятия по ремедиации почв на основе фитоэкстракции поллютантов снижают уровень загрязнения окружающей среды выбросами предприятий горно-перерабатывающей промышленности, а также создают предпосылки для выращивания экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы обсуждены в процессе докладов и дискуссий на региональных, республиканских и международных конференциях: на научно-практической конференции с международным участием «Демидовские чтения» (Тула, 2008), на IV Всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях промышленности и экологии» (Тула, 2008), на 3-й Международной конференции по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически Рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (Тула, 2010), на IV-й молодежной научно-практической конференции студентов ТулГУ «Молодежные инновации (Тула, 2010) на 4-ой международной научно-практической конференции: «Современные проблемы науки» (Тамбов, 2011),на научных семинарах кафедры «Аэрология, охрана труда и окружающей среды» ТулГУ (Тула, 2008-2012 гг.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 15 статьях, из них 1 - в издании, рекомендованном ВАК.

Объем работы. Диссертация изложена на 189 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит 19 таблиц, 56 иллюстраций, список литературы из 161 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросы запылённости атмосферного воздуха поверхностными технологическими комплексами и способы борьбы с их пылением нашли отражение в работах В.И. Саранчука, М.И. Волохова, В.И. Ускова, И.Е. Билана, Ф.И. Маковей. Эти вопросы изучали A.A. Скочинский, А.П.Стельмах, П.А.Леонов и Б.А.Сурначев, В.Б.Комаров, A.C. Бурчаков, А.Т. Айруни, И.И.Медведев, П.В. Бересневич и др.

Анализ указанных работ показал, что, несмотря на масштабы проведенных исследований, пыление породных отвалов продолжает оказывать негативное влияние на окружающую среду.

Поэтому обоснование мероприятий по снижению деструкции окружающей среды в горно-перерабатывающей промышленности является актуальной задачей.

Современное состояние изучаемой проблемы, а также цель и идея работы определили необходимость решения следующих задач:

1. Установить закономерности распределения поллютантов в отвалах шахт Подмосковного угольного бассейна с учетом динамики под-

кисления породной массы.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере разработать математическую модель загрязнения ландшафтов антропогенными выбросами.

3. Исследовать эффективность биоремидиации почв в угледобывающем регионе посредством фитоэкстракции поллютантов.

4. Разработать методику оценки загрязнения подстилающей поверхности в зоне влияния выбросов объектов горно-перерабатывающей отрасли.

5. Разработать геоинформационную систему для обоснования решений по ремедиации почв в Подмосковном угольном бассейне.

Тульская область характеризуется высоким уровнем промышленного производства и сельского хозяйства. Практически все земли используются и, следовательно, подвержены антропогенному воздействию. Однако, распределение техногенной нагрузки неоднородно. Наиболее интенсивна она в исторически сложившихся промышленных районах -Тульском, Новомосковском, Щёкинском, где сконцентрировано большинство промышленных предприятий и проживает подавляющая часть населения. По величине воздействия на ландшафты техногенные объекты и комплексы выстраиваются в определённый ряд: горнодобывающий, электроэнергетический, металлургический, машиностроительный, химический, транспортный, сельскохозяйственный, селитебный.

В Тульской области добывается основная часть разрабатываемых бурых углей Подмосковного угольного бассейна, запасы которого оцениваются в 17,5 млрд. т.

Ежегодно из извлекаемых гарных масс оюло 2/3 объема идуг в отхода в вцце слвалов и хвосгахранилшц обогашгельных фабрик, большая часп. которых в последующем не используется. Они выбрасывают ежегодно миллионы тонн вредных пыле-газообразных отходов, загрязняя атмосферный воздух, земельные и водные ресурсы, что составляет; по некоторым оценкам, боже трет всех выбросов вредных веществ.

Большая концентрация предприятий угледобычи и уптеперерабогки, металлургии, химии и ушехимии, строительной индустрии и машиностроения, объектов теплоэнергетики, железнодорожного и автомобильного транспорта обусловливают высокие техногенные нагрузки на окружающую среду, что приводит к загрязнению атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод, нарушению ландшафта, скоплению большого количества промышленных, в том числе и токсичных отходов, истреблению на больших площадях лесов, деградации фауны и флоры.

■ Среди всех загрязняющих окружающую среду веществ выделяется группа тяжелых металлов, выбросы которых в ввде аэрозолей приводят к глобальному загрязнению атмосферы. Основными источниками выбросов тяжелых металлов являются: сжигание органического топлива, автотранспорт обработка черных и цвешых металлов, равно как химическая, цеменшая и горнодобывающая промышленность.

В результате этих процессов происходит локальное, региональное и глобальное загрязнение биосферы химическими элементами и образование техногенных аномалий, в которых содержание поллютантов в десятки и сотни раз превышает допустимые значения.

Большинство реализуемых в горном деле технологических процессов сопровождается крупномасштабными выбросами в атмосферу разнообразной по физико-химическим свойствам пыли, которая распространяясь в окружающей среде, ухудшает состояние атмосферы, поверхностных вод и почв на значительных расстояниях от источников выбросов.

Одним из постоянных источников загрязнения окружающей среды, действующим в течение многих лет являются породные отвалы, на которых скопилось более 300 млн. тонн горных пород с высоким содержанием ряда токсичных химических элементов. Отвал вмещающих пород и некондиционных полезных ископаемых является рассредоточенным источником аэрозольных и газовых выбросов.

Наиболее интенсивное загрязнение атмосферы производят горящие породные отвалы. Горючим материалом в отвалах является уголь в виде мелочи, кусков и прослоев в углесодержащих породах.

Результатом посттехногенной трансформации породных отвалов является образование значительного числа химически активных воднорастворимых соединений. В результате окисления минералов, содержащих серу, под воздействием атмосферных осадков образуются растворы серной кислоты.

Образующаяся серная кислота, способствует вымыванию атмосферными осадками из породной массы кислогорастворимых соединений тяжелых металлов.

Рентгенофлуоресцентный анализ состава породной массы показывает, что в породных отвалах угольных шахт Подмосковного бассейна текущее валовое содержание ряда металлов кратно превышает их мак-

симальную концентрацию в ювенильной породной массе. Следовательно, в процессе хранения на отвалах породной массы наряду с вымыванием из неё ряда компонентов происходит концентрирование других веществ.

Полученные зависимости содержания металлов от уровня рН свидетельствуют об увеличении концентрации рассматриваемых элементов с ростом подкисления породы (рисунок 1), что не соответствует закономерностям вымывания тяжелых металлов из породной массы атмосферными осадками.

Рисунок 1 - Распределение концентраций ТМ и уровня рН в породной массе отвалов

Объяснить это противоречие можно на основе заключения о том, что при повышении уровня подкисления породной массы происходит иммобилизация рассматриваемых элементов, сорбционными барьерами, образующимися на основе соединений железа. Поскольку ввиду специфичного состава породной массы и незначительным содержанием гумуса, это единственно возможная из всех известных схем адсорбционного депонирования металлов.

Результаты исследований показывают, что сорбционная способность этих барьеров при прочих равных условиях для различных химических элементов варьируется в широких пределах и зависит от уровня рН среды. Причем, при низких значениях показателя рН распределение концентраций РЬ, Ав и тесно коррелирует с содержанием в породной массе железа (рисунок 2).

А при нейтральной кислотности породной массы эта связь в одних случаях малозаметна, а в других - практически отсутствует.

Рисунок 2 - Зависимости концентраций металлов от подкисления породной массы при рН = 3

Таким образом, удерживание в породной массе таких поллютан-тов, как мышьяк и свинец, обусловлено высокой степенью подкисления породной массы, способствующей образованию соединений железа обладающих высокой сорбционной способностью к этим поллютантам.

Для отвалов характерно значительное выделение в атмосферу пыли.

Образовавшаяся пыль сдувается с верхней части отвала и уносится на значительные расстояния, загрязняя атмосферу и почвенный слой, что приводит к ухудшению качества почвы.

Независимо от путей миграции пыли, её распространение вызывает изменение кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий в почвах, обусловливающих протекание химических реакций приводящих к увеличению лабильности токсичных веществ.

Таким образом, для обеспечения безопасности населения, проживающего в зоне влияния отвалов, и предотвращения деградации почв необходим системный анализ масштабов и интенсивности загрязнения окружающей среды токсичными веществами.

Существующие модели переноса пыли а атмосфере позволяют решать многие актуальные задачи. Однако, ни одна модель не учитывает таких параметров, как «сухое» и «влажное» вымывание примеси из атмосферы, а также влияние на перенос пыли растительного покрова. Это вносит существенные погрешности при моделировании распространения выбросов в ОС.

Универсальная Гауссовская модель расчета поля концентраций примеси дает удовлетворительные результаты для идеальной атмосферы. В то же время результаты исследований показывают, что при атмосферных осадках интенсивность процесса осаждения примесей суще-

ственно увеличивается (до 30%). Вымывание примеси может происходить за счёт поглощения её каплями тумана или частицами осадков.

Экспериментальные исследования показали, что растительный покров так же заметно влияет на миграцию загрязняющих веществ.

Поэтому базовая модель была усовершенствована посредством введения в неё элементов, учитывающих влияние на распределение потока поллютантов растительного покрова, «сухого» и «мокрого» осаждения пыли на исследуемой территории.

При этом уравнение поля концентраций примеси принимает вид:

[ (х-хп-Ш)2+(у-У()-И)2 }

х ехр|----—-у-+ (т8+уа)\ (2)

где р - постоянная вымывания (1/с), 0 - коэффициент, учитывающий влияние растительного покрова, а - константа, характеризующая взаимодействие примеси с подстилающей поверхностью; скорость опускания сферических частиц под действием силы тяжести, см/с; ц -коэффициент горизонтальной диффузии примеси; V - коэффициент вертикальной диффузии примеси.

Постоянная вымывания, (1/с), определяется по формуле:

р = кукй1

где I- интенсивность осадков, мм/ч; ку- величина абсолютной вымывающей способности дождя (для тяжелых металлов, ку=10"5ч/(ммхс)), характерная для дождя интенсивностью 1= 1 мм/ч), к0- относительная вымывающая способность осадков других типов.

Тогда выражение для потока примеси на подстилающую поверхность примет вид:

П.=р-(Й7„ + (3)

5 0 5.

Для расчета поверхностной плотности примеси, осевшей на почвенный покров, можно использовать частный случай модели гауссова «факела» для условия г=0.

Поверхностная плотность вещества, осевшего на почву, рассчитывается по формуле:

д =--ехр

п-ау-а2-и

V Чу

(4)

оу, а7- стандартные отклонения размеров «факела» в направлении осей у и г, принимаемые по справочным данным.

Коэффициент влияния растительного покрова имеет вид:

<p(Ré)MpâU-U

где M - масса кроны в единице объема, кг, (для ели найдено, что в одном кубическом метре содержится 0,542 кг хвои и ветвей), cp(Re) - коэффициент сопротивления крон;(У- вектор скорости воздуха, м/с, U— скорость воздуха, м/с.

Количество, выпавшего на землю аэрозоля на площади S; в момент времени t с учетом сопротивления растительного покрова местности примет вид:

<Рп ■ M

П. = (отg + --р\и \ qgdS (5)

О S.

Для использования разработанных моделей в инженерных расчетах, разработан пакет программ, позволивший посредством проведения вычислительных экспериментов оценить адекватность моделей.

На основе выполненных исследований разработана методика оценки загрязнения территории породной пылью.

Существует несколько способов очистки территорий от загрязнения тяжелыми металлами. Для ликвидации уже существующего загрязнения применяют материалы, переводящие тяжелые металлы в недоступные для растений формы: органические и минеральные удобрения, известь, цеолиты, синтетические смолы и др.

В настоящее время имеется большая потребность в экономичных и "мягких" технологиях ремедиации почв. К числу последних можно отнести фитоэкстракцию тяжелых металлов, путем выращивания на них специально подобранных высших наземных растений. Простота и дешевизна фитоэкстракции заключается в использовании обычных агротехнических приемов для выращивания растений на загрязненных участках. Выполненные исследования позволили создать концептуальную модель технологии фитоэкстракции тяжелых металлов из загрязненных почв, ключевыми моментами которой являются:

1) подбор среди культурных или местных дикорастущих видов растений, производящих большую биомассу и максимально аккумулирующих тяжелые металлы в надземной биомассе без выраженных признаков фитотоксичности, т.е. при умеренных концентрациях загрязнителей;

2) сокращение времени очистки почвы от тяжелых металлов достигается путем внесения в нее, по достижении оптимальной биомассы выращиваемых сельскохозяйственных культур, так называемых эффек-

торов фитоэкстракции, главным образом хелатообразующих агентов, способствующих многократному увеличению накопления загрязнителей в пожинаемой надземной биомассе;

3) утилизации загрязненной биомассы с рекуперацией из неё ценных цветных металлов и использования её для производства биотоплива

Для оценки эффективности фитоэкстракции в течение ряда лет проводились исследования содержания тяжелых металлов в биомассе наиболее распространенных в регионе видов растений. Для этого на протяжении всего вегетационного периода отбирались пробы листьев липы и зелёной массы одуванчиков.

Выполненные исследования позволяют нам предложить для повышения эффективности фитоэкстракции тяжелых металлов и достижения максимального общего защитного эффекта зеленых насаждений на примагистральной территории высаживание липы, опад которой следует утилизировать.

На основе результатов экспериментальных исследований установлены закономерности накопления и распределения тяжелых металлов в различных органах сельскохозяйственных культур. ■

Исследования проводились на доминирующих в регионе серой лесной и дерново-подзолистая почвах.

Суть исследований состояла в выращивании на образцах этих почв, содержащих заданные концентрации тяжелых металлов, тест-культур и последующем определением состава минеральной части растений.

В результате исследований:

установлены зависимости динамики роста гороха и ячменя на серых лесных и дерново-подзолистых почвах от степени загрязнения почв ТМ;

выявлено распределение ТМ в различных частях растений в зависимости от типа почвы и уровня её загрязнения;

определено влияние загрязнения почв на их основные агрохимические показатели;

установлено, что более интенсивное накопление свинца и цинка происходит в семенах гороха и ячменя, выращенных на дерново-подзолистой почве, в то же время в процессе эксперимента превышение ПДК для зерновых и зернобобовых культур по цинку и свинцу не наблюдалось.

В последние годы в качестве активного сорбента используют нанометровые частицы Ре(0), которые в отличие от микронных, имеют более высокую эффективность. Так, наночастицы металлического железа с удельной поверхностью 24 м2/г при исходной концентрации Аз(У)в 1 мг/л сорбировали весь мышьяк всего за 10 мин, тогда как сорбция мышьяка микрочастицами железа с удельной поверхностью 1-2м2/г полностью заканчивалась только через 4 сут. При этом, благодаря уль-

травысокой дисперсности частиц, водопроницаемость барьера снижается, и он представляет собой уже не проницаемый, а коллоидный реакционный барьер. Хотя в ходе его эксплуатации частицы Ре(0) корродируют, но это не сказывается на его долговечности, так как новообразованные минералы железа обладают высокой реакционной способностью.

В ходе работы над диссертацией были изучены механизмы взаимодействия тяжёлых металлов и металлоидов с первичными, железистыми и глинистыми минералами в присутствии микроорганизмов с использованием модельных трёхкомпонентных биоминеральных и органо-минеральных систем. Выявлены ведущие факторы, определяющие особенности адсорбции и трансформации соединений тяжёлых металлов биотическими и минеральными компонентами почв.

В ходе выполнения работы изучены особенности адсорбции, десорбции и трансформации металлоидов (на примере мышьяка) в модельных биоминеральных системах. Результаты показали высокую ёмкость и отсутствие селективности поглощения арсенитов и арсенатов минералами железа.

Высокая плотность заряда и значительная площадь поверхности, зачастую разупорядоченность и слабая окристаллизованность частиц делает минералы железа важнейшими сорбентами тяжёлых металлов и металлоидов в окружающей среде. Обладая переменным зарядом поверхности зависящим от рН, они способны поглощать элементы как в катионной, так и в анионной форме, причём адсорбция поливалентных катионов может происходить даже при рН раствора ниже точки нулевого заряда, когда поверхность минерала в целом имеет положительный заряд. Подобные свойства делают минералы железа весьма перспективными при их использовании в качестве мелиорантов в почвах и грунтах, загрязнённых тяжёлыми металлами и металлоидами, а также при очистке сточных вод. Кроме этого, минералы железа обладают окислительно-восстановительными свойствами, что делает их эффективными при деградации органических загрязнителей.

Особенно перспективными являются наноматериалы на основе синтетических минералов железа, обладающие уникальными сорбцион-нымии окислительно-восстановительными свойствами. Получение наноминералов железа является несложным и недорогим процессом, а фоновое высокое содержание соединений железа в окружающей среде и достаточно быстрая агрегируемость делает их использование совершенно безопасным для окружающей среды.

Для прогнозирования и управления экологической ситуацией разработана геоинформационная система на основе ГИС «МарТпГо» в виде набора модулей, реализующих: ввод и хранение пространственно распределенных данных; обработку данных протоколов измерений и подго-

товку информации для занесения в базу данных; получение оперативных данных по ситуации в заданном районе; подготовку отчетной документации; моделирование и управление ситуацией в автоматическом режиме посредством выдачи управляющих сигналов.

Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований вошли в учебные дисциплины, читаемые для студентов и магистрантов специальностей «Промышленная экология и рациональное использование природных ресурсов», «Охрана окружающей природной среды и рациональное использование природных ресурсов».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе теоретических и экспериментальных исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности накопления в породной массе поллютантов, распространения и выпадения их из атмосферы с пылевыми выбросами породных отвалов, интенсивности поступления и распределения опасных ЗВ в растениях, позволившие обосновать мероприятия по защите окружающей среды и сельскохозяйственной продукции от негативного воздействия объектов горно-перерабатывающей промышленности в Подмосковном угольном бассейне. Это имеет большое значение для развития горной промышленности в России и сохранения продуктивной природной среды.

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

установлено, что одним из основных вредных факторов, оказывающих влияние на загрязнение прилегающих территорий, являются выбросы в атмосферу породной пыли, содержащей загрязняющие вещества первого класса опасности;

определены закономерности распределения поллютантов в отвалах шахт Подмосковного угольного бассейна;

выявлено влияние кислотности породной массы на закрепление в ней тяжелых металлов и металлоидов минералами железа;

определена эффективность ремидиации почв в угледобывающем регионе посредством фитоэкстракции поллютантов;

установлены зависимости содержания поллютантов в сельскохозяйственной продукции от загрязнения почв тяжелыми металлами;

разработана усовершенствованная математическая модель рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере;

на основе теоретических и экспериментальных исследований закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере разработана математическая модель загрязнения ландшафтов антропогенными выбросами;

составлены программные средства, позволяющие автоматизировать инженерные расчеты;

разработана методика оценки загрязнения подстилающей поверхности в зоне влияния выбросов объектов горно-перерабатывающей отрасли;

разработана геоинформационная система для обоснования решений по защите окружающей среды от негативного воздействия выбросов породной пыли;

разработаны мероприятия по снижению содержания поллютантов в почвах и сельскохозяйственной продукции.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Мухина Н.Е. Один из подходов к оценке загрязненности атмосферного воздуха // Тульский экологический бюллетень - 2008. Выпуск 2. - Тула: Гриф и К, 2008. - 162 с.

2 Мухина Н.Е. Снижение загрязнения почв тяжелыми металлами в горнопромышленном регионе / Н.Д. Левкин, М.С. Комиссаров, Н.Е. Мухина // «Проблемы создания экологически Рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» 3-я Международная Конференция по проблемам рационального природопользования. Материалы конференции ТулГУ, Тула, 2010. - С. 225-228.

3 Мухина Н.Е. Математическая модель загрязнения территории атмосферными осадками с учетом влияния растительного покрова / Н.Д. Левкин, М.С. Комиссаров, Н.Е. Мухина // «Проблемы создания экологически Рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» 3-я Международная Конференция по проблемам рационального природопользования. Материалы конференции ТулГУ, Тула, 2010. - С. 234-238.

4 Мухина Н.Е. Динамика распределения поллютантов в почве / Н.Д. Левкин, М.С. Комиссаров, Н.Е. Мухина. // «Проблемы создания экологически Рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» 3-я Международная Конференция по проблемам рационального природопользования. Материалы конференции ТулГУ, Тула, 2010. — С. 228-231.

5 Мухина Н.Е. Исследование влияния растительного покрова на загрязнение территории // 1У-я молодежная научно-практическая конференция студентов Тульского государственного университета «Молодежные инновации»: сборник докладов. Часть 1 / под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Яцыкина Е.А. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. — 263 с.

6 Мухина Н.Е. Влияние породных отвалов угольных шахт на состояние окружающей среды / Левкин Н.Д., Мухина Н.Е. // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. №5 (28), 2011. - С. 14-19

7 Мухина Н.Е. Детоксикация почв от загрязнения тяжелыми металлами в горнопромышленном регионе на примере Тульской области / Левкин Н.Д., Мухина Н.Е. // Сборник материалов 4-ой международной научно-практической конференции: «Современные проблемы науки» 31 марта 2011 — Тамбов, издательство ТМБпринт, 2011. - С. 85.

8 Мухина Н.Е. Влияние антропогенных факторов на содержание и трансформацию соединений тяжелых металлов в почве / Левкин Н.Д., Мухина Н.Е.//Сборник материалов 4-ой международной научно-практической конференции: «Современные проблемы науки» 31 марта 2011 - Тамбов, издательство ТМБпринт, 2011. - С. 83.

9 Мухина Н.Е. Растительный покров как фактор, влияющий на загрязнение территории атмосферными осадками // Экология и промышленность России. №9, 2011.- С. 54-56.

10 Мухина Н.Е. Деструктивное влияние породных отвалов угольных шахт на состояние окружающей среды / Левкин Н.Д., Мухина Н.Е. // Вопросы развития современной науки в России: Сборник научных статей РГСУ. Бугульма: НО «ФЭН-НАУКА», 2011. - С. 124-126.

11 Мухина Н.Е. Разработка методики детоксикации почв, загрязненных тяжёлыми металлами // У-я молодёжная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодёжные инновации»: сборник докладов; под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Ядыкина Е.А.: в 2 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. Ч. II. 216 е.: ил.

12 Мухина Н.Е. Распределение поллютантов в системе «река-пойма» в промышленном регионе / Н.Д. Левкин, Н.Е. Мухина // Известия ТулГУ. Серия «Науки о земле». Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 3-8.

13 Мухина Н.Е. Фиторемедиация почв, загрязненных тяжелыми металлами / Н.Д. Левкин, Н.Е. Мухина // Известия ТулГУ. Серия «Науки о земле». Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 9-14.

14 Мухина Н.Е. Вынос поллютантов с породных отвалов угольных шахт / Н.Д. Левкин, Н.Е. Мухина // Известия ТулГУ. Серия «Науки о земле». Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 14-19.

15 Мухина Н.Е. Загрязнение территории стоками полигонов твердых бытовых отходов / Н.Д. Левкин, Н.Е. Мухина // Известия ТулГУ. Серия «Науки о земле». Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 19-24.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 20.11.12 Формат бумаги 60x84 '/¡6. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 0,9. Уч.-изд. л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ 057 Тульский государственный университет 300012, г. Тула, просп. Ленина, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300012, г. Тула, просп. Ленина, 95

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Мухина, Наталья Евгеньевна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИС- 9 СЛЕДОВАНИЯ

1.1 Природно-географическая характеристика Тульской области

1.2 Санитарно-эпидемиологическая обстановка

1.3 Горно-перерабатывающая промышленность как источник экологического неблагополучия в Тульской области

1.4 Современные методы геоэкологических исследований горнопромышленных регионов

Выводы

Идея работы. Постановка задач исследования

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПОРОДНЫМИ ОТВАЛАМИ ШАХТ ПОДМОСКОВНОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА

2.1 Физико-химические процессы, протекающие в породном отвале

2.2 Экспериментальные исследования кислотности породной массы и содержания в ней тяжелых металлов

2.3 Экспериментальные исследования загрязнения окружающей среды выносимой с породных отвалов пылью

2.4 Концентрирование ТМ в породной массе

2.5 Соединения железа как иммобилизатор поллютантов в пород- 59 ной массе

2.6 Влияние кислотности породной массы на закрепление тяжелых 66 металлов и металлоидов минералами железа

Выводы

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

3.1 Математическое описание распространения загрязняющих веществ в окружающей среде

3.1.1 Поведение потока, выбрасываемого в атмосферу

3.1.2 Факторы, влияющие на распространение и время сохранения примеси в атмосфере

3.1.3 Основные модели, используемые для оценки загрязнения атмосферы

3.2 Разработка методики оценки выпадения загрязняющих веществ на подстилающий покров

3.2.1 Разработка математической модели распространения загрязняющих веществ с учетом влажного вымывания из атмосферы

3.2.2 Разработка математической модели распространения загрязняющих веществ с учетом влияния растительного покрова

3.3 Разработка методик оценки распространения загрязняющих веществ в окружающей среде с учетом влажного вымывания из атмосферы и влияния растительного покрова

3.3.1 Разработка методики оценки выпадения загрязняющих веществ с учетом влажного вымывания из атмосферы и влияния растительного покрова

3.3.2 Разработка методики оценки распространения загрязняющих веществ в атмосфере с учетом влажного вымывания и влияния растительного покрова

3.4 Вычислительный эксперимент 101 Выводы

4 МЕТОДЫ ДЕТОКСИКАЦИИ ПОЧВ

4.1 Физико-химические методы

4.2 Биоремедиация почв

4.3 Натурные наблюдения 116 4.3.1 Общие сведения

4.4 Экспериментальные исследования 123 4.4.1 Распределение тяжёлых металлов в почвенном покрове и их миграция в растительных культурах

4.5 Экспериментальное исследование взаимодействия металлов с почвенными компонентами

Выводы

5 РАЗРАБОТКА ГЕОИФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ РЕШЕНИЙ ПО РЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ

5.1 Методика оценки рассеяния выбросов

5.2 Расчет рассеяния и выпадения выбросов

5.3 Оценка экологической ситуации и обоснование защитных мероприятий

5.3.1 Целевое назначение земель

5.3.2 Обоснование и разработка средств отображения пространственно распределенных данных

5.4 Система управления ситуацией по ремедиации почв

5.5 Алгоритм и структура ГИС поддержки принятия управленческих решений

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Миграция тяжелых металлов и ремедиация почв в Подмосковном угольном бассейне"

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 г.г.)» (Per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (проект 2012-1.2.2-12-000-1013-017).

Основные научные положения, защищаемые автором:

• снижение деструкции ОС в горно-промышленном регионе возможно обеспечить посредством ремедиации почв на основе прогноза экологической ситуации;

Новизна основных научных и практических результатов заключается в следующем:

• установлено, что концентрирование в породной массе свинца, хрома и мышьяка прямо пропорциональна кислотности среды;

• разработана методика оценки и обоснования способов нейтрализации атмосферных выпадений.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы обсуждены в процессе докладов и дискуссий на региональных, республиканских и международных конференциях: на научно-практической конференции с международным участием «Демидовские чтения» (Тула, 2008), на IV Всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях промышленности и экологии» (Тула, 2008), на 3-й Международной конференции по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически Рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (Тула, 2010), на 1У-й молодежной научно-практической конференции студентов ТулГУ «Молодежные инновации (Тула, 2010) на 4-ой международной научно-практической конференции: «Современные проблемы науки» (Тамбов, 2011), на научных семинарах кафедры «Аэрология, охрана труда и окружающей среды» ТулГУ (Тула, 2008-2012 гг.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 15 статьях, из них 1- в издании, рекомендованном ВАК.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Мухина, Наталья Евгеньевна

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем: установлено, что одним из основных вредных факторов, оказывающих влияние на загрязнение прилегающих территорий, являются выбросы в атмосферу породной пыли, содержащей загрязняющие вещества первого класса опасности; определены закономерности распределения поллютантов в отвалах шахт Подмосковного угольного бассейна; выявлено влияние кислотности породной массы на закрепление в ней тяжелых металлов и металлоидов минералами железа; определена эффективность биоремидиации почв в угледобывающем регионе посредством фитоэкстракции поллютантов; установлены зависимости содержания поллютантов в сельскохозяйственной продукции от степени загрязнения почв тяжелыми металлами; разработана усовершенствованная математическая модель рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере; на основе теоретических и экспериментальных исследований закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере разработана математическая модель загрязнения ландшафтов антропогенными выбросами; составлены программные средства, позволяющие автоматизировать инженерные расчеты; разработана методика оценки загрязнения подстилающей поверхности в зоне влияния выбросов объектов горно-перерабатывающей отрасли; разработана геоинформационная система для обоснования решений по защите окружающей среды от негативного воздействия выбросов породной пыли; разработаны мероприятия по снижению содержания поллютантов в почвах и сельскохозяйственной продукции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Мухина, Наталья Евгеньевна, Тула

1. Абдрахманов Р.Ф. О техногенном воздействии городских свалок на подземные и поверхностные воды/Р.Ф. Абдрахманов, X. Н. Зайнуллин, Е. Ж. ГалимоваЮкология промышленного производства.-1999.-№ 1-С. 15-24.

2. Абрамов В.П. Геоинформационные системы в оценке шумового загрязнения/ В. П. Абрамов, М. И. Гамов // Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. Тула: Гриф и К, 2002. С. 50-51.

3. Абрамов В.П., Костин С.В., Машинцов Е.А., Сидорук И.М. Муниципальная геоинформационная система в Туле поиск, проблемы, решения// ГИС ассоциация. Информ. бюл. № 5. - 1997. - С.60-62.

4. Акустика: Справочник/ А.П. Ефимов, A.B. Никонов, М.А. Сапожков, В.И. Шоров. Под ред. М. А. Сапожкова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 336 с.

5. Алексеев М.И., Курганов A.M. Организация отведения поверхностного стока с урбанизированных территорий М, 2000. 350 с.

6. Алексеев, Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях / Ю.В.Алексеев.- JL: Агропромиздат, 1987,- 142с.7Г^Алексеенко ВТАТ^Геохимия ландшафта и окружающая среда. М.: Наука, 1990. 142 с.

7. Алехичев С.П. О методике лабораторного определения аэродинамических характеристик смесей кусковатого материала / С П. Алехичев, J1.A. Пучков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1966, № 6 - С.51-59.

8. Алоян А.Е. Динамика и кинетика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере / Курс лекций. М.: ИВМ РАН, 2002. - 201 с.

9. Амирджанян Ж.А. Содержание тяжёлых металлов в загрязнённых почвах / Ж.А.Амирджанян // Химия в сельском хозяйстве.-1994.-№1.-С.26-27.

10. Анализ шумовых характеристик селитебной территории г. Тольятти/А.В. Васильев //ЭКиП. 2005. - №4, С. 20-23.

11. Аппарат стальной эмалированный СЭрнв 20-3-Х2-16 : каталог / ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. -М., 1991. 144 с.

12. Аргучинцев В.К. Моделирование мезомасштабных гидротермодинамических процессов и переноса антропогенных примесей в атмосфере и гидросфере региона оз. Байкал / В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. -255 с.

13. Афанасьев И.И. Обеспыливание воздуха на фабриках горнообогатительных комбинатов / И.И. Афанасьев, B.C. Ващенко, Г.С. Генералов. -М.: Недра, 1972.

14. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. / А. Аширов. Л.: Химия, 1983. -295 е., ил.

15. Багин В.И., Гендлер Т.С., Авилова Т.Е. Магнетизм а-окислов и гидроокислов железа. М.: Наука, 1988. 180 с.

16. Банников А.Г. и др. Охрана природы. М.; "Агропрмиздат", 1985.

17. Банников А.Г., Рустамов А.К., Вакулин A.A. Охрана природы. М.: Агропромиздат, 1995г.

18. Бачинський Г.О. Сощоеколопчний принцип природокористувания// BicH. АН УССР. 1984. - № 11. - С.68-79.

19. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 184с.

20. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -200 с.

21. Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город / Э.Ю. Безуглая, Г.П. Расторгуева, И В. Смирнова- Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

22. Белоусов В.Н. Борьба с шумом в городах/ В Н. Белоусов М.: Стройиздат, 1987. - 248 с.

23. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред: 2-е издание, переработанное и дополненное.М.:1994. -443 с.

24. Белякова Т.М., Гусейнов А Н., Панарина М.В. Эколого-геохимические особенности городских ландшафтов в центрах металлургического производства // Географическое прогнозирование и охрана природы. М.: Изд-во МГУ, 1990.

25. Бересневич П.В. Аэрология карьеров: Справочник / П.В. Бересневич, В.А. Михайлов, С.С. Филатов. -М.: Недра, 1990. -280 е.: ил.

26. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы / М.Е. Берлянд. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -272 с.

27. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы / М.Е. Берлянд. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. -448 с.

28. Берлянд, Генихович, Чичерин. Теоретические основы и методы расчета поля среднегодовых концентраций примесей от промышленных источников. /7 Труды ТТО им. А.И.Воейкова, выпуск № 479, ~~~Л.:~ Гидрометеоиздат, 1984г.

29. Бертокс П. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений / П. Бертокс, Д. Радд. -М. : Мир, 1998. 606 с.

30. Беус А. А. Геохимия окружающей среды / А. А. Беус, Л. И. Грабовская, Н. В. Тихонова. -М. : Недра, 1976. -248 с.

31. Билан И.Е. Пылевая обстановка на угольных складах / И.Е. Билан // Научно-технический прогресс и оздоровление труда в угольной и металлургической промышленности. Донецк, 1975. - С.38-39

32. Биологические пруды в практике очистки сточных вод / Г. Г. Винберг и др.. Минск, 1966. -232 с.

33. Бобылев А.П. Добыча угля и охрана окружающей среды / А.П. Бобылев, A.A. Айруни, Б.Д. Сусленков // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1979. - №8. - С. 2-4.

34. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы. М., "Мир", 1988.

35. Будзило Е.А. Горные работы и охрана природной среды / Е.А. Будзило // Уголь Украины. 1980. - №5. - С.29-30.

36. Будников Т.К. Тяжёлые металлы в экологическом мониторинге водных систем / Г.К. Будников // Соросовский образовательный журнал. -1998,- №5.

37. Буркат Т.К. Серебрение, золочение, палладирование и родирование. / Г. К. Буркат. Л. : Машиностроение, Ленингр.отд-ние, 1984. - 86 с.

38. Бурков А. И. Моделирование поступления и распространения загрязняющих веществ в атмосфере от поверхностно распределенных источников. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва-2006

39. Быков A.A., Счастливцев Е.Л., Пушкин С.Г., Смирнова О.В. Моделирование загрязнения почвы атмосферными выбросами от промышленных объектов угледобывающего региона // Ползуновский вестник №2. 2006. С. 209-217

40. Бютнер Э.К., Гисина Ф.А. Эффективный коэффициент захвата частиц аэрозоля дождевыми и облачными каплями. Труды ЛГМИ, вып. 15, с. 103-117.

41. Важенин, И Г. Почва как активная система самоочищения от токсического воздействия тяжелых металлов ингредиентов техногенных выбросов И.Г. Важенин Химия в сельском хозяйстве. 1982. 3. 3-5.

42. Василенко А.П. Мониторинг загрязнения снежного покрова / А.П. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -181 с.

43. Василенко В.Е. Ранжирование областей Центрального Федерального Округа по видам выбросов стационарных источников загрязнения / В.Е. Василенко, A.A. Попов, В.Ю. Пушкарев // Экология и промышленность России. 2004. - №8.

44. Василенко В.Н., Прокачева В.Г., Фридман Ш.Д. Оценка загрязнения снежного покрова промышленных районов по спутниковым изображениям / В.Н. Василенко, В.Г. Прокачева, Ш.Д. Фридман // Труды ГГИ. 1991. - Вып. 285. - С. 56-63.

45. Водоотводящие системы промышленных предприятий / С. В. Яковлев и др.. -М.: Стройиздат, 1990. 511 с.

46. Водяницкий Ю Н. Железистые минералы и тяжелые металлы в почвах / Ю Н. Водяницкий, В В. Добровольский. М: Почвенный институт им. В.В. ДокучаеваРАСХН, 1998. - 216 с: ил.

47. Газиев Я.И., Соснова А.К. Физико-математическое моделирование процесса аэрального загрязнения почв промышленными дымовыми выбросами в атмосферу и продуктами их физико-химических превращений. // Труды ИЭМ выпуск 14(129), М., ГМИ, 1987г.

48. Гальванические покрытия в машиностроении : Справочник. В 2 т. Т. 1. / под ред. М. А. Шлугера, JI. Д. Тока. М.: Машиностроение, 1985. - 248 е., ил.

49. Генерация и методы снижения шума и звуковой вибрации/ Н. Кравчук. М.: Издательство Московского университета, 1991, - 182 с.

50. Географическое прогнозирование и охрана природы. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 192 с.

51. Герасименко А.А. Определение параметров электрохимических процессов осаждения покрытий. / Герасименко А. А., В. И. Михитюк. М.: Металлургия, 1980. - 110 с.

52. Герасимова Л.П. Совершенствование мероприятий по защите окружающей среды от негативного воздействия породных отвалов посредством снижения кислотности пылевыделений. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тула, 2009

53. Г лазовская М.А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеивания и анализу способности природных систем к самоочищению// Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М.: Наука, 1981. - С. 7-41.

54. Голицын А.Н. Основы промышленной экологии: Учебник. — М.: ИРПО; Издательский центр "Академия", 2002. 240 с.

55. Горбатов B.C., Зырин Н.Г. Адсорбция Zn, Pb, Cd почвой и кислотно-основное равновесие // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 1988. № 3.

56. Горлов В.Д. Оценка социально-экологических издержек от запыленных сельхозугодий, прилегающих к отвальному массиву / В.Д. Горлов, Ю.В. Горлов//Горный журнал. 1999. № 7.

57. Грушко Я М. Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу /Я.М. Грушко. Л.: Химия, 1987.

58. Гурова Л.В. Геохимическое исследование снегового покрова в районе активного техногенного загрязнения / Л.В. Гурова, В.Н. Симурзин // Тульский экологический бюллетень 2000. - Тула, 2001. - С. 136-140.

59. Гухман Г.А. Проблемы автотранспорта/ Г. А. Гухман // Энергия: экономика, техника, экология. 2000. - № 6. С. 40-41.

60. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа / Г. Деч. -М. : Наука, 1965. 288 с.

61. Диткин В. А. Справочник по операционному исчислению / В.А. Диткин, А.П. Прудников. М: Высш. шк, 1965. -468с.

62. Дмитраков A.B. Загрязнение атмосферы по данным снегометрии / A.B. Дмитраков, А.Ф. Симанкин, А.П. Пронин // Тульский экологический бюллетень. Выпуск №11, 1999.

63. Дмитраков A.B. Загрязнение почвенного покрова как следствие аэрогенного воздействия / A.B. Дмитраков, А.Ф. Симанкин // Тульский экологический бюллетень. Выпуск №11, 1999.

64. Добровольский В.В. Основы биогеохимии / В. В. Добровольский. -М.: Академия, 2003. 400 с.

65. Долгих В.Н. Математическая модель для определения экологического и экономического ущерба при точечном кратковременном выбросе загрязняющих веществ в атмосферу // Мехашзм регулювання економши, 2011, № 2 С. 13-22

66. Долина Л.Ф. Сорбционные методы очистки производственных сточных вод : учеб. Пособие/ Л. Ф. Долина. Днепропетровск: ДИИТ, 2000. - 84 с.

67. Дороненко Е.П. Рекультивация земель, нарушенных открытыми горными разработками / Е.П. Дороненко. М.: Недра, 1979. - 263 с.

68. Дубровская O.A. Влияние массовых лесных пожаров на циклонические процессы в Сибири // Вычислительные технологии Том 12, № 2,2007

69. Ермаков С.П. Метод построения обобщенных показателей для управления здравоохранением: Автореф. дис, к.т.н. Новокузнецк, 1980. - 23с.

70. Жучкова А. И. Оптимизация антропогенного фактора на агропромышленных территориях центрального региона. Авторефератдиссертации на соискание квалификационной академической степени магистра. Тула, 2011

71. Заварзиной М.Ф. Спорово-пыльевые характеристики верхних угольных пластов южного крыла Подмосковного бассейна. «Мосбассуглегеология». 1954.

72. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник в двух частях. М.: Металлургия, 1988.

73. Земельный кодекс российской федерации (ЗК РФ) от 25.10.2001 N 1Э6-ФЗ. Принят ГД ФС РФ 28.09.2001

74. Зибров В.И. Справочник по защите шума и вибрации жилых и общественных зданий/ В.И. Зибров. К.: Будивэльнык, 1989. - 160 с.

75. Зилитинкевич С.С. Динамика пограничного слоя атмосферы. Под. ред. A.C. Монина. Гидрометеорологическое издательство. Ленинград. 1970

76. Зиманкин Н. Н. Техногенные факторы воздействия на окружающую среду Тульской области / Н. . Зиманкин, В. К. Старченкова // Тульский экологический бюллетень 2004. Тула :ТулГУ, 2005. - Вып. 1. - с.35-43.

77. Иванов К.Е. Географические исследования и физико-географические системы// География и современность. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. - 135 с.

78. Иванова А.Е. Проблемы смертности в Липецкой области. / А.Е. Иванова, В.Г. Семенова, Т.П. Сабгайда. // Информационно-аналитический вестник «Социальные аспекты здоровья населения» 2008. - № 3. - с. 13-19.

79. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник/ М.В. Буторина, П.В. Воробьев, и др.: Под ред. Н И. Иванова, И. М. Фадина. М.: Логос, 2003.-528 е.: ил.

80. Карагодина И. А. Городские и жилшцно-комунальные шумы/ И. А. Карагодина М.: Медицина, 1964. - 268 с.

81. Карагодина И.Л. Городские и жилищно-коммунальные шумы и борьба с ними / И.Л. Карагодина, Г.Л. Осипов, И.А. Шишкин. М.: Медицина, 1964. -231 с.

82. Климов С.Л. Энергосбережение и проблемы экологической безопасности в угольной промышленности России / С.Л. Климов. М: Наука, 2001.

83. Комиссаров Ю.А. и др. Экологический мониторинг окружающей среды: Учебное пособие для вузов в 2 т. T.l, М.: Химия,2005. 365 с.

84. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Л.: Химия, 1987. 264 с.

85. Коузов П.А., Скрябина Л.Я. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей. Л.: Химия, 1987. 264 с.

86. Куварин Ю Н. Экологическая обстановка на территории Тульской области / Ю Н. Куварин // Экологические проблемы регионов России: Тульская область. -М: 1995.

87. Леонов П.А., Сурначев Б.А. Породные отвалы угольных шахт.-М.: Недра, 1970.-112с.

88. Маковей Ф.И. Охрана окружающей природной среды в угольной промышленности / Ф.И. Маковей, Э.Ф. Бачурин. М.: ЦНИЭИуголь, 1980. -16 с.

89. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г. И. Марчук. М. : Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1982. - 320 с.

90. Методика экологической экспертизы предпроектных и проектных материалов по охране атмосферного воздуха. Минприроды, НИИ Атмосфера. М., 1995. 51 стр.

91. Миненко A.A. Совершенствование методики оценки загрязнения почв горнопромышленных регионов тяжелыми металлами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Тула 2007

92. Мухаметшин С.М. Растекание тяжелых атмосферных выбросов при наличии флоры // Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1088 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2008/098.pdf

93. Наац И.Э., Наац В.И. Метод интегральных уравнений в задачах переноса // Сб. науч. тр. Серия «Физико-химическая». Выпуск 6. Ставрополь, 2002. — С.99—101

94. Негробов О.П., Астанин И.К., Стародубцев B.C., Астанина H.H. / Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе социально-гигиенического мониторинга // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2005. № 2, с. 149-153

95. Оке Т.Р. Климаты пограничного слоя. //JT.: Гидрометеоиздат, 1982,360 с.

96. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л. -Гидрометеоиздат, 1997

97. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа, 2002. 334с.

98. Орлов С.А. Математическое моделирование процессов аэродинамики в лесных массивах и насаждениях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Томск 2012

99. Отчет об оценке состояния эксплуатационных запасов подземных вод по водозаборам Новомосковского промышленного района Тульской области в 2002 году / Министерство природных ресурсов ОАО ПГП «Тула-Недра». Тула, 2002. - 37 с.

100. Охрана окружающей среды / под редакцией профессора С.А. Брылова. М.: Высшая школа, 1985

101. Паламарчук Т.А. Исследование влияния металлургических предприятий на загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Автореферат диссертации на соискание квалификационной академической степени магистра. Тула, 2009

102. Пастухова М.В. Особенности минералов окиси и гидроокиси железа в бокситах. М.: Недра, 1981. 88 с.

103. Переломов Л.В. Формы нахождения тяжелых металлов в серых лесных и аллювиальных почвах среднерусской возвышенности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Пущино. 2001

104. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 340 с.

105. Пивоваров Ю.Л. Основы геоурбанистики / Ю.Л. Пивоваров. М.: Владос, 1999

106. Попов Н.С., Хузгар Ш., Хайри А., Беляева Н.П., Лузгачева Н.В., Павлюков С.Н. В.И. Вернадский и кибернетика // Университет им. В.И. Вернадского. №4 (14). 2008. Том 2

107. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. -М.: Логос, 2000. 528 с. : ил.

108. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. -280 с., ил.

109. Рекомендации по измерению и оценке внешнего шума промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1989. 8 с.

110. Савельев И В. Курс общей физики. Том I. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Издательство «Наука», М. 1970, 511 с.

111. Самарская Е.А., Д.В. Сузан, В.Ф.Тишкин. Построение математической модели распространения загрязнений в атмосфере. Журнал "Математическое моделирование", 1997, т.9, N11, с.59-71.

112. Саранчук В.И. Влияние отвалов породы угольных шахт на окружающую среду / В.И. Саранчук, О.О. Буравцова, А.Г. Галушко // Вестник АН УССР.-1979. №12. - С.65-69.

113. Саранчук В.И. Теоретические основы самовозгорания угля / В.И. Саранчук, Х.А. Баев. М.: Недра, 1976. - 151 с.

114. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. JI.: Гидрометеоиздат, 1986. - 191 с.

115. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Рябов Г.Г. Геоэкологические принципы использования вторичных ресурсов. Москва-Тула. «Гриф и К°», 2000. - 360 с.

116. Технический отчет «Разработка и согласование технических требований к компонентам системы «Осмос» применительно к мониторингу окружающей среды Тульского региона», Тула, 2000

117. Усков В.И. Методы борьбы с запыленностью воздуха, поступающего в шахты / В.И. Усков. -М.: ИГД, 1960. 16 с.

118. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник. -М., Издательство «Протектор», 2001. 304 е., ил. 42.

119. Холматжанов Б.М. Моделирование переноса загрязняющих веществ в пограничном слое атмосферы (на примере Ахангаранской долины с учетом мезоэффектов). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. Ташкент 2010

120. Хорошилова JI.С. Экологическая ситуация в Кузбассе и ее влияние на демографию и заболеваемость населения / Л.С. Хорошилова. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. - 287 с. - 500 экз.

121. Цыцура А.А., В.М. Боев, В.Ф. Куксанов, Е.А. Старокожева Комплексная оценка качества атмосферы промышленных городов оренбургской области Оренбург, Изд-во ОГУ, 1999. - 168 е., ил.

122. Чесноков Б.В., Щербакова Е.П., "Минералогия горелых отвалов Челябинского угольного бассейна (опыт минералогии техногенеза)". Москва: Наука, 1991. 152 с.

123. Atknson R.J., Posner A.M. & quirk J.P. (1967) Adsorption of potential-determining ions at the ferric oxide-aqueous electrolyte interface. J. Phys. Chem. 71,550-558.

124. Diakonov I., Khodakovsky I., Schott J., Sergeeva E. Thermodynamic properties of iron oxides and hydroxides. I. Surface and bulk thermodynamic properties of goethite (a-FeOOH) up to 500 К // Eur. J. Mineral. 1994. V. 6. P. 967-983.

125. Fendorf S., Eick M.J., Grossl P., Sparks D.L. Arsenate and chromate retention mechanisms on goethite. 1. Surface structure // Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. P. 315-320.

126. Garrido F., Illera V., Garcia-Gonzalez M.T. Effect of addition of gypsum- and lime rich industrial by-products on Cd, Cu, and Pb availability and teachability in metal spiked acid soil // Appl. Geochem. 2005. V. 20. P. 397^08.

127. Hansen H.C.B., Borggaard O.K., Sorensen J. Evaluation of the free energy of formation of iron(II)iron(III)-hydroxide-sulphate (Green Rust) and its reduction of nitrite // Geochim. Cosmochim Acta. 1994. V. 58. P. 2599-2608.

128. Illera V., Garrido F., Serrano S., Garcia-Gonzalez M.T. Immobilization of the heavy metals Cd, Cu, and Pb in an acid amended with gypsum- and lime rich industrial by-products // Eur. J. Soil Sci. 2004. V. 55. P. 135-145.

129. ISCST3 Tech uide.http://www.weblakes.com/ISCVOL2/Contents.htm

130. Jain A., Loeppert R.H. Effect of competing anions on the adsorption of arsenate and arsenite by ferrigydrite // J. Environ. Qual. 2004. V. 29. P. 14221430.

131. Lee W., Batchelor B. Abiotic reductive dechlorination of chlorinated ethylenes by iron-bearing soil minerals. 2. Green rust // Envir. Sci. Technol. 2002. V. 36. P. 5348-5354.

132. Leuz A.-K., Monch H., Johnson C.A. Sorption of Sb(III) and Sb(V) to goethite: Influence on Sb(III) oxidation and mobilization // Environ. Sci. Technol. 2006. V. 40. P. 7277-7282.

133. Lovley D. R., Phillips E. J. P., Lonegran D.J. Enzymatic versus nonenzymatic mechanisms for Fe(III) reduction in aquatic sediments // Environ. Science Technol. 1991. V. 25. P. 1062-1067.

134. Lovley D R. Microbial reduction of iron, manganese, and other metals // Adv. Agronomy. 1995. V. 54. P. 175-231.

135. Lovley D.R. Reduction of iron and humics in subsurface environments // Subsurface Microbiology and Biogeochemistry / Eds. J.K. Fredrickson, M. Fletcher. 2001. P. 193-217.

136. Martinez C.E., McBride M B. Coprecipitates of Cd, Cu, Pb and Zn in iron oxides: solid phase transformation and metal solubility after aging and thermaltreatment // Clays Clay Mineral. 1998. V. 46. N 5. P. 537-545.

137. Manning B.A., Fendorf S.E., Goldberg S. Surface structures and stability of arsenic(III) on goethite: spectroscopic evidence for inner-sphere complexes // Environ. Sci. Technol. 1998. V. 32. P. 2383-2388.

138. Norrish K., Taylor R. The isomorphous replacement of iron by aluminum in soil goethites // J. Soil Sci. 1961. V.12. N 2. P. 294-306.

139. Ona-Nguema G., Abdelmoula M., Jorand F., Behali O., Genin A., Block J.-C., Genin J.-M. Iron (II,III) hydroxycarbonate green rust formation and stabilization from lepidocrocite bioreduction // Environ. Science Technol. 2002. V. 36. P. 16-20.

140. Pactung D., Foster A., Laflamme G. Speciation and characterization of arsenic in Ketza River mine tailings using X-ray adsorptoin spectroscopy // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 2067-2074.

141. Pasquill F. Atmospheric diffusion. London: Van Nostr. Co. Ltd. 298 p. 1962

142. Pasquill F. Atmospheric diffusion. 2nd ed/J. Willey, N. Y. 429 p.

143. Pasquill F. Atmospheric dispersion of pollution. Quart. J. Roy. Met. Soc., v. 97, p. 369-395

144. Postma D. Formation of ciderite and vivianite and porewater composition of recent bog sediment in Denmark // Chem. Geol. 1981. V. 31. P. 225-244.

145. Saapanajaru T., Shea P.J., Comfort S.D. Green rust and oxide formation influences metolachlor dechlorination during zerovalent iron treatment // Environ. Sci Technol. 2003. V. 37. P. 5219-5227.

146. Schwertmann U. Some properties of soil and synthetic iron oxides // Iron in Soil and Clay Minerals. Dordrecht: Reidel, 1988a. P. 203-250.

147. Schwertmann U., Taylor R.M. Iron oxides // Minerals in soil environments. Madison (Wis.), 1977. P. 145-180.

148. Schwertmann Hand Stanjek H. Stirring effects on properties of al goethite formed from ferrihydrite // Clays and clay minerals, vol. 46, no. 3,317321, 1998.

149. Taylor R.M. Formation and properties of Fe(II)Fe(III) hydroxy-carbonate and its possible significance in soil formation // Clay Mineral. 1980. V. 15. P. 369-382.

150. Yang J.K. Baraett M. O., Jardine P.M., Basta N.T., Casteel S.W. Adsorption, sequestration, and bioaccessibility of As(V) in soils // Environ. Sci. Technol. 2002. V. 36. P. 4562^569.

Информация о работе

Мухина, Наталья Евгеньевна
кандидата технических наук
Тула, 2012
ВАК 25.00.36

Диссертация

Миграция тяжелых металлов и ремедиация почв в Подмосковном угольном бассейне - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы