Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Минимизация негативного воздействия ионов тяжелых металлов на объектах железнодорожного транспорта

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Минимизация негативного воздействия ионов тяжелых металлов на объектах железнодорожного транспорта"

На правах рукописи

САХАРОВА Антонина Сергеевна

МИНИМИЗАЦИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность: 03.02.08 - Экология (в транспорте)

(технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

12 ДЕК 2013

005543505

Москва-2013

005543505

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МГУПС (МИИТ)) на кафедре «Химия и инженерная экология»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Байдарашвили Марина Михайловна

Бельков Владимир Максимович, доктор физико-математических наук, профессор, ОАО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»), отделение «Охрана труда, экология и промышленная безопасность», заведующий лабораторией

Кондрашов Андрей Александрович, кандидат технических наук, компания Ecostandard group, отдел экологической экспертизы недвижимости, руководитель отдела

Военно-транспортный институт железнодорожных войск и военных сообщений (филиал Военной академии тыла и транспорта имени генерала армии A.B. Хрулева)

Защита состоится «26» декабря 2013 г. в 13 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.005.11 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр.9, МИИТ, ауд. 1235.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПС (МИИТ).

Автореферат разослан «2.2» ноября 2013г.

Ученый секретарь диссертационного совета

авин Андрей Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и направленность исследований связана с необходимостью развития научно-обоснованных технических и технологических решений защиты окружающей природной среды на железнодорожном транспорте.

При строительстве и эксплуатации железных дорог необходимо учитывать требования к защите природной среды от разных неорганических и органических загрязнителей, наиболее опасными из которых являются ионы тяжелых металлов (ИТМ) и нефтепродукты. В работах ряда исследователей, например И.В. Казанцева, была определена закономерность распространения ионов тяжелых металлов в сторону от железнодорожного полотна, согласно которой наиболее загрязнены почвы на отрезке 0-20 м и концентрация тяжелых металлов снижается при перпендикулярном движении в сторону от головки рельса.

В соответствии с «Концепцией развития системы управления природоохранной деятельности холдинга «Российские железные дороги» приоритетными задачами «Экологической стратегии ОАО «РЖД» являются снижение негативного воздействия на окружающую среду на 35% к 2015 г. и на 70% к 2030 г. путем внедрения эффективных ресурсосберегающих природоохранных технологий при строительстве и эксплуатации железных дорог. Существующие технологии, предлагаемые как зарубежными, так и отечественными компаниями, обладают рядом существенных недостатков и не до конца отвечают современным требованиям экологической безопасности, поскольку их основная задача - восстановление последствий загрязнения природной среды, например, путем механического удаления загрязненных грунтов и почв и последующим их захоронением или обезвреживанием с использованием специальных установок.

Одной из задач природоохранной деятельности в ОАО «РЖД» в сфере охраны и рационального использования земель является снижение негативного воздействия на природную среду при строительстве и ремонте пути. Очевидно, что, используя возможные экозащитные резервы объектов железнодорожного транспорта, например, путем применения в них новых экозащитных средств, такие научно-обоснованные технические и технологические решения позволили бы в равной степени и обезвредить, и минимизировать загрязнения природной среды, если загрязнения происходят. Такие объекты приобрели бы новые экозащитные свойства, достаточные для минимизации негативного воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду. Разработке такого рода научно-обоснованных технических и технологических решений посвящена данная работа.

Область исследования соответствует паспорту специальности 03.02.08 — «Экология» по пункту 3.6 «Научное обоснование, разработка и совершенствование транспортных средств, объектов и транспортных систем, методов нормирования проектной и изыскательской деятельности,

обеспечивающих предотвращение и минимизацию негативного воздействия

на природную среду».

Цель диссертационной работы - минимизация негативного воздействия ионов тяжелых металлов на объектах железнодорожного транспорта.

Для достижения поставленной цели были сформулированы основные задачи исследования.

Основные задачи работы.

1. Разработка метода, обеспечивающего минимизацию негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, и придание выбранным объектам экозащитных свойств за счет использования в них средств в виде минеральных геоантидотов (МГа).

2. Определение МГа и их количественных энергетических и экозащитных параметров, обеспечивающих минимизацию негативного воздействия ИТМ при строительстве и эксплуатации объектов железнодорожного транспорта.

3. Разработка экозащитных параметров технических и технологических решений с использованием МГа на объектах железнодорожного транспорта.

4. Опытно-промышленное опробование предложенных экозащитных технологических решений в действующих объектах железнодорожного транспорта РФ.

Научная новизна работы.

1. Разработан метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, включающий выбор и обоснование объектов и технологий железнодорожного транспорта, выбор МГа, и позволяющий предлагать новые экозащитные технологические решения. В качестве объектов железнодорожного транспорта выбраны и обоснованы железнодорожный путь и водоотводные сооружения, а в качестве технологий - технологии транспортного строительства с применением геосинтетических материалов и габионных конструкций. В качестве МГа определены техногенные вещества строительной деятельности в виде гидросиликатов кальция, а также искусственно полученные силикаты в виде

портландцементного клинкера.

2. Рассчитаны энергетические параметры процессов экозащиты в рамках метода с помощью МГа в виде клинкера по величине изменения свободной энергии Гиббса, ДС?98, которые в первом приближении соответствуют величинам энергии детоксикации - 80 кДж и которые свидетельствуют о том, что процесс защиты окружающей среды от ИТМ осуществляется самопроизвольно.

3. Предложено использовать в качестве количественной характеристики экозащитных свойств минеральных геоантидотов величину геоэкозащитной активности, Ага„ определяющую способность обезвреживать загрязнитель из окружающей среды и равный отношению массы обезвреженных загрязнителей к единице массы МГа; установлены

физико-химические параметры, обеспечивающие высокие показатели обезвреживающей способности МГа. Определено, что Агэз искусственно полученного силиката в виде клинкера составляет по РЬ (II) - 2,42 г/кг, по Сс1 (II) - 1,08 г/кг, по Си (II) - 0,63 г/кг, Ато для боя автоклавного пенобетона и силикатного кирпича составляет соответственно по РЬ (II) - 2,41 - 2,48 и 2,21 - 2,41 г/кг, по СсЗ (И) - 1,02 - 1,05 и 0,64 - 0,99 г/кг при исходной концентрации растворов 10"4 моль/л, что превышает ПДК в 2000 раз и более.

4. Предложено использовать в качестве количественной характеристики экозащитного технологического решения коэффициент экоэксплуатации - кэ, который учитывает геоэкозащитную активность и время работы МГа, сроки между плановыми ремонтами объектов железнодорожного транспорта с экозащитными свойствами, уровень реального загрязнения поверхностных стоков ионами тяжелых металлов и другие параметры функционирования сооружений.

Положения, выносимые на защиту.

1. Метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, обеспечивающий выбранным объектам экозащитные свойства за счет использования в них МГа.

2. Выявленные для минеральных геоантидотов в виде искусственно полученных силикатов кальция, составляющих цементный клинкер, и техногенных гидросиликатов кальция в виде боя автоклавного пенобетона и силикатного кирпича количественные энергетические (по величине ДС^зд ) и экозащитные (по величине Ага) параметры, обеспечивающие минимизацию негативного воздействия ИТМ на окружающую среду на железнодорожном транспорте.

3. Количественная характеристика экозащитного технологического решения - коэффициент экоэксплуатации, кэ, который учитывает геоэкозащитную активность минерального геоантидота, сроки между плановыми ремонтами объектов железнодорожного транспорта, уровень реального загрязнения поверхностных стоков ИТМ и другие параметры функционирования сооружений.

4. Результаты опытно-промышленного опробования предложенных экозащитных технологических решений в действующих объектах железнодорожного транспорта РФ.

Методы исследований.

В качестве основных методов исследований применялись:

• химические методы - качественный химический анализ, рН-метрия, индикаторный метод распределения центров адсорбции;

• физико-химические методы - потенциометрия, спектрофотометрия, ИК-спектроскопия, атомно-абсорбционная спектрометрия.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием общепринятых, апробированных и законодательно рекомендованных методик и методов проведения исследований, подтверждается сходимостью экспериментальных данных с

теоретическими исследованиями и результатами исследований других авторов.

Практическая значимость работы.

1. Предложенные научно-обоснованные экозащитные технические и технологические решения использованы в опытно-промышленном опробовании действующих объектов железнодорожного транспорта РФ с целью минимизации негативного воздействия ионов тяжелых металлов на окружающую природную среду.

2. Разработаны технологические операции по укладке МГа в виде боя силикатного кирпича в железнодорожный путь совместно с геомембраной, что позволило снизить концентрацию свинца (II) в поверхностных стоках с 0,036 мг/л (бПДКрыб.хоз.) ДО 0,0008 мг/л, при опытно-промышленном внедрении на примере подъездных путей станции Выборг, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, кэ, при Агаз выбранного минерального геоантидота по свинцу (II), равной 2,41 г/кг, составил 4,67.

3. Показана возможность модифицирования технологических операций по устройству продольного водоотвода за счет использования МГа в виде боя автоклавного пенобетона, что позволило снизить концентрацию свинца (И) в поверхностных стоках с 0,0516 мг/л (8,6ПДКрыб..Х03) до 0,0001 мг/л, при опытно-промышленном внедрении на территории дистанции пути Окт. ж. д. (ПЧ-10) пос. Петро-Славянка Колпинского района, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, к,, при Ат выбранного МГа по свинцу (И), равной 2,48 г/кг, составил 2,09.

4. Предложены технологические операции по устройству экозащитной габионной конструкции на выпуске из водоотводных лотков за счет замены части загрузки минеральным геоантидотом в виде цементного клинкера, что позволило снизить концентрацию меди (И) в поверхностных стоках с 11ПДКрЬ,б.-хоз. ДО ПДКрЫб..хоз, при опытно-промышленном внедрении на примере реконструкции моста через р. Тихая на участке линии Корсаков-Ноглики Дальневосточной железной дороги острова Сахалин, что подтверждает соответствующий акт. При этом значения коэффициента экоэксплуатации, к3, при Ага выбранного МГа по меди (II), равной 0,63 г/кг, составил 0,12.

5. Рассчитан предотвращенный экологический ущерб, который составил при опытно-промышленном внедрении МГа в виде боя силикатного кирпича, боя автоклавного пенобетона и цементного клинкера из расчета на 1 км пути 650 тыс. руб./год.

Личный вклад автора работы заключается в постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований, выполнении теоретических и экспериментальных исследований по определению геоэкозащитной активности искусственно полученных и техногенных силикатов и гидросиликатов, разработке технологических решений для защиты окружающей среды, формализации разработанных экозащитных и

технологических параметров в математическую модель, эколого-экономической оценке.

Реализация результатов работы:

• экозащитные технологические решения с использованием минеральных геоантидотов, апробированные во время ремонтных работ объектов производственно-транспортного комплекса РФ (объекты филиалов ОАО «РЖД»: Октябрьская, Дальневосточная железные дороги), подтвердили снижение уровня загрязнения поверхностных вод вблизи железнодорожного полотна. По результатам опытно-промышленной апробации получены соответствующие акты;

• материалы диссертационной работы защищены патентом РФ №2477708 и использованы в учебном практикуме по химии для студентов дневной формы обучения по специальности «Инженерная защита окружающей среды».

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог» (Иркутск,

2010), на XI Окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2010), на Второй международной научно-практической конференции «Техносферная и экологическая безопасность на транспорте» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2010), на межвузовской научно-технической конференции «Транспорт: проблемы, идеи, перспективы (Неделя науки -

2011)» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2011) с присвоением диплома за первое место, на Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2011» (Ростов-на-Дону, 2011), на второй межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 2011), на Всероссийском заочном молодежном конкурсе научно-исследовательских и творческих работ по проблемам культурного наследия, экологии и безопасности жизнедеятельности «ЮНЭКО — 2011» (Москва, 2011) с присвоением диплома «Лауреата конкурса», на межвузовской научно-технической конференции «Транспорт: проблемы, идеи, перспективы (Неделя науки - 2012)» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2012), на V Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (Новосибирск, 2012), на X научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути» (Москва, МИИТ, 2013), на Международной научно-технической конференции «Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатных работы, в том числе 7 в изданиях по списку, рекомендованному ВАК РФ, 1 патент и две монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы. Диссертация изложена на 146 страницах печатного текста, содержит 53 рисунка, 25 таблиц, 5 приложений. В списке литературы приведено 149 источников.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении сформулированы задачи исследования и обоснована их актуальность. Показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе приведен литературный обзор по существующей проблеме, определены объекты и методы исследования.

Анализ влияния объектов железнодорожного транспорта на окружающую природную среду показал, что железнодорожный транспорт является активным загрязнителем не только нефтью и нефтепродуктами, но и ионами тяжелых металлов. При этом оценка современных методов и технологий очистки загрязненных грунтов и почв показала ряд существенных недостатков, среди которых можно выделить несовершенство технологического процесса, например, часть токсикантовотправляется на полигон для захоронения, большие энергозатраты (термообработка грунтов при Г = 800 °С), малая производительность.

В связи с этим требуется разработка новых технологических решений, обеспечивающих минимизацию негативного воздействия ионов тяжелых металлов на окружающую среду на этапах проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог.

Во второй главе представлен разработанный метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта (рис.1). Данный метод, обеспечивающий выбранным объектам экозащитные свойства за счет определения и использования в них минеральных геоантидотов (МГа), включает в себя выбор и обоснование объектов и технологий железнодорожного транспорта, а также выбор МГа. При этом учитывается, что МГа - это твердые трудно растворимые вещества техногенного, искусственного или природного происхождения, в данном случае в виде дисперсий, имеющие состав, соответствующий естественному для земной коры (силикаты и гидросиликаты кальция и магния) и способные в самопроизвольной реакции (ДС^98< 0) обезвреживать загрязнения, например, в виде ИТМ путем образования с ними трудно растворимых веществ, ПР <10"7.

Согласно первой позиции метода был проведен анализ объектов и технологий железнодорожного транспорта, в результате которого были выбраны железнодорожный путь и водоотводные сооружения как объекты, характеризующиеся повышенным содержанием загрязняющих веществ, в том числе ионов тяжелых металлов, вследствие, например, большого числа грузовых перевозок. Результатом анализа современных транспортных технологий с использованием различных конструктивных решений стали

технологии с применением геосинтетических материалов и габионных конструкций, активно используемых в транспортном строительстве.

1. Анализ и выбор объектов железнодорожного транспорта и современных строительных технологий, с помощью которых можно придать выбранным

объектам экозашитные свойства

* —

2. Возможность полной или частичной замены природных минеральных материалов (песок, щебень, галька), используемых в выбранных объектах железнодорожного транспорта, на МГа, обеспечивающие минимизацию негативного воздействия ИТМ на

окружающую среду

* ~

3. Определение МГа среди техногенных гидросиликатов строительной деятельности и

искусственно полученных силикатов — *

Определение термодинамических характеристик рассматриваемых техногенных и искусственно полученных минеральных веществ с целью доказательства их

экозащитных свойств

* ~

Планирование эксперимента обезвреживания ИТМ выбранными МГа и проведение экспериментальных испытании

Определение физико-химических параметров, обеспечивающих высокие показатели

обезвреживающей способности МГа *

4. Обработка результатов измерений *

5. Определение возможности использования исследованных МГа как экозащитных средств в действующих объектах железнодорожного транспорта

6. Определение количественной характеристики технологических решений (коэффициент экоэксплуатации, к3) для объектов железнодорожного транспорта с

экозащитными свойствами *

7. Графическое представление с помощью компьютерного моделирования зависимостей времени работы экозащитного средства от физических и природных

параметров *

8. Опытно-промышленное опробование предложенных экозащитных технологических решений в действующих объектах железнодорожного транспорта РФ

Рисунок 1 - Метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта

Возможность обеспечения выбранным объектам и технологиям экозащитной функции может быть реализована за счет использования в них МГа, в качестве которых предлагается использовать техногенные гидросиликаты строительного производства в виде боя автоклавного пенобетона и силикатного кирпича, а также искусственно полученные силикаты в виде портландцементного клинкера.

Рисунок 6 - Придание водоотводному сооружению экозащитных свойств:

а) габионная конструкция с каменной и экозащитной загрузкой; б) устройство экозащитной габионной конструкции на выпуске из лотка для поверхностного водоотвода

Рисунок 7 - Структурная схема технологических операций по приданию водоотводному сооружению экозащитиых свойств

В развитие ранее выполненных на кафедре «Инженерная химия и естествознание» ПГУПС работ докторов наук A.B. Панина, М.В. Шершневой и к.т.н. Ю.Е. Пузановой в данной работе было предложено использовать технологию устройства железобетонного водоотводного лотка, которому можно придать экозащитные свойства за счет замены минерального дренирующего материала (рис. 8, а), укладываемого в пазухи за стенками лотка, на МГа. При этом возможно использование контейнеров из тканого геотекстиля, в которые может быть помещен МГа (рис. 8, б). Загрязненные поверхностные воды обезвреживаются от ИТМ перед попаданием в лоток, проходя через загрузку в виде МГа, что также не препятствует бесперебойному течению воды внутри лотка в направлении водостока.

экоэксплуатации, кэ, равного 2,09, и геоэкозащитной активности выбранного минерального геоантидота по свинцу (II), Ат, равной 2,48 г/кг, минимизировать негативное воздействие ИТМ на окружающую среду на железнодорожном транспорте на примере дистанции пути Октябрьской ж. д. (ПЧ-10) пос. Петро-Славянка Колпинского района. Работы производились вручную во время ремонта железобетонных лотков, предназначенных для сбора и отвода поверхностных стоков с земляного полотна. Геоконтейнеры заполнялись боем автоклавного пенобетона, перевозились к месту укладки автомобильным транспортом и укладывались вручную в пазухи продольного водоотвода длиной 5 м. Анализ поверхностных стоков на содержание ионов тяжелых металлов показал, что использование лотков с загрузкой в виде боя автоклавного пенобетона уменьшило концентрацию иона РЬ (II) с 0,0516 мг/л (8,6ПДКрЫб.Хоз) до 0,0001 мг/л, что не превышает ПДКры6..хоз.. Получен соответствующий акт внедрения. Предотвращенный экологический ущерб составил 11 тыс. руб./год.

Использование цементного клинкера в качестве части загрузки габионной конструкции, устраиваемой на выпуске водоотводных сооружений, позволило в рамках действия коэффициента экоэксплуатации, кэ, равного 0,12, и геоэкозащитной активности выбранного минерального геоантидота по меди (II), Ат, равной 0,63 г/кг, предотвратить и минимизировать негативное воздействие ИТМ на природную среду на железнодорожном транспорте на примере реконструкции моста через р. Тихая на участке линии Корсаков-Ноглики Дальневосточной железной дороги острова Сахалин. Габионная конструкция состояла из трех секций. Внутренняя секция, которая предварительно покрывалась нетканым геотекстилем, заполнялась цементным клинкером с размером зерен 1,25...2,5 мм, наружные секции загружались каменным заполнителем в виде гальки, размер которого превосходил размеры ячеек сетки габиона (120-150 мм). Секции габионов были доставлены автомобильным транспортом, сбор и загрузка габионов производились вручную вблизи от места их устройства. Загруженная конструкция устанавливалась вплотную к выпуску поверхностных стоков из железобетонного лотка в водоем. За весь период испытаний поверхностные стоки беспрепятственно проходили через габионные загрузки, не нарушая гидрологического режима водоотводных сооружений. Анализ поверхностных стоков после прохождения габионной конструкции показал, что концентрация ионов меди (II) не превышала ПДКрь,б.-хоз.- Получен соответствующий акт внедрения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой решена актуальная научно-практическая задача в области экологии на железнодорожном транспорте, заключающаяся в совершенствовании транспортных объектов с целью минимизации негативного воздействия на окружающую природную среду.

Основные научные и практические выводы:

1. Разработан метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, включающий выбор и обоснование объектов и технологий железнодорожного транспорта, выбор МГа, и позволяющий предлагать новые экозащитные технологические решения. В качестве объектов железнодорожного транспорта выбраны и обоснованы железнодорожный путь и водоотводные сооружения, а в качестве технологий - технологии с применением геосинтетических материалов и габионных конструкций. В качестве МГа определены техногенные вещества строительной деятельности в виде гидросиликатов кальция, а также искусственно полученные силикаты в виде портландцементного клинкера.

2. Рассчитаны энергетические параметры процессов экозащиты в рамках метода с помощью МГа в виде клинкера по величине изменения свободной энергии Гиббса, ДС^д, которые в первом приближении соответствуют величинам энергии детоксикации - 80 кДж и которые свидетельствуют о том, что процесс защиты окружающей среды от ИТМ осуществляется самопроизвольно

3. Предложено использовать в качестве количественной характеристики экозащитных свойств МГа величину геоэкозащитной активности, Ат, определяющую способность обезвреживать загрязнитель из окружающей среды и равную отношению массы обезвреженных загрязнителей к единице массы МГа; установлены физико-химические параметры, обеспечивающие высокие показатели обезвреживающей

способности МГа.

4. Определено, что Ата искусственно полученного силиката в виде клинкера составляет по Pb (И) - 2,42 г/кг, по Cd (II) - 1,08 г/кг, по Cu (II) -0,63 г/кг, Ato для боя автоклавного пенобетона и силикатного кирпича составляют по Pb (И) - 2,41 и 2,21 г/кг по Cd (И) - 1,02 и 0,64 г/кг, при исходной концентрации растворов 10"4 моль/л, что превышает ПДК в 2000 раз и более.

5. Предложено использовать в качестве количественной характеристики экозащитного технологического решения коэффициент экоэксплуатации - кэ, который учитывает геоэкозащитную активность и время работы минерального геоантидота, сроки между плановыми ремонтами объектов железнодорожного транспорта, уровень реального загрязнения поверхностных стоков ионами тяжелых металлов и другие параметры функционирования сооружений.

6. Разработаны технологические операции по укладке МГа в виде боя силикатного кирпича в железнодорожный путь совместно с геомембраной, что позволило снизить концентрацию свинца (II) в поверхностных стоках с 0,036 мг/л (6ПДкрыб-хоз.) до 0,0008 мг/л, при опытно-промышленном внедрении на примере подъездных путей станции Выборг, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, кэ, при Arj3 минерального геоантидота по свинцу (II), равной 2,41 г/кг, составил 4,67.

7. Показана возможность модифицирования технологических операций по устройству продольного водоотвода за счет использования МГа в виде боя автоклавного пенобетона, что позволило снизить концентрацию свинца (II) в поверхностных стоках с 0,0516 мг/л (8,6ПДКрЫб.-хоз ) до 0,0001 мг/л, при опытно-промышленном внедрении на территории дистанции пути Окт. ж. д. (ПЧ-10) пос. Петро-Славянка Колпинского района, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, кэ, при Ага минерального геоантидота по свинцу (II), равной 2,48 г/кг, составил 2,09.

8. Предложены технологические операции по устройству экозащитной габионной конструкции на выпуске из водоотводных лотков за счет использования в качестве части загрузки МГа в виде цементного клинкера, что позволило снизить концентрацию меди (II) в поверхностных стоках с 11ПДКрыб..хоэ. До ПДКрыб.Х03, при опытно-промышленном внедрении на примере реконструкции моста через р. Тихая на участке линии Корсаков-Ноглики Дальневосточной железной дороги острова Сахалин, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, кэ, при Агаз минерального геоантидота по меди (II), равной 0,63 г/кг, составил 0,12.

9. Рассчитан предотвращенный экологический ущерб, который составил при опытно-промышленном внедрении МГа в виде боя силикатного кирпича, боя автоклавного пенобетона и цементного клинкера из расчета на 1 км пути 650 тыс. руб./год.

10. Материалы диссертационной работы защищены патентом РФ №2477708 и использованы в учебном практикуме по химии для студентов дневной формы обучения по специальности «Инженерная защита окружающей среды».

Основные положения диссертации опубликованы в 24 работах.

Статьи в журналах, рекомендуемых перечнем ВАК

1. Сахарова, A.C. Геозащитность по ионам тяжелых металлов некоторых искусственно полученных минеральных веществ [Текст] / Л.Б. Сватовская, М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова // Естественные и технические науки. - 2011. - №4 (54). - С. 512 - 514.

2. Сахарова, A.C. Защита природно-техногенных систем при строительстве железных дорог [Текст] / Л.Б. Сватовская, М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова, A.B. Петряев // Транспортное строительство-2012.-№2.-С.9 —11.

3. Сахарова, A.C. Новое технологическое решение для защиты окружающей среды в пределах полосы отвода железных дорог [Текст] / Л.Б. Сватовская, М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова, A.B. Петряев // Транспортное строительство. — 2012. - № 7. - С. 12 — 13.

4. Сахарова, A.C. Применение геомембран в экозащитных целях [Текст]/Л.Б. Сватовская, М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова, A.B. Петряев // Транспортное строительство. - 2012. - № 8 - С. 26 - 28.

5. Сахарова, A.C. Новый подход к исследованию инфракрасных спектров геоэкозащитных материалов и грунтов [Текст] / Е.К. Галанов, A.C. Сахарова, E.H. Бодунов, М.М. Байдарашвили // Известия ПГУПС. -2012. - Вып. 2(31) - С. 74-78.

6. Сахарова, A.C. Исследование геоэкозащитной способности цементного клинкера и некоторых техногенных гидросиликатов [Текст] / Л.Б. Сватовская, М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова // Естественные и технические науки. - 2012. -№ 5(61) - С. 250 - 252.

7. Сахарова, A.C. Использование строительных отходов в геоэкозащитных целях [Текст] / A.C. Сахарова // Известия ПГУПС. - 2012. Вып. 3(32)-С. 164-168.

8. Патент № 2477708. Способ очистки сточных вод от ионов меди [Текст]/ Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.М. Байдарашвили, М.Ю. Савельева, A.C. Сахарова; патентозаявитель и патентообладатель ПГУПС. -№ 2011127308/05; заявл. 01.07.2011; опубл. 20.03.2013, Бюл. №8.

Монографии

9. Сахарова, A.C. Новые геоэкозащитные технологии при строительстве и реконструкции железных дорог/Л.Б. Сватовская, A.C. Сахарова, М.М. Байдарашвили, A.B. Петряев, М.В. Шершнева, В.В. Ганчиц.-СПб.: ПГУПС, 2012. - 81с.

10. Сахарова, A.C. Применение инженерно-химических знаний в геоэкозащитных строительных технологиях (включая нанотехнологии) / Л.Б. Сватовская, A.M. Сычева, A.B. Хитров, М.В. Шершнева, М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова [и др.]. - СПб.: ПГУПС, 2013. - 80 с.

Публикации в других изданиях

П.Сахарова, A.C. Обезвреживание ионов тяжелых металлов некоторыми искусственно полученными и техногенными силикатами [Текст]/А.С. Сахарова // Транспорт: проблемы, идеи, перспективы. Неделя науки - 2011: материалы конференции / под ред. Т.С. Титовой. — СПб.: ПГУПС, 2011.-С. 161-164.

12. Сахарова, A.C. Современные методы определения геозащитных свойств твердых отходов с учетом природы их поверхности [Текст] / Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог: труды IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Иркутск, 19-23 апреля 2010 г. - Иркутск : ИрГУПС, 2010. - Т. 2. - С. 228 - 231 : ил.

13. Сахарова, A.C. Возможности использования метода распределения центров адсорбции в строительстве и геоэкологии [Текст] / М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова, М.Ю. Савельева // Транспорт: проблемы, идеи, перспективы (Неделя науки - 2011). Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: сб. научн. статей Секции молодых исследователей / под ред. В.В. Сапожникова, А.К. Канаева, Л.М. Минакова. - СПб.: ПГУПС, 2011. - С. 63 - 65.

14. Сахарова, A.C. Индикаторный метод определения геозащитных свойств твердых тел с учетом природы их поверхности [Текст] / A.C. Саха-

рова // Новые исследования в материаловедении и экологии: Сб. научных статей / Под ред. Л.Б. Сватовской. Вып. 10 - СПб.: ПГУПС, 2010. - С. 90-94.

15. Сахарова, A.C. Геозащитные свойства клинкера как промежуточного продукта получения цемента для строительства [Текст] / М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова // Новые исследования в материаловедении и экологии: Сб. научных статей / Под ред. Л.Б. Сватовской. Вып.11 - СПб.: ПГУПС, 2011.- С. 36-41.

16. Сахарова, A.C. Перспективы использования автоклавного пенобетона и силикатного кирпича в геозащитных целях [Текст] / A.C. Сахарова // Новые исследования в материаловедении и экологии: Сб. научных статей под ред. Л.Б. Сватовской. Вып. 11 - СПб.: ПГУПС, 2011. - С. 69 - 70.

17. Сахарова, A.C. Поиск новых геозащитных материалов при решении проблемы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |Текст] / М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова Н Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2011» 11-13 мая 2011 г., г. Ростов-на-Дону, часть 2: Изд-во РГУПС, 2011. - С. 265 - 267.

18. Сахарова, A.C. Перспективы использования клинкера как нового геозащитного материала [Текст] / М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова // сборник Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы второй межвузовской научно-практической конференции 16-18 мая 2011г., Иркутск: В 6 т. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС. 2011,- т.1 С. 490 - 495.

19. Сахарова, A.C. Вещества техногенного и искусственного происхождения как средства защиты окружающей природной среды [Текст]/ М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2012. - №3(158). - С. 18 - 19.

20. Сахарова, A.C. Новое в ресурсосберегающих технологиях с использованием строительных отходов на железнодорожном транспорте [Текст]/А.С. Сахарова, A.B. Петряев, М.М. Байдарашвили, М.Ю. Савельева И сборник «Актуальные вопросы строительства»: материалы V Всероссийской научно-технической конференции 10-12 апреля 2012г., Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2012. - Т. 15, № 2 (54). - С. 60 - 67.

21. Сахарова, A.C. Обезвреживание ионов тяжелых металлов цементным клинкером [Текст] / Сахарова A.C. // Новые исследования в материаловедении и экологии: Сб. научных статей / Под ред. Л.Б. Сватовской. Вып. 12 - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 28 - 30.

22. Сахарова, A.C. Геоэкозащитные технологии при строительстве и реконструкции железных дорог [Текст] / Л.Б. Сватовская, М.М. Байдарашвили, A.B. Петряев, A.C. Сахарова // Новые исследования в материаловедении и экологии: Сб. научных статей / Под ред. Л.Б. Сватовской. Вып. 12 - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 30 - 34.

23. Сахарова, A.C. Применение геотекстиля в экозащитных целях при устройстве продольного водоотвода железнодорожного пути [Текст] / A.C. Сахарова, М.М. Байдарашвили, A.B. Петряев // Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов: материалы III международной научно-технической конференции 15-16 мая

2013 г., СПб.: ПГУПС, 2013. - С. 96 - 100.

24. Сахарова, A.C. Применение геомембран при строительстве транспортных объектов для защиты почв прилегающих территорий от загрязнения [Текст] / М.М. Байдарашвили, A.C. Сахарова, A.B. Петряев // Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов: материалы III международной научно-технической конференции 15-16 мая 2013г., СПб.: ПГУПС, 2013. - С. 146 - 149.

САХАРОВА Антонина Сергеевна

МИНИМИЗАЦИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность: 03.02.08 - Экология (в транспорте)

(технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать | % .1 / . 1Л Заказ - Тираж 80 экз.

Формат бумаги 60x84 1/16. Объем 1,5 п.л.

127994, Россия, г. Москва, ул. Образцова, дом 9, стр. 9, УПЦ ГИ МИИТ

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата технических наук, Сахарова, Антонина Сергеевна, Санкт-Петербург

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет

путей сообщения» МГУПС (МИИТ)

МИНИМИЗАЦИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность: 03.02.08 - Экология (в транспорте)

(технические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

04201451894

САХАРОВА

Антонина Сергеевна

Научный руководитель -кандидат технических наук, доцент М.М. Байдарашвили

Санкт-Петербург - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.............................................................................................5

Глава 1 Современные способы минимизации негативного воздействия ионов тяжелых металлов на объектах железнодорожного транспорта..................11

1.1 Загрязнение окружающей среды объектами железнодорожного транспорта... 12 1.1.1 Загрязнение окружающей природной среды ионами тяжелых металлов, поступающими от железнодорожного транспорта............................................15

1.2 Экозащитные методы и технологии, применяемые на железнодорожном транспорте.........................................................................................18

1.3 Характеристика объектов, методов исследования и используемых методик...24

1.4 Выводы по главе 1...............................................................................27

Глава 2 Разработка метода минимизации негативного воздействия ИТМ

на объектах железнодорожного транспорта................................................28

2.1 Выбор объектов железнодорожного транспорта для обеспечения защиты окружающей природной среды от ИТМ....................................................29

2.2 Выбор минеральных геоантидотов среди техногенных гидросиликатов строительной деятельности и искусственно полученных силикатов..................34

2.3 Выводы по главе 2...............................................................................40

Глава 3 Исследование минеральных геоантидотов как средств защиты природной среды от ИТМ........................................................................42

3.1 Подготовка объектов исследования и модельных растворов ИТМ для определения геоэкозащитной активности.....................................................42

3.2 Определение геоэкозащитной активности портландцементного клинкера

по ИТМ.............................................................................................44

3.2.1 Исследование возможности использования клинкера для обезвреживания нефтепродуктов............................................................................................48

3.2.2 Механизмы обезвреживания ионов тяжелых металлов

цементным клинкером..........................................................................49

3.3 Определение геоэкозащитной активности боя автоклавного пенобетона

и силикатного строительного кирпича по ИТМ.............................................55

3.4 Обработка результатов измерений......................................................60

3.5 Выводы по главе 3...............................................................................64

Глава 4 Придание экозащитных свойств объектам железнодорожного транспорта.......................................................................................66

4.1 Придание экозащитных свойств железнодорожному пути за счет применения минеральных геоантидотов совместно с геомембраной.................66

4.2 Придание экозащитных свойств водоотводным сооружениям железнодорожного пути.........................................................................74

4.2.1 Устройство экозащитной габионной конструкции на выпуске из лотка

для поверхностного водоотвода...............................................................74

4.2.2 Обеспечение экозащитной функции водоотводным лоткам.....................80

4.3 Разработка и расчет количественного параметра экозащитного технологического решения - коэффициента экоэксплуатации...............................88

4.4 Компьютерное моделирование зависимостей времени работы экозащитных средств...........................................................................94

4.5 Выводы по главе 4.............................................................................102

Глава 5 Опытно-промышленное опробование экозащитных технологических решений в действующих объектах железнодорожного транспорта.............103

5.1 Опробование боя силикатного кирпича как экозащитного средства при эксплуатации железнодорожного пути.........................................................103

5.2 Опробование цементного клинкера как экозащитной загрузки в габионной конструкции для очистки поверхностных стоков.................................................107

5.3 Опробование боя пенобетона как экозащитного средства при

функционировании водоотводных железобетонных лотков..............................110

5.3.1 Утилизация минеральных геоантидотов в виде искусственно полученных

и техногенных силикатов...................................................................................113

5.4 Эколого-экономическая оценка применения экозащитных средств

в виде минеральных геоантидотов для минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта..............................................114

5.4.1 Расчет предотвращенного ущерба при придании экозащитных

свойств действующим объектам железнодорожного транспорта....................119

5.4.2 Расчет стоимости экозащитных мероприятий по обезвреживанию почвогрунтов и поверхностных стоков от ИТМ на объектах

железнодорожного транспорта...............................................................123

5.5 Выводы по главе 5............................................................................128

Основные научные и практические выводы..............................................130

Перечень сокращений..........................................................................133

Литература.......................................................................................134

Приложение А. Патент на изобретение....................................................147

Приложение Б. Протоколы испытаний почвы и поверхностных вод вблизи

железнодорожного полотна на содержание загрязняющих веществ................149

Приложение В. Предписание ОАО «РЖД» Росприроднадзором о разработке плана мероприятий по оформлению разрешительной документации

на сброс сточных вод и регулярных наблюдений за водным объектом............151

Приложение Г. Листинг программы МАТЬАВ построения

графического представления зависимостей математической модели...............155

Приложение Д. Акты об опытном испытании минеральных геоантидотов........160

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы и направленность исследований связана с необходимостью развития научно-обоснованных технических и технологических решений защиты окружающей природной среды на железнодорожном транспорте.

При строительстве и эксплуатации железных дорог необходимо учитывать требования к защите природной среды от разных неорганических и органических загрязнителей, наиболее опасными из которых являются ионы тяжелых металлов (ИТМ) и нефтепродукты. В работах ряда исследователей, например И.В. Казанцева [1], была определена закономерность распространения ионов тяжелых металлов в сторону от железнодорожного полотна, согласно которой наиболее загрязнены почвы на отрезке 0-20 м и концентрация тяжелых металлов снижается при перпендикулярном движении в сторону от головки рельса.

В соответствии с «Концепцией развития системы управления природоохранной деятельности холдинга «Российские железные дороги» [2] приоритетными задачами «Экологической стратегии ОАО «РЖД» [3] являются снижение негативного воздействия на окружающую среду на 35% к 2015 г. и на 70% к 2030 г. путем внедрения эффективных ресурсосберегающих природоохранных технологий при строительстве и эксплуатации железных дорог. Существующие технологии, предлагаемые как зарубежными, так и отечественны-ми компаниями, обладают рядом существенных недостатков и не до конца отвечают современным требованиям экологической безопасности, поскольку их основная задача - восстановление последствий загрязнения природной среды, например, путем механического удаления загрязненных грунтов и почв и последующим их захоронением или обезвреживанием с использованием специальных установок.

Одной из задач природоохранной деятельности в ОАО «РЖД» в сфере охраны и рационального использования земель является снижение негативного воздействия на природную среду при строительстве и ремонте пути. Очевидно, что, используя возможные экозащитные резервы объектов железнодорожного

транспорта, например, путем применения в них новых экозащитных средств, такие научно-обоснованные технические и технологические решения позволили бы в равной степени и обезвредить, и минимизировать загрязнения природной среды, если загрязнения происходят. Такие объекты приобрели бы новые экозащитные свойства, достаточные для минимизации негативного воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду. Разработке такого рода научно-обоснованных технических и технологических решений посвящена данная работа.

Область исследования соответствует паспорту специальности 03.02.08 -«Экология» по пункту 3.6 «Научное обоснование, разработка и совершенствование транспортных средств, объектов и транспортных систем, методов нормирования проектной и изыскательской деятельности, обеспечивающих предотвращение и минимизацию негативного воздействия на природную среду».

Цель диссертационной работы - минимизация негативного воздействия ионов тяжелых металлов на объектах железнодорожного транспорта.

Для достижения поставленной цели были сформулированы основные задачи исследования:

1. Разработка метода, обеспечивающего минимизацию негативного

воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, и придание выбранным объектам экозащитных свойств за счет использования в них средств в виде минеральных геоантидотов (МГа).

2. Определение МГа и их количественных энергетических и экозащитных параметров, обеспечивающих минимизацию негативного воздействия ИТМ при строительстве и эксплуатации объектов железнодорожного транспорта.

3. Разработка экозащитных параметров технических и технологических решений с использованием МГа на объектах железнодорожного транспорта.

4. Опытно-промышленное опробование предложенных экозащитных технологических решений в действующих объектах железнодорожного транспорта РФ.

Научная новизна работы.

1. Разработан метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, включающий выбор и обоснование объектов и технологий железнодорожного транспорта, выбор МГа, и позволяющий предлагать новые экозащитные технологические решения. В качестве объектов железнодорожного транспорта выбраны и обоснованы железнодорожный путь и водоотводные сооружения, а в качестве технологий -технологии транспортного строительства с применением геосинтетических материалов и габионных конструкций. В качестве МГа определены техногенные вещества строительной деятельности в виде гидросиликатов кальция, а также искусственно полученные силикаты в виде портландцементного клинкера.

2. Рассчитаны энергетические параметры процессов экозащиты в рамках метода с помощью МГа в виде клинкера по величине изменения свободной энергии Гиббса, ДС^ , которые в первом приближении соответствуют величинам энергии детоксикации - 80 кДж и которые свидетельствуют о том, что процесс защиты окружающей среды от ИТМ осуществляется самопроизвольно.

3. Предложено использовать в качестве количественной характеристики экозащитных свойств минеральных геоантидотов величину геоэкозащитной активности, Агэз, определяющую способность обезвреживать загрязнитель из окружающей среды и равный отношению массы обезвреженных загрязнителей к единице массы МГа; установлены физико-химические параметры, обеспечивающие высокие показатели обезвреживающей способности МГа. Определено, что Агэз искусственно полученного силиката в виде клинкера составляет по РЬ (II) - 2,42 г/кг, по Сё (II) - 1,08 г/кг, по Си (II) - 0,63 г/кг, А^ для боя автоклавного пенобетона и силикатного кирпича составляет соответственно по РЬ (II) - 2,41 - 2,48 и 2,21 - 2,41 г/кг, по Сё (И) - 1,02 - 1,05 и 0,64 - 0,99 г/кг при исходной концентрации растворов 10"4 моль/л, что превышает ПДК в 2000 раз и более.

4. Предложено использовать в качестве количественной характеристики экозащитного технологического решения коэффициент экоэксплуатации - кэ,

который учитывает геоэкозащитную активность и время работы МГа, сроки между плановыми ремонтами объектов железнодорожного транспорта с экозащитными свойствами, уровень реального загрязнения поверхностных стоков ионами тяжелых металлов и другие параметры функционирования сооружений.

Положения, выносимые на защиту.

1. Метод минимизации негативного воздействия ИТМ на объектах железнодорожного транспорта, обеспечивающий выбранным объектам экозащитные свойства за счет использования в них МГа.

2. Выявленные для минеральных геоантидотов в виде искусственно полученных силикатов кальция, составляющих цементный клинкер, и техногенных гидросиликатов кальция в виде боя автоклавного пенобетона и силикатного кирпича количественные энергетические (по величине ЛС®^) и экозащитные (по величине Агэз) параметры, обеспечивающие минимизацию негативного воздействия ИТМ на окружающую среду на железнодорожном транспорте.

3. Количественная характеристика экозащитного технологического решения - коэффициент экоэксплуатации, кэ, который учитывает геоэкозащитную активность минерального геоантидота, сроки между плановыми ремонтами объектов железнодорожного транспорта, уровень реального загрязнения поверхностных стоков ИТМ и другие параметры функционирования сооружений.

4. Результаты опытно-промышленного опробования предложенных экозащитных технологических решений в действующих объектах железнодорожного транспорта РФ.

Методы исследований.

В качестве основных методов исследований применялись:

• химические методы - качественный химический анализ, рН-метрия, индикаторный метод распределения центров адсорбции;

• физико-химические методы - потенциометрия, спектрофотометрия, ИК-спектроскопия, атомно-абсорбционная спектрометрия.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

обеспечена использованием общепринятых, апробированных и законодательно рекомендованных методик и методов проведения исследований, подтверждается сходимостью экспериментальных данных с теоретическими исследованиями и результатами исследований других авторов.

Практическая значимость работы.

1. Предложенные научно-обоснованные экозащитные технические и технологические решения использованы в опытно-промышленном опробовании действующих объектов железнодорожного транспорта РФ с целью минимизации негативного воздействия ионов тяжелых металлов на окружающую природную среду.

2. Разработаны технологические операции по укладке МГа в виде боя силикатного кирпича в железнодорожный путь совместно с геомембраной, что позволило снизить концентрацию свинца (II) в поверхностных стоках с 0,036 мг/л (6ПДКрыб _хоз) до 0,0008 мг/л, при опытно-промышленном внедрении на примере подъездных путей станции Выборг, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, кэ, при Агэз выбранного минерального геоантидота по свинцу (II), равной 2,41 г/кг, составил 4,67.

3. Показана возможность модифицирования технологических операций по устройству продольного водоотвода за счет использования МГа в виде боя автоклавного пенобетона, что позволило снизить концентрацию свинца (И) в поверхностных стоках с 0,0516 мг/л (8,6ПДКрыб_Х03) до 0,0001 мг/л, при опытно-промышленном внедрении на территории дистанции пути Окт. ж. д. (ПЧ-10) пос. Петро-Славянка Колпинского района, что подтверждает соответствующий акт. При этом коэффициент экоэксплуатации, кэ, при Агэз выбранного МГа по свинцу (II), равной 2,48 г/кг, составил 2,09.

4. Предложены технологические операции по устройству экозащитной габионной конструкции на выпуске из водоотводных лотков за счет замены части загрузки минеральным геоантидотом в виде цементного клинкера, что позволило снизить концентрацию меди (II) в поверхностных стоках с 11 ПДКрыб _хоз до

ПДКрыб_Х03, при опытно-промышленном внедрении на примере реконструкции моста через р. Тихая на участке линии Корсаков-Ноглики Дальневосточной железной дороги острова Сахалин, что подтверждает соответствующий акт. При этом значения коэффициента экоэксплуатации, кэ, при Агэз выбранного МГа по меди (II), равной 0,63 г/кг, составил 0,12.

5. Рассчитан предотвращенный экологический ущерб, который составил при опытно-промышленном внедрении МГа в виде боя силикатного кирпича, боя автоклавного пенобетона и цементного клинкера из расчета на 1 км пути 650 тыс. руб./год.

Личный вклад автора работы заключается в постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований, выполнении теоретических и экспериментальных исследований по определению геоэкозащитной активности искусственно полученных и техногенных силикатов и гидросиликатов, разработке технологических решений для защиты окружающей среды, формализации разработанных экозащитных и технологических параметров в математическую модель, эколого-экономической оценке.

Реализация результатов работы:

• экозащитные технологические решения с использованием минеральных геоантидот�