Кількісні характеристики самоочищення ґрунтів на територіях, прилеглих до заміських об’єктів дорожньої інфраструктури, та управляючі впливи на процес. Склад поверхневих стічних вод, що утворюються на територіях інфраструктури в зимовий і літній сезони.
Аннотация к работе
До основних відмінностей емісії НП від ОДІ в порівнянні з емісією НП від автодоріг можна віднести нерівномірні за площею й у часі витоки паливно-мастильних матеріалів з автомобілів та заправного обладнання, пари НП з «дихальної» системи АЗС («мале» і «велике» дихання - випаровування НП від 0,1-0,15 м3/год на 1 м3 резервуару) та з відкритих бензобаків тощо. Для захисту природних середовищ від забруднення компонентами поверхневих стічних вод, що утворюються на території ОДІ, необхідні системи їх екологічно безпечного відведення та очищення, організація яких для заміських обєктів ускладнюється відсутністю міських каналізаційних мереж. Актуальність роботи обумовлена необхідністю розробки технічно раціональних, екологічно безпечних і економічно доцільних систем захисту природного середовища від забруднення нафтопродуктами, що містяться в поверхневих стічних водах, які утворюються на територіях заміських ОДІ. Для досягнення мети поставлено та вирішено наступні завдання: проаналізувати особливості техногенного навантаження, створюваного заміськими ОДІ і автомобільними дорогами на ґрунтові екосистеми і біоту при емісії і перенесення забруднень через атмосферу і з поверхневими стічними водами; визначити і дослідити в динаміці формування склад поверхневих стічних вод, що утворюються на територіях заміських ОДІ в зимовий і літній сезони; дорожній самоочищення ґрунт вода дослідити в лабораторних умовах кінетичні показники механічної очистки натурних і модельних поверхневих стічних вод, що утворюються на територіях ОДІ, від завислих речовин, НП і їх окремих фракцій при відстоюванні.У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету, обєкт, предмет та задачі дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів дисертації й особистий внесок автора. У першому розділі викладено аналіз основних джерел екологічних небезпек, які створюють заміські ОДІ. Найбільшу небезпеку серед емітованих цими обєктами забруднень (за рівнем перевищення ГДК) створюють НП, які надходять в прилеглі екосистеми атмосферним (викиди відпрацьованих газів) і водним шляхом (з поверхневими стічними водами), інтенсивно накопичуючись в ґрунтових екосистемах. Hildemann та ін.) зазначено, що велика кількість нафтопродуктів надходить в ґрунтові екосистеми придорожнього простору з зливовими стоками, що утворюються на територіях обєктів АД. У поверхневих стічних водах літнього (модельні змиви з твердих покриттів) і зимового (сніг) сезонів, що утворилися в натурних умовах, контролювали вміст НП і завислих речовин згідно з методиками, рекомендованим нормативними документами України, або спеціальною науковою літературою (НП - гравіметрично і методом ІФ спектрометрії на АН-2, завислі речовини - гравіметрично).За результатами досліджень ґрунти на територіях, прилеглих до досліджуваних заміських ОДІ, мали різний хімічний і механічний склад: на територіях, прилеглих до стоянки і АЗС №2, контрольний зразок - пухкий і звязаний пісок, на території, що прилягають до АЗС №1 і шиномонтажний комплекс - легкий суглинок (відповідно до класифікації Н.А. У ґрунтах, прилеглих до заміських АЗС, переважають алкани С19, С24, С25, С27, С28 (51,7 % від маси ідентифікованих алканів), в ґрунтах, прилеглих до заміської стоянки, переважають важчі алкани - С24-С27, С29 (52,34 % від ідентифікованих), в ґрунтах, прилеглих до заміських шляхів, переважають алкани С23-С27 (78,8% від ідентифікованих). Результати досліджень НП, що забруднюють ґрунти на прилеглих до ОДІ територіях, свідчать про те, що переважну роль в перенесенні НП від ОДІ відіграє надходження поверхневих стічних вод з території ОДІ. Як видно, інтенсивність дихання і дегідрогеназна активність ґрунтів на територіях, прилеглих до заміської АЗС, зворотно корелюють з вмістом НП в ґрунті. При подальшій експозиції (60 діб) накопичення НП в ґрунті на територіях, прилеглих до АЗС, стало переважати, і на 84 добу експозиції концентрація НП на 27% перевищувала вихідні значення.Це завдання вирішується шляхом очистки поверхневих стічних вод з територій заміських ОДІ від НП. Проаналізовано особливості техногенного навантаження, створюваного заміськими ОДІ та автомобільними дорогами на ґрунтові екосистеми та біоту, при емісії і перенесенні забруднень через атмосферу і з поверхневими стічними водами. Встановлено, що до головних екологічних небезпек, створюваних цими обєктами, належить забруднення ґрунтів НП та водних середовищ (поверхневих стічних вод) - завислими речовинами й НП. В експериментальних дослідженнях установлено, що вміст НП у ґрунтах (820-2960 мг/кг) територій, безпосередньо прилеглих до ОДІ, значно перевищує ОДК. Досліджено кількісні характеристики поширення НП у поверхневому шарі ґрунтів, прилеглих до територій ОДІ, їхній вуглеводневий склад та залежність від інтенсивності транспортного потоку, виду обєктів АД, наявності бордюру на обєкті тощо.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій поставлено та вирішено актуальне наукове-практичне завдання, що полягало у зменшенні забруднення нафтопродуктами територій, які прилягають до ОДІ. Це завдання вирішується шляхом очистки поверхневих стічних вод з територій заміських ОДІ від НП.
Проаналізовано особливості техногенного навантаження, створюваного заміськими ОДІ та автомобільними дорогами на ґрунтові екосистеми та біоту, при емісії і перенесенні забруднень через атмосферу і з поверхневими стічними водами. Встановлено, що до головних екологічних небезпек, створюваних цими обєктами, належить забруднення ґрунтів НП та водних середовищ (поверхневих стічних вод) - завислими речовинами й НП.
В експериментальних дослідженнях установлено, що вміст НП у ґрунтах (820-2960 мг/кг) територій, безпосередньо прилеглих до ОДІ, значно перевищує ОДК. Досліджено кількісні характеристики поширення НП у поверхневому шарі ґрунтів, прилеглих до територій ОДІ, їхній вуглеводневий склад та залежність від інтенсивності транспортного потоку, виду обєктів АД, наявності бордюру на обєкті тощо.
Експериментально визначено та науково обґрунтовано, що ОДІ створюють на порядок вище питоме навантаження НП (на 1 автомобіль трафіку) на ґрунтові екосистеми (44,6-93,9 мг (м2·добу·авт.) -1), порівняно з автомобільними шляхами (2,1-6,0 мг (м2·добу·авт.) -1). До того ж, у ґрунтах територій, прилеглих до заміської АЗС, виявлені найбільш екологічно небезпечні алкани із кількістю вуглецю ? 15.
Експериментально встановлено та науково обґрунтовано, що у ґрунтах, прилеглих до ОДІ, каталаза проявляє себе як стресовий фермент (позитивно корелює із вмістом НП у ґрунтах). Інтенсивність дихання та дегідрогеназна активність ґрунтів зворотно корелюють із концентрацією НП. Уперше експериментально встановлено, що шумове навантаження викликає у фітообєктах розвиток гострої стресової реакції з виходом на новий адаптаційний рівень.
Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено кількісні характеристики самоочищення ґрунтів на територіях, прилеглих до заміських ОДІ, та управляючі дії процесу. Експериментально встановлено, що середня швидкість самоочищення ґрунтів від НП складала 8-18 мг(кг•доб)-1, накопичення - 2-6 мг (кг?доб)-1, таким чином, потік НП на ґрунти, що прилягають до заміських ОДІ, складав 10-24 мг (кг•доб)-1. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено, що ефективність зниження концентрації НП корелює із концентрацією органічного вуглецю в досліджених ґрунтах.
В результаті серії експериментів встановлено, що співвідношення умовно легкої та важкої фракцій НП у поверхневих стічних водах, які утворюються на територіях заміських обєктів АД у зимовий та літній сезони, аналогічне. Швидкість накопичення НП у поверхневих стічних водах зимового сезону на територіях, що прилягають до заміських АЗС (2,3-4,2 мг/дм3·доб), на порядок вища, ніж цей показник на заміських автошляхах. На накопичення НП у поверхневих стічних водах, що утворюються на заміських обєктах АД, впливає концентрація завислих речовин, що активно адсорбують на собі НП, інтенсивність транспортного потоку, швидкість руху транспортних засобів територією обєктів АД, технічний стан обладнання на території ОДІ та транспортних засобів, кваліфікаційний рівень працівників ОДІ тощо.
В експериментальних дослідженнях встановлено та науково обґрунтовано, що при відстоюванні поверхневих стічних вод, що утворюються на поверхні різних заміських ОДІ, переважна кількість НП та завислих речовин (70-90%) видаляються із водного середовища протягом 3-х діб. Розроблено регресійні рівняння (у тому числі, при математичному моделюванні трьохфакторного експерименту), що описують залежність ефекту очистки від НП від 2-х (концентрація НП та час відстоювання) та 3-х (час відстоювання, концентрація НП та завислих речовин) чинників.
На підставі експериментальних досліджень та теоретичних розрахунків запропонована схема механічної обробки поверхневих стічних вод, що утворюються на території типової заміської АЗС. Розроблено та передано до ДЕРЖДОРНДІ рекомендації щодо підвищення рівня екологічної безпеки заміських ОДІ, шляхом керування водовідведенням, збором та очисткою поверхневих стічних вод з територій цих обєктів.
Список литературы
Юрченко В.А. Экспериментальная оценка экологических опасностей нагрузки, создаваемой АЗС на прилегающие почвы / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Науковий вісник будівництва. - 2014. - №3 (77). - С. 207-211.
Юрченко В.А. Исследование потока нефтепродуктов, создаваемого объектами автомобильно-дорожного комплекса, на прилегающие территории / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова, С.В. Свергузова // Вестник Казанского технического университета. - 2014. - Т. 17. №24. - С. 148-152.
Юрченко В.А. Исследование поверхностных сточных вод с автомобильных дорог и дорожно-инфраструктурных комплексов / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова, М.В. Ячник // Науково-виробничий журнал Автошляховик України. - 2014. - №5 (241). - С 43-47.
Юрченко В.А. Нефтяное загрязнение производственных сточных вод вагоноремонтного депо / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова, А.В. Артеменко // Збірник наукових праць Української державної академії залізничного транспорту. - 2014. - Вип. 149. - С. 62-67.
Юрченко В.А. Фракционирование нефтесодержащих загрязнений в сточных водах вагоноремонтного депо меторполитена / В.А. Юрченко, А.В. Артеменко, О.Г. Мельникова // Науковий вісник будівництва. - 2014. - №4(78). - С. 186-190.
Юрченко В.А. Очистка поверхностных сточных вод от нефтепродуктов при отстаивании / В.А. Юрченко, А.В. Артеменко, О.Г. Мельникова // Науковий вісник будівництва. - 2015. - №2(80). - С. 219-222.
Iurchenko V. Petrochemical emissions produced by the objects of the automobile and highway complex / V. Iurchenko, O. Melnikova, T. Fisher, L. Mykhailova // Автомобильный транспорт. - 2015. - Вып. 37. - С. 186-191.
Угненко Є.Б. Використання природних цеолітів для підвищення ефективності очищення стоків з автомобільних доріг / Є.Б. Угненко, В.О. Юрченко, Н.І. Сорочук, О.Г. Мельникова, М.В. Ячник // Науково-виробничий журнал Автошляховик України. - 2015. - №6 (248) - С. 36-38.
Юрченко В.А. Исследование механической очистки ливневых стоков, образованных на объектах автомобильно-дорожного комплекса / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова, А.Ю. Бахарева, М.В. Ячник // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - Х. - 2015. - № 6/6 (78) - С. 71-77.
Мельникова О.Г. «Самоочищение» почв, прилегающих к загородным объектам дорожной инфраструктуры, от нефтепродуктов / О.Г. Мельникова, В.А. Юрченко // Науковий вісник будівництва. - 2016. - №2(84). - С. 363-366.
Юрченко В.А. Загрязнение нефтепродуктам территорий, прилегающих к дорожным инфраструктурным комплексам / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Актуальные проблемы социально-экономической и экологической безопасности Поволжского региона: сб. матер. VI междунар. науч.-практ. конф. - Казань, 2014. - С 115-118.
Егорова Я.А. Влияние акустического загрязнения на фитоиндикаторы / Я.А. Егорова, О.Г. Мельникова, В.А. Юрченко // Экологизация и рационализация природопользование агропромышленных регионов: сб. докл. междунар. молодеж. науч. конф. 12-14 ноября 2013 г. - Белгород, 2013. - С. 13-15.
Егорова Я.А. Влияние автомобильного шума на физиологические показатели растений / Я.А. Егорова, О.Г. Мельникова, В.А. Юрченко // Экологизация и техногенная безопасность. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов: матер. ХХІІ (ежегодной) междунар. науч.-практ. конф., 24-25 апреля 2014 г. - Х. 2014. - С. 24.
Егорова Я.А. Эмиссия нефтепродуктов в окружающую среду на автозаправочных станциях / Я.А. Егорова, О.Г. Мельникова // Современное состояние региональных экологических проблем и пути их решения: междунар. науч. конф. молодых ученых, 16-18 апреля 2014 г. - Одесса, 2014. - С. 85-57.
Юрченко В.А. Исследование поверхностных сточных вод с автомобильных дорог и дорожно-инфраструктурных комплексов / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Покращення конструктивних, технологічних та експлуатаційних показників автомобільних доріг і штучних споруд на них в дослідженнях студентів та молодих науковців: матер. міжнар. наук.-практ. конф., - Х., 2014 - С. 347-351.
Юрченко В.А. Трансформация фракционного состава нефтепродуктов поверхностного стока в процессе механической очистки / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Ресурсозбереження і хіміко-екологічні проблеми технологічних процесів: матер. I Всеукр. наук.-практ. Інтернет конф. 10-12 листопада 2014. -Х., 2014. - С. 181-184.
Крамарева А.Д. Влияние формирование осада взвешенных веществ в поверхностном стоке с территории автомобильно-дорожного комплекса, на выбор системы механической очистки / А.Д. Крамарева, А.А. Лысенко, О.Г. Мельникова // Безпека людини у сучасних умовах: матер. міжнар. наук.-метод. конф. НПУ (ХНІ), 4-5 грудня 2014. - Х., 2014. - С. 96-98.
Юрченко В.А. Загрязнение природных сред нефтепродуктами, эмитируемыми объектами дорожно-инфраструктурного комплекса / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова, Т. Фишер, Л.С. Михайлова // Новітні технології в автомобілебудівництві та транспорті: міжнар. наук.-практ. конф. присвяченої 85-річчю заснування ХНАДУ, 85-річчю заснування автомобільного факультету та з нагод Дня автомобіліста і дорожника, 15-16 жовтня 2015. - Х., 2015. - С. 198-199.
Мельникова О.Г. Экологическая опасность нефтесодержащих поверхностных сточных вод / О.Г. Мельникова, Я.А. Егорова, А.В. Артеменко // Екологія і природокористування в системі оптимізації відносин природи і суспільства: мат. ІІ міжнар. наук.-пркт. Інтернет-конф., 19-20 березня 2015. - Тернопіль, 2015. - С. 212-214.
Лысенко А.А. Очистка поверхностных сточных вод с автомобильных дорог от взвешенных веществ / А.А. Лысенко, А.Д. Крамарева, В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Галузеві проблеми екологічної безпеки: I Міжнар. наук.-практ. конф. студентів, магістрів та аспірантів присвячена 85-річчю ХНАДУ, 22 жовтня 2015. - Х, 2015. - С. 118-120.
Лисенко А.О. Освітлення поверхневих стічних вод з території обєктів автомобільно-дорожнього комплексу при відстоюванні / А.О. Лисенко, А.Д. Крамарева, В.О. Юрченко, О.Г. Мельнікова // Екологічна і техногенна безпека. Охорона водного і повітряного басейнів. Утилізація відходів: матер. щорічної міжнар. наук.-практ. конф., 27-28 квітня, 2015. - Х, 2015. - С. 60-61.
Мельникова О.Г. Влияние шума, создаваемого автомобильным транспортом, на физиологические показатели растений / О.Г. Мельникова, Я.А. Егорова, В.А. Юрченко // Эколого-правовые и экономические аспекты экологической безопасности регионов: матер. VIII Междунар. науч.-практ. конф. при участии молодых ученых, 16-18 окт. 2013. - Х., 2013 - С. 313-316.
Мельникова О.Г. Экологические последствия техногенной нагрузки, создаваемые дорожно-инфраструктурными комплексами на почвенные экосистемы / О.Г. Мельникова, В.А. Юрченко // Эколого-правовые и экономические аспекты экологической безопасности регионов: IX Междунар. науч.-практ. конф., 29-31 окт. 2014. - Х., 2014. - С. 232-236.
Юрченко В.А. Определение эффективности очистки поверхностных сточных вод, образующихся на объектах дорожной инфраструктуры, при математическом планировании экспериментов / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Еколого-правові та економічні аспекти екологічної безпеки регіонів: X Міжнар. наук.-практ. конф., 20-21 жовтня 2015, - Х., 2015. - С. 79-82.
Юрченко В.А. Способность почв придорожного пространства к «самоочищению» от НП / В.А. Юрченко, О.Г. Мельникова // Современные геоинформационные и компьютерно-инновационные технологии дорожной отрасли, аэродромного строительства и землеустройства: междунар. науч.-практ. конф., 26-27 мая 2016., - Х., 2016. - С. 93-98.
Мельникова О.Г. Особенности загрязнения нефтепродуктами почвенного покрова, прилегающего к автозаправочным станциям / О.Г. Мельникова // Современное состояние и качество окружающей среды отдельных регионов: междунар. науч. конф. молодых ученых, 1-3 июня 2016. - Одесса. 2016 - С. 157-160.