ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПП ПРЕДПРИЯТИЯМИ СЕВЕРНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО УЗЛА Г.О. ТОЛЬЯТТИ 10
1.1 Литературный обзор в области загрязнения ПП предприятиями
химической промышленности 10
1.2 Анализ источников загрязнения почвенного покрова территории
Северного промышленного узла г. о. Тольятти 13
1.2.1 Анализ ООО «СИБУР Тольятти», как источника загрязнения ПП
на территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти 16
1.2.2 Анализ ПАО «Куйбышевазот», как источника загрязнения ПП
на территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти 18
1.2.3 Анализ ТЭЦ, как источника загрязнения ПП на территории Северного
промышленного узла г.о. Тольятти 21
1.2.4 Анализ АЗС и СТО, как источников загрязнения ПП на территории
Северного промышленного узла г.о. Тольятти 22
1.2.5 Автомобильный транспорт, как источник загрязнения ПП на
территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти 23
1.2.6 Влияние фонового загрязнения территорий вблизи выбранных промышленных площадок Северного промышленного узла г.о. Тольятти 25
1.2.7 Комплексная оценка уровня загрязнения Северного промышленного
узла г.о. Тольятти 26
1.3 Анализ приоритетных загрязняющих веществ ПП территории Северного промышленного узла г. о. Тольятти 33
1.3.1 Приоритетные загрязняющие вещества (свойства веществ и их
взаимодействие с ПП) 33
1.3.2 Влияние приоритетных загрязняющих веществ на ПП Северного
промышленного узла г.о. Тольятти 34
1.3.3 Анализ основных показателей ПП 41
1.3.4 Анализ ЗВ на основании гигиенических нормативов и санитарно-эпидемиологических правил и нормативов 42
1.3.5 Характеристика ПП Самарской области и г.о. Тольятти 45
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПП ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО УЗЛА Г.О. ТОЛЬЯТТИ 56
2.1 Отбор проб почвы для определения загрязняющих химических
веществ 56
2.2. Определение кислотности почвы 58
2.2.1 Актуальная и потенциальная кислотность 58
2.2.2 Определение гидролитической кислотности почвы 59
2.2.3 Определение обменной кислотности и подвижного алюминия по
методу А.В. Соколова 60
2.2.4 Определение активной кислотности 61
2.2.5 Качественное определение содержание ионов SO42-, N07 Са2+ 61
2.2.6 Определение плотности почвы 62
2.3 Определение содержания общего азота 63
2.4 Определение содержания подвижной серы 64
2.5 Определение содержания хлоридов 65
2.6 Определение содержания массовых долей бензола и толуола
(метилбензола) 67
2.7 Определение содержания массовой доли летучих фенолов 70
2.8 Определение содержания тяжелых металлов 72
2.9 Определение токсичности водной вытяжки из почвы методом
биотестирования 74
2.10 Определение органического углерода (гумуса) 84
2.10.1 Титриметрическое определение 84
2.10.2 Фотометрическое определение 86
2.2 Оценка уровня химического загрязнения ПП территории Северного
промышленного узла г.о. Тольятти 88
2.3 Разработкам математической модели уровня загрязнения ПП
Северного промышленного узла г.о. Тольятти 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 115
Актуальность темы исследования обусловлена многолетней антропогенной нагрузкой на почвенный покров промышленных зон г. о. Тольятти, отсутствием мероприятий по ремедиации, а так же прозрачной оценки эколого-экономического ущерба почвенному покрову.
По данным исследований Абросимова А.А. на долю нефтехимических предприятий приходится около 48 % выбросов вредных веществ в атмосферу, 27 % сброса загрязненных сточных вод, свыше 30 % образующихся твердых отходов и до 70 % общего объема эмиссии парниковых газов [1,74].
В настоящее время уровень загрязнения почвенного покрова приравнивается к высокой зоне риска, что способствует необратимым изменениям его физико-химического состава и высоким затратам на ремедиацию почв.
Проблема исследования обусловлена многолетним и непрерывным процессом загрязнения почвенного покрова и отсутствием системы мониторинга уровня его загрязнения, а так же системой оценки эколого-экономического ущерба почвенному покрову.
Объект исследования: почвенный покров территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
Предмет исследования: уровень загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
Цель исследования: формирование системы оценки и разработка модели уровня загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
Задачи исследования:
1. Провести исследование уровня загрязнения ПП территории
Северного промышленного узла г.о. Тольятти, а именно:
— провести детализированный анализ источников загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти;
— комплексное исследование влияния источников загрязнения Северного промышленного узла г.о. Тольятти на химический состав почв и определить основные геохимические показатели загрязнения почв;
— составить карты загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти;
— перечень приоритетных загрязняющих веществ почвенного
покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
2. Провести оценку уровня загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
3. Разработать математическую модель уровня загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
Теоретико-методологическую основу исследования составили нормативно-правовая база в сфере охраны ОС (ФЗ № 7 «Об охране окружающей среды»; ФЗ № 174 «Об экологической экспертизе»; ФЗ №96 «Об охране атмосферного воздуха» и др.), СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», ГН 2.1.72041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», а так же научные работы Черных (2001 г.), В.М. Боева (2003 г.), Е.Г. Степановой (2004 г.), Н.В. Кулешовой (2004 г.), Е.В. Пименовой (2008 г.), Н.Ю. Петрова (2008 г.), Ю.С. Другова (2009 г.), Д.О. Таран (2012 г.), Н.С. Касимова (2012 г.), С.А. Дубровской (2012 г.), З.В. Кабалоева (2014 г.), А.О. Рагимова (2015 г.), С.Ю. Сердюкова (2015 г.), Н.Н. Мирошниченко (2015 г.), Н.А. Ильиной (2015 г.), М.А Мазирова (2016 г.).
Научная новизна исследования состоит в предложении оценки уровня загрязнения ПП территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти на основе математической модели.
Теоретическая значимость исследования заключается в предложении методологического подхода к анализу уровня загрязнения ПП территории вблизи промышленных предприятий, которая включает:
— анализа источников загрязнения и приоритетных загрязняющих веществ;
— составления карты загрязнений ИП;
— оценка уровня загрязнения почвенного покрова на основе математической модели.
Практическая значимость исследования заключается в детальном анализе источников загрязнения и составления перечня приоритетных загрязняющих веществ почвенного покрова Северного промышленного узла на основе экспериментальных данных, а так же разработке математической модели уровня загрязнения ПП территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти, на основе которой возможно осуществить прогнозирование уровня загрязнения почвенного покрова и подбор эффективного способа его ремедиации.
Защищаемые положения:
1. Математическая модель оценки уровня загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти.
Апробация исследования проводилась на конференциях различного уровня (международного, всероссийского, регионального, городского):
— ежегодный региональный конкурс «Эколидер-2016» в номинации «Энтузиаст», г. Самара (июнь 2017 года) - диплом участника;
— конкурс на денежные выплаты Министерство образования и науки Самарской области для молодых ученых и конструкторов, работающих в Самарской области (май 2017 года);
— I Всероссийская научно-практическая конференция в области рационального природопользования и ресурсосбережения «Ресурсосбережение и экологическое развитие территорий», г. Тольятти (24 - 26 апреля 2017 года) - диплом лауреата I степени;
— городская конференция «Современные подходы и технологии экологизации образования», г. Тольятти (январь 2017 года) - диплом участника;
— городской конкурс «Молодой ученый Тольятти - 2016», г. Тольятти (ноябрь 2016 года) - диплом участника;
— Всероссийский молодежный форум «Территория смыслов на Клязьме», г. Владимир (июль 2016 года) - сертификат участника;
— конкурс научных студенческих проектов Тольяттинского государственного университета на финансирование в 2016 г, г. Тольятти, (май 2016 года) - сертификат участника;
— Международный конкурс научно-исследовательских проектов молодых ученых и студентов «Eurasia Green» в рамках VII Евразийского экономического форума молодежи «Диалог цивилизаций: путь на Восток», г. Екатеринбург, (апрель 2016 года) - диплом за V место;
— Научно-практическая конференция «Студенческие дни науки в ТГУ», г. Тольятти; (апрель 2016 года) - II место 1-го этапа;
—XIII городская научная студенческая конференция «Молодежь.Наука.Общество», г. Тольятти, (апрель 2016 года) - сертификат за активное участие;
— конференция «Современные подходы и технологии экологизации образования», г. Тольятти, (январь 2016 года) - диплом участника;
— конкурс проектов экологических инициатив «ЭкоТольятти -2015»;
— городская конференции «Проблемы экологии городского округа Тольятти и пути их решения», г. Тольятти, (25 ноября 2015 года) - диплома лауреата за III место в номинации «Чистый город»;
— конкурс «Научные бои», г. Тольятти (20 ноября 2015 года) - диплом участника;
— ХХ Международная экологическая студенческая конференция «Экология России и сопредельных территорий», г. Новосибирск (ноябрь 2017 года);
—конкурс инновационных научно-исследовательских и творческих проектов «Project show «Green city», г. Тольятти (октябрь 2015 года) - диплома III степени;
—выставка «ЭкоЛидер 2015» в рамках пятого международного экологического конгресса (7-й международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно - транспортных комплексов» ELPIT-2015, г. Самара (сентябрь 2015 года) - диплом участника.
По результатам исследования опубликовано 5 статей в сборниках по результатам конференций, одна статья принята в печать в журнал ВАК «Экология и промышленность РФ».
Структура магистерской диссертации: обусловлена логикой и последовательностью изложения результатов решения задач исследования. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников, включающего 101 наименование. Объем работы составляет 126 страниц машинописного текста, содержит 49 рисунков, 36 таблицы.
В рамках магистерской диссертации проведен анализ уровня загрязнения ИИ территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти. Рассмотрены основные источники загрязнения почвенного покрова Северного промышленного узла г. о. Тольятти, такие как ООО «СИБУР Тольятти», НАО «Куйбышевазот», Тольяттинская ТЭЦ, АЗС, СТО, автомобильный транспорт.
В результате анализа источников загрязнения почвенного покрова Северного промышленного узла г. о. Тольятти составлен перечень приоритетных загрязняющих веществ, включающий 16 ЗВ органического и неорганического происхождения.
Проведено комплексное исследование влияния источников загрязнения Северного промышленного узла г.о. Тольятти на химический состав почв и установлены основные геохимические показатели загрязнения почв, такие как гумус, плотность, кислотность, обменные основания.
Проведена серия экспериментов по определению бензола, толуола, фенола, общего азота, серы, хлоридов, свинца, а так же определение токсичности почвенного покрова методом биотестирования. Нревышение наблюдается по содержанию фенола в контрольных точках 2-5. В контрольных точках 3-5 низкий уровень содержания органического вещества, что говорит о снижении плодородия почв. Так же водная вытяжка из почвы всех контрольных точек оказывает острое токсическое действие на гидробионтов, наиболее агрессивная среда в контрольных точках 3-5.
Нроведена оценка уровня загрязнения почвенного покрова промышленной зоны г.о. Тольятти, по суммарному показателю загрязнения химическими веществами Zc. Расчеты показали, что критерий экологической оценки состояния почвенного покрова Северного промышленного узла г.о. Тольятти является высоким.
На основе экспериментальных данных построена математическая модель оценки уровня загрязнения НИ. Северного промышленного узла г.о. Тольятти посредством динамики изменений содержания гумуса от количественного содержания приоритетных загрязняющих веществ. Расчет показал, что динамика гумуса зависит от концентраций бензола, толуола и органического вещества. Но регрессионной модели построены графики, позволяющие определить критическую точку снижения гумуса, показателя плодородия почв. В дальнейшем математическая модель может претерпевать изменения в зависимости от поступления загрязняющих веществ.
Таким образом, к основным результатам исследования можно отнести:
1. На основе проведенного детализированного анализа источников загрязнений на территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти составлен перечень приоритетных загрязняющих веществ, к которым относятся: бензол, толуол, фенол, хлор, соединения сера, формальдегид, фториды, медь. Составлена карта загрязнений почвенного покрова для территории Северного промышленного узла.
2. Проведены экспериментальные исследования качественного состава почвенного покрова и основных показателей, характеризующих качество НН, выбранной области по приоритетным загрязняющим веществам на основе гостируемых методик с использованием ресурсов института химии и инженерной экологии ТГУ.
3. Получены зависимости приоритетных загрязняющих веществ в почвенном покрове содержания гумуса от содержания бензола, толуола, фенола, серы, хлорида, свинца и азота с использованием методов математического моделирования, а именно составленных уравнения регрессии.
4. На основе экспериментальных данных разработана математическая модель для оценки уровня загрязнения почвенного покрова территории Северного промышленного узла г.о. Тольятти, на основе которой можно в дальнейшем проводить прогнозирование уровня загрязнения, исключая проведение экспериментов, а так же позволяющая подобрать способы восстановления почвенного покрова, учитывая содержание основных приоритетных веществ (бензол, толуол, азот).
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
