Экология - технические науки. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Статья научная
Проведен анализ деятельности человека в технологических системах и определены характеризующие ее параметры. Определена надежность работника при эксплуатации оборудования. Это позволяет минимизировать ошибки человека при эксплуатации технологических систем и обеспечить более высокий уровень его безопасности.
Бесплатно
Оценка защитных качеств человека и оборудования при их взаимодействии в технологической системе
Статья научная
Проведена оценка качества защитных свойств человека и оборудования. Установлены характеристики человека, определяющие его защитные качества и их интегральная оценка. Получены зависимости, характеризующие защитные свойства оборудования. Результаты исследования позволяют повысить безопасность человека при эксплуатации технологической системы и устранять происшествия при ее эксплуатации.
Бесплатно
Оценка уровня экологической безопасности регионов на основе нечётких показателей
Статья научная
Образование отходов приводит к всевозрастающей техносферной нагрузке на окружающую среду, представляя собой одну из главных угроз экологической безопасности территорий, устойчивого развития городских округов и регионов. Означенное способствует увеличению рисков и угроз для благоприятной и комфортной среды жизнедеятельности населения. Основополагающим вектором исследования определено формирование новых подходов, механизмов, методов, показателей оценки состояния защищенности природной среды от техногенного воздействия отходов, обеспечивая при этом благоприятные для человека условия существования в техносфере в виде преобразованной социумом части биосферы. Цель исследования - разработка нечеткой шкалы показателей оценки экологически безопасного функционирования систем жизнедеятельности и объектов жизнеобеспечения техносферных территорий на стадии разработки предпроектной, проектной документации и в процессе эксплуатации. В соответствии с поставленной целью, в рамках использования теории нечетких множеств и соответствующего математического аппарата мягких вычислений, на основе системного анализа антропогенных факторов воздействия отходов на экосистемы, осуществлена разработка нечеткой шкалы уровней ресурсно-экологических показателей для реализации прогнозных исследований перспективного развития систем жизнеобеспечения населенных пунктов на предпроектной стадии, в процессе осуществления проектной деятельности, при оценке сложившегося уровня воздействия опасных отходов на окружающую среду. Предложенный новый подход, основанный на комплексной оценке предотвращенной экологической опасности, был использован при формировании прогноза развития предприятий по обработке, утилизации отходов на период до 2030 года по регионам России. Представляется возможным применение индикаторов экологической безопасности и методов их определения при создании критериев устойчивого развития территорий, целевых показателей техносферной безопасности объектов, систем комплексной оценки безопасной и комфортной среды жизнедеятельности в населенных пунктах.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты расчетов экологической эффективности внедрения разработанной биотехнологии анаэробно-аэробной очистки сточных вод для действующего на территории Республики Татарстан молокоперерабатывающего предприятия. При очистке по разработанной технологии образующихся на предприятии сточных вод в объеме 200 м3/сут годовой экономический эффект составит 147208,80 руб. Представлены результаты расчета энергетической эффективности функционирования установки анаэробно-аэробной очистки сточных вод с получением возобновляемого климатически нейтрального источника энергии - биогаза.
Бесплатно
Повышение промышленной и экологической безопасности установки подготовки нефти
Статья научная
Проведен анализ опасностей атмосферного блока нефтеперерабатывающей установки, предназначенной для переработки нефти рассмотрены возможные сценарии развития аварий и произведена оценка последствий аварийного взрыва.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются проблемы негативного воздействия нефтесодержащих отходов на человека и биосферу. Проведен анализ существующих методик мониторинга негативного воздействия нефтесодержащих отходов. Предложены новые подходы к разработке методик негативного воздействия нефтесодержащих отходов на человека биосферу. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективную и качественную оценку негативного воздействия нефтесодержащих отходов, разрабатывать мероприятия по снижению негативного воздействия.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ существующих критериев и подходов к классификации отходов, возникающих при разработке нефтегазовых месторождений. Предложены новые подходы к созданию классификации отходов, описана систематизация видов классификации нефтесодержащих отходов по различным классификационным признакам. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективное и качественное снижение негативного воздействия отходов, возникающих при разработке нефтегазовых месторождений, на биосферу.
Бесплатно
Статья научная
Целлюлозно-бумажная промышленность приводит к образованию значительного количества кородревесных отходов (КДО), которые в России не перерабатываются, а размещаются в короотвалах, что приводит к негативному воздействию на объекты окружающей среды, в т.ч. на климат планеты. В данной статье представлена оценка ресурсного потенциала кородревесных отходов длительного срока хранения на основе результатов физико-химического и термического анализа. Было обнаружено, что КДО при длительном хранении подвергаются деструкции достаточно слабо, при этом доля углерода в составе КДО остается практически неизменной (на уровне 48,4%). Доказано что исходные КДО отличаются высокой влажностью (60,8% до 74,9%), низкой теплотворной способность (14,56 МДж/кг на асв) и умеренной зольностью (9,8% асв). Для влажной биомассы, наиболее подходящим методом конверсии можно считать гидротермальное ожижение, позволяющее получать жидкое топливо без предварительной сушки, т.к. вода в данном процессе выступает в качестве растворителя и источника радикалов. Средний выход биотоплива при гидротермальной конверсии КДО составляет 10%, при этом применение аммонийных квасцов в качестве катализаторов обеспечило увеличение выхода нефти более чем в 2 раза до 28,4%, применение сульфата меди привело к увеличению выхода до 16,1%. Полученная бионефть отличалась высокой степенью насыщения (атомарное соотношение H/C составило 1,3), но при этом содержание кислорода было также высоко (на уровне 22% мас.). Содержание серы и азота было минимально (0,6 и 0,2% соответственно). В составе топлив преобладали кислородсодержащие ароматические соединения фенольной группы (62%), циклическими сложными эфирами (19,8%), а также жирными кислотами, на долю которых приходится 12,9%.
Бесплатно
Прогнозирование чрезвычайной ситуации на гидротехнических сооружениях
Статья научная
В статье рассматривается актуальная проблема чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях. С незапамятных времен человек непрерывно разрабатывал различные методы и технику, чтобы воспользоваться преимуществами водных ресурсов, а также защитить себя от разрушительного действия воды. Таким образом, на территории Республики Татарстан было возведено большое количество гидротехнических сооружений, которые относятся к гидродинамическим опасным объектам. Аварии на указанных объектах являются источниками техногенных чрезвычайных ситуаций. Ряд гидротехнических сооружений на территории эксплуатируются без реконструкции более 70 лет, и большинство из них находятся в аварийном состоянии [1]. Проблема обеспечения безопасности гидротехнических сооружений остается не до конца изученной и актуальной на сегодняшний день. Как правило, в основном все гидротехнических сооружений находятся в черте или выше населенных пунктов и являются объектами повышенного риска, так как разрушение плотин может привести к экологической катастрофе. Также неполное разрушение плотины, когда безопасная эксплуатация сооружения уже невозможна, может привести к серьезным экономическим потерям в результате прекращения производства энергии, гидравлического регулирования и сбора воды в водохранилище [2-3]. Поэтому, требуется тщательное наблюдение с целью выявления любых возможных чрезвычайных ситуаций. Одним из выходов в сложившейся ситуации видится использование различных методов прогнозирования аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях. В связи с этим, в работе авторами была адаптирована математическая модель на основе цепей Маркова, отличающаяся оперативностью вычислений и высокой степенью приближения к статистическим данным. Данная модель позволяет прогнозировать состояние гидротехнических сооружений при изменении данных по уровню воды и объему просачивания в гидротехническом сооружении. На основе адаптированной модели получены результаты прогнозирования уровня воды для реальных гидротехнических сооружений. Ключевые слова: гидротехнические сооружения, экологическая катастрофа, чрезвычайные ситуации, плотины, цепь Маркова.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты расширенных исследований пространственного распределения бактериобентоса и его сапрофитной группы в Приплотинном плесе Куйбышевского водохранилища в осенний период 2020 г. Проведен анализ многолетних данных численности бактерий с 1966 г. по настоящее время. За 54-летний период численность бактериобентоса в Приплотинном плесе увеличилась в три раза. В 2020 г. общая численность бактерий варьировала в диапазоне 2,47-25,59×109 кл/мл, биомасса - от 0,10-2,43 мкг/г, численность сапрофитных бактерий - 1,4-6,8×105 КОЕ/мл. На пространственное распределение осеннего бактериобентоса и его сапрофитной группы достоверное влияние оказывают гранулометрический состав донных отложений, содержание органического вещества, гидродинамический режим водоема. Выявлены закономерности пространственного распределения бактериального сообщества: 1 - количественные показатели бактерий увеличиваются от мелководного левого берега к профундали; минимальные их значения характерны для песков и заиленных песков, максимальные - для серых алевритовых и мелкоалевритовых илов; 2 - численность сапрофитных бактерий, напротив, наибольшая в литоральных песчанистых отложениях по сравнению с тонкодисперсными серыми илами; численность сапрофитного бактериобентоса снижается вдоль поперечного речного профиля от мелководного левого прибрежья к глубоководному правому берегу. Показано влияние Усинского залива на формирование количественной структуры бактериобентоса: общая численность и биомасса бактерий возрастают от места впадения р. Уса по направлению к плотине. Обнаружена изменчивость размерно-морфологической структуры бактериобентоса в основных типах илов и в разных биотопах плеса: в песчанистых отложениях на прибрежных мелководьях увеличивается доля кокков в общей численности бактериобентоса, а в тонкодетритных илах в глубоководных зонах - доля палочек.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются особенности и результаты проведения экспериментальных исследований определения основных зависимостей миграции и распределения радионуклидов при переработке нефтесодержащих отходов, включая проведение отбора образцов нефтешлама для постановки эксперимента; планирование и непосредственное проведение эксперимента. Для проведения эксперимента было отобрано пять проб нефтяного шлама из шламонакопителей на территории Самарской области. Измерения проводились в соответствии с разработанной авторами методикой выполнения измерений и руководством по применению программного обеспечения для ПК «SPTR». Предлагаемая методика позволяет устанавливать характер распределения природных радионуклидов нефтесодержащих отходов, определять коэффициенты миграции радионуклидов и их зависимость от характеристик нефтесодержащих отходов. По итогам эксперимента установлено, что при переработке нефтесодержащих отходов происходит концентрирование радионуклидов в более твердых продуктах переработки. Использование результатов экспериментальных исследований позволит обеспечить санитарно-эпидемиологическое и экологическое благополучие населения на урбанизированных территориях при воздействии нефтесодержащих отходов, принять своевременные и качественные меры по снижению негативного воздействия радионуклидов в нефтяных шламах как фактора экологического риска.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводится исследование свободноживущих инфузорий залива р. Усы (приток Куйбышевского водохранилища) в период массового развития цианобактерий. Изучалось разнообразие состава инфузорий в летнем планктоне, особенности его видовой структуры, пространственного распределения. Численность инфузорий в период исследования варьировала в пределах от 124 до 1176 тыс.экз./м3, биомасса - от 6,9 мг/м3 до 104,9 мг/м3. Достоверных различий сообществ инфузорий в разных экотопах залива (русло, прибрежье, заросли макрофитов) не выявлено. Однако в русловой части все показатели видового богатства и разнообразия, показатели количественного развития в среднем были выше, чем в литорали. Особенностью сообщества инфузорий Усинского залива в период цветения было массовое развитие представителей п/кл. Peritrichia (до 51 % численности и 66 % биомассы): одиночных (роды Vorticella, Vaginicola), ассоциированных с планктонными водорослями, и колониального свободноплавающего Epistylis procumbens Zacharias, 1897. Цветение воды существенно меняет структуру сообщества инфузорий: значительно уменьшается роль характерных для водохранилища трофических групп - альгофагов и неселективных всеядов при практически абсолютном доминировании бактерио-детритофагов. Показано, что на сообщество инфузорий в разгар цветения существенное влияние оказывают основные доминирующие виды цианобактерий.
Бесплатно
Статья научная
Различные типы подстилающей поверхности водосбора Куйбышевского водохранилища, морфометрическая неоднородность и активный гидродинамический режим акватории определяет и разнообразный состав донных отложений и содержания органического вещества в разных частях этого водного объекта. Сравнительный анализ интегральных кривых гранулометрического состава донных отложений Приплотинного плеса и Черемшанского залива показал существенное различие в параметрах этих кривых. В основу анализа положены почвенные карты водосборной площади, батиметрические карты, поле распределения крупности донных отложений и доли органического вещества в них, а также поля скоростей, полученные как результат гидродинамического моделирования акватории. Сравниваемые акватории принципиально отличаются по интенсивности водообмена. Приплотинный плес является более гидродинамически активной акваторией, тогда как Черемшанский залив характеризуется крайне замедленным водообменом. При этом частный водосбор плеса представлен легко размываемыми легкими суглинками, доломитами и известниками. В то время как верхняя часть частного водосбора залива в значительной степени залесена, а нижняя часть водосбора сложена средними и тяжелыми суглинками. Все это определило формирование донных отложений (в виде мелких и средних песков) коренными породами и продуктами русловой эрозии верхних и средних звеньев гидрографической сети р. Черемшанка. Тогда как тонкодисперсные продукты почвенной эрозии частного водосбора плеса сформировали донные отложения, представленные преимущественно пылевато-илистыми фракциями. Также хорошо прогреваемая обширная мелководная акватория залива создает благоприятные условия для массового развития планктонного сообщества, его отмирание и осаждение в виде детрита на дно. Тогда как большие глубины и активная гидродинамика водных масс Приплотинного плеса определяют меньшее содержание органического вещества в составе донных отложений. Наибольшее количество детрита выносится течением из мелководных зон и оседает в глубоководной центральной и правобережной части плеса.
Бесплатно
Сравнительный анализ методик оценки экологической опасности нефтесодержащих отходов
Статья научная
Статья посвящена актуальной проблеме прикладной экологии - достоверному определению класса опасности нефтесодержащих отходов, образование которых значительно и вносит большой вклад в общий уровень негативного воздействия на окружающую среду предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли. Сопоставление результатов определения химического состава нефтесодержащих отходов с результатами установления их классов опасности расчетным и экспериментальным методом позволило выявить ряд принципиальных проблем. Для их решения требуется изменение научно-методических подходов к способам определения экологической опасности (класса опасности) и биологической активности нефтесодержащих отходов. В частности, при количественном химическом анализе отходов не целесообразно определять содержание тяжелых металлов. При биологических экспериментах необходим комплексный подход с использованием более широкого диапазона тест-объектов.
Бесплатно
Технологическое оборудование при обработке твердых коммунальных отходов
Статья научная
В различных регионах России наблюдаются кризисные явления в обращении с твердыми коммунальными отходами. На решение проблемы направлены основные разделы Национального проекта «Экология», особенно федеральные проекты «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами», «Внедрение наилучших доступных технологий». Однако при переработке и утилизации отходов зачастую проблемы сохранения окружающей среды (экология) вступает в противоречие с финансовой составляющей развития отрасли (экономика). Целью исследования является определение комплексной эколого-экономической эффективности в обращении с отходами на региональном уровне. В исследовании рассмотрена схема технологического процесса обработки твердых коммунальных отходов и проведена оценка эффективности замены технологического оборудования на предприятии «ЭкоРесурсПоволжье» в г.о. Тольятти. Для повышения эффективности переработки отходов предложено провести модернизацию технологии сепарации. С заменой действующих сепараторов на барабанные сепараторы грохоты RMZ TR-4500 возрастают коэффициенты эффективности процесса сортировки и извлечения, процент отбора вторичного сырья. Определены расходы на замену барабанных сепараторов, рассчитан экономический эффект и срок окупаемости предлагаемой модернизации, а так же экологический эффект от снижения поступления отходов на полигон захоронения, продления срока действия полигона, снижения риска выброса опасных компонентов в воздушную среду в случае возгорания на полигоне, загрязнения почвенной и водной среды, а также снижение затрат на захоронение.
Бесплатно
Статья научная
В работе дана характеристика структуры и пространственного распределения одноклеточного планктона р. Усы, Усинского залива и прилегающего участка водохранилища в начальный период цветения. Наибольшее развитие планктона было зарегистрировано в центральной части Усинского залива. В реке основу суммарной биомассы составляли гетеротрофные бактерии и диатомовые водоросли, а в заливе и водохранилище - цианобактерии, преимущественно родов Aphanizomenon и Anabaena. Среди эукариот в Усинском заливе преобладали зеленые и диатомовые водоросли, а в водохранилище - диатомовые водоросли и инфузории. Еще одной особенностью планктона в заливе и водохранилище являлась повышенная доля гетеротрофных бактерий и инфузорий, ассоциированных с цианобактериями. Анализ структурной трансформации сообществ позволил выделить два основных кластера сообществ, «лотический» и «лентический», отличающихся по своей структуре и количественным характеристикам.
Бесплатно
Углеродные полигоны как источник данных углеродного следа человечества
Статья научная
Круговорот углерода играет важную роль в экосистеме Земли и имеет решающее значение для понимания изменения климата. В этой статье рассматриваются концепции углеродных полигонов и углеродных ферм как инновационных подходов к сокращению выбросов углерода и продвижению методов устойчивого развития. Эти участки облегчают разработку и адаптацию технологий измерения связывания углерода, агрохимических исследований почвы и сравнения выбросов и поглотителей парниковых газов в различных экосистемах. Создание углеродных полигонов в России, таких как проект «Карбон», позволяет проводить точные измерения поглощения углерода и тестировать различные методы связывания углерода. С другой стороны, углеродное земледелие, которое рассматривается как дальнейшее развитие, направлено на максимальное поглощение углекислого газа наземными экосистемами. Этот подход включает в себя стратегическое внедрение высокоэффективных технологий и выращивание растений, которые преуспели в улавливании и хранении углерода. Успех углеродных полигонов и инициатив по выращиванию углерода зависит от различных факторов. Международное сотрудничество и обмен знаниями имеют решающее значение для продвижения исследований, разработки стандартизированных методологий и создания глобальной системы измерения поглощения углерода.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются нефтяные месторождения Самарской области (Зольненское и Якушкинское) как объекты негативного экологического воздействия. Описаны результаты экспериментальных исследований состояния параметров окружающей среды в районах нефтяных месторождений методами количественного химического анализа и биотестирования. В ряде случаев установлено повышенное содержание нефтепродуктов и тяжёлых металлов в почве и водной среде. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективный и качественный мониторинг состояния окружающей среды в районах нефтяных месторождений, разрабатывать мероприятия по снижению негативного воздействия.
Бесплатно
