Экология - технические науки. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Статья научная
Переработка древесных отходов становится все более актуальной проблемой в связи с ростом потребления древесных материалов и увеличением объемов отходов, образующихся в результате лесозаготовок, деревообрабатывающей и мебельной промышленности. Традиционные методы утилизации древесных отходов, такие как сжигание и захоронение, вызывают значительные экологические проблемы, включая выбросы парниковых газов и загрязнение почвы и воды. В этом контексте пиролиз древесины представляет собой перспективный метод переработки, позволяющий не только уменьшить объем отходов, но и получить ценные продукты, такие как биоуголь, биомасло и синтез-газ. В данной статье рассматривается эффективность применения технологии пиролиза древесины как технологии сокращения выбросов от хранения кородревесных отходов (КДО). В работе представлены результаты расчета сокращения удельных выбросов СО2 при переработке плотных кородревесных отходов в биоуголь, а также потенциальный эффект при переработке КДО объемом 100 тыс. м3 в год, в том числе накопленный эффект при горизонте планирования в 15 лет.
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
Статья научная
Многолетняя деятельность нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) привела к образованию техногенных залежей углеводородов под их площадками. Месторождение антропогенной природы представляет собой линзовидное образование, вытянутое в плане на несколько километров в сторону зоны разгрузки подземных вод, проникающее в геосреду до первого водоносного горизонта. Запасы техногенных месторождений могут быть соизмеримы с традиционными природными месторождениями. С одной стороны, техногенные месторождения представляют собой пласт, содержащий смесь сырья и продуктов переработки различных фракций, а также углеводородов промышленного качества. В этом случае содержимое извлекается из пород с помощью насосного оборудования сети эксплуатационных скважин, отделяется от водной составляющей и передается для использования или переработки в качестве вторичного материального ресурса. С другой стороны, месторождение, содержащее некондиционные углеводороды, представляет собой водонефтяную эмульсию. Она является постоянным источником негативного воздействия на окружающую среду и загрязнения прилегающих фрагментов геологической среды. Использование водоносного горизонта, содержащего углеводороды в концентрациях, недостаточных для добычи и последующего использования без предварительной подготовки, заключается в его очистке как загрязненных сточных вод. Очистка водоэмульсионной фазы от остаточных углеводородов является длительной и чрезвычайно дорогостоящей и требует строительства новых модульных очистных сооружений в месте расположения техногенной залежи углеводородов или использования резервных мощностей на действующих предприятиях.
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
Показатели качества воды вдоль побережья реки Кубань города Краснодара
Статья научная
В статье приводятся результаты анализов проб воды вдоль побережья реки Кубань города Краснодара за четырехлетний период с 2018 г. по 2022 г. Оценка проведена по 14 показателям качества воды: хлориды, азот нитритный, азот нитратный, ионы аммония, БПК5, ХПК, железо общее, нефтепродукты, фосфаты, сульфаты, взвешенные вещества, ОКБ, ТКБ, колифаги. На основе количественного химического и микробиологического анализов обнаружено превышение на входе в город по БПК5, нефтепродуктам, железу и на выходе из города по БПК5, нефтепродуктам, сульфатам, железу, аммоний-иону. Выявлено загрязнение реки ОКБ, ТКБ и колифагами. Это вызвано расположением вдоль побережья многоэтажных жилищных комплексов и селитебных территорий поселкового типа, в которых очистные сооружения не справляются с многократно возросшим стоком в связи с ростом населения в вводимых в эксплуатацию жилищных комплексов. Основное загрязнение по микробиологии вносит сток со стороны Краснодара в районе Тургеневского моста. Приведены исследования по эффективности извлечения ионов аммония из модельных и реальных смесей с помощью сорбента, полученного высушиванием и прокаливанием золошлаковых отходов предприятий теплоэнергетики.
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
Применение адсорбции для очистки газовых выбросов
Статья научная
Предложен метод экспериментального определения величины активности адсорбентов для расчёта систем газоочистки. Описан способ приготовления модельной газовой смеси с концентрацией пара целевого компонента от максимально возможного значения в условиях насыщения до минимально детектируемого. В качестве эксперимента изучена очистка потока газа от паров ацетона и метилэтилкетона на неподвижном слое адсорбента. Очистка газов, адсорбция, динамическая активность, статическая активность, равновесие при адсорбции.
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
Разработка новых устройств снижения вибрации промышленного оборудования и трубопроводов
Статья научная
В настоящей статье проведен анализ методов снижения вибрации промышленного оборудования и трубопроводов, который показал, что эффективным решением снижения вибрации является использование виброизоляторов и виброопор, при этом существующие устройства обладают рядом недостатков. Разработаны новые эффективные устройства виброизоляторов и виброопор для гашения вибраций, защищенные патентами РФ. Сделан вывод, что для эффективного снижения вибрации промышленного оборудования и трубопроводов, а также снижению их негативного воздействия на человека необходима дальнейшая разработка, апробация и внедрение новых эффективных устройства виброизоляторов и виброопор, в том числе на основе новых виброизолирующих материалов.
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
Рекуперация нефтесодержащих промышленных отходов как фактор снижения угроз техносферной опасности
Статья научная
Актуальность исследования предопределена нерешенными проблемами утилизации нефтесодержащих отходов в Ярославской области. Целью исследования послужил анализ системы предупреждения техносферной опасности, вызванный образованием промышленных отходов и их негативного воздействия на окружающую среду. Объектом исследования послужили высокоопасные по отношению к окружающей среде промышленные отходы, характерные для ряда предприятий региона: кислого гудрона. В качестве предмета исследования выступил процесс оптимизации состава битумного вяжущего на основе кислого гудрона по содержанию гальваношлама, каптакса и серы в целях последующего применения в модифицированном виде в качестве вторичного нефтесодержащего сырья для выпуска битумных эмульсий, паст, смазок. Такое сырье, технологически доведенное до малоопасного уровня, может успешно и эффективно использоваться в различных производственных операциях строительства, реконструкции, эксплуатации, ремонта объектов. Процесс оптимизации осуществлялся статистическими методами исследования с применением в ходе моделирования полученной зависимости свойств отхода от факторов полинома второй степени с двумя неизвестными. Расчёты выполнялись с применением пакета электронных таблиц Excel с встроенными математическими локальными расчетными программами. Результаты исследования в технологической части запатентованы и реализованы в практической деятельности предприятий региона. Ценность научно-практических разработок заключается в снижении объемов образования и хранения опасных нефтесодержащих отходов кислого гудрона и, как следствии, предотвращении и снижении уровня техносферной опасности, потенциально возможных чрезвычайных ситуаций техногенного характера.
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
Система бенчмаркинга углеродоемкости производства керамических изделий
Статья научная
В статье рассмотрены возможности и пути сокращения выбросов парниковых газов, образующихся при производстве керамических изделий. Представлены методы декарбонизации, рекомендованные международными, а также национальными профильными ассоциациями и агентствами. Выделены направления снижения технологических (образующихся при обжиге сырьевых материалов) и энергетических (обусловленных сжиганием топлива) выбросов. На примере производства керамического кирпича проанализированы уровни углеродоемкости продукции, достигнутые предприятиями различных стран и регионов. Выявлена ключевая роль бенчмаркинга в установлении целевых показателей углеродоемкости продукции и представлены основные международные и национальные системы бенчмаркинга. Предложен методический подход и описан созданный на его основе программный комплекс «Оценка углеродоемкости (бенчмаркинг) производства керамических изделий в Российской Федерации». Показано, что по результатам пилотного применения этого программного комплекса сформирована система бенчмаркинга для предприятий отрасли в целях определения индикативных отраслевых показателей выбросов парниковых газов для производства керамических изделий.
Бесплатно
Систематизация методов и средств мониторинга выбросов аммиака в условиях производства
Статья научная
Проблема загрязнения воздушного бассейна в условиях урбанизированных территорий становится всё более актуальной. В настоящей статье рассмотрены общие подходы к инвентаризации выбросов вредных веществ в атмосферу, особенности мониторинга выбросов аммиака. Методы и средства мониторинга выбросов аммиака можно разделить на три группы: химико-аналитические методы, инструментальные методы, методы с сенсорных технологий. Проведены их систематизация и определены технические возможности эксплуатации. Проведенные исследования показали, что наиболее перспективным является использование автоматизированных систем мониторинга выбросов аммиака на основе сенсорных технологий электрохимического действия.
Бесплатно
Статья научная
Ошибочные действия человека при управлении технологическим оборудованием являются основной причиной происшествий. Разработана характеристика этого процесса решений. Сформулированы решаемые при этом задачи. Проведена структурная схема принятия решений. Обозначены факторы, определяющие их качество. Построена математическая модель принятия решений.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность исследования предопределена нерешенными проблемами организации эффективных систем мониторинга, оперативного оповещения о наступлении паводков и подтоплений территорий, предупреждения неблагоприятных последствий опасных гидрологических явлений в Ярославской области, негативно влияющих на безопасность жизнедеятельности населения, устойчивость жизнеобеспечения территорий, промышленной, транспортной, социальной, энергетической и иной инфраструктуры. Целью исследования явилось выработка и обоснование технологии совершенствования системы мониторинга и оповещения о гидрологической опасности. Объектом исследования выступили неблагоприятные гидрологические явления: паводки, наводнения и подтопления территорий. В качестве предмета исследования выступил процесс мониторинга и оповещения об опасных гидрологических явлениях. Результаты исследования, на основе данных о проведенных испытаниях и апробации в регионах нашей страны, показали эффективность применения новой системы паводковой сигнализации. Ценность представленных научно-практических разработок заключается в создании новой информационно-технической системы раннего обнаружения быстроразвивающихся паводковых процессов, способствующей мерам оперативного реагирования на них, а также по предотвращению и снижению уровня опасности гидрологических явлений, вызывающих чрезвычайные ситуации природного характера с образованием неблагоприятных и катастрофических последствий для населения, природной среды и объектов экономики.
Бесплатно
