Традиционным способом удаления соединений металлов из воды является сорбционный, основанный на использовании различных материалов как природного, так и искусственного происхождения. Важную роль при выборе сорбента играет селективность и величина предельной сорбции, определение которых проводится экспериментально. К сорбентам естественного происхождения относятся бентонитовые глины, которые были изучены авторами в настоящих исследованиях. Изучена сорбция ионов меди на бентонитовых глинах месторождения Десятый Хутор (Хакассия) марки 5.1 и 6.9. Выявлено, что слои бентонитов проявляют различную способность к сорбции меди и характеризуются разным характером протекающих на них процессов. Исследования проводились на модельных растворах сульфата меди. Выявлено, что содовая активация увеличивает сорбционную ёмкость нативного бентонита марки 5.1 в 1,6 раза (с 50 до 80 мг/г) для верхнего слоя и в 1,1 раза – для нижнего слоя. Сорбционный процесс удовлетворительно описывается моделями Ленгмюра и Фрейндлиха как для нативных бентонитов, так и для модифицированных, модель Дубинина-Радушкевича адекватно описывает сорбцию только на модифицированных материалах. Сорбция ионов меди на нативном сорбенте и активированном нижнем слое характеризуется как физическая, в то время как на активированном верхнем слое протекает хемосорбционный процесс. Сорбционная ёмкость активированного гидроксидом натрия бентонита (верхний слой) составляет 81–84 мг/г, что позволяет использовать его при очистке медьсодержащих сточных вод и тем самым снизить негативное воздействие на поверхностные водные объекты.
Отходы растворов цинкования, образующиеся на большом числе промышленных предприятий и содержащие значительное количество ионов цинка, являются опасными экотоксикантами. Использование солей цинка из отработанных гальванических растворов позволяет получить на их основе эффективные ингибиторы коррозии и биообрастаний. В работе представлены результаты испытаний ингибитора коррозии, солеотложений и биообрастаний Na4[Zn{N(CH2PO3)3}]·13H2O, полученного на основе отходов гальванических производств цинкования, на альгицидную активность по отношению к Chrysococcus rufescens, Nitzschia biacrula и Melosira varians, обнаруженным в поступающей речной воде и системе оборотного охлаждения теплоэнергоцентрали. После начала введения ингибитора обнаружено снижение разнообразия видов, а также общей численности водорослей. Установлено, что исследованный реагент обладает наибольшей альгицидной активностью по отношению к Chrysococcus rufescens: зафиксировано снижение численности клеток на 65% в течение трёх дней действия реагента с концентрацией 5 мг/дм3. Определено, что концентрация железа и меди в исходной речной воде и в системе охлаждения оставалась практически неизменной, что подтверждает свойства исследуемого комплекса как ингибитора коррозии.
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-148-152
Просмотров: 1
Математическое моделирование и прогнозирование распространения загрязняющих веществ в урбанизированных территориях
П.А. Мельников, А.В. Болотин, Д.А. Волков, И.В. Петров
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Мониторинг атмосферного воздуха в крупных городах является важной задачей, направленной на защиту здоровья населения и поддержку устойчивого развития территорий. Высокая плотность населения, интенсивное движение транспорта и значительная промышленная активность в городах создают предпосылки для высокого уровня загрязнения воздуха, что влечёт за собой серьёзные последствия для здоровья людей и окружающей среды. В статье проанализирован опыт использования данных сети мониторинга, сформированной с помощью датчиков непрерывного действия по контролю взвешенных частиц PM2.5 и PM10 и оценена возможность их использования в качестве инструмента предиктивных действий в работе аккредитованных лабораторий надзорных и контрольных органов. Особое внимание уделено разработке математических моделей, описывающих процессы распространения аэродисперсных систем под влиянием гидрометеорологических условий. Применение этих моделей позволяет прогнозировать изменения концентраций загрязняющих веществ, что создаёт основу для принятия превентивных мер и снижения риска воздействия на уязвимые группы населения. Предложенный подход позволяет контролирующим органам оперативно реагировать на возникающие превышения нормативов, определять возможные источники загрязнения и вырабатывать управленческие решения для улучшения экологической обстановки. Предложенные методики и аналитические инструменты могут стать основой для развития интерактивных карт экологического состояния с возможностью публичного доступа, что позволит повысить доверие населения к мерам экологического контроля и стимулировать участие граждан в процессе улучшения качества окружающей среды. Эти разработки также в дальнейшем могут обеспечивать учёт фоновой нагрузки загрязняющих веществ в режиме реального времени, помогая предприятиям адаптировать свою деятельность и планировать производственные процессы с учётом экологических факторов, что приведёт к снижению антропогенной нагрузки на города и прилегающие территории. Результаты исследований апробированы на территории города Тольятти и используются в работе аккредитованной передвижной экологической лаборатории, которая проводит анализ атмосферного воздуха более чем по 50 параметрам.
Процесс газификации углеродных материалов является особенно актуальным в России, где объём угольных отходов превышает 120 млн т. Цель данной работы состояла в разработке установки газификации углеродсодержащих отходов, работающей в режиме неподвижного слоя. Эксперименты по газификации образцов мелкой фракции каменного угля (1–2 мм) проводили с использованием в качестве газифицирующих агентов предварительно нагретого воздуха, паровоздушной смеси, воздуха с добавлением диоксида углерода. В работе использованы методы дифференциальной сканирующей калориметрии, термогравиметрического и хроматографического анализа. Добавки водяного пара и диоксида углерода позволили повысить теплоту сгорания и увеличить коэффицент полезного действия газификации до 54%. Определён рабочий режим газогенератора, обеспечивающий получение синтез-газа с теплотворной способностью 3,6 МДж/нм3. Показано, что наибольшая эффективность газогенерации достигается в режиме паровоздушной газификации при добавке водяного пара в количестве 0,1 кг на 1 кг угля и при использовании в качестве газифицирующего агента воздуха с добавлением диоксида углерода в соотношении объёмов 100:5. Установлено, что увеличение добавок водяного пара и диоксида углерода сверх оптимальных количеств приводит к снижению эффективности процесса газификации. В процессе могут быть использованы отходы различных производств, включая нефтешламы, что определяет значимость газификации для эффективного управления углеродсодержащими отходами и для достижения более широких экологических и экономических целей.
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-153-159
Просмотров: 0
Оценка эффективности пероксида кальция в процессе удаления фосфат-ионов из сточных вод
Т.С. Смирнова, Д.А. Гуськов, А.А. Алексеев
Раздел: Экологизация производства
Среди известных на сегодняшний день методов удаления фосфат-ионов из сточных вод реагентные методы являются одними из наиболее перспективных. Вместе с тем, внесение в процессе очистки сточных вод дополнительных реагентов может привести к вторичному загрязнению воды. В связи с этим, поиск новых эффективных и безопасных реагентов для удаления фосфат-ионов из сточных вод является актуальной исследовательской задачей. В работе была изучена возможность применения пероксида кальция для удаления фосфат-ионов из хозяйственно-бытовых сточных вод на примере очистных сооружений города Коломны. Эффективность удаления фосфат-ионов из сточных вод с применением пероксида кальция составила 90%. Также была установлена зависимость изменения значения показателя химического потребления кислорода (ХПК) от концентрации пероксида
кальция в сточной воде: при добавлении в сточные воды пероксида кальция с концентрацией 500 мг/дм3 величина ХПК снижалась более чем в 3 раза.
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Снеговой покров служит информативным индикатором загрязнения атмосферного воздуха, поскольку аккумулирует и консервирует вещества, поступающие из атмосферы в составе осадков. Моделирование поверхностного распределения содержания загрязняющих веществ в снеговом покрове предполагает подбор предикторов, которые максимизируют прогностическую способность моделей. Цель настоящей работы заключалась в сравнении моделей множественной регрессии и многослойного персептрона при картографировании поверхностного распределения пыли в снеговом покрове в южной части г. Нового Уренгоя (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия). Предложено применение к подбору пространственных переменных подхода Land Use Regression (LUR), который использует данные о взаимном расположении потенциальных источников загрязнения и мест отбора проб для построения модели множественной линейной регрессии. Чтобы учесть нелинейные связи между предикторами модели и концентрацией пыли, использовался многослойный персептрон (MLP). Всего тестировались четыре различных модели: две на основе LUR и две на основе MLP. Наилучшую производительность показала модель MLP с выбранными для стандартной LUR модели предикторами, к которым добавили координаты мест отбора проб. Выбранные предикторы содержали пространственную информацию о распределении пыли; добавление к ним географических координат позволило дополнить модель геостатистической информацией и улучшить предсказательную способность модели. Модели LUR и MLP, которые использовали пространственные переменные, учитывающие расположение потенциальных источников загрязнения, позволили построить карты распределения пыли, демонстрирующие влияние этих источников на поверхностное распределение пыли, накопленной в снеговом покрове.
Ключевые слова: снеговой покров, содержание пыли, поверхностное распределение, картирование, land use regression, многослойный персептрон
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-037-043
Просмотров: 3
Перспективы использования комбинированного показателя состояния активного ила в практике водоочистки
В настоящее время для промышленных сточных вод характерно усложнение состава и повышение токсичности. Очистка промышленных сточных вод проходит в основном на биологических очистных сооружениях, отличительной особенностью которых является реализация процесса продлённой аэрации сточных вод. Для обеспечения требуемого качества биоочищенных вод обязательным условием является знание состояния активного ила в процессе биологической очистки. Поэтому целью работы являлась оценка состояния активного ила в процессе биологической очистки промышленных стоков в сравнительном аспекте и разработка нового, более перспективного показателя оценки состояния активного ила. Оценивали состояние активных илов, формирующихся на сточных водах производств органического синтеза и на сточных водах нефтехимических предприятий. Установлена аналогичная тенденция изменения состояния активного ила в процессе биологической очистки, оцениваемого по пятибалльной шкале и гидробиологическому индексу Шеннона. Исключение составляет модифицированный индекс Куба, для которого показано количественное несоответствие его изменения по сравнению с вышеуказанными параметрами. Выявлены определённый субъективизм пятибалльной шкалы оценки, связанный с профессионализмом микробиолога, и недостаточная информативность гидробиологических индексов, учитывающих только наличие индикаторных организмов активного ила. Для использования в практике водоочистки предложен новый количественный показатель, базирующийся на данных прямых аналитических измерений и равный отношению мутности надиловой жидкости к величине родового индекса Шеннона (комбинированный показатель). Показано полное соответствие изменения состояния активного ила по пятибалльной шкале оценки и комбинированному показателю, характеризующему уровень стрессирования активного ила в процессе биоочистки. Отмечена большая чувствительность комбинированного показателя, особенно при значительном снижении оценки состояния активного ила. Получена прогностическая модель, описывающая изменение состояния активного ила, формирующегося на стоках производств органического синтеза, в процессе биоочистки и его восстановительный потенциал (коэффициент детерминации 97,06%).
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-140-147
Просмотров: 3
Хозяйственное использование ксилотрофных базидиальных грибов (обзор)
Ю.А. Злобина, А.А. Широких, Т.Я. Ашихмина
Раздел: Теоретические проблемы экологии
Современный тренд на использование биологического сырья и разработку уникальных технологий, востребованных в сельском хозяйстве, экологии, материаловедении, медицине и фармацевтике привёл к стремительному развитию интереса к представителям особого царства живых организмов – грибам. Грибы являются одним из ключевых биологических ресурсов, которые можно использовать для разработки широкого спектра экологичных продуктов с многообещающими возможностями применения. В обзоре представлен анализ современных достижений в области хозяйственного использования ксилотрофных базидиальных грибов, которые представляют большой интерес ввиду своей способности разлагать лигноцеллюлозные материалы под действием уникальных ферментативных систем, и продуцировать широкий спектр метаболитов, обладающих антимикробными, противоопухолевыми, иммуностимулирующими, нейропротекторными и другими ценными свойствами. Грибы белой и бурой гнили игрют важную роль в переработке отходов и создании замкнутых производственных циклов, демонстрируя высокую активность в деградации сложных полимеров. Рассмотрены перспективные направления их применения в биоэкономике, включая сельское хозяйство, пищевую и фармацевтическую промышленность, материаловедение, производство биокомпозитных материалов на основе грибного мицелия. В сельском хозяйстве ксилотрофные грибы используются для создания биоудобрений, улучшающих структуру почвы и повышающих её плодородие; в пищевой промышленности – представляют ценный источник белка, витаминов и минералов. Для фармацевтической отрасли метаболиты базидиомицетов представляют интерес в связи с их антимикробной и противовирусной активностью, а также участием в регуляции работы иммунной системы. Композиты на основе мицелия и растительных отходов находят применение в упаковке, строительстве и дизайне мебели и интерьеров, снижая нагрузку на окружающую среду пластиком. Проанализированы экологические аспекты и экономические преимущества практического использования ксилотрофных грибов в различных секторах народного хозяйства, а также рассмотрены дальнейшие перспективы внедрения ксилотрофных базидиальных грибов в решение текущих проблем и устойчивого развития общества.
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-006-018
Просмотров: 11
Влияние погодных условий на физиологические особенности развития культуры Lupinus angustifolius L. при использовании биопрепаратов
А.П. Кислицына, А.Ю. Софронова
Раздел: Агроэкология
На культуре люпина узколистного (Lupinus angustifolius L.) проведена оценка влияния климатического фактора на действие ряда технологических приёмов: инокуляции семян препаратом клубеньковых бактерий Ризоверм, а также обработки семян и посевов комплексным ростостимулирующим препаратом ПолиминТМ Бор-Молибден. Эксперимент проводился в течение 2-х лет, резко различающихся по количеству выпавших осадков и температурному режиму. Первый год эксперимента (2023 г.) характеризовался как умеренно увлажнённый, гидротермический коэффициент вегетационного периода (ГТК) – 1,29, но осадки в течение летнего сезона выпадали крайне неравномерно, второй год (2024 г.) был засушливым (ГТК – 0,68). Количество пигментов в листьях в фазе массового цветения люпина узколистного в зависимости от условий года различалось. При благоприятном водно-температурном режиме этот показатель имел тесную связь с накоплением сухого вещества фитомассой растений в фазе сизо-зелёных бобов (r=0,96). В условиях засухи уровень связи характеризовался средним значением, r=0,43 (р≤0,05). Вследствие вегетативного израстания растений люпина узколистного при тёплой и дождливой погоде (в июле 2023 г. осадков выпало 227% от климатической нормы) в период цветения и формирования семян урожайность семян в разных вариантах опыта составила от 0,8 до 0,93 т/га, против 0,6 т/га в контроле. Инокуляция семян препаратом Ризоверм с обработкой посевов в период вегетации (фаза бутонизации) препаратом ПолиминТМ Бор-Молибден были наиболее эффективным приёмом и обеспечили прибавку урожая семян 55% к контролю (+0,33 т/га). В 2024 г., в условиях атмосферной и почвенной засухи, не было отмечено достоверного действия регулятора роста, как и инокуляции семян и их совместного применения, на содержание пигментов в листьях и продуктивность люпина. Урожайность семян люпина узколистного по вариантам опыта составила 0,82–0,87 т/га.
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-142-150
Просмотров: 4
Сорбент для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов и тяжёлых металлов на основе термоокисленного сапропеля
И.В. Зыкова, В.А. Исаков, Н.М. Мишина
Раздел: Экологизация производства
Изучение адсорбции водных растворов нефтепродуктов с концентрациями от 10 до 150 мг/дм3, фенолов с концентрациями от 0,01 до 1,0 ммоль/дм3 и тяжёлых металлов с концентрациями от 0,1 до 100 ммоль/дм3 проводили на термообработанном в окислительной среде при температуре 600 оС сапропеле в статических условиях при соотношении 1 г сорбента на 200 см3 раствора. Обработка экспериментальных данных согласно кинетическим моделям Бойда и Морриса-Вебера показала, что адсорбция ионов меди(II) термоокисленным сапропелем имеет смешанно-диффузионный характер. Зависимость величины адсорбции ионов меди(II) термоокисленным сапропелем от времени контакта удовлетворительно описывается кинетическими моделями как Лагергрена, так и Хо и Маккея. Термодинамические величины адсорбции ионов меди(II) из модельного раствора термоокисленным сапропелем рассчитаны по кинетической модели Хо и Маккея, учитывающей химическое взаимодействие между ионом меди(II) и функциональными группами адсорбента. Однако разделить вклад химического взаимодействия и диффузии на основании применения формальных кинетических уравнений достаточно сложно. Установлено, что адсорбция резорцина описывается уравнением Дубинина-Радушкевича, адсорбция нефтепродуктов и ионов меди(II) – уравнением полимолекулярной адсорбции Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Рассчитанные количественные характеристики адсорбции термообработанного при 600 оС сапропеля в окислительной среде по резорцину, ионам меди(II) и нефтепродуктам показали, что термообработанный сапропель может быть использован в качестве сорбента для очистки сточных вод от нефтепродуктов, фенолов и тяжёлых металлов.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
