I Всероссийская молодежная научная конференция «Естественнонаучные основы теории и методов защиты окружающей среды» (стр. 5 )

Изучение растворенных форм металлов в воде Новосибирского водохранилища, с одной стороны, дает возможность понять механизмы формирования состава воды и процессы, протекающие в водной среде, с другой стороны, позволяет определить уровень загрязненности воды и оценить биодоступность металлов для водных организмов.

Целью данной работы является изучение содержания растворённых форм металлов (Cu, Cd, Mn, Fe, Pb, Zn) в воде Новосибирского водохранилища.

Последовательность работ на выбранных контрольных точках наблюдения состояла в следующем. В фиксированных точках водохранилища, координаты которых при каждом отборе отслеживались с помощью спутниковой навигационной системы GPS-12, проводили отбор проб. Концентрации тяжелых металлов определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии с использованием пламенного и электротермического вариантов атомизации на приборе SOLAAR M6.

Для оценки уровня загрязненности воды Новосибирского водохранилища металлами было проведено сравнение определяемых концентраций растворенных форм микроэлементов с законодательно регламентированными предельно допустимыми концентрациями (ПДКв) для вод хозяйственно-бытового назначения и ПДКвр для рыбохозяйственных водоемов. Результаты анализа свидетельствуют, что превышение ПДКв наблюдается для Fe (1,3–1,9 ПДКв). Превышение ПДКвр было обнаружено для Fe (1,1−5,8 ПДКвр) и Cu (1,2–1,8 ПДКвр). Наряду с изучением пространственного распределения растворенных форм металлов в воде водохранилища, было рассмотрено распределение металлов по глубине водоема (в трех сегментах створа 0,2h; 0,6h; 0,8h, где h — высота водного столба) и поровой воде донных отложений. В точках отбора концентрация растворенных форм металлов в воде 0,2h отличается до 2000 раз от концентрации в поровой воде. Такая ситуация наблюдается в точках отбора, где в донных отложениях отмечены восстановительные условия.

Таким образом, превышение ПДКв обнаружено только для Fe, превышение ПДКвр наблюдается для Fe и Cu. Распределение растворенных форм тяжелых металлов Новосибирского водохранилища показывает значительную неравномерность. На разность концентраций микроэлементов в поверхностной и придонной воде оказывают влияние окислительно-восстановительные условия донных отложений.

Литература

1.  Папина и особенности распределения тяжелых металлов в ряду: вода — взвешенное вещество — донные отложения водных экосистем: Аналит. обзор. Новосибирск: Наука, 20с.

2.  , , Хабидов состояние Новосибирского водохранилища // Сибирский экологический журнал. 2000. № 2. С. 149–163.

УДК 57:[543.272.79+543.426]

ОЗОНОХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПОЧВАХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ

Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения, г. Санкт-Петербург, E-mail: [e-mail]

Для решения управленческих задач в природопользовании часто возникает необходимость контроля содержания органических соединений в почве или донных осадках. В одних случаях бывает необходимо определить содержание гуминовых кислот в почвах (поскольку гуминовые кислоты являются эффективными агентами детоксикации различных загрязнителей почвы), в других случаях нужно изучить концентрационные аномалии органических веществ в донных осадках. Так или иначе, необходимо иметь в распоряжении метод для определения суммарного содержания органических веществ.

Для стандартных методов определения органических соединений в грунтах характерна трудоемкая пробоподготовка, заключающаяся в удалении карбонатов и хлоридов. Также определению мешает присутствие закисных соединений железа и марганца, приводящее к завышению получаемых результатов.

Нами был предложен и разработан озонохемилюминесцентный метод определения интегрального содержания органических соединений в почвах и донных осадках. Метод основан на явлении хемилюминесценции органических соединений при окислении их озоном. С помощью фотоэлектронного умножителя регистрируется величина первоначального всплеска хемилюминесценции, а также интенсивность ее спада во времени. Графически зависимость хемилюминесценции органического вещества пробы почвы от времени представляет собой экспоненциальную кривую. По этой зависимости можно рассчитать площадь под графиком и константу скорости реакции окисления. По площади фигуры можно судить о количестве органических соединений в пробе, а по константе скорости — о степени антропогенной нагрузки на почву.

В результате проделанной работы на экспериментальной установке были проведены эксперименты с модельными и реальными образцами почвы. Результаты полностью подтвердили выдвинутые ранее предположения.

Литература

1. ГОСТ Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ. Разработан Государственным комитетом СССР по делам строительства. 01.01.1980. Переиздан 1987.

2. Воронцов показатели состояния в системе индексов качества природных сред: проблемы и перспективы // Экологическая химия. 2004. №14 (1). С.1–10.

УДК 543.3:543.4

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ —

МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОДЕРЖАНИЯ ГЕТЕРОАТОМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ТОПЛИВЕ ТС-1

Экспертно-криминалистический центр ГУВД по г. Санкт-Петербургу и Ленинградской области, г. Санкт-Петербург, E-mail: *****@***ru

Известно, что присутствие гетероатомных соединений в реактивных топливах (керосинах), как и в других видах топлив, снижает их качество в условиях хранения [1]. Кроме того, окисление различных углеводородных компонентов реактивных топлив (РТ) может приводить к ухудшению работы технологического оборудования и снижению его эффективности при самом производстве соответствующих нефтепродуктов. При этом гетероатомные соединения (ГАС) оказываются промежуточным звеном между кислородом, растворенным в смеси углеводородов, и осадками нерастворимых смол, накапливающимися в теплообменной аппаратуре, реакторах и трубопроводах [2].

Известна и роль соединений данной группы в коррозионных процессах. Отдельные кислородсодержащие соединения (фенолы) играют и положительную роль — как присадки, ингибирующие процессы окисления топлив. Такими же эффектами обладают некоторые соединения азота — минорные естественные компоненты нефтей или специальные присадки. Эти соединения, однако, могут способствовать образованию осадков. Указанное выше обусловливает актуальность химико-аналитических работ, связанных с выяснением роли ГАС в РТ.

До последнего времени в технической литературе не было статистически надежных данных о содержании и составе ГАС, включая коррозионно активные соединения, в РТ, вырабатываемых, в частности, на Киришинефтеоргсинтез» из промышленной смеси западносибирских нефтей.

Методом газовой хроматографии — масс-спектрометрии (ГХ/МС) исследованы на содержание гетероатомных соединений образцы дозвукового реактивного топлива марки ТС-1, вырабатываемого на Киришском нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ). При этом использованы программы MassLab и AMDIS и прилагаемые к ним электронные библиотеки масс-спектров. Для оценки содержания ГАС в топливе применен метод внутреннего стандарта с использованием н-ундекана.

Обнаружено 32 органических ГАС: спирты и кетоны парафинового и нафтенового рядов, алкилфенолы, а также один из диалкилпиридинов. Проведена полуколичественная оценка их содержания в реактивном топливе. Показано, что общее содержание ГАС в топливе ТС-1 не превышает величины ~10-3% по массе, что, на взгляд автора, соответствует некоторому низкому (условно «естественному») уровню окисления углеводородных компонентов топлива и, в целом, говорит о высоком качестве вырабатываемого на Киришском НПЗ дозвукового реактивного топлива ТС-1.

Литература

1.  , , Борисова дистиллятных топлив в условиях хранения // Химия и технология топлив и масел. 2000. №2. С. 34–36.

2.  Большаков -химические основы образования осадков в реактивных топливах. М.: Химия, 19с.

УДК 57:004.085

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ОПТИЧЕСКИХ ДИСКОВ:

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ «ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВРЕДА»

Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения, г. Санкт-Петербург, E-mail: *****@***ru

Самым востребованным носителем информации сегодня является обычный компакт-диск, который ещё 15 лет назад был чем-то потрясающим и опередившим своё время. Популярность компакт-дисков обусловлена тем, что использовать его может каждый из нас, независимо от социального положения или уровня образованности. Но при рассмотрении процесса производства и изучении жизненного цикла оптических дисков выявляется немалое количество факторов, отрицательно воздействующих на окружающую среду.

На каждой стадии жизненного цикла можно выделить стадии образования отходов [1]. Это макулатура, тара, упаковка, отходы материалов и веществ и вторичные изделия, технологические отходы, отбракованная продукция, устаревшие изделия, материалы, сопровождающие процесс реализации продукции, отходы при эксплуатации, хранении и по истечении срока службы продукции.

При проведении исследования и определении воздействия технологии производства лазерных дисков на окружающую среду были рассмотрены следующие вопросы:

· жизненный цикл производства оптических дисков;

· технологический процесс изготовления оптических дисков;

· определение факторов, влияющих на окружающую среду в процессе производства оптических дисков;

· процессы утилизации и переработки оптических дисков.

Цель работы — оценить степень воздействия производства оптических дисков на окружающую среду, повысить эффективность методов переработки и утилизации устаревших изделий и предложить собственные способы «продления жизни» продукции по истечении срока службы.

Решение перечисленных вопросов возможно, если предусматривается их эффективная модификация, которая обеспечивает максимальную защиту окружающей среды с учетом воздействий на всех стадиях жизненного цикла. С позиций экологии и экономики необходимо обеспечить возможность возврата отработавшей свой срок полимерной продукции, в том числе и оптических дисков, в новый жизненный цикл [2, 3]. Сегодня это становится все более актуальным в связи с возрастающими объемами потребления полимерных материалов и глобальной борьбой за сокращение тепловыделений в окружающую среду. Особенно актуальной является задача сохранения чистоты атмосферного воздуха, водоемов и утилизации отходов в процессе производства.

Литература

1. ГОСТ . Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Этапы технологического цикла. Основные положения. УДК 001.4.621.002.61:006.354 Группа Т51.

2. , Саковцева технологии в полимерных материалах: модифицирующие концентраты // Международные новости мира пластмасс. 2005. №7–8. С. 48–51.

3. , Саковцева технологии в полимерных материалах: модифицирующие концентраты // Международные новости мира пластмасс. 2006. № 9–10. С. 50–54.

УДК 678.01

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДАЗЫ ХРЕНА И ХИТОЗАНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ФЕНОЛОВ

, ,

Северный (Арктический) федеральный университет, Институт экологических проблем Севера УрО РАН, г. Архангельск, E-mail: *****@***ru

Необходимость постоянного контроля содержания в природных водах различных экотоксикантов требует разработки новых и усовершенствования известных методов анализа вод. Известно, что в результате трансформации древесины в ходе ее комплексной переработки в водоемы вместе со сточными водами попадают низкомолекулярные нелетучие фенолы, являющиеся специфическими загрязнителями [1]. Их анализ представляет сложную аналитическую задачу и требует разработки высокочувствительных методов определения.

При идентификации малых концентрации ряда ароматических соединений все чаще используют ферментативные методы. Для придания стабильности ферментам, а также повышения их каталитической активности и специфичности, используются подходы, основанные на интерполиэлектролитном взаимодействии белковых макромолекул с катионным полисахаридом — хитозаном [2]. Перспективным направлением является использование подобных систем для анализа водных сред, содержащих фенолы.

Целью работы явилось исследование условий формирования фермент–содержащего полиэлектролитного комплекса для определения низкомолекулярных фенолов.

В работе использовался спектрофотометрический метод определения продуктов окисления гваякола пероксидом водорода в присутствии пероксидазы хрена. Установлены оптимальные параметры данной индикаторной реакции. Изучено влияние концентраций взаимодействующих полимеров, рН среды и типа используемого буферного раствора, продолжительности взаимодействия, а также молекулярной массы и предварительной подготовки хитозана. В результате исследований было определено активирующее действие хитозана на каталитическую активность пероксидазы хрена по отношению к гваяколу (степень активации — 10–20%) в интервале концентраций хитозана (Mw = 30 и 87 кДа) 0,1–3,0 г/л при рН 5,8–6,0. Обнаруженный эффект свидетельствует об образовании полиэлектролитного комплекса пероксидаза хрена — хитозан. Механизм его формирования, вероятно, связан с электростатическим взаимодействием противоположно заряженных биополимеров.

Полученный ферментсодержащий комплекс является предпосылкой создания биосенсоров для анализа низкомолекулярных фенолов. С этой целью предложено использование высокомолекулярных ароматических соединений, обладающих способностью взаимодействовать с хитозаном, образуя полимерные гели и пленки.

Литература

1. , , Личутина основы эколого-аналитического контроля промышленных сточных вод ЦБП. Екатеринбург: УрО РАН, 20с.

2. , , Шеховцова каталитической активности и стабильности пероксидазы хрена за счет включения её в полиэлектролитный комплекс с хитозаном // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. Том 45. №2. С. 142–148.

УДК 504.054

Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии в анализе объектов окружающей среды

1, 2

1 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет, г. Санкт-Петербург, E-mail: *****@***com, 2 Учреждение Российской академии наук «Ботанический институт им. РАН», г. Санкт-Петербург, E-mail: *****@

При мониторинге наземных экосистем, подвергающихся воздействию аэротехногенного загрязнения, для характеристики их состояния применяют различные методы фитоиндикации с использованием высших растений, мхов и лишайников. Кроме того, необходима достоверная и всесторонняя информация об уровне загрязнения окружающей среды, которую можно получить путем химического анализа различных объектов: воздуха, воды, растений, почв, и др.

Среди многочисленных методов, используемых для химического анализа объектов окружающей среды, наибольшее распространение для оценки уровня загрязнения почв и растений получил метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии, сущность которого состоит в измерении уменьшения интенсивности излучения, прошедшего через анализируемое вещество. Ослабление интенсивности излучения происходит за счет поглощения атомами видимого или ультрафиолетового излучения и перехода их в возбужденное состояние. Спектры поглощения атомизированного элемента состоят из относительно небольшого числа дискретных линий, длины волн которых характерны для данного элемента, при этом между концентрацией элемента и интенсивностью поглощения существует прямая зависимость. Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии отличается высокой избирательностью, исключительной чувствительностью, скоростью и удобством и относится к наиболее селективным аналитическим методам. Этим методом можно определять содержание около 70 элементов, при этом чувствительность определения лежит в интервале 10-4–10-10%.

Лаборатория экологии растительных сообществ БИН РАН в течение 30 лет проводит мониторинг лесных экосистем в фоновых районах Кольского полуострова и на разном удалении от источника загрязнения (комбината «Североникель», г. Мончегорск). В результате химического анализа почв и растений одного из исходно фонового района установлено превышение в 2–3 раза регионального фонового содержания Ni и Cu. Однако визуальных признаков повреждения высших растений, мхов и лишайников не выявлено.

На основе полевого эксперимента по внесению полиметаллической пыли на участки в фоновых сосновых лесах Кольского полуострова установлено, что разрушение напочвенного покрова достигает 85%. Индекс техногенной нагрузки (суммарное превышение содержания подвижных форм Ni и Cu в лесной подстилке их фоновых концентраций) варьирует от 1 до 67 отн. ед. При этом концентрация Ni и Cu в хвое взрослых деревьев и подроста сосны обыкновенной возрастает лишь в 1,5–4 раза, что не приводит к ухудшению их жизненного состояния. Отсутствие визуальных признаков повреждения хвои и стабильность жизненного состояния обусловлены залеганием корневых систем подроста и взрослых деревьев сосны в менее загрязненных минеральных горизонтах почвы.

Таким образом, метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии позволяет выявлять загрязнение окружающей среды раньше по сравнению с методами биоиндикации. Проведение комплексных исследований ответной реакции растений, их популяций и сообществ на аэротехногенное загрязнение с одновременным анализом почв и растений позволяет устанавливать пороговые значения устойчивости различных таксонов к токсическому действию тяжелых металлов.

УДК 537.31, 544.35

ВЛИЯНИЕ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ НА ИОННУЮ ПРОВОДИМОСТЬ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ НАНОАЛМАЗОВ

Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул, [e-mail]

Повышенный интерес многих ученых из различных стран мира к наноалмазам обусловлен тем, что наноалмазы являются наиболее доступными материалами из всего семейства углеродных наноматериалов, используемых для разработки нанотехнологий будущего.

В данной работе исследована зависимость ионной проводимости водной суспензии наноалмазов от массовой концентрации. Образцы наноалмазов были изготовлены в лаборатории наноалмазов ».

Образец представлял собой вязкую жидкость коричневого цвета (суспензию ультрадисперсных алмазов), которую постепенно добавляли в дистиллированную воду. Измерения проводили на лабораторной установке «Анион 4100» при комнатной температуре (t = 22±1ОС). Методика измерений заключалась в следующем: в чистый стакан наливали дистиллированную воду, устанавливали датчик ионной проводимости, затем постепенно добавляли суспензию наноалмаза. Концентрацию наноалмазов определяли по формуле S=МНА/МСУСП, где МНА, МСУСП — массы наноалмазов и водной суспензии.

На рисунке приведен график зависимости ионной проводимости от массовой концентрации, который может быть описан следующим эмпирическим соотношением:

,

где S — массовая концентрация раствора наноалмазов, s — ионная проводимость раствора, δ — среднеквадратическая погрешность.

Рисунок. Зависимость ионной проводимости от массовой концентрации наноалмазов в водной суспензии.

Обратная зависимость имеет вид:

.

Данная зависимость может быть использована для обнаружения наночастиц в водной среде и определения их массовой концентрации по изменению ионной проводимости водной суспензии.

УДК 910.3

ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛО - И ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ В БАССЕЙНЕ РЕКИ ВЕЛИКОЙ И НЕКОТОРЫХ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД

Российский государственный педагогический университет им. , г. Санкт-Петербург, Е-mail: *****@***ru

Экологические проблемы в настоящее время из местных перешли на уровень глобальных межгосударственных. Значительное внимание при изучении изменений, происходящих в акваториях различного масштаба, уделяется исследованиям химического состава водотоков и замкнутых водоемов.

В задачу наших исследований входил анализ изменений некоторых гидрохимических показателей качества природных вод в реке Великой (район г. Острова, среднее течение). Материалом послужили данные наблюдений за температурой и осадками (станция Псков) с 2001 по 2006 гг. и показатели химического состава воды по 12 параметрам. Для оценки изменений в средней годовой температуре и сумме осадков выполнены расчеты их отклонений от средних значений (2001–2006 гг.) в процентах. Такая же обработка проделана и для гидрохимических показателей. Результаты расчетов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Осадки и температура в отклонениях от среднего значения за 2001– 2006 гг., %

элементы	2001 г.	2002 г.	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2006 г.
осадки	104	90	130	102	80	96
температура	80	108	98	98	100	108

Таблица 2. Изменения гидрохимических показателей в отклонениях от среднего значения за 2001–2006 гг., %

элементы	2001 г.	2002 г.	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2006 г.
взвешенные вещества	59	59	132	61	38	247
сухой остаток	107	104	89	80	119	101
БПК5	73	179	47	109	78	107
азот аммонийный	156	70	131	61	131	75
азот нитритов	48	12	260	200	120	112
азот нитратов	77	123	192	65	77	85
сульфаты	41	62	164	276	29	27
фосфаты	350	50	54	58	25	71
хлориды	99	88	146	119	73	77
СПАВ	100	43	47	40	67	207
нефтепродукты	53	89	47	168	137	105
железо общее	72	84	98	112	98	137
Отношение ≥100/≤99,9	4/8	3/9	6/6	6/6	4/8	7/5

Распределение отклонений атмосферных осадков и температуры воздуха от среднего значения за 6 лет показало, что в годы увеличения осадков происходит снижение температуры и увеличение содержания гидрохимических компонентов. Результаты расчётов отклонений от средних значений удовлетворительно согласуются с расчётами отклонений от ПДК по каждому из 12 элементов.