КОМПЛЕКСНАЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ КОТЕЛЬНЫХ, РАБОТАЮЩИХ НА РАЗЛИЧНОМ ВИДЕ ТОПЛИВА, НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Левашова А.А. 1

1ФГБОУ ВО "Курганский государственный университет"

Работа в формате PDF

4.3 MB

Сертификат участника

Комментарии

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В прошлом обеспечение населения теплом привело к выбросам большого количества углекислого газа, при сжигании дровяного топлива и каменного угля. Выбросы СО₂ являются причиной появления парникового эффекта. С развитием промышленности и тепловой энергетики началось использование в качестве топлива природного газа, при сжигании которого в атмосферу выбрасываются диоксид азота и серы, оксид азота, оксид углерода и бенз(а)пирен. Поступление этих химических соединений привело к образованию кислотных осадков.

Увеличение концентрации продуктов сжигания каменного угля и природного газа в атмосферном воздухе может привести к необратимым изменениям в окружающей среде.

Проблема: как стационарные источники загрязнения с различными видами топлива влияют на окружающую среду, и какие вызывают в ней возможные сценарии ее развития.

Цель работы: дать теоретическое обоснование необходимости комплексной оценкивоздействия на окружающую среду выбросов отопительных систем с различным видом топлива, подобрать адекватную оценку методике изучения состояния окружающей среды.

Объекты работы: территория, прилегающая ккотельной №32 ЗАО «Глинки», работающей на природном газе и территория, прилегающая к котельной санатория «Сосновая роща», работающей на каменном угле.

Предмет работы: оценка воздействия выбросов от стационарных источников загрязнения (котельных, работающих на различном виде топлива) на атмосферный воздух, почву и лишайниковые сообщества.

Задачи:

Провести теоретическое обоснование необходимости комплексной оценкивоздействия на окружающую среду выбросов отопительных систем с различным видом топлива;
Подобрать методику оценки состояния окружающей среды;
Провести изучение состояния атмосферного воздуха, почв, определить зоны лишайниковых сообществ на территориях изучаемых объектов;
Провести сравнительный анализ состояния атмосферного воздуха, почвы и лишайниковых сообществ, на территориях, прилегающих к двум стационарным источникам загрязнения (котельные с различными видами топлива каменный уголь природный газ).

Гипотеза: предположение о том, что достаточно рассчитать предполагаемые выбросы при сжигании определенного вида топлива для того, чтобы утверждать, что:

Выбросы вредных веществ полностью утилизируются за год и не представляют опасности;
Выбросы вредных веществ, возможно, не утилизируются за год;
Накопление вредных веществ вызывает изменения в биоценозах и почве

может быть обосновано, если провести комплексную оценку выбросов от отопительных систем и их последствий при использовании комплекса различных методов мониторинга.

Методы, использованные в работе:

1.Методы химического анализа.

2.Методы физико-химического анализа.

3.Методы биологического анализа.

4.Методы математического анализа.

5.Метод корреляционного анализа.

6.Моделирование.

Теоретическая значимость: теоретическое обоснование необходимости комплексной оценки выбросов предприятий, работающих на различном виде топлива.

Практическая значимость: разработка методики комплексной оценки состояния окружающей среды, подвергающейся воздействию выбросов от котельных, работающих на разных видах топлива.

Результаты исследования могут подтвердить или опровергнуть гипотезу о том, что несмотря на то, что природный газ при сжигании является более экологичным, чем каменный уголь, его выбросы, накапливаясь в компонентах окружающей среды, вызывают в ней изменения.

Глава 1.Оценка воздействия выбросов котельной на окружающую среду

1. Динамика развития отопительных систем

Первые люди, как и животные, очень боялись огня. Они трепетали от ужаса, когда дерево загоралось от удара молнии. Но однажды самые смелые из них подошли к огню поближе. От огня шли свет и тепло. Люди задумались о том, как сохранить огонь. Древний человек стал постоянно подбрасывать в огонь сухие ветки и траву. Получился костер, который мог долго гореть. Потом человек стал сохранять тлеющие угли.

Люди научились разводить костры в пещерах, которые служили им жилищами. Пламя костра помогало им выживать во время холодов[38].

Указания и вещественные доказательства более совершенных способов отопления относятся к сравнительно близким нам эпохам. Этими доказательствами являются найденные в довольно значительном числе и в самых разнообразных странах древесно-угольные жаровни.

Археологические раскопки на территориях современных Италии, Франции, Швейцарии, Германии и Англии открывают перед нами картину довольно значительных в те времена достижений в области отопления, и даже вентилирования зданий. Это - огневые системы отопления подпольными камерами, изобретенные, несомненно, римлянами за несколько столетий до нашей эры. Несмотря на римское изобретение, эти системы отопления носят греческое название «хюпокаустум», обозначающее «снизу согретый».

Об этой системе отопления очень подробно пишет в своем сочинении «Об архитектуре» (de Archictura) военный инженер времен римских императоров Цезаря и Августа знаменитый Марк Витрувий Поллио (конец 1 века до н.э.).

Огнекаменная печь по сути своей очень напоминает нашу булыжную банную каменку. Здесь также надтопочное пространство наполнено по кирпичным колосникам булыжным камнем или кусками базальта. Огнекаменная печь средневековых германских замков несомненно является прародителем наших современных кирпичных калориферов и печей большой теплоемкости с внутренней кирпичной решеткой-насадкой [2].

Отопление открытым камином. Отопление открытым камином с применением дымохода существовало уже в 820 г. н.э. в монастыре Санкт-Галлен (в Швейцарии), о чем свидетельствуют найденные планы этого монастыря с вышеуказанной датой [2].

Эпоха централизованных систем. Далее в истории развития методов и систем отопления зданий следует эпоха централизованных систем, хотя все виды до того применявшихся отопительных устройств продолжали существовать параллельно и очень упорно не сдавали своих прочно занятых позиций. [21].

Дымо-трубная система отопления. Первой по времени возникновения действительно централизованной системой отопления была дымо-трубная система. Дата и изобретатель ее неизвестны, но все литературные источники, упоминающие о начале применения ее в разных странах Европы, указывают на то, что туда она была перенесена из Англии; поэтому Англия является, видимо, родиной этой дымо-трубной системы. Несмотря на значительную опасность этой системы в отношении возникновения пожара, действительно и уничтожившего, как указывают литературные источники, большое число зданий, она получила в начале XIX века весьма широкое распространение, особенно в Англии [31].

Воздушная система отопления. Такая система представляла не только гигиенический, но и значительный технический прогресс, так как она давала возможность отапливать помещения и во время периода сжигания топлива.

Примеры таких систем встречались в большом числе в середине ХVII в. в России, и система эта в странах Западной Европы (в Германии и Австрии) называлась «русской системой». Образец ее имеется в Грановитой палате в московском Кремле.

Паровая система отопления высокого давления в XVIII веке была изобретена в Англии. Впервые она была предложена английским полковником Куком в 1745 г., но применена она была, видимо, впервые только 10 лет спустя для отопления теплиц, а в 1770 г. имеются указания на отопление этой системой фабричных зданий. В 1793 г., как уже упоминалось раньше, был взят патент на паровые калориферы высокого давления для воздушной системы отопления. В начале ХIХ века паровая система высокого давления стала применяться и в жилых зданиях, но в виде исключений.

Паровая система отопления низкого давления. После водяной системы отопления появилась, значительно спустя, а именно в начале XIX века, паровая система отопления низкого давления, быстро развиваясь, стала вытеснять своей дешевизной и простотой паровую систему высокого давления, воздушную и даже водяную системы, так как гигиенические и технические преимущества водяной системы не были еще тогда достаточно осознаны и оценены [44].

Водяная система отопления высокого давления. Последней по времени появилась водяная система отопления высокого давления, изобретенная и запатентованная англичанином Перкинсоном в 1831 г., когда он взял английский патент на «отопление зданий согретым воздухом» с помощью воды, находящейся под весьма значительным давлением, имеющей температуру выше 100 °С.

Районированное теплоснабжение. Первая групповая система отопления (паром высокого давления) возникла в 1818 г. в Англии для нескольких оранжерей. Но полное и ясное сознание весьма больших технических и экономических выгод, проистекающих от укрупнения котельного хозяйства, как для силовых, так и для отопительных нужд, раньше всего пробудилось в Соединенных Штатах Америки. Там, в г. Локпорт, в штате Нью-Йорк, уже в 1878 г. возникла первая районная теплоцентраль городского масштаба, снабжавшая по подземным трубопроводам своих абонентов паром.

В СССР первые шаги в области городского теплоснабжения относятся к 1924 г. Теплоснабжение групп зданий одного хозяйства из общей котельной или даже теплоэлектроцентрали существовало у нас значительно раньше. Так например, сооруженная по инициативе проф. В.В. Дмитриева в 1913 г. пароводяная система отопления и вентиляции павильонной больницы им. Мечникова в Ленинграде (бывшая больница Петра Великого) работала сразу по ее сооружении от своей теплоэлектроцентрали на отработавшем паре паровой турбины электрогенератора [2,44].

1. Выбор методов оценки воздействия выбросов котельных как актуальная проблема исследования

Необходимость выбора методов проверки достоверности, предположения о том, что все рассчитанные выбросы отопительной системы утилизируются в окружающей среде, потребовала соответствующего теоретического обоснования и краткой их характеристики.

Метод химического анализа

Классическими (химическими) методами принято называть, в основном, гравиметрические (весовые) и титриметрические (объемные) методы. Эти методы широко применяются в практике химического анализа.

Основными достоинствами химических методов анализа являются простота выполнения и достаточно высокая точность (0,10 – 0,01 %).

К недостаткам химических методов анализа относятся большая продолжительность и высокий предел обнаружения (10^-1 –10^-2 %). Эту величину выражают также в моль/дм³ и мкг/см³ [1].

Методы физико-химического анализа

Особенно велика их роль в экологическом мониторинге. Лишь современные методы анализа, как спектроскопические, электрохимические, хроматографические и другие (среди них отметим масс–спектрометрию), позволяют достигать необходимых низких пределов обнаружения, высокой чувствительности и избирательности определений. Ввиду важности этой проблемы многие фирмы насыщают рынок приборами простыми и сложными, специально приспособленными для решения задач мониторинга различных объектов.

Физико-химические методы анализа основаны на изменении физических свойств исследуемой системы, происходящих в результате определенных химических реакций [1].

Метод биологического анализа

Методами биоиндикации и биотестирования определяется присутствие в окружающей среде того или иного загрязнителя по наличию или состоянию определенных организмов, наиболее чувствительных к изменению экологической обстановки, т.е. обнаружение и определение биологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакции на них живых организмов и их сообществ. Таким образом, применение биологических методов для оценки среды подразумевает выделение видов животных или растений, чутко реагирующих на тот или иной тип воздействия. Методом биоиндикации с использованием подходящих индикаторных организмов в определенных условиях может осуществляться качественная и количественная оценка (без определения степени загрязнения) эффекта антропогенного и естественного влияния на окружающую среду.

Биологические методы помогают диагностировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ [36].

Методы математического анализа

Нормирование выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в природную среду производится путем установления предельно допустимых выбросов этих веществ в атмосферу (ПДВ). ПДВ – это масса выбросов вредных веществ в единицу времени от данного источника или совокупности источников загрязнения атмосферы города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, создающая приземную концентрацию, не превышающую их предельно допустимые концентрации (ПДК) для населения, растительного и животного мира. ПДВ и ПДС являются основой для планирования мероприятий и проведения экологической экспертизы по предотвращению загрязнения атмосферы и гидросферы [24].

Методы ГИС

ГИС MapInfo – высокоэффективное средство для визуализации и анализа пространственных данных. Сферы применения ГИС MapInfo: бизнес и наука, образование и управление, социологические, демографические и политические исследования, промышленность и экология, транспорт и нефтегазовая индустрия, землепользование и кадастр, службы коммунального хозяйства и быстрого реагирования, армия и органы правопорядка, а также многие другие отрасли хозяйства. MapInfo имеет полный набор средств для оформления карт и подготовки высококачеcтвенных отчетов [45].

Моделирование

Любая экологическая система очень сложна, поэтому изучение процессов, протекающих в ней на самой системе требует существенных затрат времени и средств. Получить полную информацию о системе практически невозможно. В подобных случаях процессы и явления, происходящие в системах, стараются изучать на специально созданных искусственных объектах, которые в той или иной мере отражают свой свойство исходных систем.

Моделирование – это воспроизведение характеристик некоторого объекта на другом объекте, специально созданного для его изучения.

Любая модель проще реального объекта. Она отражает не все его свойства и характеристики, а только те, которые интересны нам в данном исследовании.

Перед тем, как использовать модель для изучения объекта необходимо доказать её подобие или адекватность реальному объекту. Существует много статистических методов такого доказательства.

Графическое моделирование – это изображение зависимости между переменными в одной из систем координат, чаще всего в прямоугольной декартовой системе. Примером являются графики изменений численности популяций.

Математическое моделирование – заключается в формализации поведения систем на основе математических выражений [37].

Для проведения комплексной сравнительной оценки выбросов в окружающую среду необходимо использование методов химического, физико-химического, математического и биологического анализа, а также метод ГИС и моделирование. Применение данных методов при оценке воздействия на окружающую среду способствует пониманию экологической ситуации сложившейся на исследуемой территории, а также позволяет сделать вывод о том, действительно ли все рассчитанные выбросы утилизируются за год.

1. Модели воздействия внешней среды на объекты исследования

Любая модель отражает лишь некоторые стороны оригинала. Поэтому с целью получения больших знаний об оригинале необходимо составить совокупность моделей.

Концептуальная модель – это абстрактная модель, выявляющая причинно-следственные связи, присущие исследуемому объекту и существенные в рамках определённого исследования. Основное назначение концептуальной модели – выявление набора причинно-следственных связей, учёт которых необходим для получения требуемых результатов. Один и тот же объект может представляться различными концептуальными моделями, которые строятся в зависимости от цели исследования. Так, одна концептуальная модель может отображать временные аспекты функционирования системы, иная – влияние отказов на работоспособность системы.

Этапы работы

1. Уточнение проблемы исследования

2. Указание объектов работы

3. Уточнение предмета исследования

4. Проведение анализа альтернатив, выделение наиболее интересных

5. Построение модели внешних связей – «Черного ящика» - входных и выходных параметров системы.

Рис. 5 Модель воздействия выбросов от котельной на атмосферный воздух и почву

Рис. 6 Модель внешнего воздействия на атмосферный воздух

Выбросы котельной влияют на почву и атмосферный воздух, изменяя химический состав, что может привести к необратимым изменениям в окружающей среде (рис. 5).

Основное влияние на атмосферный воздух оказывают выбросы котельной, также влияет на чистоту атмосферного воздуха транспорт и трансграничные загрязнения (рис. 6).

Рис. 7 Модель внешнего воздействия на почву

Основное влияние на химический состав почвы оказывают выбросы котельной, также влияет на химический состав почвы транспорт и трансграничные загрязнения (рис. 7).

Рис. 8 Модель диагностики состава среды

Для диагностики состава среды основными были выбраны методы биологического анализа, для подтверждения полученных результатов были выбраны методы физико-химического, химического анализа и составление математических моделей (рис. 8).

Глава 2. Сравнительная характеристика объектов исследования

Котельная санатория «Сосновая роща» находится в п. Искра Звериноголовского района Курганской области. В качестве топлива используется каменный уголь. Жилая застройка находится в 150 м на севере и в 100 м на северо-востоке, в 215 м на западе находится один из корпусов санатория «Сосновая роща».

Преобладающие ветра – северо-западный летом, юго-западный зимой.

Почвенный покров – серые лесные почвы.

Растительность: сосна обыкновенная, бузина, шиповник, кострец безостый, паслён сладко-горький, берёза Крылова, тополь пирамидальный, чина лесная, ракитник русский, подмаренник русский, кипрей узколистый, тысячелистник обыкновенный, астрагал датский, лютик едкий, люцерна жёлтая (серповидная).

Характеристика населенного пункта, что располагается вокруг котельной. Санаторий «Сосновая роща» расположен на юге Курганской области в 150 километрах от города Кургана, на западном берегу озера Горькое – Звериноголовское. Близость с границей Казахстана определяет ландшафт местности - лесостепной, древесная растительность представлена в основном березой и осиной. Озеро имеет подковообразную форму, берега его покрыты травянистой степной растительностью, исключение составляет восточный берег, на котором растет посаженный еще в XIX веке сосновый бор.

Природные лечебные факторы. Лечебными факторами санатория являются донные отложения (сапропелевая иловая грязь) озера Горькое-Звениголовское, минеральная вода (рапа) сульфатно-хлоридная натриевая высокой минерализации с большим содержанием брома, йода, фтора.

Для изучения территории, примыкающей к котельной санатория «Сосновая роща» были выбраны 6 точек в соответствии со сторонами света и розой ветров. Северо-западное направление: 1-100м от котельной, 2-200м, 3-300м; юго-восточное направление: 4-100м от котельной, 5-200м, 6-300м (Приложение 1А). Преобладающие ветры: северо-западный летом и юго-западный зимой.

Рис. 9 Котельная санатория «Сосновая роща»

Котельная ЗАО «Глинки», находится по адресу Курганская область, г. Курган, мкрн. Глинки, ул. Центральная. В качестве топлива используется природный газ. Ближайшая от котельной жилая застройка находится в 15 м к юго-востоку от санитарно-защитной зоны, рядом с котельной проходит автомобильная дорога

Рис. 10 Котельная №32 ЗАО «Глинки»

Преобладающие ветра – северо-западный летом, юго-западный зимой.

Почвенный покров – преобладают глинистые и суглинистые почвы.

Растительность – разнотравно-березовая лесная полоса.

Характеристика населенного пункта, что располагается вокруг котельной: Поселок Глинки расположен в Городском округе Кургане Курганской области, расстояние до Кургана 6 км, представлен жилой малоэтажной застройкой, на севере в 600 м от котельной находится МБОУ СОШ № 55, на юго-востоке в 500 м от котельной расположена АЗС ЗАО «Глинки».

Для изучения влияния выбросов от котельной на почву, атмосферный воздух и лишайники были выбраны 9 точек в соответствии со сторонами горизонта и розой ветров. Юго-восточное – 1,2 точки; Южное – 3,4 точки; точка 5 – рядом с котельной №32 ЗАО «Глинки»; Северо-западное – 6,7; Северное направление – 8,9 точки (Приложение 1Б).

Проявление сходства и различия:

Рельеф территорий обеих котельных ровный, рядом располагаются водоёмы: старица р. Тобол находится на западе в 400 м от котельной № 32 ЗАО «Глинки», оз. Горькое находится на севере в 400 м от котельной санатория «Сосновая роща». Преобладающие ветры: северо-западный летом и юго-западный зимой. Есть сходство в видах лишайников – гипогимния вздутая (Hypogymnia physodes) и пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata). Котельные работают на различном виде топлива, на территориях различный почвенный покров, а также нет сходства в растительных сообществах.

2.2 Методика исследования (в приложении)

1.Методы химического анализа.

2.Методы физико-химического анализа.

3.Методы биологического анализа.

4.Методы математического анализа.

5.Метод корреляционного анализа.

6.Моделирование.

Глава 3 Результаты исследования 3.1Результаты исследования территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща»

Исследование территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща», проводилось с использованием методов биологического, химического, физико-химического, математического анализа и моделирования.

Начальным этапом в изучении почв является определение гранулометрического состава и структуры, для определения физических свойств (табл. 3).

Таблица 3. Морфологические свойства почв (состав и структура)

Место отбора проб	Состав	Структура
1	Супесь	Бесструктурная
2	Лёгкий суглинок	Пылеватая
3	Лёгкий суглинок	Бесструктурная
4	Средний суглинок	Комковато-ореховатая
5	Средний суглинок	Комковатая
6	Песок	Бесструктурная

Изучение морфологических свойств почвы позволило сделать вывод о том, что почвы, отобранные на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща» быстро нагреваются, требуют увлажнения и легко аэрируются (таблица 3).

Рис. 11 Актуальная и обменная кислотность почв, отобранных на изучаемых территориях

Благоприятной является слабокислая или слабощелочная реакция в пределах рН 6—7,5. При определении актуальной кислотности почвенного раствора выявлено, что во 2-ой пробе реакция щелочная, в остальных слабощелочная. При определении обменной кислотности почвенного раствора в 1, 3, 5 пробах среда кислая, во 2-ой щелочная, в 4 слабощелочная (рис.11).

Рис. 12 Содержание нитратного азота в почвах, отобранных на изучаемых территориях

При проведении исследования проб почв на нитраты превышения по ПДК не обнаружено, количество нитратов находится в диапазоне от 4,4 мгкг до 10,5 мгкг(рис.12).

Рис. 13 Содержание подвижных форм фосфора в почвах, отобранных на изучаемых территориях

Фосфор находится в состоянии не доступном для поглощения растениями, так как все эти почвы имеют щелочную реакцию. При данных значениях реакции почвенного раствора фосфор в почве находится в недоступной форме. Во всех пробах содержание подвижного фосфора низкое(рис.13).

Рис. 14 Содержание подвижных форм калия в почвах, отобранных на изучаемых территориях

В пробах, отобранных на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща» содержание калия очень низкое, максимальное значение 7,2 мг100 г почвы в пробе 3(рис.14).

Рис. 15 Содержание свинца в почвах, отобранных на изучаемых территориях

При проведении исследования почв на содержание свинца в 3 и 5 пробах было обнаружено превышение по ПДК, которое составляет 30,0 мгкг почвы (рис.15).

При изучении лишайниковых сообществ на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща» в точках 1 и 3 обнаружены зоны «соревнования», здесь концентрация диоксида серы составляет от 0,05 до 0,2 мгм3, в точке 2 «нормальная» зона, концентрация диоксида серы менее 0,05 мгм3. В точках 4 и 6 наблюдаются лишайниковые «пустыни», концентрации диоксида серы в этих точках превышают 0,3 мгм3. В точке 5 зона «соревнования» (таблица 4, рис.16).

Таблица 4

Встречаемость и обилие лишайников по балльной шкале Брауна-Бланке на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща»

№ точки	1	2	3	4	5	6
Балл	1	3	1	0	1	0

Рис. 16 Динамика лишайниковых сообществ на территории, примыкающей к котельной санатория «Сосновая роща»

Динамика лишайниковых сообществ на территории, примыкающей к котельной санатория «Сосновая роща», показывает, что состояние атмосферного воздуха в точках 1,2,5 улучшилось, в 3 и 4 наблюдается ухудшение, в точке 6 состояние не изменилось, остаётся лишайниковая пустыня (рис.16).

Таблица 5

Всхожесть и развитие кресс-салата весеннего в образцах почв

урочища Сосновая роща

№ образца	Чашка Петри	Контроль (песок)	1	2	3	4	5	6
Всхожесть, %	87,5	84	40	68	64	44	48	56
Средняя длина проростка, см	4,3	4,3	3,5	3,8	4,1	2,6	3,3	3,5

По полученным результатам можно сделать вывод о том, что почвы, отобранные в точках 2, 3 являются менее загрязнёнными, чем остальные. Однако отклонение от всхожести на контрольной почве и в чашке Петри составляет ≈ 20%, что говорит о том, что в почвах присутствуют загрязнители (таблица 5).

3.2 Результаты исследования территории, прилегающей к котельной №32 ЗАО «Глинки»

Таблица 6

Расчёты ПДВ на территории

Вещество		Использованный критерий	Значение критерия, мгм³	Класс опасности
Код	Наименование	Использованный критерий	Значение критерия, мгм³	Класс опасности
1	2	3	4	5
0301	Диоксид азота	ПДВ	12,845	3
0330	Диоксид серы	ПДВ	18,003	3
0337	Оксид углерода	ПДВ	52,35	4

Таблица 7

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу котельной ЗАО «Глинки»

Вещество		Использ. критерий	Значение критерия мгм³	Класс опасости	Суммарный выброс вещества
Код	Наименование	Использ. критерий	Значение критерия мгм³	Класс опасости	гс
1	2	3	4	5	6
0301	Диоксид азота	ПДК мр	0,20000	3	0,0556245
0330	Диоксид серы –	ПДК мр	0,50000	3	0,0664380
0337	Оксид углерода	ПДК мр	5,00000	4	1,3479604

Расчёты ПДК были проведены в ОНД-86 УПРЗА Эколог (версия 3.1).

При сравнении ПДВ с долями ПДК превышения веществ, выбрасываемых в атмосферу котельной №32 ЗАО «Глинки» нет(таблица 7).

Рис. 17 Рассеивание диоксида азота в точках отбора образцов почв и атмосферного воздуха

Наибольшая концентрация диоксида азота наблюдается в точках 6 и 7 (образцы были отобраны на расстоянии в 150 м - 6 и 350 м - 7). Наименьшие концентрации загрязняющего вещества в точках 3 и 9 (обе точки находятся на расстоянии 400 м от источника выбросов) (рис. 17).

Рис. 18 Рассеивание диоксида серы в точках отбора образцов почв и атмосферного воздуха

Максимальные концентрации диоксида серы выявлены в точках 5 и 6, в остальных точках концентрации диоксида серы примерно одинаковы (рис. 18)

Рис. 19 Рассеивание оксида углерода в точках отбора образцов почв и атмосферного воздуха

Концентрации оксида углерода в точках 5, 6 и 8 максимальны. В остальных образцах показатели сходны (рис. 19).

Таблица 8

Морфологические свойства почв (состав и структура)

№ точки	Состав	Структура
1	Средний суглинок	Комковатая
2	Средний суглинок	Комковатая
3	Тяжёлый суглинок	Крупнокомковатая
4	Тяжёлый суглинок	Комковато-ореховатая
5	Тяжёлый суглинок	Комковатая
6	Тяжёлый суглинок	Зернисто-комковатая
7	Тяжёлый суглинок	Зернисто-комковатая
8	Тяжёлый суглинок	Крупнокомковатая
9	Средний суглинок	Комковатая

Изучение морфологических свойств почвы позволило сделать вывод о том, что почвы долго нагреваются, трудно аэрируются, что приводит к накоплению различных веществ (таблица 8).

Рис. 20 Определение актуальной и обменной кислотности почв в территориях

При определении актуальной и потенциальной (обменной) кислотности почвенного раствора выявлено, что рН проб 1,3,4,5,7, и 9 – щелочная, образцов 2 и 8 нейтральная. Обменная кислотность проб 1,2 и 8 – нейтральная, остальных образцов щелочная(рис.20).

Рис. 21 Содержание нитратного азота в почвах территорий

Содержание нитратного азота различное. Максимальное содержание нитратного азота в пробе 7, минимальное во 2-ом и 9-ом. Превышения по ПДК нет, допустимое содержание 130 мгкг (рис.21).

Максимальное содержание фосфораобнаружено в пробах 5 и 8, минимальное в 3 и 4. Фосфор находится в состоянии не доступном для поглощения растениями, так как все эти почвы имеют щелочную реакцию. При данных значениях реакции почвенного раствора фосфор в почве находится в недоступной форме. Во всех образцах уровень содержания фосфора низкий (0-13мгкг)(рис.22).

Рис. 22 Содержание фосфорав почвах территорий

Рис. 23 Содержание калия в почвах территории

Максимальное содержание калия в точках 3 и 4, минимальное в 1-ом. В целом содержание калия в исследуемых пробах почв изменяется от 24 до 4,8 мг/кг почвы. Допустимое содержание калия в почве 560 мгкг (рис.23).

Рис. 24 Содержание свинца в почвах территории

Содержание свинца в отобранных пробах почв колеблется от 3,2 мгкг в пробе 8, до 13,2 в пробе 4. Допустимый уровень содержания 30, превышения по ПДК нет (рис.24).

По полученным данным можно сделать вывод о том, что во всех пробах не наблюдается превышения содержания различных веществ по ПДК.

Рис. 25 Интенсивность выделения газа при определении наличия кишечной палочки в образцах почв (коли-титр).

Посев проводился на жидкую среду Кесслера. Кишечная палочка является маркером фекального загрязнения, присутствие её в исследуемых пробах может указывать на возможное наличие в почве патогенных для человека микроорганизмов кишечной группы, непосредственное обнаружение которых затруднено. Высокое содержание кишечной палочки в пробах 2,6 и 7 может свидетельствовать об интенсивном фекальном загрязнении почвы. Эти почвы были отобраны рядом с жилой зоной частного сектора (рис.26).

Таблица 9

Встречаемость и обилие лишайников по балльной шкале Брауна-Бланке на территории, прилегающей к котельной ЗАО «Глинки»

№ точки	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Балл	3	4	4	4	0	0	0	0	0

В юго-восточном направлении выявлена лишайниковая пустыня между точками 1 и 2, происхождение которой можно связать с расположением данной территории по направлению преобладающего ветра (северо-западный), что и объясняет максимальную концентрацию загрязняющих атмосферу веществ, выбрасываемых из трубы котельной в воздухе данной территории (таблица 9).

В северном и северо-западном направлениях лишайники отсутствуют полностью, вероятная причина этого – загрязнение воздуха от проходящей через эти участки автомобильной дороги и частного сектора, а также накопление загрязнителей от котельной за определённый период времени.

Таблица 10

Всхожесть и развитие кресс-салата весеннего в образцах почв

мкрн. Глинки

№ образца	Чашка Петри	Контроль (песок)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Всхожесть, %	87,5	84	80	88	88	80	80	72	64	68	68
Средняя длина проростков, см	4,3	4,3	4,1	4,3	3,8	4,1	4,8	2,8	2,6	3,5	2,8

По полученным результатам можно сделать вывод о том, что почвы, отобранные в точках 1, 2, 3, 4, 5 являются более чистыми и не загрязнёнными. Во 2 и 3 образцах всхожесть в процентном соотношении превысила всхожесть в контрольной почве и чашке Петри(таблица 10).

Рис. 26 Биоразнообразие микроорганизмов в почве и атмосферном воздухе

При определении биоразнообразия микроорганизмов был использован индекс Менхиника, по формуле 3.3 получены следующие данные: в точках 7 и 8 индекс Менхиника по микроорганизмам в почве выше остальных и составляет 0,46, индекс Менхиника по микроорганизмам в атмосферном воздухе выше в точке 3 – 0,59. Наименьшие показатели биоразнообразия микроорганизмов в почве в точке 5 (0,10), 6 (0,27), в атмосферном воздухе в точке 7 – 0,28 (рис.26).

3.3Сравнительная оценка воздействия выбросов от котельных, работающих на различном виде топлива

При сравнении актуальной кислотности почвенного раствора двух территорий, выявлено, что точки 1,3,4,5,6 с территории урочища Сосновая роща и точки 2 и 8 с территории мкрн. Глинки имеют нейтральную реакцию, образцы 1,3,4,5,7,9 с мкрн. Глинки и 2 проба с урочища Сосновая роща имеют слабощелочную реакцию. Обменная кислотность проб 1,3,4,5,6 урочища Сосновая роща кислая, проб 2 и 8 мкрн. Глинки –нейтральная, у остальных проб слабощелочная.

Во всех пробах почв содержание подвижного фосфора низкое.

В пробах, отобранных на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща» по сравнению с отобранными на территории, прилегающей к котельной №32 ЗАО «Глинки» содержание калия очень низкое, максимальное значение 7,2 мг100 г почвы, тогда как во втором случае максимальное значение 24 мг100 г почвы.

При проведении исследования почв на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща» на содержание свинца в пробах 3 и 5 было обнаружено превышение по ПДК, которое составляет 32,0 мгкг почвы.

При проведении этого же анализа в пробах почв территории, прилегающей к котельной №32 ЗАО «Глинки» превышения по ПДК нет.

При проведении исследования проб почв на нитраты превышения по ПДК на обеих территориях не обнаружено, кол-во нитратов находится в диапазоне от 2,4 мгкг до 16,2 мгкг.

На территориях, примыкающих к котельным, работающим на различном виде топлива видно сходство и различие лишайниковых зон. В мкрн. Глинки лишайниковая пустыня в СЗ направлении также как и в СЗ направлении в урочище Сосновая роща. Однако в ЮВ направлении в Сосновой роще состояние лишайниковых сообществ лучше, чем в том же направлении в мкрн. Глинки.

3.4. Модели оценки воздействия выбросов на окружающую среду

Результаты корреляционного анализа

При проведении корреляционного анализа было выявлено следующее:

Таблица 11

Коэффициенты корреляции между гидрокарбонатами и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
санатория «Сосновая роща»	0,1925
№32 ЗАО «Глинки»	0,5275

При увеличении количества свинца в почве, увеличивается количество гидрокарбонатов. Это связано с тем, что свинец попадает в почву в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму катионов (таблица 11).

Таблица 12

Коэффициенты корреляции между фосфором и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
санатория «Сосновая роща»	0,0911
№32 ЗАО «Глинки»	0,3519

При увеличении свинца, увеличивается содержание фосфора так, как присутствие свинца вызывает накопление труднорастворимых фосфатов в почвах(таблица 12).

Таблица 13

Коэффициенты корреляции между актуальной и обменной кислотностью и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
Территория, прилегающая к котельной	Свинецактуальная к-сть	Свинецобменная к-сть
санатория «Сосновая роща»	0,2622	0,0264
№32 ЗАО «Глинки»	0,4993	0,4958

При увеличении содержания свинца в почвах, увеличивается их актуальная и обменная кислотность, что связано с увеличением гидрокарбонатов, которые увеличивают щёлочность почвенного раствора (таблица 13).

Таблица 14

Коэффициенты корреляции между лишайниками и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
санатория «Сосновая роща»	0,3060
№32 ЗАО «Глинки»	0,6024

Увеличение содержания свинца не влияет на количество лишайников, то есть они не являются индикаторами загрязнения свинцом, а лишь накапливают его в своих органах(таблица 14).

Таблица 15

Коэффициенты корреляции между калием и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
санатория «Сосновая роща»	0,6519
№32 ЗАО «Глинки»	0,5312

Связь между свинцом и калием прямая, при увеличении количества свинца в почве увеличивается содержание калия в связи с тем, что небольшая часть калия находится в почвенном растворе в виде солей фосфорной кислоты (таблица 15).

Таблица 16

Коэффициенты корреляции между нитратами и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
санатория «Сосновая роща»	-0,054
№32 ЗАО «Глинки»	-0,0663

Связь между свинцом и нитратами в среднем обратная, они не зависимы друг от друга (таблица 16).

Таблица 17

Коэффициенты корреляции между кишечной палочкой и свинцом

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
№32 ЗАО «Глинки»	-0,1461

Свинец при попадании в почву угнетает деятельность кишечной палочки(таблица 17).

Таблица 18

Коэффициенты корреляции между диоксидом серы, диоксидом азота, оксидом углерода и биоразнообразием микроорганизмов в почве

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
Территория, прилегающая к котельной	NO₂	SO₂	СО
№32 ЗАО «Глинки»	0,1016	-0,7454	0,1938

Увеличение количества диоксида серы, диоксида азота и оксида углерода в атмосферном воздухе не влияет на биоразнообразие микроорганизмов в почве(таблица 18).

Увеличение количества диоксида серы, диоксида азота и оксида углерода в атмосферном воздухе приводит к уменьшению биоразнообразия микроорганизмов в атмосферном воздухе, что связано с токсичностью выбрасываемых котельными веществ(таблица 19).

Таблица 19

Коэффициенты корреляции между диоксидом серы, диоксидом азота и оксидом углерода в атмосферном воздухе и биоразнообразием микроорганизмов в атмосферном воздухе

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
Территория, прилегающая к котельной	NO₂	SO₂	СО
№32 ЗАО «Глинки»	-0,4189	-0,3343	-0,2758

Таблица 20

Коэффициенты корреляции между диоксидом серы, диоксидом азота и оксидом углерода в атмосферном воздухе и лишайниками

Территория, прилегающая к котельной	Коэффициент корреляции
Территория, прилегающая к котельной	NO₂	SO₂	СО
№32 ЗАО «Глинки»	-0,5643	-0,5137	-0,8125
санатория «Сосновая роща»	-0,3992	-0,6124	-0,4303

Увеличение количества диоксида серы, диоксида азота и оксида углерода в атмосферном воздухе приводит к уменьшению количества лишайников растущих на территориях, прилегающих к котельным, работающим на различном виде топлива, возможная причина в токсичности выбрасываемых котельными веществ(таблица 20).

Сравнение проб почв с территорий, прилегающих к котельным, работающим на различном виде топлива, показало то, что территория, прилегающая к котельной ЗАО «Глинки», которая работает на природном газе, является более чистой, чем территория, прилегающая к котельной санатория «Сосновая роща», на которой в качестве топлива используется каменный уголь. Однако нельзя не заметить, что во 2 и 3 пробах с территории урочища Сосновая роща показатели схожи с показателями в 7, 8, 9 пробах мкрн. Глинки. Уровень загрязнения в этих образцах слабый. В целом на обеих территориях слабый уровень загрязнения.

При сравнении состояния лишайников, являющихся индикаторами загрязнения атмосферного воздуха, и состояния кресс-салата, являющегося индикатором качества почвы, можно сказать, что в мкрн. Глинки и урочище Сосновая роща наблюдается соответствие между чистотой (загрязнённостью) атмосферного воздуха и почвы.

Рис. 27 Модель диагностики состояния атмосферного воздуха

Использование методов биологического и математического анализа, а также изучение лишайниковых сообществ позволило сделать оценку состояния атмосферного воздуха (рис. 22).

Рис. 28 Модель диагностики качества почв

Использование методов химического, физико-химического, биологического анализа позволило оценить качество почв отобранных на территориях, прилегающих к стационарным источникам загрязнения (котельным, работающим на различном виде топлива) (рис. 23).

Рис. 29 Модель воздействия выбросов котельной на лишайники

Лишайники являются индикаторами загрязнения атмосферного воздуха, в процессе изучения методом биоиндикации территорий, прилегающих к котельным, работающим на различном виде топлива, удалось узнать, как влияют диоксиды азота и серы и оксид углерода на наличие лишайников и их биоразнообразие. По полученным данным можно сделать вывод, что увеличение количества диоксида азота и серы и оксида углерода в атмосферном воздухе приводит к угнетению лишайников и снижению биоразнообразия (рис. 29).

Рис. 30 Модель воздействия выбросов котельной на химический состав почвы

Присутствие в выбросах котельных диоскидов азота и серы при фотохимических реакциях приводит к образованию кислотных осадков, которые в свою очередь, попадая в почву, подкисляют её, что делает недоступными микроэлементы для питания растений (рис. 30).

Заключение

Обеспечение населения теплом привело к выбросам большого количества углекислого газа, выбросы которого являются причиной появления парникового эффекта. При сжигании природного газа в атмосферу выбрасываются диоксид азота и серы, оксид азота, оксид углерода и бенз(а)пирен. Поступление этих химических соединений привело к образованию кислотных осадков.

Необходимость решения проблемы влияют ли на самом деле объекты энергетики с различными видами топлива на окружающую среду, и какие вызывают в ней возможные сценарии ее развития, способствовало разработке теоретического обоснования комплексной оценкивоздействия на окружающую среду выбросов отопительных систем с различным видом топлива, подбору адекватной методики оценки состояния окружающей среды.

В результате исследования решены следующие задачи :

1. Проведено теоретическое обоснование необходимости комплексной оценки воздействия на окружающую среду выбросов отопительных систем с различным видом топлива;

2. Выявлено, что для проведения комплексной сравнительной оценки выбросов в окружающую среду необходимо использование методов химического, физико-химического, математического и биологического анализа, а также метод ГИС и моделирование. Применение данных методов при оценке воздействия на окружающую среду способствует пониманию экологической ситуации сложившейся на исследуемой территории, а также позволяет сделать вывод о том, действительно ли все рассчитанные выбросы утилизируются за год.

3. Использование методов биологического и математического анализа, а также изучение лишайниковых сообществ позволило оценить состояние атмосферного воздуха. Использование методов химического, физико-химического, биологического анализа позволило оценить качество почв отобранных на территориях, прилегающих к стационарным источникам загрязнения (котельным, работающим на различном виде топлива).

4. Сравнение почв территорий, прилегающих к котельным, работающим на различном виде топлива, показало то, что территория, прилегающая к котельной ЗАО «Глинки», которая работает на природном газе, является более чистой, чем территория, прилегающая к котельной санатория «Сосновая роща», на которой в качестве топлива используется каменный уголь. Однако нельзя не заметить, что во 2 и 3 выделенных зонах с территории урочища Сосновая роща показатели схожи с показателями в 7, 8, 9 зонах мкрн. Глинки. Их уровень загрязнения слабый. В целом на обеих территориях слабый уровень загрязнения почвы. При сравнении состояния лишайников, являющихся индикаторами загрязнения атмосферного воздуха, и состояния кресс-салата, являющегося индикатором качества почвы, можно сказать, что в мкрн. Глинки и урочище Сосновая роща наблюдается соответствие между чистотой (загрязнённостью) атмосферного воздуха и почвы.

5. В результате комплексного изучения территорий, прилегающих к котельным, работающим на различном виде топлива можно сказать о том, что на обеих территориях наблюдается недоступность микроэлементов для питания растений вследствие увеличения щёлочности почвенного раствора, угнетение лишайниковых сообществ и микроорганизмов из-за токсичности веществ, входящих в состав выбросов котельных. Доказано, что выбросы вредных веществ от котельных не утилизируются за год и накапливаются в компонентах окружающей среды, вызывая изменения в биоценозах и почве.

Список использованной литературы

Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. — 4-е изд., испр. — М: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2001. — 743 с.;
Аше Б.М. Отопление и вентиляция, Т-1, Госстройиздат 1939 г.
Бельдеева Л.Н. Экологический мониторинг. Учебное пособие. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999. - 122 с.;
Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с.;
Большой энциклопедический словарь (БЭС). 2-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия. СПб.: Норинт, 2002;
Вайнерт Э., Вальтер Р., Ветцель Т., Егер Э., Клаустнитцер Б. и др. / Под ред. Р. Шуберта; пер. с нем. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. – М.: Мир. - 1988. - 348 с.;
Вуколов С. П., Менделеев Д. И. Уголь каменный // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). —СПб., 1890—1907.;
Вернадский В. И. Биосфера. М.: Мысль, 1967.;
ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве;
ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Метеорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы. Основные положения. Основные термины и определения. - М.: Госстандарт СССР, 1984.
ГОСТ 17.2.3.02 – 78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. – М.: Госстандарт СССР, 184 c.;
ГОСТ 17.2.3.01 – 86 Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. – М.: Госстандарт СССР, 1987.
ГОСТ 22772.4-96. Руды марганцевые, концентраты и агломераты. Методы определения железа общего;
ГОСТ 25794.1-83. Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для кислотно-основного титрования (с Изменением N 1);
ГОСТ 26207-91. Почвы. Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО;
ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО;
ГОСТ 26484-85. Метод определения обменной кислотности;
ГОСТ 26488-85. Почвы. Определение нитратов по методу ЦИНАО;
ГОСТ 27395-87 Почвы. Метод определения подвижных соединений двух- и трехвалентного железа по Веригиной-Аринушкиной.
ГОСТ 27821-88. Почвы. Определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена.
Каменев П. Н., А.Н.Сканави, В.Н. Богословский, А.Г.Егизаров, В.П.Щеглов Отопление и вентиляция. Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. I. Отопление. Изд 3-е, перераб. и доп. М, Стройиздат, 1975. 483 с.
Ковда В.А., Розанова Б.Г. Почвоведение в 2 ч., М.: «Высшая школа», 1988. - 405 с.;
Кузнецов О.Л., Большаков Б.Е. Устойчивое развитие: Научные основы проектирования в системе природа-общество-человек: Учебник - Санкт-Петербург—Москва—Дубна, 2001. - 616 с.;
Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух" (НИИ "Атмосфера" СПб, 2005 г. – введено в действие Письмом Ростехнадзора от 24.12.04 г. № 14-01-333);
Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. – 656 с.;
Николайкин Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экология: Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2003.
Прохоров А.М. гл. ред. Большая советская энциклопедия : (в 30 т.) / — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
СанПиН 2.1.6.1032-01. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений, санитарная охрана воздуха, гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест.
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. «Санитарно – защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» (утверждены Главным государственным санитарном врачом РФ 30 марта 2003 г.).
СанПиН 42-128-4433-87. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве;
Семёнов В. Г. Сборник статей. Часть 3. Вклад русских инженеров в науку и технику отопления — Издательство «Новости теплоснабжения». Москва 2003.;
Сизова М. Г. и др. Почвенная мезофауна урбанизированных территорий // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота, 2010. № 12 (43). 114 с.;
Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703с.;
Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг. - В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1985, т.7, с.122-137.
Туровцев В.Д., Краснов В.С. Биоиндикация. Учебное пособие. – Тверь: ТвГУ, 2004. - 178 с.
Туманов А. А., в кн.: Анализ окружающей природной среды, Горький: ГТУ, 1980. – С. 3 – 13 ,
Тутубалин В.Н., Барабашева Ю.М., Григорян А.А. Математическое моделирование в экологии: историко-методологический анализ. - М.: Языки русской культуры, 1999. - 208 с.
Уколова В.И., Маринович Л.П. История Древнего мира: Учебник для 5 класса общеобразовательных учреждений. / Под ред. А.О.Чубарьяна. - М.: Просвещение, 2012. - 320 с.
Федорец Н. Г., Медведева М. В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. Петрозаводск, Карельский научный центр РАН, 2009.-84 с.;
Фёдорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охранеокружающей среды. - М., Владос, 2001 – 288 с.;
Шишов Л. Л., Лебедева И. И., Тонконогов В. Д. Классификация почв России и перспективы её развития / Почвоведение: история, социология, методология. Памяти основателя теоретического почвоведения В. В. Докучаева / Отв. ред. В. Н. Кудеяров, И. В. Иванов. — М.: Наука, 2005. — 279 с.;
Экологическая энциклопедия: В 6 т./Глав. ред. В.И. Данилов-Данильян. — М.: ООО «Издательство „Энциклопедия“», 2010. — Т. 2. Г-И. — 448 с.;
Экологический энциклопедический словарь / Глав. ред. А.С. Монин. — М.: Издательский дом «Ноосфера», 1999. — 930 с.;
100 лет теплофикации и централизованному теплоснабжению в России Сборник статей под редакцией В.Г.Семенова. Издательство «Новости теплоснабжения». Москва, 2003.

Интернет ресурсы:

http://esti-map.ru/product/mapinfo-professional

Приложение 1 Приложение 2

Методика определения морфологических свойств почвы

по В.В. Докучаеву

Гранулометрическим составом определяются почти все физические свойства почвы – адсорбционная, структурообразующая способность, плотность, влагоемкость, тепловые и физико-механические свойства. Глинистые и суглинистые почвы, например, содержат больше гумуса и питательных веществ, чем почвы супесчаные и песчаные. Почвы легкого гранулометрического состава весной раньше прогреваются. Все почвенные исследования, проводимые в целях решения разных задач, обязательно сопровождают определением гранулометрического состава. При полевом морфологическом описании используются визуальные методы, а в лабораторных условиях дается точное определение гранулометрического состава исследуемых почв принятыми методами анализа. Визуально гранулометрический состав определяется "сухим" и "мокрым" методами.

"Мокрый" метод

Отсутствие возможности получения в полевых условиях данных по абсолютным значениям содержания гранулометрических фракций вынуждает проводить полуколичественную и качественную оценку гранулометрического состава почв. Среди подобных методов для оценки гранулометрического состава почв используются следующие методы:

А. Метод скатывания в шнур;

Б. Оценка гранулометрического состава по числу пластичности.

Структура почвы

Описание морфологической структуры должно быть сделано по генетическим горизонтам. При описании каждого горизонта нужно ножом, стамеской или лопатой взять из него небольшой образец и на лопате или в руках встряхнуть несколько раз. Если горизонт структурен, то образец легко распадается на отдельности. Чётко прослеживается структура отдельных горизонтов при выбросе на поверхность во время копки разреза. В дневнике нужно отметить выраженность структуры; структура ясно или неясно выражена. Отметить тип структуры, размер агрегатов, выраженность граней, налеты на гранях, пористость внутри агрегатов и другие особенности. Дать оценку структуры пахотного слоя с точки зрения агрономической: по крупности отдельностей, их пористости, механической прочности и водопрочности. Механическая прочность, или связность, оценивается по усилию, которое требуется для раздавливания структурной отдельности 13 пальцами, причем определение нужно сделать при полевой влажности. Для определения водопрочности следует отобрать несколько агрегатов, положить в стакан и залить водой (воду наливать осторожно по стенке сосуда), слой воды на 0,5 см выше слоя агрегата). Записать, за сколько минут агрегаты распадутся. Результаты определений должны быть отмечены в отчете. При морфологическом описании структуры следует придерживаться характеристики формы и размера структурных отдельностей почв, представленной в табл. 1.

Таблица 1

Вид и размеры структурных агрегатов в почвах [22]

Вид структурных агрегатов

Кубовидная:

крупноглыбистая

мелкоглыбистая

крупнокомковатая

комковатая

мелкокомковатая

пылеватая

крупноореховатая

ореховатая

мелкоореховатая

крупнозернистая

зернистая

мелкозернистая

Призмоидная:

крупностолбчатая

столбчатая

Размер, мм

больше 100

100-50

50-30

30-10

10-0,5

меньше 0,5

больше 10

10-7

7-5

5-3

3-1

1-0,5

больше 50

50-30

Вид структурных агрегатов

мелкостолбчатая

крупнопризматическая

призматическая

мелкопризматическая

карандашная

Плитовидная:

сланцеватая

плитчатая

пластинчатая

листоватая

скорлуповатая

грубочешуйчатая

мелкочешуйчатая

Размер, мм

меньше 30

больше 50

50-30

30-10

10 при высоте 50 мм

больше 5

5-3

3-1

меньше 1

больше 3

3-1

меньше 1

Определение актуальной и обменной кислотности почвы

ГОСТ 26484-85 от 01.07.86

Настоящий стандарт устанавливает метод определения обменной кислотности в почвах, вскрышных и вмещающих породах при проведении почвенного, агрохимического, мелиоративного обследования угодий, контроля за состоянием почв, а также при других изыскательских и исследовательских работах.

Сущность метода заключается в извлечении обменных ионов водорода и алюминия из почвы раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дм при соотношении почвы и раствора 1:2,5 и последующем потенциометрическом титровании фильтрата гидроокисью натрия до рН 8,2.

Приготовление вытяжки из почвы

Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по ГОСТ 26483-85 (Приложение 2).

Определение обменной кислотности

В химический стакан отбирают 25 см³ фильтрата вытяжки. Стакан помещают на магнитную мешалку. В раствор погружают электродную пару. Бюретку заполняют раствором гидроокиси натрия концентрации 0,1 моль/дм3. На блоке автоматического титрования устанавливают значение эквивалентной точки, равное 8,2 рН, и время выдержки, равное 30 с. Включают блок автоматического титрования, магнитную мешалку и открывают кран бюретки. По окончании титрования определяют расход гидроокиси натрия по бюретке.

Аналогично проводят титрование 25 см³ фильтрата холостого опыта.

При отсутствии блока автоматического титрования анализируемые пробы титруют вручную, контролируя рН с помощью рН-метра или индикатора раствора фенолфталеина, до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1мин.

Обработка результатов

Обменную кислотность (X) в ммолях в 100г почвы вычисляют по формуле

где V- объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование пробы вытяжки, см³;

V₀- объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование пробы холостого опыта, см³;

V₁- объем пробы вытяжки, взятый для титрования, см³;

с- концентрация раствора гидроокиси натрия, ммоль/см³;

250 - коэффициент пересчета на 100 г почвы, см³.

За результат анализа принимают значение единичного определения обменной кислотности.

Результат анализа выражают в миллимолях в 100 г почвы с округлением до второго десятичного знака.

Допускаемые относительные отклонения от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле при вероятности Р = 0,95 составляют 35 % при обменной кислотности до 0,1 ммоль в 100 г почвы, 15 % - св. 0,1 до 0,5 ммоль в 100 г почвы, 10 % - св. 0,5 ммоль в 100 г почвы.

Навеску почвы(5г) насыпать в коническую колбу вместимостью 100 мл, прилить 30 мл KCL. Закрыть колбу чистой пробкой и хорошо взболтать в течение 5 мин. Дать жидкости хорошо отстояться до полного осветления. Перенести пипеткой 5 мл почвенной вытяжки в чистую пробирку и добавить туда 5-6 капель комбинированного индикатора. Содержимое пробирки хорошо взболтать. Цвет вытяжки сравнить с окраской стандартной шкалы растворов-эталонов и записать величину рН [17].

Определение суммы поглощенные оснований по методу Каппена

ГОСТ 27821-88 от 01.01.90

Настоящий стандарт устанавливает метод определения суммы поглощенных оснований по Каппену в почвах при выполнении почвенно-агрохимических и мелиоративных обследований.

Стандарт не распространяется на карбонатные, засоленные и гипсосодержащие почвы.

Метод основан на реакции поглощенных оснований почв с соляной кислотой и последующем титровании гидроокисью натрия остатка кислоты, не вступившей в реакцию.

Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при двусторонней доверительной вероятности Р = 0,95 составляет, %:

20 - при сумме поглощенных оснований до 5 ммоль в 100 г почвы;

15 - свыше 5 ммоль в 100 г почвы.

Подготовка к анализу

Приготовление раствора гидроокиси натрия молярной концентрации с (NaOH) = 0,1 моль/дм³ (0,1 н) - по ГОСТ 25794.1-83 (Приложение 2).

Проведение анализа

Пробы почв массой по 10 г, а для черноземов - 5 г взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и пересыпают в технологические емкости. К пробам приливают по 50 см³ раствора соляной кислоты. Допускается пропорциональное увеличение массы пробы и объема раствора соляной кислоты при сохранении отношения между ними с погрешностью не более 2 %. Уменьшение массы пробы почвы не допускается.

Почвы с раствором перемешивают в течение 1 ч на ротаторе и оставляют на 24 ч. Определение суммы поглощенных оснований возможно как в отстое, так и в фильтрате. В последнем случае раствор взбалтывают вручную для взмучивания и фильтруют через бумажные фильтры.

Для анализа отбирают 25 см³ отстоявшейся жидкости или фильтрата в химический стакан и ставят его на магнитную мешалку.

В раствор погружают электродную пару и кончик дозирующей трубки бюретки. Бюретку заполняют раствором гидроокиси натрия. На блоке автоматического титрования устанавливают значение эквивалентной точки, равное 8,2 единицы рН, и время выдержки, равное 30 с. Включают блок автоматического титрования, магнитную мешалку и открывают кран бюретки. По окончании титрования записывают расход гидроокиси натрия по бюретке. Аналогично проводят титрование 25 см³ раствора соляной кислоты.

При отсутствии блока автоматического титрования анализируемые пробы отбирают в конические колбы и титруют вручную, контролируя рН с помощью рН-метра или индикатора фенолфталеина, до появления ярко-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. В случае выпадения осадка полуторных окислов при титровании с фенолфталеином окраску следует наблюдать в прозрачном слое над осадком.

Обработка результатов

Сумму поглощенных оснований (S) в миллимолях в 100 г почвы вычисляют по формуле

где V₀- объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование пробы соляной кислоты, см3;

V- объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование пробы вытяжки, см3;

с - концентрация раствора гидроокиси натрия, ммоль/дм³;

100 - коэффициент пересчета на 100 г почвы;

т- масса навески почвы, соответствующая взятому для титрования объему вытяжки, г.

За результат анализа принимают значение единичного определения суммы поглощенных оснований.

Результат анализа выражают в миллимолях в 100 г почвы с округлением до первого десятичного знака.

Допускаемые относительные отклонения от среднего арифметического значения результатов двух повторных анализов, выполненных в одной лаборатории, при выборочном контроле воспроизводимости с доверительной вероятностью Р = 0,95 составляют, %:

15 - при сумме поглощенных оснований до 5 ммоль/дм³ в 100 г почвы;

10 - свыше 5 ммоль/дм3 в 100 г почвы [20].

Определение подвижных форм калия по методу Я.В. Пейве

Определение обменного калия по методу Пейве рекомендуется проводить в некарбонатных почвах (подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных, некарбонатных черноземах).

Сущность метода заключается в том, что обменный калий вытесняют из почвы 1 н р-ром NaCI.

При этом извлекается из почвы не только обменный, но и воднорастворимый калий. Кол-во перешедшего в вытяжку калия определяют с помощью кобальтнитрита натрия, с которым соли калия образуют осадок.

2KCI + NaCo(NO₂₎₆ = 2NaCI + KNaCo(NO₂₎₆

Образование осадка KNaCo(NO₂₎₆происходит лишь до определенной наименьшей концентрации калия в р-ре. Эта концентрация для определенных условий постоянна. Опытным путем установлено, что величины наименьших концентраций калия (мг/л), при которых не происходит образования осадка, приблизительно соответствуют цифровым значениям температур в интервале от 12 до 24 ⁰С (так при температуре 16 ⁰С наименьшая концентрация калия при которой образуется осадок с кобальтнитритом натрия, равна 16 мг/л, при 20 ⁰С- 20 мг/л и т.д.). Следовательно, разбавляя вытяжку, содержащую калий, в определенное число раз, можно найти для данных условий эту наименьшую концентрацию и с учетом разбавления вычислить содержание калия в испытуемом р-ре.

Ход работы:

25 г воздушно-сухой почвы, просеянной ч/з сито с отверстиями 1 мм, поместить в колбу на 250 мл.
прилить в колбу 50 мл 1 н р-ра NaCI и взбалтывать в течение 5 мин.
содержимое колбы отфильтровать ч/З. сухой складчатый фильтр.
приготовить штатив с 10 пронумерованными пробирками на 5 мл.

отмерить пипеткой в каждую пробирку прозрачный фильтрат в следующем количестве:

№ пробирок	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Объем фильтрата	5,0	4,0	3,0	2,5	2,0	1,8	1,5	1,2	1,0	0

долить все пробирки, за исключением первой, до 5 мл 1 н р-рoм NaCI

№ пробирок	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Объем 1н р-ра NaCI, мл	0,0	1,0	2,0	2,5	3,0	3,2	3,5	3,8	4,0	5,0

добавить в каждую пробирку 0,1 г кобальтнитрита натрия, перемешать встряхиванием и оставить на 30 мин.
в 10 пробирку вставить термометр для измерения температуры р-ра.
по истечении 30 мин проследить за выпадением осадка и образовании мути.
отметить в ряду первую пробирку в которой осадок не выпал и нет мути. Записать номер. Это и будет пробирка с р-ром предельной концентрации, при которой не происходит образования осадка в данных условиях.
отметить и записать температуру р-ра (наиболее благоприятные температуры для работы 16-20 ⁰С).
вычислить содержание калия в исследуемом р-ре. Для этого величину температуры разделить на кол-во вытяжки в первой пробирке, где не было осадка и мути. Например, осадок выпал первых 6 пробирках, а начиная с пробирки №7, где объем вытяжки (прозрачного фильтрата) 1,5 мл, осадка нет. Температура р-ра 18 ⁰С. Следовательно содержание калия будет 18/1,5=1,2 мг K₂O на 100 г почвы. Если осадок образуется и в последней пробирке (№9), куда внесен минимум (1мм) вытяжки, что свидетельствует о большом кол-ве калия в исследуемой почве, вытяжку следует разбавить в 2,3,4 или 5 раз 1 н р-ром NaCI, тщательно перемешать и определение калия повторить. При вычислении результатов полученное число содержания K₂O надо умножить на степень разбавления (2,3,4 или 5).
пользуясь таблицей сделать заключение об обеспеченности почвы калием при возделывании различных с/х культур.

Содержание K₂O (мг на100 г почвы).	До 5	5-7	7-10	10-15	Более 15
Обеспеченность растений калием	Очень слабая	Слабая	Средняя	Высокая	Очень высокая

Определение подвижных форм фосфора в почвах по методу Кирсанова

Ход анализа:

Из аналитической пробы воздушносухой (или в состоянии полевой влажности) почвы берут на часовом стекле или глянцевой бумаге и отвешивают на технохимических весах навеску 5 г, затем помещают её в колбу ёмкостью 100 мл и приливают мерным цилиндром 25 мл 0,2 н раствора HCI(реактив 1). Содержимое колбы непрерывно помешивают от руки в течение 1 мин, после чего оставляют в покое на 15 мин. Вытяжку отфильтровывают ч/з воронку с беззольным фильтром в чистую, сухую колбу на 100 мл. Перед фильтрованием содержимое колбы взбалтывают и на фильтр переносят как можно больше почвы, первые порции фильтрата отбрасывают. Фильтрат должен быть прозрачным. Берут пипеткой 5 мл фильтрата и помещают его в пробирку, приливают 5 мл реактива Б (реактив 2) и помешивают в течение 20-30 сек оловянной палочкой до получения постоянной голубой окраски, не увеличивающейся от дальнейшего помешивания жидкости (что показывает окончание реакции).

Появление окраски происходит вследствие образования окрашенного в голубой цвет сложного комплексного соединения фосфорной кислоты с оксидами молибдена (полученными восстановлением в солянокислой среде молибденовокислого аммония при помощи олова). Примерный состав образующегося голубого соединения: (MoO₂ * 4MoO₃₎₂* H₃PO₄ * 4H₂O.

Определение нитратов по методу ЦИНАО

ГОСТ 26488-85

Настоящий стандарт устанавливает метод определения нитратов в почвах, вскрышных и вмещающих породах при проведении почвенного, агрохимического, мелиоративного обследований угодий, контроля за состоянием почв и других изыскательских и исследовательских работ.

Суммарная относительная погрешность метода составляет 20 % при массовой доле азота нитратов в почве до 5 млн-1, 7,5 % - св. 5 млн-1.

Сущность метода заключается в извлечении нитратов из почвы раствором хлористого калия, последующем восстановлении нитратов до нитритов гидразином в присутствии меди в качестве катализатора и фотометрическом определении их в виде окрашенного диазосоединения.

Приготовление раствора катализатора

2,5 г 5-водной сернокислой меди взвешивают с погрешностью не более 0,1 г растворяют в дистиллированной воде, доводят объем раствора до 1000 см³.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 года.

Приготовление запасного восстанавливающего раствора

27,5 г сернокислого гидразина, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до 1000 см³.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.

Приготовление рабочего восстанавливающего раствора

6 см³ раствора и 200 см³ раствора помещают вмерную колбу и дистиллированной водой доводят объем до 1000 см³.

Раствор готовят в день проведения анализа.

Приготовление запасного окрашивающего раствора

В мерную колбу вместимостью 1000 см³ наливают примерно 500 см³дистиллированной воды, приливают 100 см³ фосфорной кислоты, добавляют 5 гсульфаниламида, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, и 1 г реактива нафтиламинной группы, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г. Колбу встряхивают до полного растворения реактивов и затем доводят дистиллированной водой объем раствора до метки.

Раствор хранят в склянке оранжевого стекла с притертой пробкой не более 3 мес.

Приготовление рабочего окрашивающего раствора

Запасной окрашивающий раствор разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:4 и растворяют в нем трилон Б из расчета 0,2 г на 1000 см³раствора.

Раствор готовят в день проведения анализа.

Приготовление щелочного раствора пирофосфорнокислого натрия

5 гпирофосфорнокислого натрия и 8 г гидроокиси натрия, взвешенных с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до 1000 см³.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.

Приготовление раствора азота нитратов массовой концентрации 0,125 мг/см³

0,903 г азотнокислого калия, высушенного при температуре 100 - 105 °С до постоянной массы, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и растворяют в растворе хлористого калия концентрации 1 моль/дм³, доводя объем до метки.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более1 мес.

Приготовление растворов сравнения

В мерные колбы вместимостью 250 см³ помещают указанные в таблице объемы раствора доводят до меток раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дм³.

Растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра вдень проведения анализа. Окрашивание растворов сравнения проводят аналогично окрашиванию анализируемых вытяжек и одновременно с ними.

Характеристика раствора	Номер раствора сравнения
Характеристика раствора	1	2	3	4	5	6	7	8
Объем раствора массовой концентрации 0,125 мгсм³	0	2	4	8	12	16	20	24
Концентрация азота нитратов:
в растворе сравнения, мг/дм³	0	1	2	4	6	8	10	12
в пересчете на массовую долю в почве, млн-1	0	2,5	5,0	10	15	20	25	30

Проведение анализа

Приготовление вытяжки из почвы

Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по ГОСТ 26483-85 (Приложение 3).

Определение нитратов

В технологические емкости или конические колбы отбирают по 5 см3 фильтратов и растворов сравнения. К пробам приливают по 10 см3 щелочного раствора натрия пирофосфорнокислого и по 10 см3 рабочего восстанавливающего раствора и перемешивают. Через 10 мин приливают по 25 см3 рабочего окрашивающего раствора и перемешивают. Окрашенные растворы не ранее чем через 15 мин и не позднее чем через 1,5 ч после прибавления рабочего окрашивающего раствора фотометрируют в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 1 см относительно раствора сравнения № 1 при длине волны 545 нм или используя светофильтр с максимумом пропускания 510 - 560 нм.

Допускается пропорциональное изменение объемов проб анализируемых вытяжек, растворов сравнения и растворов реагентов при погрешности дозирования не более 1 %.

Обработка результатов

По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуировочный график. По оси абсцисс откладывают концентрации азота нитратов в растворах сравнения в пересчете на массовую долю в почве (млн-1), а по оси ординат - соответствующие им показания фотоэлектроколориметра. Массовую долю азота нитратов в анализируемой почве определяют непосредственно по градуировочному графику и вычитают из нее результат холостого опыта. Если результат определения выходит за пределы градуировочного графика, определение повторяют, предварительно разбавив фильтрат раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дм³. Результат, найденный по графику, увеличивают во столько раз, во сколько был разбавлен фильтрат.

За результат анализа принимают значение единичного определения нитратов.

Результат анализа выражают в миллионных долях (млн-1) с округлением до первого десятичного знака.

Допускаемые относительные отклонения от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле при доверительной вероятности Р= 0,95составляют 30 % при массовой доле азота нитратов в почве до 5 (млн-1), 10 % - св. 5 млн-1 [18].

Определение массы свинца в анализируемом растворе прямым титрованием /http://vmede.org/sait

Раствор соли свинца титруют стандартным раствором ЭДТА в слабокислой среде (рН≈5) с индикатором ксиленоловым оранжевым (Н₆In) . При этом до прибавления титранта в растворе протекает реакция образования растворимого красно-фиолетового комплексного иона свинца с индикатором PbH₄In : Pb²⁺ + H₆In= PbH₄In + 2H⁺

В процессе титрования в растворе протекают реакции образования бесцветного, растворимого, устойчивого комплекса свинца с ЭДТА (комплексоната свинца). Титрант в условиях титрования существует в растворе в виде анионов H₂Y^2- . При титровании протекает реакция:

Pb²⁺ + H₂Y^2- = PbY^2- + 2H⁺

В конечной точке титрования менее устойчивый комплекс свинца с индикатором разрушается с образованием более устойчивого комплексоната свинца: PbH₄In + H₂Y^2-= PbY^2-+ H₆In

В растворе образуются молекулы индикатора, окрашивающие титруемый раствор в желтый цвет. Титрование заканчивают при переходе окраски титруемого раствора из красно-фиолетовой в лимонножелтую.

Формула:

= объем пошедший на титрование;

= 0,1;

С – навеска почвы;

V- объем фильтрата.

Определение содержания общего железа

ГОСТ 22772.4-96. Дата введения 1999-01-01

Настоящий стандарт распространяется на марганцевые руды, концентраты и агломераты и устанавливает титриметрический метод определения общего железа при массовой доле от 1 до 25% и фотометрический метод - при массовой доле от 0,2 до 2%, а также методы определения по международному стандарту ИСО.

Масса навески пробы в зависимости от массовой доли железа должна соответствовать указанной в таблице 2.

Таблица 2

Массовая доля общего железа, %	Масса навески, г
От 1 до 2 включ.	2
Св. 2 » 5 »	1
» 5 » 25 »	0,5

Навеску пробы в соответствии с таблицей 1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³, смачивают водой, приливают 15 см³ соляной кислоты, закрывают колбу часовым стеклом и нагревают, не допуская кипения, до полного растворения навески, периодически перемешивая.

Разложение труднорастворимых материалов проводят в присутствии 0,5 г фтористого натрия или фтористого аммония.

Если проба полностью не растворяется и в присутствии фтористого натрия или фтористого аммония, то к полученному раствору приливают 30 - 40 см³ горячей соляной кислоты, разбавленной 1:50, и отфильтровывают нерастворимый остаток на фильтр средней плотности, уплотненный небольшим количеством фильтробумажной массы. Остаток на фильтре промывают 4 - 5 раз теплой соляной кислотой, разбавленной 1:50, и столько же раз теплой водой. Фильтрат и промывные воды собирают в коническую колбу вместимостью 250 - 500 см³ и сохраняют (основной раствор).

Фильтр с остатком помещают в платиновый тигель, озоляют и прокаливают при 500 - 600 °С. Остаток в тигле смачивают водой, прибавляют 3 - 4 капли серной кислоты, разбавленной 1:1, 5 - 6 см³ фтористоводородной кислоты и выпаривают до удаления паров серного ангидрида. К остатку прибавляют 2 г пиросернокислого калия и сплавляют при 650 - 700 °С до получения прозрачного плава. Тигель с плавом охлаждают, помещают в стакан вместимостью 100 см³ и растворяют плав в 25 - 30 см³ соляной кислоты, разбавленной 1:4. Тигель извлекают из стакана и обмывают его водой.

К полученному раствору при перемешивании добавляют 1 - 2 капли пероксида водорода, разбавляют водой до 50 см³ и приливают аммиак до появления устойчивого запаха. Нагревают раствор до кипения и оставляют на 10 мин в теплом месте. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности и промывают 4 - 5 раз теплым раствором аммиака, разбавленным 1:50, фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют 10 см³ соляной кислоты, разбавленной 1:2, приливая ее небольшими порциями. Промывают фильтр 4 - 5 раз горячей соляной кислотой, разбавленной 1:50, затем столько же раз горячей водой. Полученный раствор присоединяют к основному раствору и выпаривают до 25 - 30 см³.

При массовой доле ванадия менее 0,02 % раствор нагревают до 90 - 100°С и проводят восстановление по одному из следующих способов:

Способ 1. К горячему раствору приливают по каплям раствор двухлористого олова Б до обесцвечивания раствора и 1 - 2 капли в избыток. Обмывают стенки колбы, охлаждают, приливают 5 см³ раствора хлорной ртути и суспензии окиси ртути, перемешивают и оставляют на 5 - 7 мин до образования небольшого белого осадка хлористой ртути.

Если осадок не образуется или его образуется слишком много и он окрашен в темный цвет металлической ртутью, анализ следует повторить.

Способ 2. К горячему раствору осторожно по каплям при перемешивании прибавляют раствор двухлористого олова Б до соломенно-желтой окраски, затем по каплям раствор треххлористого титана до обесцвечивания и 1 - 2 капли в избыток. Раствор перемешивают, приливают 5 см³ хлорной кислоты, разбавленной 1:1, снова перемешивают, обмывают стенки колбы водой и охлаждают.

При массовой доле ванадия более 0,02 % раствор разбавляют водой до 100 см³, нагревают до 90 - 100 °С и проводят восстановление, как указано во 2 способе, или к нагретому раствору приливают по каплям раствор двухлористого олова Б до обесцвечивания и 0,5 см³ в избыток. Добавляют по каплям при перемешивании раствор марганцовокислого калия до устойчивой светло-желтой окраски и затем снова по каплям раствор двухлористого олова Б (выжидают несколько секунд перед добавлением следующей капли) до исчезновения желтой окраски раствора и 1 - 2 капли в избыток. Обмывают стенки колбы водой, охлаждают, приливают 5 см³ хлорной ртути или суспензии окиси ртути, перемешивают и оставляют на 5 - 7 мин до образования небольшого белого осадка хлористой ртути.

Раствор разбавляют до 200 см³, добавляют 25 см³ смеси кислот и 2 см³ раствора дифениламинсульфоната натрия, перемешивают и сразу титруют раствором двухромовокислого калия до появления устойчивой сине-фиолетовой окраски.

Для материалов с массовой долей общего железа менее 10 % для титрования используют раствор двухромовокислого калия Б; с массовой долей общего железа более 10 % - раствор двухромовокислого калия А.

Обработка результатов

Массовую долю общего железа XFe в процентах рассчитывают по формуле

XFe= ,

где С -массовая концентрация раствора двухромовокислого калия по железу, г/см3;

V-объем раствора двухромовокислого калия, израсходованный на титрование анализируемого раствора, см3;

V₁- объем раствора двухромовокислого калия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см3;

m -масса навески пробы, г;

К -коэффициент пересчета массовой доли общего железа на массовую долю его в сухом материале [13].

Визуальный метод оценки лишайников

Покрытие каждого вида на стволе дерева может быть так же представлено в качестве визуальной оценки. Это можно сделать с помощью небольших пробных площадок, расположенных на стволе дерева на определенной высоте. Для определения проективного покрытия, можно использовать балльную шкалу Брауна-Бланке, объединяющая покрытие и обилие:

0 - встречается редко, степень покрытия ничтожна.

1 - индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены, но площадь покрытия большая.

2 - индивидуумов много, степень проективного покрытия не менее 10%, но не более 25%.

3 - любое количество индивидуумов, степень покрытия 25-50%.

4 - любое количество индивидуумов, степень покрытия 50-75%.

5 - степень покрытия более 75%, число особей любое.

[35].

Биоиндикация загрязнения почвы с помощью кресс-салата

Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивают в чашках Петри. Проращивание ведут в лаборатории при температуре 20 — 25 °С. Нормой считается прорастание 90 — 95% семян в течение 3 — 4 суток. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью. После определения всхожести семян приступают к проведению эксперимента, закладывая один или несколько опытов в следующей последовательности.

1. Чашку Петри заполняют до половины исследуемым субстратом (почвой, илом и т. п.). В другую чашку кладут такой же объем заведомо чистого субстрата, который будет служить в качестве контроля по отношению к исследуемому материалу.

2.Субстраты во всех чашках увлажняют одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.

3. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывают по 25 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.

4. Покрывают семена теми же субстратами, насыпая их почти до краев чашек и аккуратно разравнивая поверхность.

5. Увлажняют верхние слои субстратов до влажности нижних.

6. В течение 7 дней наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывают в таблицу.

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения.

1. Загрязнение отсутствует

Всхожесть семян достигает 90 — 100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать

опытные образцы.

2. Слабое загрязнение

Всхожесть 60 — 90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.

3. Среднее загрязнение

Всхожесть 20 — 60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение.

Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие и уродливые.

7. Все полученные результаты фиксируются в таблице [40].

ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО

Стандарт устанавливает метод приготовления солевой вытяжки из почв, вскрышных и вмещающих пород для определения обменной кислотности, обменного (подвижного) алюминия, обменного кальция, обменного (подвижного) магния, обменных аммония и марганца, содержания нитратов, подвижной серы и определение ее рН при проведении почвенного, агрохимического, мелиоративного обследований угодий, контроля за состоянием почв и других изыскательских и исследовательских работ.

ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

Приготовление экстрагирующего раствора - раствора хлористого калия концентрации с (КСl) = 1 моль/дм³ (1 н.) (рН 5,6 - 6,0)

Раствор готовят из расчета 75 г хлористого калия, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, на 1000 см³ раствора и измеряют рН. При необходимости заданное значение рН получают прибавлением раствора гидроокиси калия или раствора соляной кислоты.

Приготовление буферных растворов для настройки рН-метра

Готовят из стандарт-титров.

ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

Приготовление солевых вытяжек из почв

Пробы почвы массой 30 г взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и пересыпают в технологические емкости или конические колбы. К пробам дозатором или цилиндром приливают по 75 см³ экстрагирующего раствора. Одновременно проводят холостой опыт без пробы почвы.

При использовании весов с устройством пропорционального дозирования экстрагента допускается отбор пробы массой 25 - 35 г.

В зависимости от количества определяемых показателей допускается пропорциональное изменение массы пробы почвы и объема экстрагирующего раствора при погрешности дозирования не более 2 %.

Если в вытяжке определяют только рН, допускается отбор пробы почвы по объему меркой при погрешности дозирования экстрагирующего раствора не более 5 %.

Почву с раствором перемешивают в течение 1 мин.

При определении рН в пробах органических горизонтов почв отбирают навеску массой 4 г, прибавляют к ней 100 см³ экстрагирующего раствора и перемешивают суспензии в течение 3 мин.

Определение рН

Проводят настройку рН-метра или иономера по трем буферным растворам с рН 4,01, 6,86 и 9,18. Погружают электроды в суспензии и измеряют величину рН. Показания прибора считывают не ранее чем через 1 мин после погружения электродов в суспензию. Во время работы настройку прибора периодически проверяют по буферному раствору с рН 4,01.

Для ускорения установления потенциала допускается перемешивание анализируемых суспензий после погружения в них электродов.

Фильтрование суспензий

После измерения рН суспензии оставляют на 18 - 24 ч, затем перемешивают на электромеханической мешалке в течение 1 мин и фильтруют через бумажные фильтры. Первую мутную порцию фильтрата объемом 10 - 15 см³ отбрасывают. Допускается вместо настаивания проб почв с раствором хлористого калия в течение 18 - 24 ч проводить перемешивание суспензий на встряхивателе или ротаторе в течение 1 ч.

Фильтраты используют для последующего анализа. При определении всех показателей отбирают соответствующие пробы фильтрата холостого опыта и проводят их через все стадии анализов.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

За результат анализа принимают значение единичного определения рН. Значения рН считывают со шкалы прибора с точностью не ниже 0,1 единицы рН.

Допускаемые отклонения от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле при вероятности Р = 0,95 составляют 0,2 единицы рН [16].

Приложение 3

ГОСТ 25794.1-83. Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для кислотно-основного титрования

Приготовление растворов

250 г гидроокиси натрия растворяют в фарфоровом или фторопластовом стакане в 250 см³ воды. После охлаждения раствора до комнатной температуры его переносят в стеклянный или полиэтиленовый сосуд, закрывают резиновой или полиэтиленовой пробкой и в течение 2-3 недель выдерживают до полного осаждения углекислого натрия, не растворимого в растворе гидроокиси натрия указанной концентрации.

В отстоявшемся прозрачном концентрированном растворе устанавливают массовую концентрацию гидроокиси натрия по плотности (с применением таблиц) или титрованием. При титриметрическом определении 1 см раствора, отобранного пипеткой 4(5)-2-1, доводят водой до 40 см и титруют из бюретки вместимостью 50 см раствором серной или соляной кислоты молярной концентрации 1 моль/дм. 1 см раствора серной кислоты молярной концентрации точно 1 моль/дм или соляной кислоты молярной концентрации точно 1 моль/дм соответствует 0,04 г гидроокиси натрия.

Для приготовления 1 дм раствора гидроокиси натрия берут объемы концентрированного раствора, соответствующие массам гидроокиси натрия в граммах, указанным в табл.21.

Таблица 21


Концентрация раствора	1 моль/дм (1н.)	0,5 моль/дм (0,5 н.)	0,1 моль/дм (0,1 н.)
Масса гидроокиси натрия, г	40,0	20,0	4,0

Затем объем раствора доводят водой до 1 дм³.Раствор концентрации 1 моль/дм хранят в полиэтиленовой или стеклянной склянке с тубусом и бутылке, парафинированной внутри [14].

Приложение 4

Территория, прилегающая к котельной санатория «Сосновая роща»

Юго-восточное направление

Северо-западное направление

Приложение 5

Территория, прилегающая к котельной №32 ЗАО «Глинки»

Юго-восточное направление

Северо-западное направление

Приложение 6

Наличие лишайниковых сообществ на территории, прилегающей к котельной санатория «Сосновая роща»

Лишайниковая «пустыня»

Зона «угнетения»

«Нормальная» зона

Приложение 7

Наличие лишайниковых сообществ на территории, прилегающей к котельной № 32 ЗАО «Глинки»

Зона «угнетения»

«Нормальная» зона

Просмотров работы: 1387

Код для цитирования:

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

КОМПЛЕКСНАЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ КОТЕЛЬНЫХ, РАБОТАЮЩИХ НА РАЗЛИЧНОМ ВИДЕ ТОПЛИВА, НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Студенческий научный форум - 2017
IX Международная студенческая научная конференция