CC BY
96
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 1 (27) 2014. с.107-111.
УДК 504.75.05/504.75.06
АНТИГОЛОЛЕДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ КАК ВОЗМОЖНЫЙ СПОСОБ БОРЬБЫ С
ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА
Владимир Федорович Желтобрюхов1, Василий Михайлович Осипов 2,
Наталья Владимировна Колодницкая1, Юлия Николаевна Ильинкова1
1ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»
2МКП «Дорожное ремонтно-строительное управление № 1» z vl [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
противогололедный реагент, автотранспорт, выбросы, химические соединения, человек, глауконитовый песок, бишофит.
Статья посвящена разработке антигололедного реагента для снижения экологической нагрузки на компоненты окружающей среды вследствие влияния транспортно-дорожного комплекса. Выявлены основные химические вещества, образующиеся в результате работы автотранспорта. Описаны пути поступления тяжелых металлов в организм человека. Новая экокомпозиция позволит обеспечить технически и экологически безопасные условия в городах.
DEICING REAGENT AS A POSSIBLE WAY TO DEAL WITH EMISSIONS OF MOTOR
TRANSPORT
Vladimir Fedorovich Zheltobrjuhov, Vasily Mihajlovich Osipov, Natalia Vladimirovna
Kolodnickaja, Julia Ilinkova FGBOU VPO «Volgograd State Technical University»
MKP «Road repair and construction department №1»
deicing reagent, motor transport, emissions, chemical compounds, person, glauconite sand, bischofite.
Article is devoted to development of deicing reagent for decrease in an environmental pressure on environment components owing to influence of a transport and road complex. The main chemicals which are forming as a result of work of motor transport are revealed. Ways of intake of heavy metals to a human body are described. The new ecocomposition will allow to provide technically and ecologically safe conditions in the cities.
Транспортно-дорожный комплекс является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. В Волгограде, как и в ряде других городов, в последнее время наблюдается постоянно растущие темпы процесса автомобилизации, что в свою очередь приводит к всевозрастающей нагрузке на окружающую среду, подвергающуюся загрязнению отработавшими газами. Центральные улицы города, в особенности в часы «пик» не в состоянии пропустить весь транспорт, в результате образуются пробки, стоя в которых автомобили резко увеличивают выброс загрязняющих веществ. Основную долю выбросов в зависимости от вида транспортных средств и используемого топлива, составляют выбросы CO2, CO, азота, свинца и его соединений, остатков несгоревшего топлива. Следует отметить, что свинец относится к приоритетной группе наиболее токсичных и опасных для здоровья людей и животных металлов-токсикантов, выделенной специалистами по охране окружающей среды [1]. Тетраэтил (метил) свинец, добавляемый в низкокачественные бензины для повышения их качества,
представляет опасность для здоровья человека, в России такой бензин называется «этилированным», в других странах его называют leaded gasoline (бензин, содержащий свинец) [2]. При сгорании этилированных бензинов около половины содержащегося свинца выбрасывается с выхлопными газами в атмосферу. В результате сжигания жидкого топлива, в воздух ежегодно выбрасывается, по разным оценкам, от 180 тыс. до 260 тыс. т свинцовых частиц, что в 60-130 раз превосходит естественное поступление свинца в атмосферу при вулканических извержениях (2 -3 тыс. т/год). В последнее время наблюдается тенденция роста соединений свинца в выбросах автотранспорта (от 2 до 3 т/год), который в свою очередь попадает в почву вдоль дорог, а оттуда и частично из воздуха направляется в растения [3, 4]. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистемы [5, 6, 7, 8].
Соединения тяжелых металлов, попавшие в окружающую среду, загрязняют атмосферный воздух, воду, почву, попадают в растения и организмы животных, населяющих данную местность, они весьма плотно, особенно свинец концентрируются вдоль автомагистралей, превышая фоновые показатели в 10-20 раз и сохраняя повышенный фон в сторону до 120 метров от их трасс [9, 10, 11]
Миграция металлов в биосфере позволяет объяснить пути их поступления в организм человека (рис. 1).
_ Вощт _
1 г " í і
Пыль —вредные воды V V — Почва
!Г 1 г г
вода - ► Р СТ8НИЙ
і
Водные организму ► ЖИШТНЫ1 ■4
1 г
► Человек * ч
Рисунок 1. Пути поступления тяжелых металлов в организм человека [1]
Актуальность проблемы борьбы с загрязнением окружающей среды, в том числе тяжелыми металлами, в результате выбросов автотранспорта в первую очередь связана с их широким спектром действия на организм человека. По воздействию на организм человека компоненты отработавших газов подразделяются на:
- токсичные - оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды, альдегиды, свинцовые соединения;
- канцерогенные - бенз(а)пирен, трихлорметан, дихлорметан, ацетальдегид, бензол, формальдегид;
- раздражающего действия - оксиды серы, углеводороды.
Влияние данных компонентов на организм человека оценивается в зависимости от их концентрации в атмосфере и продолжительности воздействия.
Оксид углерода, или угарный газ (СО) является индикатором загрязнения воздушной среды автотранспортом [12, 13]. Более 50 % СО, поступающего в атмосферу, приходится на долю автотранспорта. В результате плохого покрытия дорог, на перекрестках, при работе двигателя на холостом ходу, торможении или ускорении концентрации оксида углерода
возрастает в 2,5-4 раза. Летом СО накапливается в зеленых зонах жилых кварталов, закрытых дворах. Пребывание оксида углерода в атмосфере в среднем составляет около двух месяцев [14, 20].
Такие металлы, как свинец, цинк, медь, хром, мышьяк, оказывают токсическое, аллергическое, канцерогенное, гонадотропное действие, влияют практически на все системы организма, не выводятся из организма и увеличивают свое токсическое проявление по мере накопления [9, 10, 11, 19].
В связи с климатическими условиями, на большей территории нашей страны для обеспечения безопасности дорожного движения, возникает острая необходимость защищать дорожное полотно от ледяных отложений, начиная с ноября месяца вплоть до апреля, когда столбик термометра опущен до минусовых температур.
Нами разработана антигололедная композиция на основе месторождений Волгоградской области. Данная экокомпозиция позволит не только эффективно и безопасно бороться с гололедицей на дорогах в зимнее время, но и поможет решить часть проблемы всевозрастающего загрязнения окружающей среды в результате эксплуатации автотранспорта. Основанием для данного утверждения служат адсорбционные свойства глауконитового песка и бактерицидные природного минерала бишофит.
Глауконитовый песок - природный, широко распространенный минерал, водный алюмосиликат железа, кремнезема и оксида калия переменного состава, обладающий высокими сорбционными и катионообменными свойствами. Основная условная химическая формула: (К, Н20)(Ре3+, А1, Бе2+, М§)2 [813А1О10](ОН) 2*п Н20. В ряде случаев, он может содержать в себе фосфор, а также более двадцати микроэлементов, такие как - медь, серебро, никель, кобальт, марганец, цинк, молибден, мышьяк, хром, олово, бериллий, барий, кадмий и др. Все они находятся в легко извлекаемой форме сменных катионов, которые замещаются элементами, находящимися в избытке в окружающей среде. Химический состав глауконита различных месторождений меняется в широких пределах: оксид калия (4,4...9,4 %), оксид натрия (0...3,5 %), оксид алюминия (5,5.22,6 %), оксид железа (III) (6,1.27,9 %), оксид железа (II) (0,8...8,6 %), оксид магния (2,4...4,5 %), оксид кремния (47,6.52,9 %), оксид фосфора (0.3 %), вода (4,9.13,5 %) [15, 16, 17].
Кристаллическая структура предопределяет способность глауконита к катионному обмену, способствует умягчению воды и ее очистке [16]. Эффективность практического использования глауконита в качестве сорбционного сырья зависит от его пористой структуры, удельной поверхности, формы и размера зерен, а также других структурно -геометрических характеристик, совокупность которых называют текстурой сорбента.
В таблице 1 представлены основные свойства сорбента, такие как влажность, суммарный объем, параметры пористой структуры глауконита.
Таблица 1
Основные сорбционные свойства глауконита
Размер гранул, мм Влажность сорбента, % Суммарный объем пор, г/ см3 Суммарная пористость, г/см3 Общая сорбционная емкость, ммоль/г
0,25 1,099 0,185 0,019 3,47
Установлена высокая эффективность глауконита при очистке воды от солей тяжелых металлов, ряда органических и неорганических соединений, радионуклидов [17].
Бишофит - природный минерал (хлористый магний), обладающий бактерицидными свойствами, был обнаружен в Нижнем Поволжье в конце 50-х г. г. при бурении газовых и нефтяных скважин. По данным исследований, на Городищенском участке Волгоградского месторождения по скважинам № 202, 6040, 6042 бишофит имеет следующий состав: MgCl 2 -44,75 %; ВГ2 - 0,46 %; CaSÜ4 - 1,47 %; CaCh -0,05 %; MgSÜ4 - 0,21 %; KCl - 1,4 %; NaCl -1,5
%; Н20 - 50,79 %. Содержание редкоземельных элементов и тяжелых металлов (Cs, Rb, Sr, Li, Си, РЬ, Hg и т.п.) не имеет промышленного значения, и в выходящих рассолах они могут появляться эпизодически в виде следов. Молекулярная масса бишофита - 203,3, бесцветный, кристаллическая форма - моноклинная, плотность - 1,5 г/см3. Растворимость в г на 100 г холодной воды (20 °С) - 306, горячей воды (100 °С) - весьма растворим. Температура кипения 150°С [18].
Бактерицидные свойства бишофита и сорбционные свойства глауконита по отношению к тяжелым металлам, нефтепродуктам и др. веществам дают возможность использовать данную экокомпозицию, помимо ее основного назначения - противогололедного реагента, в качестве способа борьбы с загрязнениями от автотранспорта.
Литература
1. Caridi A. Determination of Atmosferic lead pollutioautomotive origin / A. Caridi, J. Kremer, M. Davidson, e// Atmos.Environ. - 1989. - N 12. - Р. 2855-2856.
2. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: учеб. пособие. М.: Изд-во Рудн, 2004. 163 с.
3. Денисова Е. Л. Влияние факторов среды обитания на состояние здоровья населения (на примере г. Орехово-Зуево) / Е. Л. Денисова, А. И. Горшков, Н. П. Ляхо / Гигиена и санитария. - 2005. - № 1. - С. 6-10.
4. Дриц В.А. Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкодисперсных силикатов. М.: Химия, 1993. 200 с.
5. Желтобрюхов В.Ф., Ильинкова Ю.Н, Колодницкая Н.В., Осипов В.М. Преимущества применения
новой антигололедной композиции над традиционной пескосоляной смесью на объектах дорожного хозяйства [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №3. - Режим доступа
http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1875 (доступ свободный) - Загл. С экрана. - Яз. рус.
6. Заридзе Д.Г. Загрязнение атмосферного воздуха и заболеваемость городского населения раком легкого / Д.Г. Заридзе, Г.М. Земляная // Гигиена и санитария. - 1990. - № 12.- С. 4-7
7. Захарина Т.Н. Гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха соединениями свинца в результате выбросов автотранспорта на крайнем севере / Т.Н. Захарина // Современные проблемы гигиены города, методология и пути решения: материалы пленума, 21-22 дек. 2006 г. - М., 2006. - С. 114-116.
8. Ильинкова Ю.Н. Разработка антигололедной композиции на основе природных материалов // Экология России и сопредельных территорий. Материалы XVIII международной экологической студенческой конференции / Новосибирский национальный исследовательский государственный университет. Новосибирск, 2013. C. 111.
9. Лим Т.Е. Влияние транспортных загрязнений на здоровье человека. Обзор литературы // Экология человека. 2010. № 1. С. 4-9.
10. Лобачева Г.К. Оценка загрязнения атмосферного воздуха выбросами проектируемого Волгоградского магниевого завода / Г.К. Лобачева, Н.В. Колодницкая, А.П. Фоменко // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3: Экономика. Экология. 2009. № 1. С. 211-219.
11. Николаев И.В. Минералы группы глауконита и эволюция их химического состава // Проблемы общей и региональной геологии. Новосибирск, 1971. С. 320-336
12. Онищенко Г. Г. Влияние состояния окружающей среды на здоровье населения. Нерешенные проблемы и задачи / Г. Г. Онищенко // Гигиена и санитария. - 2003. № 1. - С. 3-6.
13. Парфенова Е.А. Оценка загрязнения почв тяжелыми металлами в результате влияния выбросов автотранспорта // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 590-592.
14. Сидоренко Г. И. Актуальные проблемы изучения воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения / Г. И. Сидоренко, Г. И. Румянцев, С. М. Новиков // Гигиена и санитария. - 1998. - № 7. - С. 38.
15. Сотникова М.В. Анализ и прогнозирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортного комплекса // Экология и промышленность России. 2008. Июль. С. 29-31.
16. Теплая Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы) // Астраханский вестник экологического образования. 2013. № 1. С. 182-192
17. Тиунов Л.А. Токсикология окиси углерода / Л.А. Тиунов, В.В. Кустов. -М., 1980.-285с.
18. Цыганкова Л.Е. Глауконит Бондарского месторождения Тамбовской области - перспективный полифункциональный сорбент / Л. Е. Цыганкова, А. С. Протасов, В. И. Вигдорович, А.И. Акулов // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2012. Т. 17. № 2. С. 735-741.
19. Чубирко М.И. Свинцовое загрязнение окружающей среды и здоровье детского населения / М. И. Чубирко, Ю. И. Степкин, Н. М. Пичужкина // Социально-гигиенический мониторинг - практика применения и научное обеспечение. - М., 2000. - С. 456-461.
20. Щербаков А.П. Биомониторинг загрязнения почвы газовыми выбросами автотранспорта / А. П. Щербаков, И. Д. Свистова // Экология и промышленность России. - 2001. - №9 6. - С. 26-28.
