«Эффективность использования цеолита вблиз ракетно-космического комплекса Байконур»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Кызылординский государственный университет имени Коркыт Ата

«Эффективность использования цеолита вблиз ракетно-космического комплекса Байконур»

Ф.И. автора, группа: Ниязбек Аруна, студентка группы Б-15-1 п/я

Научный руководитель: С.Ж.Ибадуллаева, профессор

КГУ им.Коркыт Ата, д.б.н.

Кызылорда, 2018 год

Аннотация

Близость к экватору определило место расположения космодрома Байконур, так как при запуске ракет учитывается скорость вращения Земли и второй важный момент район должен быть сейсмически безопасным. При создании космодрома учитывались такие факторы как малонаселенность территории, наличие водного бассейна. В наше время регион нельзя назвать малонаселенным. Поэтому в наше время немаловажное значение имеет влияние работы космодрома на окружающую среду.

Данная работа отражает влияние бензинового и дизельного топлив на состояние почвенного покрова и экологическую эффективность применения его в качестве адсорбента.

Кроме этого, в настоящее время запуски ракет и имеющееся место антропогенное загрязнение среды вблизи космодрома, требует проведение мониторинговых работ. Общеизвестно, что при попадании гептила в почву ухудщаются физико-химические, агроэкологические свойства почвы.

Гептил - это химическое вещество, которое наносит огромный вред здоровью человека. Наш регион занимает первое место по таким заболеваниям как туберкулез, рак легких – следует задуматься о здоровье нации. Средняя продолжительность жизни в регионе невысокая. В работе рассматривается и раскрывается эколого-экономическая эффективность использования цеолита в районах освоения космического пространства.

Цель исследования: оценка способности цеолита снижать содержание в почве поллютантов, улучшая агрофизические, агрохимические и биотоксикологические свойства загрязненной почвы.

Исходя из этой цели нами были поставлены следующие задачи:

1. Проведение литературного обзора по изучению состояния окружающей среды вблизи РКК «Байконур».

2. Изучение истории становления космодрома «Байконур»;

3. Исследование динамики агрофизических, агрохимических показателей, биологической активности почвы при внесении цеолитов.

4. Оценка влияния различных доз и фракционного состава бензинового и дизельного топлива на физико-химические свойства почвы и мелиорирующего эффекта внесения цеолитов.

Объекты, условия и методы исследований

Экспериментальная работа состояла из полевых опытов и лабораторных исследований в лаборатории инженерного профиля КГУ им. Коркыт Ата.

Объект исследований - почва, отобранная вблизи РКК «Байконур» искусственно загрязненная бензином. Загрязнение создавалось внесением бензина (легкая фракция нефти) в дозах 2 л/м² и 4 л/м² и дизельного топлива (конденсированная фракция) в дозе 2 л/м². В качестве мелиоранта вносился цеолит как почвоулучшитель комплексного действия. Размер опытных делянок 1 м², повторность опыта 4-кратная.

Схема опыта № 1.

1 вариант – почва (контроль)

2 вариант – контроль + бензин 2 л/м²

3 вариант – контроль + 2 л/м² + цеолит 1 кг/м²

4 вариант - контроль + бензин 4 л/м²

5 вариант - контроль + бензин 4 л/м² + цеолит 1 кг/м²

6 вариант - контроль + дизельное топливо 2 л/м²

7 вариант – контроль + дизельное топливо 2 л/м² + цеолит 1 кг/м²

Постановку опытов, анализ и обработку данных проводили согласно общепринятых методик.

Загрязнение почвы бензином и дизельным топливом, неоднозначно сказывается на ее агрофизических показателях: гранулометрическом составе, структурном состоянии, влажности. Анализ результатов свидетельствует о некотором изменении гранулометрического состава изучаемой почвы под влиянием топлива: отмечается сокращение фракции средней и мелкой пыли, хотя изменение нельзя назвать значительным. В дальнейшем, по результатам исследований данная тенденция также прослеживается. Внесение цеолита несколько ослабляет тенденцию изменения гранулометрического состава почвы под влиянием бензинового и дизельного топлив. Более значительные изменения агрофизических свойств при загрязнении нефтепродуктами происходят в структурном состоянии почвы: отмечается значительное возрастание водопрочности структурных агрегатов, причем наиболее существенно это выражено в варианте с дизельным топливом (таблица 1). Так, коэффициент водопрочности контрольной почвы составляет 0,4, при загрязнении бензиновой фракцией нефти в дозе 2 л/м² он возрастает до 0,88, а при дозе 4 л/м² бензина достигает 0,93 и оценивается как высокий. Внесение дизельного топлива еще более увеличивает водопрочность и коэффициент достигает 0,99 – избыточно высокий. Эти изменения позволяют предполагать, что при загрязнении дизельным топливом агрегаты «парафинируются», т. е. на них адсорбируются трудноразлагаемые фракции нефти. Изменения структуры почвы под воздействием бензинового и дизельного топлив являются неблагоприятными с агроэкологических позиций.

Внесение цеолита в качестве мелиоранта способствует снижению аномально высокой агрегированности и водопрочности агрегатов, и коэффициент водопрочности к концу эксперимента достигает средних величин даже в вариантах с внесением дизельного топлива.

Таблица 1 - Влияние цеолитов на структурное состояние загрязненной почвы

Примечание. 1) В числителе – результаты сухого просеивания, в знаменателе – результаты мокрого просеивания.

Почвы, насыщенные бензином, теряют способность впитывать и удерживать влагу, для них характерны более низкие значения влажности всех категорий, водопроницаемости по сравнению с фоновыми аналогами. Наибольшее снижение показателя влажности (рисунок 1) почвы за экспериментальный период отмечалось в вариантах с внесением дизельного топлива в качестве загрязнителя и составило в июне месяце 8,2%, по сравнению с 9,8% в контроле. Восстановление водно-физических свойств до контрольных при внесении цеолита наиболее активно происходит в первый моменты опыта.

Под влиянием загрязнения бензином отмечено увеличение плотности почвы, которая возрастает с увеличением как дозы, так и характера нефтеполлютанта (таблица 2). Обусловленное этим снижение порозности приводит к ухудшению режима аэрации и подавлению активности микроорганизмов почвы. Внесение цеолита несколько ускоряет процесс оптимизации агрофизических свойств загрязненной бензином почвы.

Таблица 2 - Изменение физических свойств почвы, загрязненной бензином и дизельным топливом при мелиорации цеолитом

В результате загрязнения почвы, бензином и дизельным топливом обнаружены изменения ее агрохимических свойств и в первую очередь – снижение содержания нитратного азота, обусловленное подавлением активности нитрифицирующих организмов. Выявлена прямая зависимость показателя от дозы и токсичности внесенного топлива, состояния водно-воздушного режима загрязненной почвы при внесении цеолита. Отмечается большее негативное воздействие на содержание нитратного азота фракции бензина, как более токсичного загрязнителя, по сравнению с дизельным топливом (рисунок 1).

Рисунок 1 – Динамика содержания нитратного азота почвы, загрязненной бензином и дизельным топливом при внесении цеолита

Выводы

1.Загрязнение почвы бензиновым и дизельным топливами оказывает существенное отрицательное воздействие на структурное состояние, водный и воздушный режимы почв;

2.Необходимо отметить, что уровень негативного влияния зависит от дозы и характера поллютанта: конденсированная фракция (дизельное топливо) вызывает наибольший отрицательный эффект при более низкой дозе по сравнению с легкой фракцией нефти(бензином).

2. Внесение цеолитов на фоне нефтезагрязнения способствует оптимизации почвенной структуры и восстановлению водно-физических свойств.

3. Нефтепродукты в почве приводят к снижению содержания нитратного азота и практически не изменяют реакцию среды.

4. Применение цеолита как источника макроэлементов способствует некоторому повышению содержания питательных веществ.

Литература

1 Байтулин И.О. Задачи научных учреждений АН КазССР по улучше- нию экологической обстановки Приаралья // Вестник АН КазССР. - 1990. - N 9. - С. 37-45.

2 Резниченко Г. Аральская катастрофа //Новый мир. - 1990. - N 5. - С.21-26.

3 Мудрый И.В., Гомога В.А., Воронова А и др. Эколого-гигиенические значения транслокации тяжелых металлов из почвы в сельско-хозяйственных растениях //Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полиматериалов в народном хозяйстве. - Киев, 1990. - С. 65-67.

4 Казначеев В.П. Механизмы адаптации человека в условиях высоких 5. Агаджанян Н.А. Экология человека: проблемы Арала и здоровья населения // Медико-экологические проблемы Приаралья и здоровья населения: Сб. науч. тр. - Нукус, 1991. - С.9-11.

6. Исакова Г., Бильдебаева Р., Бигалиев А. Состояние здоровья населения в Туркестане в предкризисной экологической зоне // Вестник КазНУ. Сер.экол. – 2000. - № 1(8). - С.59-62.широт. - Л., 1980. - 160 с.

7. Курманбаев Р.Х., Кольбай И.С. Влияние цеолитов на уровень протеолитической активности, состав крови и аккумуляцию ионов металлов в тканях у овец в Приаралье // Механизмы функционирования

висцеральных систем: Всеросс. конф. с международным участием, посвящ. 75-летию со дня рожд. акад. А. М. Уголева. - СПБ, 2001. - С.126.

8. Баймуратов У. О решении социально-экономических и экологических проблем Приаралья // Вестник АН КазССР. - 1990. - № 9. - С.55-56.

9. Шарипова М.А., Бигалиев А.Б., Жунусова К.Х., Халилов М.Ф. использование патогенетических критериев для экологической оценки состояния окружающей среды // Вестник КазНУ. Серия экологическая 2000. -№ 1(8). - С.42-44.

10. Берденкулова А., Ибадуллаева С.Ж., Колбай И.С., Бахтиярова Ш.К., Тлеулиев К.Д., Сактапбергенова Г. Сезонные различния содержания ряда химических элементов в почвах Кызылординской области // Физиологические основы здорового образа жизни: Международ. научно-практич.конф., посвящ. 60-летию Института физиологии человека и животных ЦБИ МОН РК. - Алматы, 2005. - С.32-33

11. Баевский Р.М. Методико-экологический мониторинг здоровья населения // Медико-экологические проблемы Приаралья и здоровья населения: Сб.науч.тр. - Нукус, 1991. - С.65-68.

12. Shalakhmetova T.M., Kolbay I.S. Heavy metals as a major antropogeneous factor affecting on hepatic structure and functions in Aral region of Kazakstan // Biological Monitoring: Abstracts of Internat. Sympos. - Seoul, 1998. - N 1745

13. Аликулов З.А., Богуспаев К.К. Восстановление засоленных почв Приаралья с использованием специфических видов растений // Вестник КазНУ. Серия экологическая. - 2000. - № 1(8). - С.7-10.

14. Мусабеков К.Б., Жанбеков Х.Н., Сейтжанов А.Ф., Жетписбай Д.Ш. Токсикологическое воздействие тяжелых металлов на окружающую среду // Вестник КазНУ. Серия экологическая. - 2000. - № 1(8). - С.56-59.