Толпяк

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Топляк - это затонувшие бревна или деревья.

Проблема освоения топляков - одна из важнейших и для пополнения ресурсов древесины, и с экологической точки зрения. Установлено, что выловленные топляки вполне пригодны для использования, в том числе в качестве деловой древесины. С одной стороны - затонувшая древесина, находящаяся в водных объектах, вступая в реакции с водой, воздухом и донными отложениями, ухудшает их экологическое состояние, требует постоянного контроля над собой, регулирования, а иногда быстрого подъема из воды, на что необходимы значительные средства. С другой стороны, ценность затонувшей древесины как природного сырья позволяет получить прибыль от реализации продукции. Таким образом, проведение комплекса работ по обнаружению и подъему затонувшей древесины, во-первых, приведет к улучшению экологического состояния водных объектов, во вторых, принесет экономический эффект.

В данном реферате рассмотрим, какие вредные вещества вырабатывает гниющий топляк и какие ведутся работы по утилизации топляка на примере СШГЭС,

1. Влияние морской и речной воды

Испытания показали, что после пребывания в речной воде в течение 10-30 лет прочность древесины практически не изменилась. При более длительном воздействии речной воды поверхностный слой (толщиной 10-15мм) постепенно теряет прочность и начинает разрушаться. В то же время за этим поверхностным слоем прочность остается в пределах нормы, определенной для здоровой древесины.

Если древесина находится в воде несколько сотен лет, ее свойства сильно меняются. Количественные и качественные показатели этих изменений зависят от породы древесины. Наиболее известны результаты воздействия речной воды на древесину дуба. Мореный дуб меняет свою окраску до зеленовато-черного или угольно-черного, что происходит в результате соединения дубильных веществ с солями железа. В насыщенном водой состоянии древесина мореного дуба сохраняет пластичность, но после высушивания становится более твердой и хрупкой по сравнению с обычным состоянием. Усушка мореного дуба в 1,5 раза больше, чем обычного, что объясняют сморщиванием (коллапсом) клеток с уменьшенной толщиной стенок, поэтому и растрескивается древесина мореного дуба при сушке больше обычного. Прочность мореного дуба при сжатии и статическом изгибе снижается в 1,5 раза.

Длительное воздействие морской воды приводит к заметному повышению твердости лиственницы. При строительстве Венеции около 400 тыс. штук лиственничных свай было забито для укрепления оснований различных сооружений. Позже часть свай была обследована. В заключении об их прочности сказано, что сваи из лиственничного леса, на которых основана подводная часть города, как будто окаменели. Дерево сделалось до того твердым, что и топор, и пила едва берет его.

Обследование же сосновых свай, взятых из портовых сооружений, показало, что за 30 лет эксплуатации они на 40-70% снизили свои прочностные свойства.

2. Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением

Для количественной характеристики содержания воды в древесине используют показатель - влажность. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины:

W = (m - m0) / m0 * 100,

толпяк фенол влажность очищение

где m - начальная масса образца древесины, г, а m0 - масса образца абсолютно сухой древесины, г.

Измерение влажности осуществляется прямыми или косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом воды из древесины, например высушиванием. Эти методы простые, надёжные и точные, но имеют недостаток - довольно продолжительную процедуру. Этого недостатка лишены косвенные методы, основанные на измерении показателей других физических свойств, которые зависят от содержания воды в древесине. Наибольшее распространение получили кондуктометрические электровлагомеры, измеряющие электропроводность древесины. Однако и эти способы имеют свои недостатки: дают надёжные показания в диапазоне от 7 до 30% и лишь только в месте введения игольчатых контактов.

Различают две формы воды, содержащейся в древесине: связанную и свободную. Связанная вода находиться в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая только механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

При испытаниях с целью определения показателей физико-механических свойств древесины её кондиционируют, приводя к нормализованной влажности. Если нет особых примечаний, то показатель равен 12%.

На практике по степени влажности различают древесину:

мокрую, W > 100%, длительное время находившуюся в воде;

свежесрубленную, W = 50-100%, сохранившую влажность растущего дерева;

воздушно-сухую, W = 15-20%, выдержанную на открытом воздухе;

комнатно-сухую, W = 8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении;

абсолютно-сухую, W = 0, высушенную при температуре t=103±2°C.

3. Фенол в водах Енисея

Специалисты Института химии и химической технологии СО РАН и Сибирского федерального университета впервые составили перечень фенольных соединений, которые могут поступать в воду реки Енисей в результате разложения затопленной древесины.

При строительстве крупных гидроэлектростанций в СССР вырубку окружающих лесов сочли экономически невыгодной и огромное количество деревьев просто затопили. На сегодняшний день в России и странах ближнего зарубежья существует около двухсот таких ГЭС, наиболее крупные сосредоточены в Ангаро-Енисейском регионе. Затопленная древесина под действием грибов и бактерий разлагается, а продукты её разложения зачастую бывают токсичными. Особое беспокойство экспертов вызывают фенолы, присутствующие в древесине как в свободном, так и в связанном виде. По данным многолетних наблюдений постов Росгидромета, фенолы представляют собой одно из основных веществ, загрязняющих Енисей.

Фенолы - токсичные соединения, способные даже при небольшой концентрации резко ухудшать качество воды. В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Например, простой фенол и крезолы (метилфенолы) обладают более сильным запахом при хлорировании и более токсичны. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в питьевой воде и воде рыбо-хозяйственных водоёмов составляет 1 мкг/л. При хлорировании содержащей фенолы воды образуются устойчивые хлорфенолы, малейшие следы которых придают воде неприятный привкус и запах. К счастью, фенолы химически нестойки, но в воде они разрушаются с разной скоростью: быстрее всех - собственно фенол, медленнее - крезолы, ещё медленнее - ксиленолы (демитилфенолы). Поэтому ПДК по разным фенолам различаются на несколько порядков.

Вода, содержащая фенол, может быть опасной для человека, так как это вещество без труда проникает в организм через кожу. Даже невысокие концентрации соединения при частых воздействиях способны нанести вред здоровью, например вызвать язвы во рту или спровоцировать диарею; высокие дозы могут привести к необратимым последствиям.

Исследователи давно изучают проблему загрязнения фенолом Енисея, однако «поимённый» перечень фенольных соединений, образующихся при разложении затопленной тайги, до сих пор не был составлен.

Существующие методы либо не позволяют определить конкретные фенолы, либо используют обобщённые показатели загрязнения, например фенольный индекс. Но этот показатель не отражает реальной ситуации, поскольку при допустимом фенольном индексе ПДК по отдельным фенолам может быть превышена.

Красноярские учёные разработали методики определения индивидуальных фенолов с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза. Используя эти методики, они поставили модельные эксперименты, которые впервые позволили составить список конкретных фенолов, входящих в СанПиН по питьевой воде, которые могут попасть в Енисей при разложении древесных отходов.

Учёные работали с водными экстрактами древесины лиственницы сибирской (Larixsibirica). Они поместили в закрытые трёхлитровые ёмкости опилки, кору, почву или смесь почвы с корой или опилками и залили их енисейской водой. Эти банки простояли шесть месяцев при естественном освещении и температуре, а затем исследователи определили наличие в них различных фенольных соединений - оно зависит от содержащихся в воде микроорганизмов. Так, в присутствии почвенных микроорганизмов из древесных отходов выделяется не только фенол, но и его производные, в том числе резорцин и пирокатехин, а также крезолы. Из коры выделяется больше фенолов, чем из опилок, что, вероятно, связано с большим содержанием в ней лигнина: в коре его около 40 процентов, в опилках - 26 процентов. Почва тоже выделяет фенолы, но в меньшем количестве, чем древесина, поскольку почва состоит из самых устойчивых к биоразложению структур.

Методики, разработанные красноярскими исследователями, могут быть использованы для комплексного мониторинга природных вод. С их помощью можно получать информацию о том, какие фенолы и в каком количестве присутствуют в воде, а также об источниках фенольного загрязнения.

4. Работы по очищению СШГЭС от древесины

В Хакасии водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС очищено от плавающей древесины на 90%. Проект по очистке, реализуемый по заказу Федерального агентства водных ресурсов, стартовал в 2010 году и рассчитан на 7 лет.

По информации пресс-службы ГУ МЧС России по Республике Хакасия, ОАО «Транспортная компания РусГидро» завершает предпоследний шестой сезон работ в рамках проекта очистки Саяно-Шушенского водохранилища от затопленной и плавающей древесины. На данный момент из водохранилища извлечено и утилизировано уже более 660 тысяч кубометров древесного хлама, что составляет порядка 90% от общего объема. Всего из водохранилища должно быть изъято 730 тысяч кубометров топляка, из них извлечено: 2010 год - 108 тысяч м3, 2011 - 109 тысяч м3, 2012 - 112 тыс.м3, 2013 - 115 тыс. м3, 2014- 111 тыс.м3, 2015 - 106 тыс. м3, в 2016 году планируется извлечь 69 тыс. м3 топляка.

Таким образом над вековыми лесами и раскинулось Саяно-Шушенское море. По всем законам физики древесина спустя некоторое время начала всплывать. К началу 1990-х растущее количество древесного хлама уже стало проблемой: «топляк» начал создавать угрозу для работы Саяно-Шушенской ГЭС. Стала портится вода, и начала уходить рыба. Некоторые меры, конечно, предпринимались. Но они, вероятно, были временными. Чем же так вредит топленая древесина? Огромные острова всплывшего леса перегораживают водохранилище, и способны повредить среднего размера катер, не говоря уже о маленькой лодке. Слишком велик риск напороться на бревно днищем. Качество воды от разлагающейся древесины на дне тоже страдает, процессы гниения потребляют огромное количество кислорода, который необходим для нормального существования рыб и роста подводных растений. Топляк угрожает самому телу Саяно-Шушенской ГЭС. 

Цифру, сколько леса находится под водами Саяно-Шушенского водохранилища, даже приблизительно не осмеливались озвучивать несколько лет назад назвать академики. Известно, что плавающая древесина появилась вследствие отказа от сплошной лесоочистки его ложа из-за крайней сложности и опасности работ на крутых горных склонах. Скопления плавающей древесины пополнялись также топляком из впадающих в водохранилище рек.

В результате такой «хозяйственной» деятельности один из самых мощных стратегических объектов Сибири стал хранилищем древесного хлама.

В рамках НИР была проведена таксация древесины, исследовались ее физико-химические свойства и получено компетентное заключение, что качество древесины водохранилища очень низкое. Деловая часть ее составляет всего 14 процентов, условно-деловая 24, некондиционная -- 62 процента.

Ученые отметили, что освоение плавниковой древесины возможно при использовании в качестве сырья в целлюлозно-бумажном производстве, при изготовлении пеллет, ДСП и ДВП. Однако препятствием этому сегодня, как и в прежние годы, является отдаленность Саяно-Шушенского водохранилища от крупных лесопромышленных объектов, что в условиях рыночных отношений приводит к нерентабельности конечной продукции. В прежние годы были попытки превратить плавник в товар, но дешевизну сырья съедают транспортные расходы. Даже пустить на дрова местным жителям за 30 лет никто не взялся -- дорого, а сегодняшний плавник никого не согреет, все в нем вымылось.

На гниющем плавнике на границе контакта воды с атмосферой развиваются не свойственные рекам колонии водорослей и микроорганизмов, что снижает чистоту воды и ее санитарное благополучие.

В итоге была рассмотрена целесообразность завершения работ по очистке Саяно-Шушенского водохранилища от плавника с последующим захоронением

Основные работы ведутся ежегодно в весенне-летний период в Джойском заливе. Деревья собираются в специальных лесоудерживающих запанях затем при помощи буксиров и катеров транспортируются к берегам залива. После чего их извлекают из воды и доставляют на полигон для захоронения, где измельчают и засыпают слоем земли и гравия. Завершающим этапом утилизации древесного хлама является рекультивация полигона, включающая посадку травы. Учитывая крайне низкое качество плавающей древесины, такой способ утилизации топляка признан оптимальным.

Фото 1 - Буксировка топляка

Фото 2 - Погрузка для транспортирования

Фото 3 - Сбор древесины

Фото 4 - Полигон для захоронения топляка

Фото 5 - Рекультивация полигона

Фото 6 - Сбор топляка

Как уже ранее сообщало ИА "Хакасия", почти три с половиной миллиона кубометров леса попали в зону затопления еще при создании Саяно-Шушенского водохранилища. Однако из этого колоссального количества была вырублена лишь незначительная часть, в основном на территории Тувы. Хакасию и Красноярский край посчитали не очень удобными территориями для лесозаготовок.

На данный момент акватория водохранилища стала значительно чище, а значит к нам стала доходить более чистая вода

Список литературы

1. http://www.plotina.net/milliony-kubometrov-zatoplennogo-lesa-dlya-sayano-shushenskoj-ges/

2. В. В. Сурсякова, Л. Г. Бондарева, Г. В. Бурмакина, А. И. Рубайло «Новые подходы к выявлению источников поступления фенолов в поверхностные водоёмы». Доклады Академии наук, 2011, том 441, № 6.

Размещено на Allbest.ru