Методы рекультивации природных сред

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ

РЕФЕРАТ

(по предмету: Основы «зеленой» химии)

Методы рекультивации природных сред

Проверил: доцент

Перевощикова Наталья Борисовна

Выполнила:

магистрант 1 курса

Краснопёрова Ирина Александровна

Ижевск 2017

Введение

Экологические проблемы, возникающие на данном этапе развития с человечества, имеют глобальную природу и характерны для всего мира.

Деятельность промышленных предприятий различных отраслей оказывает определенное негативное воздействие на природную среду и непоправимо нарушая ее ландшафты. В связи с указанными обстоятельствами в настоящее время проблема рекультивации становится особенно актуальной. Этим и объясняется актуальность данной работы.

Цель работы заключается в рассмотрении методов рекультвации природных сред.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

- изучить понятие рекультивации природных сред;

- рассмотреть существующие методы рекультивации природных сред;

- выделить методы рекультивации в контексте зеленой химии.

Методы рекультивации природных сред

Рекультивация природных сред представляет собой комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Следует отметить, что рекультивация не является попыткой скопировать природную среду. Проводя соответствующие мероприятия можно только создавать предпосылки для полноценного восстановления природных сред. рекультивация природный химия загрязненный

Таким образов, цель проведения рекультивации заключается именно в улучшении природной среды, восстановлении продуктивности нарушенных земель и водоемов.

Однако, подобное восстановление природных сред после использования является достаточно сложной задачей ввиду того, что не существует единой схемы проведения подобных мероприятий и они зависят от специфических характеристик - социально-экономических, природно-климатических особенностей местности, ландшафтных характеристик, хозяйственной деятельности, степени загрязнения и повреждений, перспективой развития данного региона.

Методы рекультивации являются методами целенаправленного воздействия на компоненты природной среды с целью их изменения и обеспечения требуемых параметров для заданного целевого использования.

На сегодняшний день существует достаточное количество различных методов рекультивации природных сред. Условно их можно разделить на следующие:

- физические (механические);

- химические;

- физико-химические;

- биологические.

Физические методы рекультивации заключаются в снятии загрязненного слоя природной среды (как почвенной, так и водной) с последующей утилизацией снятого слоя. К данной группе методов относят следующие: очистка загрязненной среды путем смешивания загрязненного слоя с подогретой водой, введения пероксидного соединения, перемешивания смеси и отделение нефтезагрязнения; размывка грунта раствором моющего средства с деэмульгирующим эффектом с подогревом водяным паром с образованием пульпы, фильтрация пульпы от крупных частиц, разделение твердой и жидкой фаз с повторным подогревом водяным паром, с последующим выводом нефтепродуктов, твердых частиц и воды и др.

После использования физических методов, помимо непосредственного очищения природной среды от загрязнения, существенно улучшаются физико-химические и биологические условия среды, происходит естественное восстановление растительного покрова. Однако, при использовании данного метода часть загрязняющих веществ может впитывается в природную среду (в частности, данное утверждение относится к различным почвам) и удалить загрязнение полностью подобными методами не представляется возможным.

Химические методы рекультивации заключаются в добавлении в загрязненную среду определенных химических реагентов. В качестве таких реагентов могут выступать фреоны, спирты, водные растворы поверхностно-активных веществ.

Среди химических методов наиболее распространенным на современном этапе является способ внесения в загрязненную среду различного рода сорбционных материалов ввиду того, что они способны как поглощать, так и разлагать загрязняющие вещества на простые и безопасные (например, нефть на углекислый газ и воду). Примерами таких сорбционных материалов могут являются трехслойный сорбент, состоящий из хлопкосодержащих отходов прядильного производства и целлюлозосодержащих отходов сельского хозяйства; сорбент из класса полиолефинов, поливиниларенов, полиалкилакритов, полиамидов, полиалкилметакрилатов, полиуретанов с применением устройств пневматического действия; сорбент, содержащий в качестве органического носителя техническую вату, хлопчатобумажную ткань, а пропитывающим носителем служат алифатические кислоты.

Физико-химические методы рекультивации природных сред представляют собой способы загрязнения путем удаления загрязненного слоя с дальнейшей химической обработкой, сопровождаемыми созданием определенных физических полей. Процесс создания таких физических полей в природных средах сопровождается одновременным протеканием множества физико-химических процессов, а при наложении поля механических напряжений, загрязненный слой среды удаляется от поверхностных загрязнений. Гидродинамическое же воздействие на природную среду сопровождается суффозией, выщелачиванием, адсорбцией, диффузией и выносом загрязнений. Среди физико-химических методов наиболее перспективным является метод сверхкритической экстракции углекислым газом органических загрязнений.

Следует отметить, что, в основном, физико-химические методы применяют при рекультивации различного рода земель.

Биологические методы, которые в настоящее время также широко используются, как и химические, основаны на внесении биологических препаратов в загрязненную среду. Данный метод заключается в способности микроорганизмов-биодеструкторов, входящих в состав указанных препаратов, превращать загрязнения в простые соединения.

В зависимости от условий территорий восстанавливаемой природной среды и степени ее загрязнения, в комплексе с различного рода сообществами микроорганизмов используют и посев травосмеси, регуляторы роста растений, а также минеральные удобрения, содержащие азот и фосфор, необходимые для активизации жизни бактерий.

При использовании биологических методов достигается высокая экологическая безопасность природной среды, практически полностью сохраняется ее структура. Однако, данным методам присущ и специфический недостаток - существует необходимость удаления излишней биомассы (в частности, при рекультивации водных сред), а также могут возникнуть сложности в процессе поддержания популяции микроорганизмов и сохранения их активности.

Следует также отметить, что биологические методы рекультивации могут использоваться в комплексе с химическими, дополняя друг друга, тем самым достигается более быстрая очистка от загрязнения с нанесением минимального вреда природной среде. Например, применение сорбционно-биологических технологий на основе сфагнума (использование абсорбента на базе модифицированного сфагнового мохового торфа) при рекультивации почв приводит к значительному уменьшению показателей токсичности до фоновых значений и практически полному снижению угнетения роста растений.

В настоящее время большинство специалистов склоняется к тому, что для ликвидации каких-либо загрязнений природных сред необходимо сочетать различные методы рекультивации - изначально использовать механические и химические методы, а на завершающем этапе проводить биологическую доочистку до экологически безопасного уровня. Такие комплексные решения дадут возможность обеспечить максимальную степень эффективности и безопасности природной среды.

Касаемо непосредственно методов, являющихся наиболее безопасными и широко применяемыми в контексте зеленой химии, следует отметить химические методы, основанные на применении органических сорбентов, в частности, гуминовых веществ, которые, за счет своего природного происхождения, являются наиболее безопасными для природных сред и экологии в целом.

Широкое использование гуминовых веществ в рекультивации природных сред связано с тем, что в их составе присутствуют различные группы (карбоксильная, гидроксильная, карбонильная), которые в сочетании с присутствием ароматических структур обеспечивают ионные и донорно-акцепторные взаимодействия, образовывают водородные связи, образуют комплексы с металлами и аддукты с различными классами соединений. Такое взаимодейстивие дает возможность «связывать» различные токсичные вещества (например, нефтепродукты, полиядерные ароматические углероды, тяжелые металлы) и позволяет значительно снизить их концентрацию и токсичность. Примером подобного использования могут служить твердые сорбенты на основе гуминовых веществ, предназначенные для очистки природных и грунтовых вод.

Помимо способности оказывать «связывающее» воздействие, гуминовые вещества оказывают и поверхностно-активное воздействие, что дает возможность их использования в качестве агентов, увеличивающих растворимость гидрофобных органических веществ (включая нефтепродукты). Данное свойство гуминовых веществ дает возможность использования их в качестве основы для растворов, предназначенных для промывания водоносных горизонтов, загрязненных ароматическими органическими веществами.

Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время существует достаточное количество различных методов рекультивации природных сред, которые обладают определенными преимуществами и недостатками. Однако, несмотря на такое разнообразие методов рекультивации, в настоящее время не существует единого, универсального метода, который бы удовлетворял различным экологическим и экономическим требованиям, а также использовался бы в различных климатических и иных условиях.

Заключение

В ходе работы были решены следующие задачи: изучено понятие рекультивации природных сред и рассмотрены существующие методы рекультивации, а также выделены методы рекультивации в контексте зеленой химии.

Таким образом, рекультивация являет собой комплекс мер по экологическому и экономическому восстановлению природных сред (земель, а также водных ресурсов), плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось.

На сегодняшний день существует достаточное количество различных методов рекультивации природных сред. Условно их можно разделить на физические (механические), химические, физико-химические и биологические. Однако, несмотря на обширность существующих методов рекультивации, в настоящее время не существует единого который бы удовлетворял различным экологическим и экономическим требования, а также использовался бы во различных климатических и иных условиях вне зависимости от них.

В заключение отметим, что непосредственно к методам, являющимся наиболее безопасными и широко применяемыми в контексте зеленой химии, выделяют химические методы, основанные на применении органических сорбентов, в частности, гуминовых веществ, которые, за счет своего природного происхождения, являются наиболее безопасными для природных сред и экологии в целом. Такое использование органических сорбентов обусловлено как высокими способностями к связыванию и растворению загрязнений, так и высоким уровнем экологичности.

Список источников

1. Акулова Л.Ю. Рекультивация нефтезагрязненных земель / Л.Ю. Акулова, Д.Р. Якупов, Е.И. Хорькова // МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «УРАЛЬСКАЯ ГОРНАЯ ШКОЛА- РЕГИОНАМ». - 2015. - С. 424-425 [Электронный ресурс]. - URL: http://science.ursmu.ru/upload/doc/2015/07/08/20_bioenergetika_ekologiya_i_racionalnoe_prirodopolzovanie.pdf (дата обращения 14.06.2017)

2. Ивасишин П.Л. Рекультивация нефтезагрязненных земель и водоемов при помощи биоразлагающих сорбентов [Электронный ресурс]. - URL: http://naukarus.com/rekultivatsiya-neftezagryaznennyh-zemel-i-vodoemov-pri-pomoschi-biorazlagayuschih-sorbentov (дата обращения 12.06.2017)

3. Малиновская Л.В. Сорбционно-биологическая рекультивация химически загрязненных почв при разработке нефтегазовых месторождений / Л.В. Малиновская, С.Н. Перевалов // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. - №10 (52). - Ч. 4. - С. 19-24.

4. Осоргина О.Н. Сорбенты для рекультивации нефтезагрязненных земель // Сборник статей международной научно-практической конференции, посвященной 15-летию создания кафедры «Землеустройство и кадастры» И 70-летию со дня рождения основателя кафедры, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Туктарова Б.И. - Саратов: ООО «Центр социальных агроинноваций СГАУ», 2015. - С. 273-279.

5. Перминова И.В. Гуминовые вещества в контексте зеленой химии / И.В. Перминова, Д.М. Жилин // Зеленая химия в России - сборник статей. - 2004. - С. 146-162.

6. Физико-химические методы рекультивации [Электронный ресурс]. - URL: https://murzim.ru/nauka/jekologija/jekologicheskaja-geohimija/25452-fiziko-himicheskie-metody-rekultivacii-zagryazn1104nnyh-pochv.html (дата обращения 12.06.2017)

Размещено на Allbest.ru