Влияние деятельности предприятий химического и нефтехимического комплекса на загрязнение объектов окружающей среды некоторых районов Республики Башкортостан полиароматическими углеводородами Хатмуллина Рима Махмутовна

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. Антропогенное загрязнение объектов окружающей среды полициклическими ароматическими углеводородами (литературный обзор)

1.1. Краткая характеристика полиароматических углеводородов

1.1.1 Структура и физико-химические свойства полиароматических 9-12

углеводородов

1.1.2. Стабильность молекулярных структур ПАУ 12-13

1. Принципы классификации химических веществ по степени канце- 13-14 рогенной опасности

2. Канцерогенная и мутагенная активность полиароматических угле- 14-16 водородов

3. Нормирование содержания канцерогенных веществ 17-19

4. Источники поступления полиароматических углеводородов в объ- 19 екты окружающей среды

1. Природные источники поступления полиароматических углево- 19-20 дородов

2. Антропогенные источники поступления полиароматических уг- 20-22 леводородов

3. Характеристические молекулярные структуры полиароматиче- 23-24 ских углеводородов

І.б.Содержание полициклических ароматических углеводородов в 24-27 природных средах

1.7. Миграция и трансформация полиароматических углеводородов в 27
природных средах

4. Миграция полиароматических углеводородов в водной среде 27-29

5. Трансформация полиароматических углеводородов 29

6. Фотоокисление полиароматических углеводородов 29-31

7. Биохимическое разложение полиароматических углеводородов 31-33

1.8. Прогнозирование качества воды рек 33-35

1.9. Методы анализа полициклических ароматических углеводородов 35-38 1.9. Отбор и подготовка проб к анализу на содержание полиаромати- 38-42 ческих углеводородов

ГЛАВА 2. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии для анализа полициклических ароматических углеводородов в объектах окружающей среды

8. Закономерности удерживания полиароматических углеводородов 43-45 в жидкостной хроматографии

9. Определение параметров удерживания полициклических 45-47 ароматических углеводородов

10. Идентификация полициклических ароматических углеводородов 47-52

11. Количественное определение полиароматических углеводородов 52-55

12. Подготовка проб для проведения анализа 55

13. Экстракция полициклических ароматических углеводородов 55-56 из проб воды

14. Отработка условий извлечения полициклических ароматических 56 углеводородов из донных отложений с помощью модельных смесей

2.5.2.1. Подготовка донных отложений к проведению исследований 56-57

2.5.2.2. Экстракция полиароматических углеводородов из проб дон- 57-62
ных отложений

2.6. Оценка погрешности измерений

ГЛАВА 3. Изучение содержания полициклических ароматических уг- 63 леводородов в сточных водах промышленных предприятий г. Стерли-тамака и в р. Белой

15. Характеристика объектов исследования 64-68

16. Организация наблюдений и отбора проб 68-74

17. Исследование сточных вод предприятий Стерлитамакского про- 74-75 мышленного узла

18. Результаты исследования сточных вод, поступающих на биоло- 75-85 гические очистные сооружения ЗАО «Каустик»

19. Результаты исследования сточных вод БОС и ОСМС 85-92

20. Результаты исследования условно чистых сточных вод, посту- 92-98 пающих в Левашовский и Бугоровский овраги

21. Расчетная нагрузка на р. Белую полиароматическими углевод о- 98-100 родами, поступающих со сточными водами БОС и ОСМС

3.4. Исследование поверхностной и придонной воды р. Белой 101

1. Результаты исследования поверхностной воды р. Белой 101 -109

2. Сезонные изменения содержания полиароматических И0-112 углеводородов в р. Белой

5. Оценка загрязнения притоков, впадающих в р. Белую 112-113

6. Исследование процессов миграции ПАУ в донных отложениях и в поверхностной и придонной воде р. Белой

3.6.1 Изучение распределения ПАУ в поверхностной и придонной во-

114-121 де р. Белой

3.6.2 Исследование донных отложений р. Белой 121-137
ГЛАВА 4. Прогнозирование степени загрязненности р.Белой поли-

1 -jo

циклическими ароматическими углеводородами

4.1. Расчет скорости самоочищения реки Белая от полициклических

ароматических углеводородов

1. Определение коэффициента смешения 13 8-140

2. Расчет коэффициента смешения в 1 контрольном створе 140

3. Расчет коэффициента смешения во 2 контрольном створе 140-141

4.2. Расчет максимальной концентрации, допустимой в сточных водах 141-142

3. Определение коэффициента скорости самоочищения и периода 142-146 распада ПАУ до концентраций ниже ПДК

4. Прогнозирование степени загрязненности р. Белой полиаромати-

146-149 ческими углеводородами

ГЛАВА 5. Оценка воздействия промышленных выбросов на загрязнение объектов окружающей среды полиароматическими углеводородами

1. Соотношения концентраций полиароматических углеводородов в различных источниках эмиссии их в атмосферу

2. Применение соотношений концентраций полиароматических уг-

153 леводородов для поиска источника загрязнения

ВЫВОДЫ 166

Список использованных источников и литературы 170

Введение к работе

Актуальность темы. Загрязнение природной среды приобретает угрожающий характер. В результате длительного антропогенного воздействия многие водные объекты утрачивают природную способность к самоочищению. Получение сведений о качестве природных вод на основе систематических наблюдений, оценка и прогноз их состояния является важной составляющей экологического мониторинга.

Республика Башкортостан является промышленно развитым регионом РФ и характеризуется высокой концентрацией промышленности в отдельных городах республики. Существенную часть в общем объеме промышленного производства занимают предприятия химической и нефтехимической промышленности. Это обуславливает неизбежность загрязнения природных сред органическими и неорганическими токсическими веществами, присутствующими в сбросах сточных вод и промышленных выбросах предприятий.

Основная водная артерия республики - р.Белая - впадает в р.Каму и таким образом участвует в формировании состава воды р.Волги. Белая имеет рыбохо-зяйственное назначение, а также обеспечивает питьевой водой множество населенных пунктов, в том числе и некоторые районы г.Уфы. В то же время река является приемником сточных вод крупных промышленных предприятий.

Сточные воды южного (Стерлитамакского) промузла являются постоянным источником поступления экотоксикантов в р.Белую, которые оказывают существенное влияние на формирование состава воды в реке, и, следовательно, на жизнь гидробионтов. В число таких соединений входят и полиароматические углеводороды (ПАУ). Наличие у многих из них канцерогенных свойств, мутагенной и тератогенной активности делает эти соединения объектом особого внимания при проведении экоаналитического контроля.

В связи с вышеизложенным, а также, учитывая современный уровень требований к качеству окружающей среды, изучение состава полиароматических углеводородов в сточных водах предприятий Стерлитамакского промузла, оценка влияния их на качество воды и донных отложений р. Белой являются

актуальными. Не менее актуальна также проблема поиска источника образования и поступления ПАУ в объекты окружающей среды.

Цель работы. Исследование содержания полициклических ароматических углеводородов в сточных водах южной промышленной зоны республики, в воде и донных отложениях р.Белой, в воде притоков р.Белой методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с флуориметрическим и ультрафиолетовым детектированием; оценка влияния сточных вод предприятий на качество воды в р.Белой, выявление соотношений концентраций индивидуальных ПАУ для поиска источника образования и поступления ПАУ в объекты окружающей среды.

Задачи исследования:

- инвентаризация сточных вод промышленных предприятий южного промыш
ленного узла, идентификация полиароматических углеводородов по парамет
рам удерживания и определение содержания их в сточных водах;

~ изучение содержания полиароматических углеводородов в воде и донных отложених р.Белой;

^- исследование воды 10 притоков р. Белой на содержание полиароматических
углеводородов с целью выявления других источников поступления ПАУ в р.
Белую на участке от г. Стерлитамака до г. Уфы;

~ изучение закономерностей распределения полиароматических углеводородов между поверхностной и придонной водой реки в зоне влияния сбросов;

~ расчет соотношений концентраций индивидуальных полиароматических углеводородов на основе результатов аналитического контроля промышленных выбросов для поиска источника эмиссии;

- исследование влияния промышленных выбросов предприятия по производ
ству технического углерода на содержание полиароматических углеводоро
дов в снежном покрове территории, прилегающей к предприятию.

Научная новизна:

- отработана методика идентификации и определения содержаний поли
ароматических углеводородов в сточных водах химических и нефтехи
мических предприятий и природных водах методом ВЭЖХ с помощью

7 диодно-матричного и флуориметрического детектирования; рассчитаны

факторы удерживания 16 приоритетных полиароматических углеводородов в условиях обращенно-фазовой хроматографии на колонке Vydac С is при различных составах элюента;

проведены систематические исследования содержания 16 полиароматических углеводородов в р.Белой, изучены закономерности распространения их в воде и донных отложениях;

выявлены характерные полиароматические углеводороды, содержащиеся в сточных водах предприятий и установлено их влияние на качество воды в р.Белой;

найдена корреляционная зависимость содержания полиароматических углеводородов в сточных водах предприятий южного промузла РБ и в р.Белой; получен и систематизирован материал для оценки регионального фонового уровня содержаний ПАУ в малых реках и верховьях р.Белой, площадь водосбора которых находится в непромышленных районах Республики Башкортостан;

рассчитаны коэффициенты скорости самоочищения р.Белой от бенз(д)пирена;

получены соотношения для прогнозирования содержания бенз(я)пирена в р.Белой в зависимости от его концентрации в сточных водах промышленных предприятий южного промузла;

установлена зависимость между содержанием полиароматических углеводородов в промышленных выбросах предприятия по производству технического углерода и снежном покрове, прилегающем к территории этого производства.

Практическая значимость:

установлено постоянное присутствие варьирующих в большом диапазоне концентраций 16 исследованных полиароматических углеводородов в сточных водах предприятий Стерлитамакского промузла;

проведена оценка воздействия сточных вод промышленных предприятий на состояние воды и донных отложений р.Белой на участке от г.Стерлитамака

8 до г.Уфы; установлено, что уровень загрязнения воды р.Белой полиароматическими углеводородами ниже г.Стерлитамака находится в корреляционной зависимости от содержания их в сточных водах;

" на основании результатов аналитического контроля промышленных выбросов производства технического углерода установлена зависимость между содержанием полиароматических углеводородов в снежном покрове и в промвыбросах предприятия;

^_ на основании многолетних исследований по контролю промышленных выбросов различных предприятий выявлены соотношения концентраций полиароматических углеводородов, которые могут быть использованы для поиска источника эмиссии их в окружающую среду.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Международной научно-технической конференции «Наука - образование - производство в решении экологических проблем» (Уфа, 2002), на Всероссийской конференции с международным участием «Диоксины и родственные соединения, экологические проблемы, методы контроля» (Уфа, 2001), на Республиканской конференции «Химическая экология» (Уфа, 2001), на Международной конференции и выставке «Акватерра» (Санкт-Петербург, 2002), на Международной конференции «EUROANALYSIS -12» (Дортмунд, Германия, 2002), на V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2003» с международным участием (Санкт-Петербург, 2003), на Международной конференции «100 YEARS OF CHROMATOGRAPHY» 3^rd Int. Symposium on Separations in BioSciencies SBS 2003 (Москва, Россия, 2003).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 15 работах, в том числе 12 материалах конференций и 3 статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Материал изложен на 186 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 41 таблицу, библиографию из 181 наименования и 2 приложений.

Похожие диссертации на Влияние деятельности предприятий химического и нефтехимического комплекса на загрязнение объектов окружающей среды некоторых районов Республики Башкортостан полиароматическими углеводородами

Влияние долговременного применения пентахлорфенолята натрия в лесопромышленном комплексе на загрязнение гексахлорбензолом объектов окружающей среды Европейского Севера Российской ФедерацииВельямидова, Анна Владиславовна

Оценка техногенных потоков углеводородов в поймах рек в зоне влияния нефтехимических предприятий : на примере Республики БашкортостанГалинуров, Ильдус Рафикович

Санитарно - гигиеническая оценка экологического риска влияния деятельности предприятий химической промышленности на состояние водной среды и здоровье населения : на примере Белореченского района Краснодарского краяБерюх, Анна Федоровна

Биологическая активность почв Зауралья Республики Башкортостан в условиях техногенного загрязнения предприятиями горнорудного комплексаИльбулова Гульназ Ражаповна

Комплексы микроскопических грибов в лесных экосистемах при загрязнении газовоздушными выбросами алюминиевого предприятияКорнейкова Мария Владимировна

Цитогенетический мониторинг загрязнения окружающей среды с использованием растительных тест-объектовКалаев Владислав Николаевич

Эколого-аналитическая оценка воздействия ракетно-космической деятельности на объекты окружающей среды в районах Европейского Севера Российской ФедерацииБырька, Андрей Анатольевич

Экологические исследования объектов природной среды в районах нефтедобычи с применением биотестированияЗахариков Евгений Сергеевич

Влияние углеводородов и тяжелых металлов на некоторые звенья метаболизма головастиков шпорцевой лягушки (Xenopus Laevis)Шепило Владимир Юрьевич

Влияние гуматов на токсичность углеводородов нефти Дагуров Алексей Владимирович