Анотація до роботи:

Трунова І. О. Техногенний вплив елементів кадмію та свинцю, що містяться у відвалах фосфогіпсу, на навколишнє середовище. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – Екологічна безпека. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний університет», Київ, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню техногенного впливу елементів важких металів, що містяться у відвалах фосфогіпсу, на навколишнє середовище.

Наведені дані про світові запаси фосфорних руд, обсяг видобутку фосфатів, динаміку обсягу споживання. Проаналізовано хімічний склад фосфоровмісної сировини на вміст важких металів. Наведені дані про взаємодію навколишнього середовища зі сполуками токсичних елементів, особливості прогнозування забруднення ними навколишнього середовища. Дана техніко-економічна та екологічна оцінка виробництва фосфорних добрив.

Розроблено математичну модель, що встановлює функціональну залежність вмісту досліджуваного мігранта в геохімічному ландшафті від просторових координат і часу. Розроблена структурно-функціональна модель ландшафту спирається на припущення, що геохімічна структура ландшафту визначається його міграційною структурою, тобто водно-повітряною і біологічною міграцією, а вся фактична різноманітність міграційних процесів зводиться до надходження і витрат мігранта в елементарній фації ландшафту (ЕФЛ) і переходу його від однієї ЕФЛ до іншої, тобто балансу мігранта в рамках ЕФЛ.

Інтервал часу охоплює повний цикл міграцій — компонентів міграційної структури, зв'язаних з припливом речовин ззовні і відтоком їх за межі ЕФЛ; мобілізацією мігрантів та іммобілізацією їх, тобто переходом нерухомих форм у рухомі і навпаки; перерозподілом мігрантів усередині ЕФЛ.

Виведено диференціальне рівняння руху та накопичення мігранта у твердій фазі.

На основі експериментальних досліджень та результатів математичної моделі за допомогою регресійного аналізу встановлено форму залежності між глибиною міграції важких металів за профілем ґрунту та фосфогіпсу та режимом накопичення мігрантів у твердій фазі. Виявлено, що розподіл вмісту всіх досліджуваних елементів за профілем сірого лісового ґрунту проходить таким чином, що максимального навантаження зазнають верхні горизонти ґрунту, в яких відбувається їх закріплення. Підзолистий процес зумовлює зниження концентрацій елементів у підзолистому горизонті і збільшення їх в ілювіальному горизонті, що може бути пов’язано з вимиванням металів з вищих горизонтів.

За допомогою регресійного аналізу встановлено форму залежності між глибиною міграції важких металів за профілем ґрунту та фосфогіпсу і режимом накопичення мігрантів у твердій фазі. На основі вибіркових даних було знайдено оцінку цих параметрів і перевірено відповідність прийнятої моделі експериментальним даним.

Наведені методика та результати дослідження на зв’язок між рухомими формами та валовим вмістом свинцю і кадмію у сірому лісовому ґрунті.

Одержані результати залежності водопроникності ґрунту від його вологості та вмісту дрібнодисперсних часток фосфогіпсу.

Пропонується розширення ємності відвалу фосфогіпсу виробництва фосфорних добрив ВАТ „Сумихімпром” без відводу додаткових сільгоспугідь, а також складування залізного купоросу у тілі запроектованого відвалу.

Запропоновано та досліджено протифільтраційний екран по дну, укосах і поверхні чаші відвалу фосфогіпсу та залізного купоросу.

Для забезпечення відводу рідини від проектованого відвалу фосфогіпсу ВАТ „Сумихімпром” проектом передбачена єдина дрема по дну відвалів залізного купоросу та фосфогіпсу до ставка-акумулятора.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню забруднення ґрунтів району відвалу фосфогіпсу елементами важких металів, таких як кадмій та свинець.

1. На підставі проведеного аналізу родовищ фосфоровмісної сировини обґрунтовано використання підприємствами України сировини Північної Африки.

2. На підставі аналізу фізико-хімічних властивостей ґрунту та фосфогіпсу встановлено, що для визначення валового вмісту важких металів найбільш придатною є методика атомно-абсорбційної спектрометрії з полум'яною та безполум'яною атомізацією.

3. Досліджено вміст кадмію та свинцю у пробах ґрунту і фосфогіпсу і виявлено, що найбільший вміст досліджуваних елементів зосереджений у гумусовому та ілювіальному горизонтах.

4. Дослідження фізико-хімічних властивостей дрібнодисперсного матеріалу фосфогіпсу показали, що у районі, який досліджувався, переважають мікрочастинки розміром 10^-6 м і становлять 95% загальної кількості.

5. Виявлено, що при потраплянні дрібнодисперсних частинок фосфогіпсу у ґрунт швидкість фільтрації різко падає, що свідчить про докорінну зміну природи даного ґрунту.

6. Розроблена математична модель накопичення солей токсичного елемента в ізольованій елементарній фації ландшафту, яка дозволяє розрахувати міграцію елемента незалежно від величини та природи його рухомості.

7. Розроблена математична модель міграції солей токсичного елемента в одновимірному геохімічному ландшафті, що описується рівням руху й нагромадження мігрантів у ландшафті, на прикладі водної міграції. Отримане рівняння описує спільну міграцію в ландшафті усіх елементів і речовин. Між величинами, що одержані дослідним шляхом, та результатами розв’язання математичної моделі спостерігався тісний кореляційний зв’язок, особливо для фосфогіпсу.

8. Встановлено, що екологічна ситуація, яка склалася у районі діючого відвалу, згідно з розрахунками показника інтенсивності забруднення природного компонента кадмієм та свинцем є помірно небезпечною.

9. Запропоновано збільшення ємності існуючого відвалу фосфогіпсу з метою забезпечення безперебійної роботи підприємства ВАТ „Сумихімпром” та складування у тілі фосфогіпсу, відхід сірчанокислотного виробництва залізного купоросу, а також розроблення протифільтраційного екрана для даного відвалу з метою охорони навколишнього середовища.

10. Запропоновано по дну та укосах чаші відвалу фосфогіпсу протифільтраційний екран з важкого нафтового залишку та глини; по верху, низу та укосах відвалу залізного купоросу – пошарове використання поточного ущільненого фосфогіпсу, кальцієвмісного прошарку (вапняковий щебінь) та поточного ущільненого фосфогіпсу.

11. Економічна ефективність від застосування в проекті нових і прогресивних технічних рішень становила 96 тис. 372 гривні.

Публікації автора:

1. Трунова І.О., Вакал С.В. Екологічні аспекти використання північноафриканських фосфоритів // Вісник Сумськ. нац. аграрного унів. Сер. Механізація та автомат. виробничих процесів. – 2003. – Випуск 10. – С. 259-263.

Здобувачем здійснено огляд сировинної бази родовищ України та світовий експорт. Наведена порівняльна характеристика власної сировини та фосфоритів Північної Африки на вміст токсичних речовин.

2. Пляцук Л. Д., Вакал С. В., Трунова І. О. Екологічне обґрунтування вибору сировини для вітчизняного виробництва мінеральних добрив // Вісник Сумськ. держ. унів. Сер. Технічні науки. – 2003. - №3 (49). – С. 136-138.

Здобувачем досліджено виробництво мінеральних фосфорних добрив, виявлена причина зниження виробництва та запропоновано використання закордонної сировини.

3. Трунова И.А. Миграция тяжелых металлов твердых отходов производства минеральных удобрений в районе отвалов фосфогипса // Вісник Кременчуцького держ. політехн. унів. – 2003. - №4 (21). – С. 175-177.

4. Трунова І.О., Вакал С.В., Пляцук Л.Д. Исследование подвижности тяжелых металлов в грунтах ландшафтов в районе отвалов фосфогипса // Вісник Сумськ. держ. унів. Сер. Технічні науки. – 2004. - №2 (61). – С. 170-174.

Здобувачем виявлено залежності розподілу важких металів від середовища перебування.

5. Трунова І.О. Розробка протифільтраційного екрана для відвалу фосфогіпсу // „Екологія”. Збірник наук. праць Східноукраїнського нац. унів. ім. В. Даля. – Луганськ. – 2005. – №1(3). – С. 74-76.

6. Трунова І.О. Екологічна оцінка стану забруднення ґрунтів району відвалу фосфогіпсу ВАТ „Сумихімпром” важкими металами // Вісник Сумськ. держ. унів. Сер. Технічні науки. – 2006. - №5 (89). – С. 135-138.

7. Пляцук Л.Д., Трунова І.О., Васькін Р.А. Моделювання техногенного забруднення грунтів району відвалу фосфогіпсу // Вісник Кременчуцького держ. політехн. унів. – 2006. - №6 (41). – С. 123-126.

Здобувачем розроблена математична модель міграції будь-якого елемента в геохімічному ландшафті.

8. Вплив виробництва мінеральних добрив на навколишнє середовище (на прикладі ВАТ „Сумихімпром”) / І.О. Трунова, Н.І. Андрієнко // Збірник тез Міжнародної конференції студентів і молодих вчених „Екологічні проблеми міст і промислових зон: шляхи їх вирішення”. – Львів: СПОЛОМ, 2003. – С. 233-236.

Здобувачем дана екологічна оцінка виробництва мінеральних фосфорних добрив.

9. Забруднення ґрунтів важкими металами в районі відвалів фосфогіпсу / І.О. Трунова // Сборник тезисов Международного симпозиума „Межрегиональные проблемы экологической безопасности”. – Сумы: Изд-во „Довкілля”, 2003. – С. 71.

10. Фосфор – як біогеохімічний елемент / І.Ю. Бажина, І.О. Трунова // Материалы научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов инженерного факультета СумГУ. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2003. – С. 77.

Здобувачем розглянуто світові запаси фосфору та його роль у навколишньому середовищі.

11. Структурно-функціональна математична модель розподілу кадмію та свинцю по профілю ґрунтів у районі відвалів фосфогіпсу / І.О. Трунова // Материалы научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов инженерного факультета СумГУ. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2004. – С. 135-136.

12. Залежність вмісту важких металів у твердому відході виробництва фосфорних добрив від просочування середи перебування / І.О. Трунова, Л.Д. Пляцук // Матеріали науково-технічної конференції викладачів, співробітників, аспірантів і студентів інженерного факультету СумДУ. – Суми: Вид-во СумДУ, 2006. – С. 64-65.

Здобувачем досліджено ґрунти на просочування та визначено коефіцієнт фільтрації.

13. Вплив фосфорних добрив на вміст важких металів у ґрунтах сільськогосподарських угідь і продукції рослинництва / І.О. Трунова, Є.В. Мазнєва // Матеріали науково-технічної конференції викладачів, співробітників, аспірантів і студентів інженерного факультету СумДУ. – Суми: Вид-во СумДУ, 2006. – С. 59.

Здобувачем здійснено аналіз забруднення ґрунтів від застосування фосфорних добрив.