Сорбционные свойства горных пород и их роль в обеспечении безопасного функционирования установок по хранению и захоронению отходов

В современном мире с развитием промышленности стоят достаточно остро вопросы загрязнения окружающей среды. Глобальные промышленные системы производства и потребления имеют значительные последствия для окружающей среды и, как следствие, для здоровья человечества. Помимо бесконтрольного использования природных ресурсов, приводящего к истощению природных запасав, существует проблема их возвращения в окружающую среды в виде опасных и токсичных отходов производства. Существует три основных класса опасных отходов: биологические, химические и радиоактивные. Биологические органические отходы несут в себе инфекционную угрозу для здоровья человека и других организмов, помимо этого при их разложении выделяются парниковые газы, в частности метан.

---

Если нужно выполнение контрольных на заказ в Перми - Work5 поможет.

---

Химические отходы в основном по своей природе являются высокотоксичными, содержат в себе тяжелые металлы (ртуть, свинец, мышьяк и т.д.), органические токсичные вещества. Источником опасных химических отходов являются в первую очередь отходы промышленных производств, а также строительный мусор, сжигание ископаемого топлива, природный газ, пестициды, гербициды, удобрения, медицинские препараты, батарейки. С развитием в XX веке новой отрасли энергетики – атомной энергетики, появилась опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды. Но одновременно с огромным преимуществом в виде увеличения количества производимой электрической и тепловой энергии, развитие атомной энергетики привело к появлению проблемы радиоактивного загрязнения окружающей среды. Радиоактивные отходы, различные по своему агрегатному состоянию и удельной активности, аккумулируются в растительности, почве, проникают в грунтовые воды и способны переноситься на значительные расстояния воздушными массами, миграцией в почве и воде, тем самым увеличивая площадь радиоактивного загрязнения. На сегодняшний день известно несколько основных способов переработки отходов, основным из которых является их захоронение. Основное требование, предъявляемое к захоронению отходов, это их изоляция от биосферы на период потенциальной опасности для человека. Чаще всего выбирают места, значительно удаленные от источников питьевой воды, сельскохозяйственных угодий, населенных пунктов и зон отдыха. При выборе места захоронения необходимо учитывать данные о геологическом строении, тектоническом режиме и гидрогеологии региона, о минеральном составе, петрофизических и сорбционных свойствах вмещающих пород и т.д. с целью минимизации возможности проникновения отходов и продуктов их разложения в окружающую среду. Одним из наиболее важных показателей является сорбционные свойства пород, используемых для захоронения отходов. Породы, обладающие высокими сорбционными свойствами, примыкая непосредственно к контейнеру с отходами, создают барьер и препятствуют поступлению вредных веществ в подземные воды. Таким образом, на сегодняшний день изучение сорбционных свойств пород для поиска оптимальных условий при захоронении и складировании отходов является актуальной задачей. Целью данной работы являлось изучение и анализ сорбционных свойств горных пород и их роли в обеспечении безопасного функционирования установок по хранению и захоронению отходов. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: 1. рассмотрение основных типов природных сорбентов; 2. изучение основных горных пород и их сорбционной способности применительно к различным вредным веществам, выделяющимся из отходов; 3. анализ применимости горных пород для безопасного захоронения отходов, в том числе радиоактивных. Объектом исследования в данной работе являются горные породы; предметом исследования являются их сорбционные свойства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Способ утилизации отходов путем захоронения в горных породах, удаленных от местообитания населения и расположения используемых им природных ресурсов, является наиболее реальным и перспективным на сегодняшний день. Поэтому увеличивается актуальность исследований минерального состава, петрофизических и сорбционных свойствах вмещающих горных пород и поиска наиболее подходящих месторождений, обеспечивающих практически полную изоляцию вредных веществ, выделяющихся из отходов, от объектов окружающей среды. В данной работе были изучены свойства различных горных пород и проанализированы их сорбционные свойства, позволяющие использовать их в качестве барьеров для изоляции отходов. Наиболее перспективными горными породами являются глинистые благодаря следующим свойствам: высокая сорбционная способность, пластичность, набухаемость, стабильность, низкая водопроницаемость. Сорбционная активность глин определяется совокупностью двух показателей: минеральный и гранулометрический составы. Высокой сорбционной способностью обладают кристаллические скальные горные породы и соляные месторождения с примесями глинистых пород. Перспективным направлением исследований также является изучение способов усиления сорбционной активность горных пород различными способами: механической обработкой, термической модификацией и химической активацией с использованием химических реагентов, таких как кислоты, щелочи, соли с различной продолжительностью воздействия.

1. Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» от 24.06.1998 N 89-ФЗ (последняя редакция). – Текст : электронный // КонсультантПлюс. Надежная правовая поддержка. – URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_19109 (дата обращения: 05.03.2023). – Режим доступа: общий доступ. 2. Дистанов, У. Г. Минеральное сырье. Опал-кристобалитовые породы : [Справочник] / У. Г. Дистанов; Науч. ред. Е. М. Аксенов, А. С. Филько; М-во природ. ресурсов Рос. Федерации. – Москва : Геоинформмарк, 1998. – 27, [1] с. – Текст : непосредственный. 3. Зонхоева, Э. Л. Природные цеолиты Забайкалья: свойства и применение / Э. Л. Зонхоева; отв. ред. А. М. Плюснин. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2018. – 192 с. – Текст : непосредственный. 4. Комаров, В. С. Адсорбционно-структурные, физико-химические и каталитические свойства глин Белоруссии / В. С. Комаров. – Минск: Наука и техника, 1970. – 320 с. – Текст : непосредственный. 5. Лыгина, Т. З. Технологии химической активации неорганических природных минеральных сорбентов: монография / Т. З. Лыгина, О. А. Михайлова, А. И. Хацринов, Т. П. Конюхова. – Казань: Казанский университет, 2009. – 120 с. – Текст : непосредственный. 6. Осипов, В. И. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств / В. И. Осипов, В. Н. Соколов. – Москва : ГЕОС, 2013. – 578 с. – Текст : непосредственный. 7. Пешковский, Л. М. Инженерная геология: Учебное пособие для студентов вузов / Л. М.Пешковский, Т. М. Перескокова. – Москва : Высш. школа, 1982. – 341 с. – Текст : непосредственный. 8. Путилина, В. С. Адсорбция тяжелых металлов почвами и горными породами. Характеристики сорбента, условия, параметры и механизмы адсорбции: аналит. обзор / В. С. Путилина, И. В. Галицкая, Т. И. Юганова; Учреждение Рос. акад. наук Гос. публич. науч.-техн. б-ка Сиб. отд-ния РАН, Учреждение Рос. акад. Наук Ин-т геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН. – Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 2009. – 155 с. –ISBN 978-5-94560-175-8. – Текст : непосредственный. 9. Савоненков В. Г. Глины как геологическая среда для изоляции радиоактивных отходов / В. Г. Савоненков, Е. Б. Андерсон, С. И. Шабалев. – Санкт-Петербург : ИД «Инфо Ол», 2012. – 215 с. – Текст : непосредственный. 10. Савоненков, В. Г. Геохимические исследования подземных ядерных взрывов в каменной соли как аналогов захоронения РАО в соляных формациях / В. Г. Савоненков, С. И. Шабалев. – Санкт-Петербург: Издательский дом «Инфо Ол», 2014. – 270 с. – Текст : непосредственный. 11. Соколова, Т. А. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен: учеб. пособие по некоторым главам химии почв. / Т. А. Соколова, С. Я. Трофимов– Тула: Гриф и К, 2009. – 172 с. – Текст : непосредственный. 12. Шумяцкий, Ю. И. Промышленные адсорбционные процессы : учебное пособие для студентов химико-технологических специальностей вузов / Ю. И. Шумяцкий. – Москва : КолосС, 2009. – 182, [1] с. – ISBN 978-5-9532-0656-3. – Текст : непосредственный. 13. Анюхина, А. В. Влияние термической обработки глин на их адсорбцию по красителю метиленовый голубой / А. А. Анюхина, В. В. Середин, А. В. Андрианов, Т. Ю. Хлуденева // Недропользование. – 2021. – №2. – С. 52-57. – Текст : электронный. // Научная электронная библиотека «КиберЛенинка». – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-termicheskoy-obrabotki-glin-na-ih-adsorbtsiyu-po-krasitelyu-metilenovyy-goluboy (дата обращения: 05.03.2023). – Режим доступа: общий доступ. 14. Бухтояров, О. И. Сорбция тяжелых металлов (Cu2+, Cd2+, Pb2+, Zn2+) на бентонитовой глине Зырянского месторождения Курганской области / О. И. Бухтояров, Л. В. Мосталыгина, Д. Н. Камаев, А. В. Костин // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2011. – Т. 11. – Вып. 4. – С. 518-524. – Текст : непосредственный. 15. Изотова, А. В. Роль природных и инженерных барьеров при захоронении радиоактивных отходов / А. В. Изотова, Г. Н. Белозерский, В. Г. Савоненков, С. И. Шабалев // Вестник СПбГУ. Сер. 7. – 2015. – Вып. 4. – С. 110-123. – Текст : непосредственный. 16. Ильясова, Р. Р. Изучение влияния степени дисперсности природных и синтетических материалов на их сорбционные свойства по отношению к ионам хрома (VI) / Р. Р. Ильясова, Г. В. Шагаргазина, Э. Д. Мирхайдарова, Ф. Д. Гимашева, Р. И. Аккужина // Академическая публицистика. Химические науки. 2019. – Т. 2. – С. 16-17. – Текст : непосредственный. 17. Кривохатский, А. С. О возможности создания хранилища радиоактивных отходов в залежах глин ленинградской области // А. С. Кривохатский, В. С. Дубровин, Ю. М. Рогозин // Использование подземного пространства страны для повышения безопасности ядерной энергетики. Апатиты. – 1995. – Часть 3. – С. 34-40. – Текст : непосредственный. 18. Лаверов, Н. П. Кристаллические породы как среда для захоронения радиоактивных отходов / Н. П. Лаверов, Б. И. Омельяненко, С. В. Юдинцев // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2010. – т. LIV. – № 3. – С. 69-80. – Текст : непосредственный. 19. Медведева, Н. А. Сорбционная способность глин, подверженных сжатию / Н. А. Медведева, Ситева О. С. Ольга, В. В. Середин Викторович // Недропользование. – 2018. – №2. – Текст : электронный. // Научная электронная библиотека «КиберЛенинка». – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sorbtsionnaya-sposobnost-glin-podverzhennyh-szhatiyu (дата обращения: 05.03.2023). – Режим доступа: общий доступ. 20. Мелентьева, И. А. Перспективы использования глауконитового концентрата Вятско-камского месторождения в сельском хозяйстве / И. А. Мелентьева, Сырчина Н. В., Терентьев Ю. Н. // Экология родного края: проблемы и пути их решения: материалы XVII Всероссийской научно­практической конференции с международным участием / ВятГУ. – Киров, 2022. – Книга 1. – С. 214-217. – Текст : непосредственный. 21. Холмадов, М. Н. Поверхностные характеристики некоторых природных и обработанных глин Таджикистана / М. Н. Холмадов, Ф. С. Шаропов, А. М. Салимов, М. А. Куканиев // ДАН РТ. – 2011. – №8. – С. 653-656. – Текст : электронный. // Научная электронная библиотека «КиберЛенинка». – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/poverhnostnye-harakteristiki-nekotoryh-prirodnyh-i-obrabotannyh-glin-tadzhikistana (дата обращения: 04.03.2023). – Режим доступа: общий доступ. 22. Хурамшина, И. З. Сорбционное извлечение меди (II) из водных растворов природными минеральными сорбентами на основе опал-кристобалитовых пород / И. З. Хурамшина, А. Ф. Никифоров, И. Н. Липунов, И. Г. Первова // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2014. – Т. 14. – Вып. 2. – С.338-344. – Текст : непосредственный. 23. Чулков, A. Н. Особенности оценки ионообменных характеристик глин / A. Н. Чулков, B. И. Дейнека, Л. А. Дейнека // Научные ведомости. Серия Естественные науки. – 2011. – № 15 (110). – Выпуск 16. – С. 88-94. – Текст : непосредственный. 24. Эпова, Е. С. Процессы активации сорбционных свойств цеолитовых пород Шивыртуйского месторождения (Восточное забайкалье) / Е. С. Эпова, О. В. Еремин, О. С. Русаль, Р. А. Филенко // Минералогия техногенеза. – 2015. – № 16. – С. 148-154. – Текст : непосредственный.