Н. Левченко, Є. Хоботова

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

ЗАБРУДНЕННЯ ТЕРИТОРІЇ ЗМІЇВСЬКОЇ ТЕС ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ

Теплоенергетика дає 12 % всіх твердих промислових відходів. В основному це зола та шлаки. Останнім часом золу стали використовувати для різних цілей. Однак одним з недоліків використання золи є вміст в ній важких металів (ВМ). Значний, внесок у забруднення вносять ТЕС, що працюють на вугіллі. Джерелом важких металів при цьому є як тонкодисперсні частки золи і зола, що надходить в золовідвали. Максимальна кількість димових викидів осідає в зоні 2,5-4 км від електростанцій. Зола, що видувається зі золовідвалов, здатна створювати в ґрунті концентрації важких металів у кілька разів більше, ніж за рахунок викидів із труб.

На частку Зміївської ТЕС доводиться близько 60 % загальної маси промислових викидів Харківської області. Ефективність існуючих золоуловлювачів становить усього 90,1 %, що не забезпечує необхідного ступеня очищення. Максимальні-разові концентрації шкідливих речовин в атмосфері перевищують ГДК за золою в 5,4 рази. Всі тверді відходи, що утворюються при експлуатації ТЕС направляються в золовідвал. Надходження ВМ із золовідвалу можливо із зливовим стоком при вилужуванні ВМ зі шлаків і змиванні високодисперсних фракцій зол, при його пиленні. З його поверхні здувається 104,3 т пилу в рік, який осідає на грунт.

Метою роботи було визначення особливостей розповсюдження ВМ від Зміївської ТЕС, процеси акумуляції ВМ у ґрунтах даної території, вплив рН на ці процеси та зміни рН під впливом макроскладу ґрунтів і надходження ВМ.

Концентрації ВМ у водній витяжці з ґрунтів визначали методами: атомно-емісійним спектральним аналізом, атомно-абсорбційним аналізом та методом капілярного електрофорезу. Для досліджень було вибрано найбільш шкідливі ВМ різного класу небезпеки. Найбільш розповсюдженими забруднювачами території району є Cu, Sr, Co, V, Cr. Найбільш забрудненими є території у радіусі 10 км від ТЕС.

Рухливість ВМ визначається рН. Катіонні форми більш рухливі у кислому, а аніоногени – у лужному середовищі. Розглянута залежність рН від складу ґрунтів і вплив деяких важких металів на рН середовища. Найбільший коефіцієнт кореляції між рН ґрунтів і мікроелементами спостерігається для Fe, Al, Si.

Відносно ГДК всі ґрунти відносяться до сильнозабруднених. Розкид значень коефіцієнтів концентрування Кс наступний (в дужках значення Кс на відстані 10 км від Зміївської ТЕС): V 0,05-2 (0,13); Co 0,5-6 (1); Cu 2-16,7 (4,7); Nі 1-12,5 (1,5); Pb 0,2-1,6 (0,38); Pb_{рухлив.} 1-8,3 (2); Cr 1,7-33,3 (0,43); Zn 0,5-6 (0,52). Таким чином, на відстані 10 км ґрунт є сильнозабрудненим за міддю та рухливій формі свинцю. За Со і Nі він є середньозабрудненим, за іншими металами рівень забруднення ще менше. Однак сумарний рівень забруднення на відстані 10 км дуже великий.

З ростом рН спостерігається зниження концентрації Al, коефіцієнт кореляції 0,6-0,9. Високий коефіцієнт кореляції від рН для Sі. Для інших елементів (Sr, Zr, Сr) кореляція не виявлена.

Існує кілька підходів, що забезпечують зниження рівня забруднення ґрунтів ВМ:

– зменшення об’ємів викидів;

– забезпечення використання золошлакових відходів;

– забезпеченням дискримінації ВМ у ґрунті.

Основна кількість ВМ надходить у навколишнє середовище із продуктами згоряння. Намічена реконструкція блоку № 1 дозволить знизити його вплив на навколишнє середовище, підвищити економічність і надійність роботи. Планується реконструкція топкової камери з відкритої в "плечову" з газощільними екранами, прямоточними пальниками та крутонахиленою холодною лійкою. При цьому потужність зростає на 14 %, а паропродуктивність на 10 % при забезпеченні високої екологічності процесу згоряння. Викиди золи знизяться в 27 разів.

Відносно складування золошлаків. Золовідвал на цей момент заповнений на 95,8 %. Так як будівництво нового золовідвалу та реконструкція старого найближчим часом не передбачені, то проблему накопичення відходів необхідно вирішити шляхом їх утилізації в інших галузях промисловості. Найбільш доцільною нам представляється утилізація золошлаків у виробництві цементу. Золи ТЕС складаються в основному зі SіО₂ та Al₂O₃. Вміст у них оксиду кальцію звичайно не перевищує 5 %. Не доводиться очікувати принципових розходжень у протіканні процесів виробництва і твердіння цементів, що містять їх. Паливні золи та шлаки використовуються як активні добавки до цементів і компоненти цементної сировинної суміші.

Дискримінація ВМ у ґрунті. Основний її зміст полягає в інактивації ВМ, в ослабленні їхньої атаки на живі організми. Прийоми детоксикації: внесення вапна і застосування органічних добрив.

При вапнуванні ґрунту надходження важких металів у рослини зменшується

– внаслідок зростання рН: важкі метали випадають із ґрунтового розчину в осад у виді гідроксидів, карбонатів і фосфатів;

– у результаті зростання рН і вмісту в ґрунті Са²⁺ зменшується здатність коренів рослин до поглинання ряду важких металів, зокрема Рb;

– вапнування сприяє утворенню комплексів органічних речовин ґрунту з ВМ.