CC BY
11процесс стационарный; гидродинамический режим электролитического генератора водорода принят близким к режиму идеального вытеснения.
Уравнение, описывающее изменение температуры по длине реактора, имеет вид
-dT/dr = l/CpX^iAtfi (3)
Подставив в формулу (1) вместо константы скорости выражения ее функциональной зависимости от температуры, соответствующей значениям энергии активации Е и предэкспоненциальному множителю к0 по уравнению (2), и дополнив (1) уравнением теплового баланса (3), получим систему дифференциальных уравнений, описывающих физико-химические процессы в генераторе водорода:
dCJdT = -0,211 ■ 105ехр(—0,789 ■ 10*/RT)^ dC2/dT = 0,211 ■ 105ехр(—0,789 ■ 104/RT)C1 dC3/dT = 0,1055 ■ 1 0 5 ехр(-0,789 ■ 1 О4 /RT)С1 (4) dT/dt = 117,06 ■ 105ехр(—0,789 ■ 10*/RT)^
Результаты решения совместной системы уравнений (4) позволили получить профили изменения температуры и концентрации продуктов, значения которых представлены в таблице 3.
Таблица 3. Значения концентраций и температуры от времени контакта в статическом режиме
Время контакта т, час Концентрации веществ, % Температура, К
Си, Со, сн7о
0 0 0 0,05 273
0,12 0,0065 0,0033 0,0381 317
0,24 0,0260 0,0066 0,0332 326
0,36 0,0382 0,0134 0,0202 335
0,48 0,0453 0,0245 0,0125 338
Таким образом, предложено математическое моделирование процесса получения водорода в электролитическом генераторе на основе кинетического эксперимента с целью прогнозирования основных физико-химических закономерностей и выбора оптимального аппаратурного оформления процесса.
Список литературы
1. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М:. Глобус, 2002. 352 с.
2. Кудрявцева О.В. Техническая гальванопластика. СПб: Политехника, 2010. 148 с.
ГИДРОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКИ ЧИТА ЗА 2013 - 2017 гг. Вдовина Н.Е.
Вдовина Нина Евгеньевна — студент, кафедра экологии, экологического и химического образования, факультет естественных наук математики и технологий, Забайкальский государственный университет, г. Чита
Аннотация: в статье анализируется гидрохимическое состояние р. Чита в Забайкальском крае, которая протекает в черте г. Читы. Целью работы является выявление негативного воздействия городской агломерации на поверхностные воды реки.
Ключевые слова: анализ, гидрохимия, гидрохимическое состояние, химическое загрязнение, поверхностные воды.
Река Чита, протекающая в пределах городской черты города Читы, имеет большое значение в целях рекреации и в хозяйственно-бытовом использовании жителями города. В связи с чем, знание экологического состояния водотока имеет и научное, и практическое значение.
Анализ гидрохимического состояния р. Чита был проведен по данным Забайкальского Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2013-2017 гг. (табл. 1).
2013 2014 2015 2016 2017
pH, единицы рН 6,99±0,046 6,74±0,052 7,01±0,03 6,72±0,05 6,78±0,06
6,85±0,054 6,84±0,041 6,80±0,05 6,84±0,06 6,95±0,08
Общая минерализация, мг/л 80,30±11,60 60,38±11,70 67,74±12,84 71,13±17,70 63,96±20,09
293,0±41,4 369,0±46,5 282,0±70,6 372,1 ±93,0 284,0±85,8
NO2, мг/л 0,004±0,002 0 0,006±0,004 0 0,005±0,001
0,356±0,166 0,402±0,081 0,435±0,267 0,119±0,030 0,223±0,164
NO3, мг/л 0,058±0,029 0,040±0,025 0,030±0,001 0,083±0,021 0,003±0,001
1,05±0,522 1,63±0,548 0,030±0,001 1,926±1,613 0,794±0,198
МИ4, мг/л 0,044±0,010 0,048±0,013 0,120±0,070 0,069±0,017 0,043±0,015
2,66±0,544 3,35±0,591 1,04±0,33 0,883±0,221 2,35±1,47
PO4, мг/л 0,004±0,004 0,022±0,014 0,012±0,004 0,002±0,001 0,004±0,001
1,03±0,442 1,21±0,25 0,331±0,078 0,366±0,091 0,763±0,650
Fe, мг/л 0,45±0,15 0,39±0,19 0,13±0,04 0,16±0,04 0,21±0,09
0,38±0,09 0,19±0,05 0,11±0,05 0,12±0,03 0,40±0,10
Mn, мкг/л 187,0±29,0 152,0±19,0 41,87±17,20 31,0±19,0 57,12±29,70
270,0±6,54 188,0±21,1 81,88±38,23 41,75±26,66 70,63±17,66
Од, мкг/л 2,43±0,573 2,73±0,590 1,66±0,50 2,74±0,69 2,09±0,52
4,31±0,966 2,59±0,611 1,97±0,70 3,01±0,75 2,34±0,52
Zn, мкг/л 34,10±10,10 28,80±14,50 2,90±1,05 3,44±0,86 6,05±3,35
36,40±9,70 9,49±2,69 13,32±3,33 8,44±2,11 8,91±5,10
Нефтепродукты, мг/л 0,181±0,060 0 0,035±0,012 0,061±0,022 0,006±0,002
0,345±0,118 0,010±0,001 0,028±0,010 0,050±0,018 0
Примечание: числитель - 0,5 км выше г. Читы; знаменатель - в черте г. Чита, 0,2 км выше устья.
рН. Одним из важнейших показателей, которые определяют качество воды, является рН воды (водородный показатель), во многом обуславливающий характер химических и биологических процессов, происходящих в воде. В зависимости от величины рН может изменяться скорость протекания химических процессов, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ [1].
Значения рН р. Чита (0,5 км выше г. Читы) изменяются от 6,72 до 7,01. А в черте г. Чита (0,2 км выше устья) значения рН изменятся от 6,80 до 6,95. Показатель рН воды в реке Чита в исследуемых точках соответствует нормативным показателям рН речной воды, так как заключается в пределах рН 6,5-8,5.
Общая минерализация. Этот показатель характеризует общее количество веществ (кроме газов), которые содержатся в воде в растворенном состоянии [2]. Минерализация воды в контрольном створе р. Чита (0,5 км выше г. Читы) не превышает 80 мг/л. В то время, как в черте г. Чита (0,2 км выше устья) значение минерализации превысило в 4,1 раза и достигает 372 мг/л. Следовательно, городская агломерация оказывает воздействие на повышение минерализации воды.
Биогенные элементы. Азот и фосфор играют важную роль в оценке водных экосистем, потому что принимают участие в процессах жизнедеятельности гидробионтов. Это важнейшие биогенные элементы, чаще всего лимитирующие развитие продуктивности водоёмов. Поступление избытка фосфора и азота приводит к неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта. То есть, происходит так называемое эвтрофирование (изменение трофического статуса водоёма)[3].
В р. Чита (0,5 км выше г. Читы) содержание нитратов варьирует от 0,003 до 0,083 мг/л, тем не менее, показатели нитратов в р. Чита в черте г. Чита, (0,2 км выше устья) возросли до 10-643 раз, и варьируют от 0,030 до 1,93 мг/л.
Содержание нитритов в р. Чита (0,5 км выше г. Читы) не превышает 0,006 мг/л. А в черте г. Чита, (0,2 км выше устья) значения возрастают от 0,119 до 0,402 мг/л, что превышает предыдущие значения от 20 до 67 раз.
Содержание аммиака в р. Чита (0,5 км выше г. Читы) изменяется от 0,043 до 0,120 мг/л. А в черте г. Чита (0,2 км выше устья) значения показателя аммиака возрастают от 0,883 до 3,35мг/л.
Содержание фосфатов в р. Чита (0,5 км выше г. Читы) изменяется от 0,002 до 0,022 мг/л. А в черте г. Чита, (0,2 км выше устья) значения показателя аммиака возрастают от 0,331 до 1,21 мг/л.
Таким образом, стоки с городской территории оказывают негативное воздействие на качество воды - увеличивается содержание азота и фосфора.
Группа элементов, называемых тяжелыми металлами (ТМ), принимает активное участие в биологических процессах, многие из них входят в состав ферментов. Набор «тяжелых металлов» во многом совпадает с перечнем «микроэлементов»[4]. К числу ТМ относятся представленные в таблице железо, марганец, медь и цинк. Их содержание в р. Чита на исследуемых станциях и в разные промежутки времени почти не изменяется. Тем не менее, их содержание в большинстве случаев превышает их ПДК для водотоков хозяйственно-бытового значения.
Нефтепродукты являются распространёнными веществами, которые загрязняют природные и сточные воды, и представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ. Понятие «нефтепродукты» условно ограничивается только углеводородной фракцией (ароматические, алифатические, ациклические углеводороды), составляющую 70-90% от суммы всех веществ, которые присутствуют в нефти и продуктах её переработки. Нефтепродукты относятся к веществам четвертого класса опасности, лимитирующий показатель вредности органолептический [5].
Содержание нефтепродуктовв р. Чита (0,5 км выше г. Читы) не превышает 0,18 мг/л. А в черте г. Чита (0,2 км выше устья) значения показателя нефтепродуктов возрастают до 0,35 мг/л.
Выводы. Установлено, что река Чита в черте г. Чита (0,2 км выше устья) загрязнена следующими компонентами: нитратами, нитритами, аммиаком, фосфатами, ТМ, а также нефтепродуктами. Несмотря на то, что показатели нитратов р. Чита в черте г. Чита значительно возросли, тем не менее, они не превышают допустимые уровни ПДК (40 мг/дм3). Чего нельзя сказать об остальных исследуемых компонентах. Показатели нитритов превышают допустимые ПДК в 2-5 раз, показатели аммиака - до 7 раз, показатели фосфатов - в 6-25 раз, показатели железа - до 4,5 раз, показатели меди - до 4 раз, показатели марганца - в 4-27 раз, показатели цинка - до 4 раз и показатели нефтепродуктов - в 2-7 раз. Представленные данные показывают негативное влияние городской агломерации на гидрохимическое состояние реки Чита. Это может быть связано с мойкой машин, появлением свалок вдоль реки, а также с тем, что в реку поступают в недостаточной мере очищенные сточные воды.
Список литературы
1. Симонова И.Н., Симонов Д.Ю., Щепетова В.А. Влияние антропогенных факторов на показатель рН воды в р. Сура // Образование и наука в современном мире. Инновации, 2015. № 1. С. 145-150.
2. Кучменко Т.А., Грибоедова И.А. Разработка быстрого способа определения общей минерализации природных вод // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 2015. № 4 (66). С. 143-149.
3. Алексеев М.И., Фокичева Е.А. Удаление биогенных элементов из сточных вод животноводческих комплексов в целях предотвращения эвтрофирования водных объектов // Вестник гражданских инженеров, 2013. Вып. 1. С. 117-123.
4. Дину М.И. Тяжелые металлы в пресных водах различных природно-климатических зон // Труды института геологии Дагестанского научного центра РАН, 2009. Вып. № 55. С. 44-45.
5. Финоченко В.А., Финоченко Т.А. Анализ методов определения концентраций нефтепродуктов в природных и сточных водах.// Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения, 2003. № 1 (10). С. 100-102.
