Цвет глаз и возможные болезни:

Люди с карими глазами предрасположены к болезням пищеварительного тракта: гастроэнтерит, запор и нервной системы.

Если радужная оболочка голубого цвета, то человек склонен к таким заболеваниям, как астма, ревматизм артрит или язва желука.

У зеленоглазого человека бывает повышенная токсичность и кислотность, связанные, чаще всего, с функционированием пищеварительной и нервной систем.

Всем остальным оттенкам и тонам присущи заболевания, характерные для радужной оболочки голубого цвета.

Цвет радужки неоднороден. К примеру, оболочка может быть покрыта светлыми, почти лишенными пигментации крапинками. Так же могут быть крапинки, более темные, чем основной пигмент. Пигментные пятна на радужной оболочке могут иметь не только форму крапинок. Могут быть круговые или полукруглые штрихи на радужке. Так называемое "кольцо напряжения" или "нервная дуга" - тоненькая полоска, очерчивающая внешний край оболочки, - означает чрезмерное физическое напряжение либо душевное беспокойство.

Существуют такие виды изменений, как:

Зрачковая кайма. Зрачковая кайма – пигментная бахромка, являющаяся переходной областью между зрачком и внутренним краем радужки. Форма зрачковой каймы говорит о состоянии иммунной системы.

Автономное кольцо. Автономное кольцо («симпатическая корона») – это зона раздела зрачкового и цилиарного пояса. Автономное кольцо образование динамическое, поскольку оно может сокращаться и увеличиваться в объеме в зависимости от непрерывно изменяющейся величины зрачкового пояса и зрачка. Она является индикатором деятельности всех висцеральных систем и служит основным ориентиром для топической диагностики органов.

Адаптационные кольца и дуги. Адаптационные кольца и дуги – это концентрические борозды (углубления) в периферических отделах стромы цилиарного пояса. Они отражают напряжение симпатической нервной системы [2].

Лакуна. К очень распространенным и чрезвычайно важным знакам радужки относятся расщепления и углубления в ее строме. В литературе они получили название лакун или крипт. Это распространенный и наиболее важный знак. Лакуна – это генетически заложенная слабость, т.е. предрасположенность к патологии или наличие патологии. В последнем случае по виду лакуны можно определить стадию заболевания или, что более правильно, степень выраженности изменения органов.

- Токсические пятна (рис. 1). Токсические пятна – это ярко выраженные участки радужки желтого, оранжевого или коричневого цвета, имеющие: большие размеры, однородную структуру, нередко резанные или угловатые края. Основное диагностическое значение - признаки интоксикации. В основе их проявления лежит недостаточность выделительных процессов в организме.

- Пигментные пятна (рис. 2). Пигментные пятна – это участки радужки различного цвета и формы с четкими границами, чаще округлой формы, более мелкие, чем токсические пятна. Они относятся к очень важным диагностическим знакам радужки и поэтому представляют значительный диагностический интерес [3]. Наиболее отчетливо проявляются при заболеваниях, протекающих с выраженным болевым синдромом.

Рис. 1. Токсические пятна

Токсическая лучистость. Токсическая лучистость – это вытянутые в радиальном направлении от центра к периферии участки радужки темного цвета клиновидной формы. Как и адаптационные кольца представляют собой углубления в строме, но имеющие радиальное направление.

Лимфатический розарий. Лимфатический розарий – белые или желтые пятнышки, напоминающие комочки ваты. Расположены близко к периферии радужки в проекционной зоне лимфатической и сосудистой системы.

Рис. 2. Пигментные пятна

Несмотря на все успехи новой науки, любой грамотный офтальмолог, обследуя больного, вряд ли ограничится лишь диагностикой по радужке. Хотя офтальмология и считается узкой специальностью, но эта узость - понятие весьма относительное. Сетчатка -световоспринимающая пластинка - является частью мозга. Орган зрения состоит из самых разнородных тканей, соответственно нет такой патологии, которая хотя бы косвенно не задевала глаз. Все заболевания соединительной ткани - коллагенозы, в частности ревматизм, могут иметь глазные проявления. Желтуху, как правило, первыми диагностируют офтальмологи по появлению субиктеричности - микропожелтения склер. Заболевания щитовидной железы - выпуклые блестящие глаза - симптом Грефе. Что касается слизистой оболочки, то она у человека вообще одна, то есть все отделы слизистой соединены. Таким образом, если имеется гастрит, обязательно отреагирует слизистая глаза – конъюнктива [4].

Глаза – это своего рода географическая карта организма, где болезни обозначены отметинами на фрагменте радужной оболочки, отвечающем за ту или иную часть тела.

Рис. 3. Проекционные зоны на правой и левой радужке

Изменения в этих зонах - структурные и цветовые, - свидетельствуют о наличие заболевания.

Таблица 1

Соответствие болезней проекционным зонам

С недавнего времени ученые начали разрабатывать специальное программное обеспечение для иридодиагностики. Иридолог с помощью специальных инструментов, таких как лупа, иридоскоп, щелевая лампа, проводит осмотр радужной оболочки глаза. Иридология или обследование радужной оболочки глаза, представляет собой несложный, безболезненный, не предполагающий вмешательства способ оценки состояния каждого органа человека. Полученные данные заносятся в специализированную программу, которая в автоматическом режиме анализирует полученную информацию и по результатам выдает заключение о состоянии здоровья человека.

Для теоретического обоснование метода учеными проводились различные эксперименты, в которых был доказан адаптационно-трофический механизм образования иридологических знаков на радужной оболочке глаза. Больших успехов в экспериментальной иридологии достигли отечественные исследователи. В различных опытах определялись механизмы образования иридологических знаков, в частности пигментных пятен на радужной оболочке глаза.

Здоровой собаке с чистой радужкой была сделана операция на сердце. Через 4 месяца собаку умертвили и произвели удаение глазных яблок с последующим исследованием в гистологической лаборатории. Результаты опыта превзошли все ожидания ученых. Из-за дефекта сердца во время оперативного вмешательства, на радужной оболочке глаза собаки появилось пигментное пятно в проекционной зоне сердца. Пятно было локализовано в передних отделах радужки и плотно насыщено пигментом. Рассматривая радужку в районе пигментного пятна, легко было заметить, что выглядит она совершенно иначе, чем радужка без группировок пигмента. Вокруг пигментного пятна отчетливо распознавались опустевшие малопигментированные структуры радужки. Особенно измененными выглядят слои заднего пигментного эпителия. Вместо черного цвета они приобрели бледно-серую окраску. Было показано, что локальная пигментация радужки, внешне кажущаяся процессом местного значения, на самом деле представляет сложный адаптационно-трофический процесс, в котором участвуют многие функциональные звенья аппарата глазного яблока [5].

Иридодиагностика может выявлять заболевания на ранних стадиях, особенно это важно в отношении онкопатологий, когда обычными методами диагностировать болезнь ещё нельзя. С помощью иридодиагностики можно обнаружить изменения во всех органах и локализовать их с достаточной степенью точности, а также судить об общем состоянии нервной, сосудистой систем, системы микроциркуляции, о стрессовой готовности организма и пр. Можно узнать как болезни, которые вы перенесли в прошлом, влияют на ваше сегодняшнее состояние, к чему у вас генетическая предрасположенность, каких заболеваний нужно опасаться в будущем и как их можно предотвратить. Для того чтобы правильно и полно оценить картину изменений радужки, требуются большие специальные знания, опыт и довольно длительное время. Значительно сократить время обследования пациентов, повысить точность диагностики и упростить процедуру постановки диагноза позволяет сочетание древнего метода с достижениями современной компьютерной техники.

Несмотря на то, что иридология входит в список обязательных дисциплин медицинских учебных заведений и является общепризнанной мировой наукой, нельзя со стопроцентной уверенностью говорит о каком-либо заболевании, основываясь только лишь на цвет радужки. Чтобы избежать неверной постановки диагноза, в любом случае необходимо проконсультироваться с узконаправленным специалистом.

Литература

1. Густав Пау. Иридология. Издательство: Принт-Сервис, 2011 г, 156 с.

2. Клиническая иридология, Монография Е. С. Вельховера, издательство: орбита, 2010, 432 с.

3. Джексон-Мейн Питер - Иридодиагностика для всех! Издательство: Росмен, 2010. - 110 c. - ISBN: 1-903258-74-Х (англ.), 5-353-02144-4 (рус.)

4. О. А. Данилюк - Практическая иридодиагностика и фитотерапия О. А. Данилюк (Часть 1,2,3 -полностью), Издательство: Феникс. Серия: Медицина для вас. ISBN 5-222-07914-7; 2011 г.

5. Чаадаева Тамара «Глаза как зеркало» [электронный ресурс]. Статья. Журнал "Where Minsk", №7, с. 42 – 44, 07.07.2011

Воронежский государственный технический университет

УДК 623.56

О.Н. Болдырева, М.Е. Востриков, И.М. Замятин

СТРУКТУРНЫЙ МЕХАНИЗМ СТАРЕНИЯ МЕТАЛЛА

ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ СРОКОВ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

В статье предлагается практический подход для использования метода рентгеноструктурного анализа установления сроков эксплуатации оборудования

При длительной эксплуатации газопроводов происходит изменения структуры, т.е. механических свойств материала труб. Структурный механизм старения относится к числу изученных вопросов современными методами, в частности электронной микроскопией, рентгеноструктурным анализом [1, 2]. Однако для практических целей эти методы не применимы.

Зачастую газопроводы соседствуют с электрифицированными путями, подземными трубопроводами различного назначения, высоковольтными кабелями, надземными линиями электропередачи, пересекаются автомобильными и железными дорогами. Все это создает интенсивное поле блуждающих токов, приводящих к коррозионному воздействию на металл.

Образцы для испытаний изготовляли согласно ГОСТ 1497-84 [3] из металлов труб, которые были демонтированы при замене не пригодных к дальнейшей эксплуатации участков. Исследовали малоуглеродистые и низколегированные стали марок Ст 3, Ст 4, Ст 20, 17ГС.

установке рычажного типа одновременно устанавливали два образца в целях их сопоставления, что позволяло в одинаковых условиях попарно испытать деформационно-состаренный и отожженный образцы. Во всех экспериментах для получения исходных свойств сталей образцы отжигали при температуре 600⁰С в течение 1 ч с последующим охлаждением в печи.

В таблице 1 приведены усредненные показатели замедленного разрушения образцов, изготовленных из различных марок стали.

Чтобы изучить характер деформации в процессе длительного нагружения, на одной партии образцов просверлили отверстия диаметром 1,3 мм. У неразрушимых образцов изменилась форма, круглое отверстие стало эллипсовидным, с соотношением осей 1:2.

Марка стали	Продолжи-тельность эксплуата-ции, лет	Предел текучести, МПа	Напряжение испытания, МПа	Время до разрушения, ч
				на воздухе	в коррози-онной среде
Ст 3	42 + отжиг	248	248	-	-
	42	257	(0, 95 1, 00)	305	-
	42	257	(0, 90 0, 95)	605	544
Ст 20	41 + отжиг	259	259	-	-
	41	268	(0, 95 1, 00)	307	-
	41	268	(0, 90 0, 95)	633	538
Ст 4	42 + отжиг	260	260	-	-
	42	269	(0, 95 1, 00)	309	-
	42	269	(0, 90 0, 95)	635	540
17 ГС	36 + отжиг	355	355	-	-
	36	366	(0, 95 1, 00)	408	-
	36	366	(0, 90 0, 95)	840	700

Таблица 1

Для определения времени замедленного разрушения на

Как видно из полученных данных, образцы после отжига не разрушаются при напряжениях, равных пределу текучести, сколь угодно долго, находясь под нагрузкой. А деформационно-состаренные образцы разрушаются при напряжениях, которые меньше, чем предел текучести.

Фрактографическое исследование изломов показывает, что кромка разрыва образуется под прямым углом к оси образца, сам излом зернистый, кристаллический. Эти факты указывают на наличие охрупченных границ между кристаллическими зернами, что происходит при деформационном старении стали.

Следовательно, при длительной эксплуатации газопроводов происходит их динамическое и статическое старение, поскольку металл деформируется и при изготовлении труб, и во время эксплуатации; деформируются прежде всего структурно-наоднородные микрообласти (границы зерен, окрестности дефектов). В таких областях интенсивно протекают процессы деформационного старения, в результате которых образуются охрупченные границы зерен, т.е. создаются условия для замедленного разрушения металла.

Методов изучения деформационного старения металлов как прямых, так и косвенных имеется множество. Методом расхождения берегов концентратора проверяли степень снижения пластичности сталей 17ГС, которые эксплуатировались в подземных трубопроводах около 30 лет. Этот метод, основанный на изгибе образцов, более подходит для исследования охрупченного состояния металла, происходящего при деформационном старении. Кроме того, изгиб по сравнению с растяжением относится к мягкому нагружению.

Расхождение берегов концентратора измерялось с помощью лупы Ли-2-8^ и кварцевой нити, изготовленной согласно ГОСТ 25706 .

В таблице 2 приведены данные измерения расхождения берегов концентратора образцов из сталей 17ГС при приложенной нагрузке Q.

Как видно из полученных данных, с увеличением времени эксплуатации расхождения берегов уменьшается, что указывает на потерю пластичности, связанную с деформационным старением в процессе длительного использования. За 30 лет эксплуатации снижение пластичности стали 17ГС составило около 10 %. Объясняется это тем, что при длительной эксплуатации происходят блокировка дислокации примесными атомами, торможение дислокации границами зерен, приводящие к уменьшению движения дислокации, т.е. потери пластичности стали 17ГС.

Таблица 2

Время эксплуатации, лет	Усредненная (из 8 образцов) длина берегов концентратора, мм		Разность, Кк - К0	Нагрузка Q, H
	начальная К0	конечная Кк
36 29 19	6, 90 7, 05 7, 08	7, 10 7, 50 7, 70	0, 20 0, 45 0, 62	1254, 4

Газопроводы системы снабжения, соприкасаясь с грунтом, или надземные – с атмосферой, при длительной эксплуатации подвергаются коррозионному разрушению. Особенно быстро оно протекает у подземных газопроводов, находящихся в зоне действия блуждающих токов. Почва содержит различные химические реагенты, влагу и обладает полной электропроводностью, что делает их коррозионно-активными электролитами по отношению к эксплуатируемые трубопроводам, подвергающимся электрической коррозии.

Для коррозионных исследований специальные образцы изготовляли из тех же марок сталей Ст 3, Ст 4, Ст 20 и 17ГС. В качестве коррозирующей среды использован 3 %-ный раствор NaCl. Образцы нагружались на испытательный установке, имеющей рычажную систему, при испытательном напряжении (0,90 0,95) . Методы определения времени замедленного разрушения образцов и расхождения берегов концентратора рекомендуется использовать для установления сроков безопасной эксплуатации основных объектов системы газоснабжения.

Из полученных данных видно, что в среднем времени замедленного разрушения образцов в коррозионной среде примерно на 15% меньше, чем на воздухе.

Следовательно, коррозионная среда значительно ускоряет процесс замедленного разрушения пластически деформированных газопроводных труб.

Литература

1. Лютцау, В. Г. Современные представления о структурном механизме деформационного старения и его роли в развитии разрушения при малоцикловой усталости [Текст] / В. Г. Лютцау // Структурные факторы малоциклового разрушения металлов сб. науч. тр. – М.: Наука, 1987. – С. 5-21.

2. Ямалеев, К. М. Старение металла труб в процессе эксплуатации нефтепроводов. [ Текст] / К. М. Ямалеев – М.: ВНИИОЭНГ, 2000. – 64 с.

3. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение. – М.: Госстандарт, 1985.

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора

Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

УДК 546

А.А. Рукавицына, В.В. Корнеева, А.Н. Корнеева

КОРРОЗИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННОГО ИОНАМИ КРЕМНИЯ НИКЕЛИДА ТИТАНА В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ

В статье рассматривается влияние обработки никелида титана на его коррозионную стойкость в плазме крови

Двойные сплавы на основе никелида титана (TiNi) нашли широкое применение в стоматологии, травматологии и кардиологии в качестве материала для имплантатов ввиду наличия ценных физико-химический свойств (сверхпластичность, термическая память формы)[1]. Несмотря на присутствие в составе относительно большой доли токсичного для организма никеля (соотношение Ti:Ni1:1), возможность эндоскопического введения изделия из TiNi с последующим контролируемым изменением их формы и достижением необходимой геометрии позволяет этому материалу достойно конкурировать с благородными металлами, полимерными и композиционными материалами.

Присутствие значительно большой доли никеля в сплаве обуславливает необходимость применения методов защиты поверхности изделий из никелида титана от коррозии, протекающей при контакте с биологическими тканями и жидкостями и сопровождающейся выделением никеля. Увеличение концентрации никеля в тканях выше допустимого уровня способствует ухудшению биологической совместимости имплантата, оказывает на организм токсическое и аллергическое воздействие, может приводить к возникновению воспалительных процессов и появлении опухолей[2].

Ионно-лучевая обработка поверхности TiNi с использованием Si, Ti, Zr, Hf, Мо (плотность потока до 21017ион/см²) в сочетании с химическими и электрохимическими методами позволяет не только повысить коррозионную стойкость, но и существенно улучшить биосовместимость сплава [3].

Однако, другой стороны, модифицирование поверхности изделий из TiNi может приводить к изменению механических характеристик поверхностных слоев сплава.

Последние исследования показали, что механическая обработка поверхности не позволяет получить высокую коррозионную стойкость. Перспективным способом является модифицирование поверхности TiNi с целью улучшения коррозионной стойкости и биосовместимости - это электронно- и ионнолучевая обработка. Использование химических и электрохимических методов (химическое травление в смесях кислот, термическое оксидирование, автоклавная обработка образцов в кипящей воде, электрополировка) позволяет получить защитные поверхностные слои, что обусловливает значительное повышение Епп до 0,8…1,3 В [4].

Характерной особенностью морфологии поверхности образцов TiNi, обработанных с использованием электролитической полировки, является непериодический характер распределения неровностей противоположных знаков.

После ионной имплантации наблюдается уменьшение степени шероховатости поверхности образцов TiNi-Si за счет уменьшения размеров структурных элементов в субструктуре основной фазы сплава до 100…300 нм.

Ионно-лучевая обработка способствует перераспределению концентраций элементов в поверхностном слое, приводящему к уменьшению содержания никеля в поверхностном слое.

Предварительные коррозионные испытания в физрастворе в стационарных потенциостатических условиях показали, что образцы TiNi-МШ, поверхность которых обработана при помощи механической шлифовки, характеризуются наиболее узким среди изученных образцов интервалом потенциалов сохранения пассивного состояния и протеканием анодного растворения при низких потенциалах.

Обработка поверхности при помощи электрополировки и в условиях ионной имплантации приводит к смещению Е_пп (энергия перепассивации) в область положительных потенциалов, что свидетельствует о возрастании устойчивости пассивирующего слоя к разрушению в условиях анодной поляризации. Причинами возрастания коррозионной стойкости сплава являются снижение уровня флуктуаций топографии поверхности модифицированных образцов и формирование выраженной дифференциации распределения элементов внешнего и приповерхностного слоев (Ti–O и Ni–Ti–Si–O).

Исследования влияния модифицирования поверхностных слоев TiNi на характер коррозионного разрушения в условиях потенциостатической выдержки при Е_пп показали, что введение кремния в состав поверхностного слоя приводит к изменению морфологии поверхности после коррозионных испытаний. Механически шлифованные образцы TiNi подвергаются интенсивному разрушению с образованием питтинга. Обработка поверхности сплава с использованием электрополировки и ионной имплантации приводит к изменению вида разрушения: для TiNi-ЭП характерно образование пятен и микротрещин в поверхностных слоях материала, в поверхностных слоях TiNi-Si зафиксированы незначительные изменения топографии локального характера, не проявляющие тенденции к дальнейшему разрушению материала (рис. 1). Совокупность полученных электрохимических и электронно-микроскопических данных позволяет говорить о высокой устойчивости пассивирующего слоя TiNi-Si к выделению ионов Ni²⁺ в растворы и о снижении токсического воздействия модифицированных образцов TiNi-Si на организм по сравнению с TiNi-ЭП.

Рис. 1. Микрофотографии поверхности образцов TiNi после коррозионных испытаний в условиях потенциостатической выдержки при Епп в плазме крови (τ=0,5 ч; t=37 °С; атмосфера N₂): 1) TiNi-МШ; 2) TiNi-ЭП; 3) TiNi-Si

Изменение соотношения содержания элементов в поверхностном слое TiNi-ЭП в результате применения химической и электрохимической обработки обусловливает существенное изменение параметров анодного процесса по сравнению с TiNi-МШ: потенциал Е_пп смещается в область положительных значений на 0,7 В, уменьшение скорости возрастания i_a во всем интервале потенциалов пассивного состояния свидетельствует о формировании защитного поверхностного слоя (рис. 2). Сопоставление величин Е_пп для TiNi-ЭП и TiNi-Si с данными Оже-спектрометрии (общий аналитический метод, используемый, в частности, в исследовании поверхности) позволяет утверждать об устойчивости двухслойной структуры поверхностного слоя, внешняя часть которого состоит преимущественно из оксидов Ti, а увеличение концентрации Ni вплоть до среднеобъемной величины происходит в относительно глубоком приповерхностном слое.

Рис. 2. Концентрационные профили элементов в поверхностном слое образцов никелида титана по данным Оже-спектрометрии:

1) TiNi-ЭП; 2) TiNi-Si

Потенциостатическая выдержка TiNi-ЭП при Е_пп не приводит к полному разрушению защитной пассивирующей пленки, вследствие чего концентрация никеля в приповерхностном слое изменяется незначительно (табл. 1) за счет проявления барьерной функции внешнего слоя.

Модифицирование поверхностных слоев никелида титана кремнием в условиях ионной имплантации приводит к формированию морфологически, структурно и химически однородных тонких поверхностных слоев. Наблюдается повышение коррозионной устойчивости модифицированного кремнием TiNi проявляется в предотвращении коррозионного разрушения сплава с образованием питтинга, пятен и микротрещин, а также в уменьшении скорость выделения ионов никеля в растворы вплоть до высоких положительных потенциалов.

Параметры коррозионного процесса и элементный состав поверхностного слоя (по данным рентгеноспектрального микроанализа) образцов никелида титана в исходном состоянии и после коррозии в потенциостатических условиях в искусственной плазме крови (t=37 °С, атмосфера N₂)

Образец	Потенциал, В		Элементный состав, ат.%
			Исходное состояние				После выдержки при Епп в течение 30 мин
	Ест	Епп	Ti	Ni	O	Si	Ti	Ni	О	Si
TiNi-МШ	-0,43	0,0	38	39	23	-	23	8	69	-
TiNi-ЭП	–0,55	0,7	36	37	27	-	28	31	41	-
TiNi-Si	–0,35	0,9	39	41	19	1	39	41	18	2

Можно сделать заключение, что ионная обработка кремнием позволила создать биоинертный барьерный слой на поверхности никелида титана, препятствующий выходу никеля в биосреду и надежно защищающий находящиеся в ней клетки от повреждающего действия никеля.

литература

1. Лотков, А.И., Псахье, С.Г. Формирование неравновесных состояний в поверхностных слоях материалов методами электронно- ионноплазменных технологий / Лотков, А.И., Псахье, С.Г // Изд-во СО РАН-2008 .-С.27-35.

2. Лазарев, Н.В., Левина Э.Н. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей./ Н.В. Лазарев, Э.Н. Левиной. // Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том 2. Органические вещества. Л.,- "Химия", 1976-С.67-68.

3. Лотков А.И., Мейснер Л.Л., Матвеева В.А. Влияние кремния, титана, циркония и ионной имплантации на NiTi биосовместимости / Лотков А.И., Мейснер Л.Л., Матвеева В.А //. Специальный выпуск « По модификации, синтезу и анализу современных материалов с использованием методов ионно-лучевой обработки » //, Hindawi Изд . Corp. – 2012.-C.-10-13.

4. Милушев И. Капун Б. Коррозионная стойкость нитиноловых сплавов в среде физиологических растворов / Милушев И. Капун Б. // Часть 1 :Влияние поверхностного слоя при препарации // Матер . Sci. Eng . - 2012. - V. 32. - № 5. - С. 1087-1096 .

Воронежский государственный технический университет

УДК 501.24

О.Н. Болдырева, М.Е. Востриков, А.В. Петров

АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЕЙ

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Рассматривается зависимость количественных характеристик факторов риска и вероятности негативных последствий для здоровья населения и окружающей среды

Концепция «риск-анализ» включает два основных элемента – оценку риском и управление. Оценка риска строится на анализе источников риска, особенностей конкретной экологической обстановки и механизма воздействия между ними. Управление риском – анализ рисковой ситуации и разработка решений, направленных на минимизацию риска.

Оценка риска позволяет получить при данном уровне информированности, однозначную корреляцию между количественными характеристиками факторов риска и вероятностью негативных последствий для здоровья населения и природной среды. Управление риском базируется на анализе альтернативных решений по минимизации риска.

Процедуры оценки риска включает ряд этапов: идентификацию опасности; разработку сценариев аварийных ситуаций; оценку воздействия; анализ неопределенностей и определение количественных характеристик риска.

Применительно к промышленным объектам следует выделить индивидуальный риск человека в зоне действия факторов риска и экологический. В первом случае количественной характеристикой будет суммарная вероятность негативного воздействия факторов риска, во втором – ожидаемая среднегодовая сумма платежей предприятия за негативное воздействие на окружающую среду.

Расчеты показывают, что индивидуальный риск населения, находящегося вне санитарно-защитной зоны, определяется загрязнениями атмосферы химическими веществами. В этом случае для расчета риска имеем:

n n 12

Risk=∑ *P_{j год}=∑ * [1 – П * (1 - P_{i j мес})],

j=1 j=1 i=1

где P_j– вероятность негативного в течение года j-ого вещества (группы суммации); n – число веществ, включая группы суммации; P_ij – вероятность негативного воздействия в течении i-ого месяца.

В свою очередь, P_ij=P_{ij рассеян}*P_{j возд}, где P_ij – вероятность превышения уровня воздействия j-ого загрязняющего вещества в i-м месяце в расчетной точке наблюдения; P_{j возд} - расчетно-экспериментальная вероятность последствий воздействия j-ого загрязняющего вещества.

Проанализируем зависимость «фактор воздействия – эффект» для загрязняющих веществ. В качестве фактора воздействия примем их концентрацию в атмосферном воздухе, а в качестве характеристики эффекта – вероятность ухудшения здоровья.

Считая возможным применить нормальный закон распределения для расчета последствий воздействия загрязняющих веществ на население:

Prob_j

P_{j возд}=1/√2π*∫ * exp(-t²/2)dt,

-∞

где Prob_i – аргумент функции вероятности, выраженный в пробитах.

Связь Prob_i с кратностью превышения максимально разовых значений предельно допустимых концентраций (ПДК_МР) веществ разных классов опасности определяется следующими уравнениями:

Prob_j=-9,15+11,661gz_j – I класс;

Prob_j=-5,51+7,49gz_j - IIкласс;

Prob_j=-2,35+3,731gz_j – III класс;

Prob_j=-1,41+2,331gz_j – IV класс,

где z_j=c_j/ПДК_{МР j}, c_j – концентрация j-ого загрязняющего вещества.

Используя данные уравнения и значения, можно оценить (см. таблицу) верхние значения концентраций веществ, приводящих с 95%-ной вероятностью к токсическому воздействию (ЕС₉₅) и 50%-ной вероятностью – к летальному исходу (LC₅₀).

Вещество	Класс опасности	ПДКМР, мг/м3	ЕС95 мг/м3	LC50 мг/м3
NO2	2	0,085	0,72	140
SO2	3	0,500	2,72	544
Сажа	3	0,150	0,82	164
CO	4	5,000	23,85	3600

Таким образом, получена замкнутая система уравнений, позволяющая рассчитать индивидуальный риск для населения и сформулировать требования к проектированию и эксплуатации промышленных объектов для обеспечения заданного значения риска объектов для обеспечения заданного значения риска.

В основу оценки экологического риска, как ожидаемого среднегодового платежа за нарушение природоохранного законодательства при авариях на промышленных объектах, положена дискретная форма известных выражений для среднего ущерба:

Ρ(d) = ∫ L (d,ω)p(ω)dω,

Ω

где L(D,ω) – известная функция потерь; d – сценарий развития аварии (принятое решение); ω – значения величин воздействующих факторов; p(ω) – плотность распределения вероятности параметра ω; Ω – пространство значений возможных реализаций ω, ω принадлежит Ω

Таким образом, ρ(d) – математическое ожидание потерь, т.е. ожидаемый средний ущерб, который причиняется при реализации сценария d и закона распределения p.

При возможности реализации ряда сценариев (d_i, i=1,N) с известной вероятностью P_i для каждого из них

N

Risk=∑ ρ(d_i)P_i.

i=1

Для проведения расчетов по приведенным соотношениям необходимо знать функции потерь и плотность распределения вероятности, которые определяют по результатам достаточного числа экспериментов. При этом значения величин воздействующих факторов известны с некоторой погрешностью. Поэтому правильнее использовать в качестве ρ(d) средний (байесов) риск, с учетом всей имеющийся апостериорной и априорной информации;

ρ_ср(d)=∫ ρ_усл(d,ω) p₀(ω)dω

Ω

ρ_усл(ω,d)=∫ L(d,ω,ώ(e))p(e/ω)de,

E

где е – значения величин воздействующих факторов, полученные в результате наблюдений; Е – пространство значений е; ω – значение величины факторов, подлежащее оценке; ώ(е) – известная из опыта зависимость оценки ώ от измеренного значения е; p(e/ω) – предварительно найденная (обычно путем статистической обработки экспериментальных данных) условная плотность вероятности параметра у при заданном значении ω; L(d,ω,ώ(e)) – зависящая от сценария d, значения величины фактора ω и его оценки по результатам экспериментов ώ; p₀(ω) – априори известная функция плотности распределения вероятности параметра ω.

Функция ρ_усл(ω,d) представляет собой средние нормированные потери при реализации сценария d и условии, что истинное значение величины воздействующего фактора равно ω. Она определяется самим фактором, его экспериментальной оценкой, функцией распределения оценки вокруг истинного значения фактора. Отметим, что имеющийся в настоящее время научный потенциал позволяет с высокой достоверностью проводить анализ экологических рисков промышленных объектов и обеспечивать требуемую степень экологической безопасности.

Литература

1. Киселев, А. В. Методические рекомендации по оценке риска здоровью населения от загрязнения атмосферного воздуха. [ Текст] / А. В. Киселев, Л. А. Саватеева - СПб.: Дейта, 2005. -54 с.

2. Беспамятов, Г. Я. [Текст] / Г. Я. Беспямятов, К. А. Кротов ПДК химических веществ в окружающей среде: Справочник. М.: Химия, 2010. – 248 с.

3. Калихман, С. А. Методология определения уровней экологических рисков техногенного воздействия предприятий [Текст] / С. А. Калихман // Безопасность труда в промышленности. 2000. - №4. - С.32-36.

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора

Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

УДК 66.018.8:546.82

А. А. Байбакова, А.Н. Корнеева, В.В. Корнеева

Аура человека. Метод газоразрядной визуализации профессора Короткова Г.К.

В данной статье рассматриваются аура человека, её цвета, а также диагностика ауры по методу ГРВ профессора Г.К. Короткова

Аура представляет собой расширение физического человеческого тела. Это - ореол, который мы выделяем как поле света и цветов. Этот ореол столь же легковозбудимый, интерактивный и живой, как мы. Если мы изменяемся, он изменяется. Если мы собраны и сбалансированы, аура отражает это равновесие в своей форме и цветах.

Аура многоцветна. Цвета и энергии в нашей ауре, могут изменяться за короткий промежуток времени, однако мы имеем базовый, основной цвет, или комбинацию цветов, которые остаются постоянными[1].

Черный цвет воспринимается как знак депрессии, часто связанный с разрушением организма, особенно если он появляется как темное облако, окутывающее голову пациента. В то же время при определенных условиях это воспринимается как божественный свет, пришедший озарить и очистить душу.

Серый — цвет недомогания, его источником может быть страх или гнев.

Коричневый — если тусклый и размытый, то отражает слабую энергию; если обнаруживается в области ног, то это говорит о том, что человек много физически работает.

Зеленый - человек находится в стадии выбора системы жизни (отношение к жизни, верования);

Светло-салатовый цвет - знак того, что человек встал на путь самосовершенствования.

Синий выражает женскую сторону мужской натуры;

темно-синий — знак депрессии, которая развивается тогда, когда человек действует ради идей других в ущерб своим идеям.

Желтый чаще всего виден как нимб вокруг головы, цвет интеллекта; отражает процесс расширения сознания.

Оранжевый указывает на то, что человек обладает сильными способностями целителя (это исцеляющий цвет); указывает также на процесс физического роста, а также процесс самоисцеления; отражает мужскую сторону женской натуры.

Розовый — знак того, что у человека раскована интуиция.

Красный — выражает сильные чувства (гнев, страх, любовь).

Золотой - знак полностью освобожденной интуиции и мужества.

Пурпурный — знак религиозности, а также опыта и медитации.

Белый — знак высокой духовности.

Некоторые личности рождены со способностью видеть ауру. Эти люди известны как экстрасенсы. В настоящее время, мы имеем в своем распоряжении, инструментальные средства, чтобы измерить этот электромагнитный свет.

В соответствии с интравертными данными, человек имеет семь взаимопроникающих друг в друга тел, или семь состояний материи. Самая плотная материя - физическое тело, далее промежуточное эфирное тело и пять тонких тел: тело эмоций, желаний - астральное тело; интуитивное тело, отражающее аспекты душевных состояний; тело мысли — ментальное тело; каузальное тело — тело причинно-следственных связей, в котором записан весь опыт прошлых воплощений и хранится сущностное «Высшее Я» (первичные: дух, душа и сознание) и, наконец, духовное тело, отражающее аспект воли, основные устремления человека. Его иногда называют «низшим Я» или «реальным Я».

Кроме энергий эфирного тела жизнь человека поддерживается энергией эмоций. Всем нам известно, что при положительных эмоциях мы испытываем подъем жизненных сил и состояние граничащее с блаженством. При отрицательных эмоциях жизненный тонус падает. Человек склонен испытывать состояние стресса, а глубокий стресс может привести его к болезни и даже смерти. Эмоции, при длительном влиянии, накладывают отпечаток на лицо, на внутренние органы человека, на весь его облик. По внешнему виду и поведению человека можно определить, какие эмоции испытывает человек. Таким образом, все эмоции которые, питают человека постоянно и как бы витают над ним называются вторым эмоциональным телом или астральным телом человека. Астральное тело человека связано с физическим телом посредством головного мозга, местом где тонкие, невидимые энергии эмоций получают возможность влиять на физическое тело через гормональный фон [2].

В свою очередь структурными элементами энергетического тела являются чакры, представляющие собой энергетические центры, в которых осуществляется прием, накопление и преобразование космической энергии в жизненную энергию, питающую как физическое тело, так и все тонкие тела (рис. 1)

1 чакра Муладхара - управляет костной системой, ногами, толстым кишечником. Нарушение ее работы может вызвать: ожирение, проблемы с простатой, депрессию.

2 чакра Свадхистхана - сексуальность и деторождение, семейное счастье. Когда эта чакра находится в равновесии она приносит чувство уверенности и творческий заряд.

3-я чакра Манипура - хранилище энергии. Нарушения в работе чакры приводят к различным заболеваниям желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), сахарному диабету, повышенному или пониженному аппетиту, ощущение страха, повышенной нервозности.

4-я чакра Анахата - сердечная — управляет любовью, семейным счастьем, поддержкой, защитой. Сострадание, милосердие, легкие, сердце, руки. Нестабильная работа приводит к бронхиальной и сердечной астме, гипертонии или гипотонии, дистонии, сердечным и легочным заболеваниям.

5-я чакра Вишудха – горловая, управляет обонянием, творческой деятельностью, коммуникабельностью,

Рис. 1. Чакры человека

самореализацией, речью. Способность к телепатии. Следствия неисправной работы: ангины, насморки, грудные заболевания, заикание, дизартрии и прочие расстройства речи.

6-я чакра Аджна – связана с мозгом, гипофизом. Управляет способностью вызывать зрительные образы, управляет интеллектуальностью. Неисправная работа — трудность сосредоточения, шизофрения, отрешенность, интеллектуальная косность

7-я чакра Сахасрара - потенциальная сила просветленности, которой наделён каждый из нас [4].Что же касается диагностики ауры, то в настоящее время она осуществляется посредством метода ГРВ (рис. 2).

Метод газоразрядной визуализации (ГРВ) – уникальный современный биоэлектрографический метод функциональной экспресс диагностики, разработанный отечественными учеными под руководством профессора Короткова К. Г. (ИТМО, Санкт-Петербург) на основе эффекта Кирлиан. Это уникальный диагностический метод, который позволяет увидеть биоэнергетическое свечение человека и выявить заболевания на ранней стадии течения болезни задолго до появления клинических симптомов.

Прибор для проведения биоэлектрографического исследования – ГРВ-камера, разработанный и производимый в России, привлек внимание и получил одобрение врачей и биологов более чем в 20 странах мира, где он широко применяется в работе с пациентами.

В классической медицине метод ГРВ применяется для экспресс-тестирования состояния здоровья человека при массовых или первичных обследованиях. Чувствительность метода к тонким изменениям состояния делает его идеальным инструментом для исследования стрессовых, эмоциональных нарушений, а также определения экстрасенсорных способностей человека. Повторная ГРВ диагностика показывает объективное изменение состояния пациента, что является очень доказательной и для врача, так как подтверждает или корректирует его основные выводы, и для пациента, который в первый же прием видит реальные результаты.

Эффект Кирлиан привлек внимание врачей благодаря возможности улавливать тонкие изменениясостояния и энергетики человека. ГРВ-камера – это прибор, который позволяет в реальном масштабе наблюдать энергетическое поле человека – ауру, оценивать психоэмоциональное и физическое состояние человека, следить за их изменениями во времени, диагностировать все отклонения здоровья на ранних стадиях, анализировать места функционально энергодефицита, который в дальнейшем может вызвать проблемы со здоровьем, контролировать индивидуальную реакцию человека на различные виды терапии, лекарственные препараты, биоэнергетическое воздействие. Аура– тончайшая неосязаемая и невидимая глазу "непосвященного" яйцеобразная оболочка вокруг тела человека [3].

Аура человека – это вся совокупность физических полей и излучений, формируемых телом в пространстве за счет взаимодействия с процессами в окружающей среде. "Дырки" и провалы в картине ауры человека делают его уязвимым к физическим и психологическим воздействиям. Посторонние агенты проникают через эти разрывы в организм и производят свою разрушительную работу: бактерии, вирусы и простейшие на физическом уровне, недобрые мысли на уровне ментальном и коллективная ненависть на уровне духовном.

Врач на аппаратно-программном комплексе снимает и анализирует характеристику свечения с энергетических каналов и биологически активных точек человека. Пациент ставит поочередно пальцы рук на стеклянный электрод прибора, раздается легкое жужжание, вокруг пальца возникает голубое свечение. Специальная телевизионная система преобразует свечение в цифровой сигнал. Компьютер обрабатывает сигнал и выдает врачу массу необходимой информации.

Анализ ГРВ-грамм человека основан на диагностических таблицах, которые связывают характеристики свечения отдельных зон пальцев рук с функциональным состоянием органов и систем. Таблицы построены на концепциях традиционной китайской медицины (системе меридиан и акупунктурных точек), а также теории голографического строения Вселенной и человека, развитой профессором Паком в идеях представительства большого в малом и малого в большом.

Распределение полей вокруг тела человека является объективной картиной, отражающей его энергетическое состояние. Для многих пациентов она довольно наглядна, убедительна и вместе с тем неожиданна, т. к. визуализирует все слабые места организма. А в руках врача – это наглядное подтверждение поставленного диагноза и возможность оценить изменение состояния пациента в динамике в ходе приема лекарственных препаратов или лечебных процедур.

Рис. 2. Биополе (аура) больного (слева) человека и здорового (справа) человека

литература

1. Лобсанг, Рампа «Ты Вечен» / Лобстанг Рампа – Издательство: «София», Киев, 1993 г, 320 с.

2. Симатов А. В. «11 секретов аура-диагностики» / Симатов А. В. – Издательство: Брошюра ,2008 г, 21 с.

3. Коротков К. Г. «Эффект Кирлиан» / Коротков К. Г. – Издательство: С.-Петербург 1995 г, 218 с.

4. Шейн Диана «Женская книга врачевания» /Шейн Диана – Издательство: Москва, «Станок- Пресс», 2001 г, 220с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 541. 183

В.П. Горшунова, Д.Э. Иванова

О МЕТОДАХ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПЛЕНОК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ЗОЛЬ - ГЕЛЬ МЕТОДОМ

Показана возможность получения с использованием золь-гель технологии наноструктурированных пленок с определенными химическими и физико-механическими свойствами, в том числе тонких пленок оксида алюминия

Золь-гель технология (гелевая технология) - технология получения материалов с определенными химическими и физико-механическими свойствами, включающая получение золя и перевод его в гель [1]. Золь-гель технологии используются при производстве неорганических сорбентов, катализаторов и носителей катализаторов, синтетических цеолитов, вяжущих неорганических веществ, керамики со специальными теплофизическими, оптическими, магнитными и электрическими свойствами, стекла, стеклокерамики, волокон, и др.

На первой стадии золь-гель технологии формируется химический состав продукта, который получают в виде высокодисперсного коллоидного раствора - золя. Размер частиц дисперсной фазы в стабильном золе 1 - 1000 нм.

Вторая стадия золь-гель технологии. Увеличение концентрации дисперсной фазы приводит к появлению коагуляционных контактов между частицами и началу структурирования - гелеобразования (вторая стадия золь-гель технологии). Для повышения стабильности структур и управления процессами структурообразования воздействуют на прочность контактов путем модификации поверхности частиц добавками поверхностно-активных веществ или путем создания в растворе пространственной структуры высокомолекулярного органического полимера. Такие системы обладают высокой пластичностью. Коагуляционные силы способны не только сохранять форму геля, что важно при формовании изделий, но вызывать постепенное уплотнение геля, сопровождающееся выделением дисперсной фазы из пор геля, уменьшением его объема, повышением плотности и прочности.

Третья стадия процесса. При удалении дисперсионной среды (третья стадия процесса) появляются прочные фазовые контакты. При высушивании гель превращается в твердое тонкопористое тело (ксерогель). В процессе сушки может происходить заметное уплотнение геля и изменение его структуры. Разработаны способы сушки, уменьшающие этот эффект и обеспечивающие получение материалов с высокой открытой пористостью. Благодаря высокой дисперсности ксерогелей (размер частиц 10-100 нм) путем формования и спекания производят прочные, плотные изделия с определенной геометрической формой из тугоплавких материалов.

Гидролиз алкоголятов металла, используемых в качестве предшественников в золь-гель методе, проводится обычно в спиртовом растворе с небольшим количеством воды. Затем происходит их конденсация и образование олигомеров. Олигомеры превращаются в кластеры за счет продолжения реакции конденсации, а кластеры при взаимодействии друг с другом формируют трехмерную сетку геля. В случае простого оксида, происходящие при гелеобразовании реакции можно представить следующими схемами:

-M – OR + H₂O = -M – OH + ROH (гидролиз)

-M – OR + - M – OH = -O – M – O- + ROH (конденсация)

-M – OH + - M – OH = -O – M – O- + H₂O (конденсация)

Как показано в таблице 1, относительная скорость гидролиза и конденсации алкоголятов металлов определяет структуру сетки геля. Много независимых переменных, известных все вместе как золь-гель параметры, позволяют управлять скоростью гидролиза и конденсации, и таким образом влиять на строение макромолекулярной сетки и, следовательно, на строение геля. Относительная скорость гидролиза и конденсации алкоголятов металлов определяет структуру сетки геля (см. таблицу).

Влияние скорости гидролиза и конденсации

на структуру геля

Скорость гидролиза	Скорость конденсации	Результат
медленная	медленная	коллоид/золь
быстрая	медленная	полимерный гель
быстрая	быстрая	коллоидный гель/гелеобр. осадок
медленная	быстрая	контролир. осадок

Много независимых переменных, известных все вместе как золь-гель параметры, позволяют управлять скоростью гидролиза и конденсации, и таким образом влиять на строение макромолекулярной сетки и, следовательно, на строение геля.

В некоторых случаях, гель оставляют под маточным раствором, и происходит его “старение”. В процессе “старения” происходит поликонденсация первичных частиц, и небольшие изменения в структуре сетки геля. Растворитель впоследствии удаляют либо обычной сушкой, либо сверхкритической. Сверхкритическая сушка имеет преимущество в удалении жидкой и газообразной фазы, при использовании других способов происходит частичное исчезновение сшитой структуры, а также сильное уменьшение площади поверхности и объема порового пространства из-за создания гидротермальных условий внутри пор. Соединения с высокой площадью поверхности, которые получаются после сверхкритической сушки, называют “аэрогели”. Образцы, высушенные обычной сушкой, называют “ксерогели”. Были развиты некоторые подходы, для того чтобы сохранить величину поверхности в течение обычного высыхания. Они включают использование растворителей с низкими поверхностными натяжениями и подготовка гелей с узким распределением размера частиц. После сушки аэрогели / ксерогели прокаливают для получения конечного продукта [1].

Некоторые авторы [2] в процессе формирования тонких пленок оксида алюминия использовали электронно-лучевой отжиг. В работе [3] получали нанокомпозиционную структуру Al₂O₃ с повышенной микропластичностью с помощью золь-гель метода при умеренных температурах. Пластичность обеспечивалась благодаря наличию блоков нанополимеров, состоящих из первичных структур нанополимеров (ПСНП).

Пленки оксида алюминия в последнее время широко используются в структурах микро – и наноэлектроники [1], оптоэлектронике, датчиках, в качестве просветляющих и защитных покрытий солнечных батарей, электронных приборов, а также сорбентов и носителей катализаторов. Столь широкое применение пленок обусловлено тем, что материал, а также и пленки проявляют термодинамическую устойчивость при высоких температурах, имеют большую диэлектрическую проницаемость по сравнению с SiO₂, низкую плотность поверхностных состояний, а также благодаря наличию развитой поверхности обладают значительной поглотительной способностью различных газов. Перечисленные свойства материала вызывают большой интерес к формированию наноструктурированных пленок на основе Al₂O₃ .

Литература

1. Максимов, А.И. Основы золь-гель технологии нанокомпозитов [Текст]: монография / А.И Максимов., В.А. Мошников, Ю.М. Таиров, О.А. Шилова - СПб.: ООО «Техномедиа» / Изд-во «Элмор», 2007. 255 с.

2. Луговой Е.В. О влиянии электронно-лучевой обработки на поверхности диэлектрических пленок на основе Al₂O₃ [Текст]: / Е.В. Луговой, С.П. Авдеев, П.В. Серба // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011, № 4, с. 94-98.

3. Бородин Ю.В Исследование нанокомпозиционной структуры полученного из золь-гель растворов Al₂O₃ [Текст] / Ю.В. Бородин // Вектор науки ТГУ, №2 (16), 2011, с.55-56.

Воронежский государственный технический университет

УДК 541. 183

В.П. Горшунова, Д.Э. Иванова

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМОГЕЛЯ

НА ПОГЛОТИТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ

Приведены результаты исследования влияния химической активации алюмогеля раствором соляной кислоты на поглощение аммиака. Выявлены наилучшие условия кислотной обработки сорбента

Из литературных источников известно [1], что на поверхности алюмогеля имеются активные центры. К ним относятся гидроксильные группы, кислородные центры, кислотные центры типа кислот Льюиса, кислотные центры типа кислот Бренстеда, с участием которых может происходить удерживание аммиака на поверхности сорбента.

Алюмогель в зависимости от предварительной обработки может быть кислым, щелочным и нейтральным. Так как аммиак проявляет основный характер и может вступать во взаимодействие с поверхностными центрами по тем схемам, которые приведены в таблице, а это, преимущественно кислотные центры, поэтому, чтобы увеличить поглотительную способность алюмогеля, его надо перевести в кислую форму.

Чтобы выяснить природу алюмогеля, используемого нами в процессе исследования, мы провели гетерогенное потенциометрическое титрование водной суспензии [2]. Навеску Al₂O₃ (0,5 г) суспендировали в 10 мл дистиллированной воды. Прибавляли 0,2 мл титранта (0,01 н раствора НCl или 0, 0098 н раствора КОН) перемешивали до установления равновесия в течение 5 минут, измеряли рН, а затем добавляли следующую порцию титранта вплоть до установления постоянного значения рН. Результаты приведены на рис. 1.

Рис.1. Кривая потенциометрического титрования водной суспензии исходного алюмогеля

Из кривой титрования определили изоэлектрическую точку (ИЭТ) поверхности оксида. Она равна 8,2. Это свидетельствует о том, что на поверхности алюмогеля преобладают центры с основным характером. Поэтому, чтобы увеличить поглощение аммиака активным оксидом алюминия, необходимо увеличить на поверхности сорбента количество кислотных групп.

Поэтому нами поставлена задача изучения влияния кислотной активации на сорбционные свойства алюмогеля. Использовали растворы соляной кислоты разной концентрации: 0,01 н, 0,1н., 0.5 н., 1 н.,2 н. Сорбент пропитывали раствором кислоты разное время – 1 час, 3 часа, 6 часов и 24 часа.

Рис. 2. Адсорбция аммиака в зависимости от способа обработка алюмогеля в растворах соляной кислоты: левый столбик – 0,01 н раствор; средний – 0,1 н раствор; правый – 1 н раствор. 1 - в течение 1 часа;

2 – в течение 3 часов; 3 – в течение 6 часов

Далее исследовали адсорбцию активированного таким образом алюмогеля по отношению к аммиаку.Для этого помещали 1 г сорбента в бюкс и выдерживали в эксикаторе в атмосфере аммиака с объемной концентрацией 100 мг/м³ (5 ПДК) в течение 24 часов при комнатной температуре. Результаты опытов приведены на рис. 2. Из диаграммы видно, что с увеличением времени пропитки и концентрации растворов HCl адсорбция аммиака возрастает.

Чтобы выбрать подходящую концентрацию кислоты для пропитки сорбента, сняли зависимость адсорбции аммиака от концентрации кислоты при пропитывании в течение 6 часов (рис.3). Анализ кривой показывает, что большая адсорбция аммиака наблюдается после обработки сорбента 0,5 н. раствором соляной кислоты.

Для этой концентрации раствора HCl провели кинетические исследования зависимости адсорбции аммиака от времени пропитки (рис. 4), из которого видно, что насыщение сорбента 0,5 н раствором происходит практически за 6 часов, следовательно, 24 часа обеспечат полное насыщение сорбента кислотой.

Рис. 3. Зависимость адсорбции аммиака от концентрации HCl (время импрегнирования 6 часов)

Рис. 4. Зависимость адсорбции аммиака активным оксидом алюминия от времени обработки в 0,5 н. растворе соляной кислоты

Таким образом, в результате данного исследования установлен оптимальный режим кислотного активирования алюмогеля, что позволяет увеличить поглотительную способность сорбента по отношению к аммиаку.

Литература

1. А.В. Киселев, В.И. Лыгин. Инфракрасные спектры поверхностных соединений [Текст]: монография / А.В. Киселев, В.И. Лыгин. – М: Наука.- 1972, 459 с.

2. А.Н. Чеботарев. Кислотно-основные свойства оксидов алюминия различных типов [Текст] / Чеботарев А.Н., Щербакова Т.М, Курта Е.Н., Трущ Е.В. // Вестник Одесск. Нац. ун-та, т. 11, № 2, 2006.-с.112-119.

Воронежский государственный технический университет

УДК 614.8.084

Л.Н. Звягина

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ПОСТУПАЮЩИХ В СРЕДУ ПОМЕЩЕНИЙ ТЕПЛА, ВЛАГИ И ВРЕДНЫХ ГАЗОВ

Представлен элемент проведения практического занятия по расчету количества поступающих в среду помещений тепла, влаги и вредных газов

Успешное решение вопросов охраны и оздоровления условий труда в значительной мере зависит с состояния атмосферы рабочих помещений.

Метеорологические параметры микроклимата производственных помещений зависят в очень значительной мере от физических параметров воздуха, а именно: температуры, влажности, чистоты, скорости перемещения. Названные параметры в значительной, мере влияют на физическое состояние человека, его работоспособность.

Значительное влияние имеет состояние атмосферы рабочих поме­щений на технологические и производственные процессы. Состояние и состав воздушной среды при определенных внешних условиях могут оказаться неблагоприятными для персонала, ведения технологичес­кого процесса.

Создание и поддержание необходимых параметров атмосферы производственных помещений производится при помощи систем вентиляции и кондиционирования воздуха. При помощи данных систем осуществляется подвод и отвод избытков влаги, теплоты, а также замена загрязненного воздуха свежим. Системы кондиционирования в свою очередь позволяют создать необходимые условия микроклимата в производственном помещении круглый год.

Во многих производственных помещениях превалирующей вредностью является избыточное тепло. Для удаления из помещения избы­тков тепла устраивается общеобменная вентиляция. Количество теплоизбытков можно определить на основании равенства:

(1)

где ∑Q_th. суммарное теплопоступление в помещение;

∑Q_т - сум­марные потери тепла.

Если потери тепла превышают величину суммарных теплопоступлений, тогда

(2)

Источниками поступления тепла в помещения являются различные нагревательные и плавильные, термические печи, нагретые и расплав­ленные материалы, остывающие изделия, неизолированные поверхности трубопроводов, по которым перемещаются нагретые рабочие тела. В переходный и теплый периоды года необходимо учитывать поступление в помещение тепла от солнечной радиации.

Суммарное тепловыделение в помещение от различных нагрева­тельных печей определяют следующим образом:

(3)

где Q_n - полное количество тепловой энергии, получаемой за счет энергии нагрева; (φ - коэффициент, определяющий долю энер­гии, которая выделяется в виде тепле в помещении, колеблется (φ =0,15...0,7) в зависимости от конструкции печи /5/; η - коэффи­циент одновременности действия обогревательных устройств.

Полное количество тепла, получаемое обогреваемым устройством, Q_n определяют следующим образом: при сжигании твердого топлива,(Вт)

(4)

при подводе электроэнергии,(Вт)

(5)

где Q^P_H - низшая рабочая теплотворная способность топ.лва (кДж/кг,(ккал/кг)); B - количество сжигаемого топлива (кг/ч)N_у - установочная мощность, (кВт).

Тепловыделения от электродвигателей оборудования определяем по следующим зависимостям:

(6)

где Q_n - полное количество тепловой энергии, получаемое за счет преобразования подводимой электроэнергии (Вт); К_з - коэф­фициент, определяющий долю тепла, которое выделяется в помещении электродвигателем; K_m - коэффициент, определяющий долю тепла, которое выделяется от работающего оборудования.

Величина Q_n определяется по следующей зависимости, (Вт)

(7)

где К_з- коэффициент загрузки электродвигателя, равный отноше­нию средней мощности, которая передается оборудованию в течение расчетного часа, к установленной мощности двигателя

где К_од – коэффициент одновременности работы электродвигателей:

,

- КПД электродвигателя по данной его загрузке; К_п -поправочный коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателя (при K₃>0.8,K_p=1,при K₃<0,8;K_n<1),η - КПД электродвигателя принимают по каталогу.

Тепловыделения от нагретых поверхностей определяют по форму­ле, (Вт);

(8)

где α₀ - коэффициент теплоотдачи; F_n- поверхность теплоотдачи, (м²; t_пов - температура нагретой поверхности; t_oкp температура окружающего воздуха, равная температуре рабочей зоны. При инженерных расчетах коэффициент теплоотдачи определяют

(9)

где v - скорость движения воздуха над теплоотдающей поверхностью, (м/с). При измерении α_в , Вт/(м²/ К), значения эмпиричес­ких коэффициентов равно;

A=0,93 B=0.0475 C=7

Если остывающий материал находится в твердом состоянии, то количество тепла, выделяемое в помещение равно (kДж/ч),

(10)

Тепловыделения от остывающего расплавленною материала опре­деляем, кДж/ч:

(11)

где C_ж , С_м - теплоемкость материала в жидком и твердом состоянии, кДж/(кг.К); G_m- количество остывающего материла; i - теплота плавления, кДж/кг; t_нач, ,t_пл,t_кон– начальная, плавления, конечная температуры материалов; Z - время затвердения и остывания расплавленного материала до конечной температуры, β- коэффициент, учитывающий неравномерность выделения тепла во времени.

Для металлов, например, в первый час принимают при изделиях массой до 200 кг - β = 0,75; от 20O до 1000 кг - β =0,55; для прочих материалов принимают значения β = (0,4 -0,5).

Теплоемкость материалов в интервале температур определяют:

(12)

где С_о - теплоемкость материалов при О °С; ρ - температурный коэффициент теплоемкости: для стали ρ=0,46.10^-4; чугуна 0,47*10^-4.

Количество выделяемого источником освещения тепла в помеще­нии (Bт);

(13)

где N_y - суммарная мощность всех источников освещения.

Поступления в воздух помещений влаги, вредных паров, газов и пыли.

Количество влаги, испаряющейся с открытой кипящей водной по­верхности можно определить по формуле Дальтона, (кг/ч):

(14)

где β - коэффициент испарения, кг/(ч*кН), Р_н.n - упругость водяного пара у поверхности испарения, соответствующие полному насыщению при температуре воздуха, равной температуре поверхности t_n воды,(кН/м²); Р_n - упругость водяного пара в воздухе ра­бочего помещения, (кН/м²) F- поверхность испарения,(м²).

При нормальном барометрическом давлении коэффициент испарения необходимо определять по формуле (кг/чкН)

(15)

где a - коэффициент, учитывающий влияние на испарение естественной конвекции и зависящий от температуры поверхности (табл.4.D)

V - Скорость движения воздуха над поверхностью иcпарения, м/с.

При кипении количество испаряющейся воды, кг/ч, определяют следующим образом:

Численное значение коэффициента:

	до 30	40	50	60	70	80	90	100
	0,176	0,210	0,248	0,298	0,298	0,344	0,382	0,450

Количество испаряющейся жидкости,(кг/ч), любого состава (кроме воды)

(16)

где M- молекулярный вес жидкости (кг/моль); М_Р- упругость

паров жидкости,(кН/м²) F - поверхность испарения, (m²).

Количество паров, поступающих в помещение за счет испарений с открытых поверхностей сосудов или резервуаров, (кг/ч);

(17)

где P - давление насыщенного пара или газа при температуре ис­парения, (КН/м²).

Количество паров растворителей, поступающих в помещение при проведении малярных работ определяют по следующей зависимости, (кг/ч):

(18)

где А- расход лакокрасочных материалob, (кг/m²), выбирают в зависимости от способа нанесения и установлен нормативами; m -содержание летучих, выделяющихся при высыхании красок,(%) F-поверхность окраски, (м²).

Количество окиси углерода, выделяющейся при сгорании любого вида топлива, (кг/г):

при твердом и жидком топливе

(19)

при газообразном топливе

(20)

Количество сернистого газа, образующегося при сжигании твер­до и жидкого топлива, (кг/г):

(21)

где q_xh - химическая неполнота горения топлива (для бурого 4% каменного, древесного угля, антрацита, кокса 3 %; для мазу­та и газа 2 %; С^Р и S_n^P - весовое содержание в топливе со ответственно углерода и серы, %; СН₄,C₂H₆ ,C₃H₈,C₄H₁₀,C₅H₁₂ - химический состав газообразного топлива, содержащийся в % по объему, взятому в Нм³ ;B - количество сжигаемого топлива, кг/г, или НМ/г (для газа).

При устройстве дымоотводящих каналов или местных отсосов из печей и горнов объем газов, поступающих в помещение, принимается разным 3 -8 % общего объема продуктов горения.

Литература

1. Молчанов С.Б. Проектирование промышленной вентиляции. М.: Стройиздат, 2001. - 340 С.

2. Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных за­водов. М.: Машиностроение, 1999 г.- 704 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 628.345

А.Ю. Завьялова, А.В. Звягинцева

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПЫЛЕГАЗОВЫМИ ВЫБРОСАМИ ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ НА КАРЬЕРАХ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА

И ВОЗМОЖНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

Исследования в зонах влияния горно-обогатительных предприятий КМА, в частности Михайловского ГОКа, показали, что открытый способ разработки достиг такого уровня развития, что стал оказывать очень серьезное негативное воздействие на окружающую среду, вызывая ландшафтные изменения, способствуя загрязнению прилегающих территорий, воздушного и водного бассейнов

Технологический процесс Михайловского ГОКа включает следующие основные стадии:

- Горные работы.

- Производство аглоруды и доменной руды.

- Производство концентрата.

- Производство окатышей.

Значительное влияние на состояние атмосферы карьера в целом и его отдельных участков оказывает наличие, состав и характер движущихся воздушных потоков, которые во многих случаях определяют количество приносимых, возникающих и выносимых из карьера вредностей, а иногда являются и причиной интенсивного пылеобразования [1, 2].

Проведенный анализ выбросов в атмосферу показал, что самыми опасными и вредными для здоровья человека являются: формальдегид 16 %, сероводород 24 %, оксид углерода (II) 23 %, оксид серы (IV) 19 %. Образующаяся и летающая в атмосфере карьера пыль различается по минералогическому, химическому и дисперсному составам. Это обусловлено, природно-техногенными условиями нарушенных земель, их размещением в различных природно-климатических зонах, освоенностью территорий. В работе определена величина полного экономического ущерба, наносимого технологическим оборудованием разрезов окружающей среде, произведена оценка ущерба, причиняемая годовыми выбросами вредных веществ в атмосферу для любого источника, и ущерба, наносимого водным объектам технологическим оборудованием угольных разрезов. Ущерб, наносимый окружающей среде технологическими процессами горно-обогатительного комплекса, зависит от концентрации и вредности загрязняющих веществ. В табл. 1 приведен анализ значений показателей относительной агрессивности добываемых пород на карьерах объекта техносферы. В табл. 2 показан расчет показателей относительной агрессивности загрязняющего вещества, усл.т/т, где α_т - показатель относительной агрессивности загрязняющего вещества, усл. т/т, α_в - показатель относительной агрессивности (средневзвешенный) выбрасываемых ингредиентов, усл. т/т.

Для взрывания горной массы в карьере МГОКа используют штатные ВВ на основе тротила и аммиачной селитры: гранулотол, граммонит. На дробление горной массы расходуется часть энергии, выделяемой взрывчатым веществом. Основным разрушающим фактором при взрыве ВВ в породе являются волны напряжений, проходящие в среде и вызывающие перемещения частиц породы, разрушение ее и образование трещин. Установлено, что основным фактором, влияющим на состав и количество образующих вредных примесей, являются тип, количество, удельный расход ВВ и крепость пород, высота уступов и диаметр скважин. При удельном расходе ВВ от 0,37 кг/м³ до 1,03 кг/м³ образуется от 0,17 кг пыли на 1 м³ горной массы. Максимальное количество пыли при массовых взрывах образуется при взрывании магнетитовых роговиков крепостью 17-20 по шкале проф. Протодъяконова [3].

Выделяемые при взрыве в значительном объеме ядовитые газы - в основном оксид углерода (СО) и оксиды азота (NО₂), зависят от марки ВВ и кислородного баланса применяемого ВВ. В табл. 3 приведен расчет количества вредных газов, выделяющихся при взрыве различных ВВ, используемых на Михайловском ГОКе.

Таблица 1

Значения показателей относительной агрессивности

Характеристика пород	Значение показателя, усл. т/т
	αт	αв
Трудновыветриваемые скальные, магматические, метаморфические и осадочные геохимические инертные породы	1,0	0,1
Связные несцементированные осадочные геохимически инертные породы	1,0	0,2
Связные осадочные быстровыветриваемые полускальные геохимически инертные породы	2,0	0,2
Связные несцементированные осадочные породы и отходы обогащения, кислые или содержащие легкорастворимые соли	10,0	0,5
Несвязанные несцементированные геохимически инертные осадочные породы	11,0	0,2
Сцементированные осадочные карбонатные породы	25,0	0,3
Отходы обогащения несвязные, содержащие сульфидные сернистые, галоидные соединения	89,0	0,3
Отходы обогащения несвязные, содержащие мышьяковистые, ртутные и другие токсичные соединения	100,0	1,0

Интенсивность выделения пылегазового облака в атмосферу карьера возрастает при увеличении длины скважинного заряда, способствующего преждевременному раскрытию воронки разрушения и свободному истечению пыли газов. Высота заряда ВВ влияет на время воздействия взрывного импульса на разрушающую среду. Продолжительность воздействия продуктов детонации ВВ при взрыве высоких уступов увеличится в несколько раз. В зависимости от высоты уступа изменяется угол воронки разрушения, что влияет на процесс выхода в атмосферу карьера взрыва. Образующаяся в момент взрыва пыль выносится из устья скважин и трещин в породе в виде пылегазового облака и получает вертикальное развитие. Этот процесс назван формированием первичного пылегазового облака, это первый этап его формирования.

Таблица 2

Количество вредных газов, выделяющихся при взрыве различных ВВ

Взрывчатое вещество	Кислородный баланс, %	Значения показателя удельного выделения вредных газов, л/кг
		СО	СО2	N2	NО2
Гранэмит И-30	+0,1	27,0	78	215	0,21
Гранэмит И-50	+0,3	38,8	89,2	236	0,12
Гранулотол	(-74) - (-76,2)	274,6	37,6	147,8	_
Граммонит 79/21	0 - (+0,3)	48,2	65,2	229	5,6

При взрыве блока на подобранный уступ облако получает свое развитие и в направлении формирования развала. В этот момент образуется вторичное облако, то есть облако получает второй этап своего формирования.

Сформированное взрывом пылегазовое облако, увеличиваясь в объеме, распространяется по всему пространству карьера и вовлеченное в атмосферные потоки, перемещается на значительное расстояние по высоте и дальности, загрязняя окружающую среду и прилегающие к карьеру большие участки земной поверхности.

Таблица 3

Выбросы загрязняющих веществ при массовых взрывах

Загрязняющее вещество	Концентрация в пылегазовом облаке, мг/м3	Предельно допустимые концентрации, мг/м3	Годовой выброс вредных веществ, т/год
Взвешенные вещества	2562,4	0,15-0,5	7715
Углерода оксид	564,41	30	1699,4
Азота диоксид	37,4	5	112,58

Из табл. 3 видно, что при взрыве концентрации оксида углерода и оксидов азота в атмосфере карьера и близлежащей жилой зоне (без учета фонового загрязнения) на момент проведения взрывных работ превышает предельно допустимые концентрации соответственно в 19 и 7,5 раза. Основным вредным фактором воздействия массовых взрывов на окружающую среду является пылевое загрязнение. Выбросы пыли от взрыва при использовании максимального расхода ВВ в атмосферу карьера превышают предельно допустимые концентрации в 5125 раз, что создает критическую ситуацию по загрязнению атмосферного воздуха рабочей зоны. Поэтому на МГОКе необходимо внедрение новых, более эффективных методов для подавления выбросов пыли при массовых взрывах, т.к. применяющиеся в настоящее время методы недостаточно эффективны.

К предложенным нами технологическим мероприятиям следует отнести в первую очередь взрывание скважин с меньшим диаметром и большей высотой. Это способствует уменьшению зоны пластической деформации и снижению высоты пылегазового облака, то есть количество выбрасываемой пыли. Сокращение количества выделяющейся пыли в момент взрыва можно достичь путем взрывания в зажатой среде или на неубранную горную массу.

Таблица 4

Основные технологические и инженерно-технические мероприятия, направленные на сокращение пылегазовых выбросов при массовых взрывах

Мероприятия	Эффективность
Взрывание высоких уступов	Способствует уменьшению пылегазового облака в 1,25-1,3 раза
Взрывание на неубранную горную массу	Сокращается или вообще не образуется вторичное пылегазовое облако (отсутствие пылевыделения со стороны развала)
Применение гидрозабойки скважин	Сокращение пыли в пылегазовом облаке на 30-80 % и уменьшение количества оксидов азота в 1,5-2 раза
Использование снежно-ледяной забойки в зимнее время	Пылевыделение сокращается в 5-10 раз
Нанесение слоя искусственного снега на взрываемый блок и прилегающую территорию	Позволяет в 3-5 раз снизить поступление пыли в атмосферу
Применение гидроминного способа	Подавление пыли на 30 %
Применение гидрогеля	Эффективность гидрогелевой забойки при её высоте 2-4 м достигает 34-54 %
Добавление в заряды ВВ гашёной извести, соды или мела	Снижает концентрацию ядовитых окислов в 10-50 раз
Орошение взорванного блока с помощью водо-воздушных струй, создаваемых реактивной установкой	Подавление пыли в атмосфере карьера при взрыве достигает 70-80 %, предотвращает взметывание пыли с уступов на 25-40 %
Применение водных растворов ПАВ	Эффект пылеподавления достигает 80-99 %

При отрицательных температурах снижение пылевыделения в процессе взрыва возможно за счёт нанесения слоя искусственного снега на взрываемый блок и прилегающую территорию с расходом 8-13 кг/м³ поверхности. Это мероприятие позволяет в 3-5 раз снизить поступление пыли в атмосферу. К технологическим мероприятиям следует отнести в первую очередь взрывание скважин с меньшим диаметром и большей высотой. Это способствует уменьшению зоны пластической деформации и снижению высоты пылегазового облака, т.е. количество выбрасываемой пыли. Сокращение количества выделяющейся пыли в момент взрыва можно достичь путем взрывания в зажатой среде или на неубранную горную массу. При ширине буферного слоя до 25-30 м уменьшается или вообще почти не образуется вторичное пылегазовое облако. Перспективным способом борьбы с пылью при взрывных работах является гидрозабойка. Эффективность гидрообеспыливания с помощью внешней гидрозабойки составляет 53 %, внутренней – 50 %, комбинированной – 89 %. Общим недостатком является большой расход воды, высокая трудоемкость подготовки блока к взрыву и сложность применения в условиях отрицательных температур из-за возможного замерзания воды.

Произведенный расчет концентраций вредных веществ на момент проведения взрывных работ позволяет сделать вывод, что концентрации оксида углерода, оксидов азота и пыли в атмосфере карьера многократно превышают ПДК. Это создает критическую ситуацию по загрязнению атмосферного воздуха рабочей зоны. Для решения этой проблемы предложен ряд мероприятий и выбран наиболее эффективный метод борьбы с вредными выбросами с использованием поверхностно-активного вещества в качестве забойки взрывных скважин.

Литература

1. Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ. – М.: МГИ, 1992. – 464 с.

2. Калашников А.Т., Симкин Б.А., Паничев В.И. Экологические трудности железорудных предприятий. - Горный журнал, 1992, №7 - С. 52-55.

3. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. – М.: МГИ, 1992. – 449 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 502

И.Е. Рохас Риоха

ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯМИ ХЛОРА

Анализируются источники загрязнения воздуха соединениями хлора. Обсуждаются методика определения концентрации хлора спектрофотометрическим методом по йодокрахмальной реакции, а также методика определения концентрации хлорида водорода турбидиметрическим методом. Описывается технология очистки отходящих газов от соединений хлора при производстве некоторых цветных металлов

В настоящее время загрязнение окружающей среды соединениями хлора представляет огромную опасность [1 – 3]. Хлор – это ядовитый газ. Он может вызывать раздражение дыхательных путей, а вдыхание большого количества хлора приводит к смерти от удушья. При лёгких отравлениях появляется резь в глазах, слезотечение, головная боль, диспепсические расстройства. Максимально разовая предельно допустимая концентрация хлора в воздухе составляет 0,1 мг/м³. Среднесуточная предельно допустимая концентрация этого вещества равна 0,03 мг/м³. Соединения хлора попадают в атмосферу из выбросов химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду [5]. В отходящих газах могут присутствовать молекулы хлора (Cl₂), пары соляной кислоты (HCl) [7]. Многие соединения хлора обладают токсичными свойствами.

Хлор может образоваться в стратосфере в результате фотохимического разложения хлорфторуглеродов, или фреонов. Эти соединения устойчивы в тропосфере. Однако в условиях стратосферы они начинают разрушаться. Хлорфторуглероды включают в себя несколько веществ с различной температурой кипения, что позволяет легко подобрать конкретное соединение для решения разнообразных задач: создания холодильного агрегата или автомобильного кондиционера; очистки поверхности печатных плат для изделий микроэлектроники; аэрозольного распыления косметических или иных средств; вспенивания сырья при изготовлении изделий из пластмасс; пожаротушения и т. д. В настоящее время защите озонового слоя уделяется большое внимание. Предприятия стараются отказываться от использования фреонов. Проводится замена их на вещества, менее опасные для стратосферного озона. Они содержат в составе молекул атом водорода, химическая связь с которым менее прочная. Эта особенность снижает стойкость веществ, и они могут распадаться уже в тропосфере.

Очистка отходящих газов от пылей и хлоридов при производстве некоторых цветных металлов включает в себя пропускание отходящих газов через пылеосадительные камеры, которые охлаждаются до 120 – 180 С. При этих температурах как высоко-, так и низкокипящие хлориды, содержащиеся в отходящих газах, кристаллизуются в виде высокодисперсных частиц, концентрация которых в отходящих газах составляет 100 мг/м³. Высокодисперсные частицы хлоридов улавливаются пылевыми камерами, где газ охлаждается от 500 – 600 С до 140 – 180 С. Для улавливания частиц более тонкой фракции в системе газоочистки применяются рукавные фильтры из стеклоткани. Их рабочая температура составляет примерно 120 – 130 С.

Для выведения из отходящих газов тетрахлоридов титана TiCl₄ и кремния SiCl₄, нужно охладить данные соединения, содержащиеся в отходящих газах в виде дисперсных жидких сред, до –10 С. Это осуществляется путём пропускания через оросительные конденсаторы охлаждённого водой жидкого тетрахлорида титана TiCl₄, который используется в качестве охладителя. Последующее пропускание отходящих газов, содержащих тетрахлориды титана TiCl₄ и кремния SiCl₄, через оросительные конденсаторы приводит к почти полному удалению из отходящих газов тетрахлорида титана TiCl₄. Во втором оросительном конденсаторе создаётся достаточно низкая температура: t = (–50) – (–10) С, поэтому осуществляется дополнительная кристаллизация прошедших в составе отходящих газов тетрахлоридов титана TiCl₄ и кремния SiCl₄ через первый оросительный конденсатор. На заключительном этапе очистки от тетрахлоридов титана TiCl₄ и кремния SiCl₄, а также от небольших количеств хлорида водорода HCl и хлора Cl₂, требуется промыть отходящие газы в скруббере известковым молоком – Ca(OH)₂.

Тантал можно получить путём восстановления пентахлорида тантала водородом при температуре в интервале 1200 – 1400 С. Пары пентахлорида тантала TaCl₅, взаимодействуя с водородом, образуют металлический тантал и пары соляной кислоты в соответствии со следующей реакцией:

,

Обслуживающий персонал необходимо защитить от воздействия паров соляной кислоты. Для обеспечения безопасных условий пары соляной кислоты нужно поглощать водой в мокром скруббере. Отделённый от паров соляной кислоты водород может возвращаться в этот же процесс.

Получение ниобия и последующая утилизация паров соляной кислоты происходят аналогичным образом:

.

Водород после его отделения от паров соляной кислоты также может снова использоваться в производственном процессе.

Для определения содержания хлора в газовых выбросах промышленных предприятий часто применяется методика, связанная с йодокрахмальной реакцией. Диапазон концентраций находится в интервале 0,1 – 40 мг/м³. В основе этого метода лежит окисление йодида калия до свободного йода и спектрофотометрическое определение выделившегося йода по йодокрахмальной реакции

.

Оптическую плотность растворов необходимо измерять при длине волны 582 нм. Отобранные пробы нужно проанализировать в течение суток. Определению хлора мешают другие окислители, выделяющие йод из йодида калия, например, озон, диоксид азота, диоксид хлора. Озон и диоксид азота обычно не находится вместе с хлором в газовых выбросах; диоксид хлора определяется совместно как активный хлор по этой же методике. Концентрацию хлора (С мг/м³) в анализируемом газе вычисляют по формуле:

или

(при содержании хлора более 1,6 мг/м³).

Здесь С’ – количество хлора, найденное по градуировочной зависимости, мкг; V₀ – объём газа, отобранного на анализ, приведённый к нормальным условиям, л:

,

где V – объём газа, отобранного на анализ, л; P – атмосферное давление в момент отбора проб, мм рт. ст.; P – избыточное давление (разрежение) газа перед реометром, мм рт. ст.; t – температура газа перед реометром, С.

Определение содержания хлорида водорода можно проводить турбидиметрическим методом. Анализируемые образцы газовых выбросов пропускают через поглотительные приборы, в которых содержится вода. После поглощения хлорида водорода его массовую концентрацию определяют турбидиметрическим методом, который основан на взаимодействии хлорид-иона с азотнокислым серебром в кислой среде с образованием труднорастворимого хлорида серебра в соответствии со следующей реакцией:

.

Массовую концентрацию хлорида водорода (С мг/м³) рассчитывают по уравнению:

.

Здесь m₁ и m₂ – массы хлоридов в первом и втором поглотителях, найденные по градуировочному графику, мкг; С’ – масса хлоридов в контрольном опыте, найденная по градуировочному графику, мкг; V – аликвота раствора из поглотительного прибора, см³; 1,0429 – коэффициент пересчёта хлоридов на хлорид водорода; V₀ – объём исследуемого газа (дм³), пропущенного через поглотитель, приведённый к нормальным условиям по формуле:

,

где t – температура газа перед аспиратором, С; V_t – объём исследуемого газа, пропущенного через поглотители при температуре воздуха во время отбора; P – атмосферное давление во время отбора пробы, мм рт. ст.; P – избыточное давление мм рт. ст.

Для очистки отходящих газов от хлора и хлорида водорода широко применяются абсорбционные методы [4, 6]. В качестве абсорбентов используются растворы гидроксида натрия NaOH, гидроксида калия KOH, гидроксида кальция Ca(OH)₂, карбоната натрия Na₂CO₃, карбоната калия K₂CO₃. Для очистки отходящих газов от хлора ещё можно применять карбонат магния MgCO₃, карбонат кальция CaCO₃, тетрахлоридметан CCl₄. Кроме того, при абсорбции хлорида водорода можно использовать воду. В частности, в процессе производства магния для поглощения хлорида водорода применяют на первой стадии очистки воду с получением разбавленной соляной кислоты, которую затем обрабатывают известковым молоком Ca(OH)₂. В конечном итоге получают хлорноватистокислый кальций и хлорид кальция в соответствии со следующей реакцией:

.

Полученные неорганические соединения по мере их накопления удаляются из системы газоочистки.

Чтобы вывести из отходящих газов хлорид водорода часто применяются абсорберы – аппараты, в которых вода подаётся навстречу движущемуся вверх газовому потоку, содержащему хлорид водорода. Эффективность поглощения паров соляной кислоты водой в абсорбере рассчитывается из уравнения материального баланса для работающего противоточного абсорбера.

Литература

1. Акимова Т.А. Экология: природа – человек – техника / Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин. – М.: Экономика, 2007. 509 с.

2. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды / Л.Ф. Голдовская. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 295 с.

3. Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды / А.Н. Голицын. – М.: Оникс, 2007. 336 с.

4. Коновалов Д.А. Расчёты процессов и аппаратов защиты окружающей среды / Д.А. Коновалов, Д.А. Прутских. – Воронеж: ВГТУ, 2011. 137 с.

5. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек / Ю.В. Новиков. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005. 736 с.

6. Родионов А.И. Защита биосферы от промышленных выбросов: основы проектирования технологических процессов / А.И. Родионов, Ю.П. Кузнецов, Г.С. Соловьёв. – М.: КолосС, 2005. 392 с.

7. Трифонов К.И. Физико-химические процессы в техносфере / К.И. Трифонов, В.А. Девисилов. – М.: Форум, 2007. 239 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 504.3

М.В. Дорохина, А.В. Звягинцева

ВЫЯВЛЕНИЕ И УЧЁТ ИСТОЧНИКОВ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ НА ОБЪЕКТАХ ТЕХНОСФЕРЫ

В работе проанализированы потенциальные опасности конкретного объекта, разработаны ситуационные модели наиболее опасных техногенных аварий, а также разработаны мероприятия по снижению риска последствий от возможных техногенных аварий, связанных с разливом нефти и нефтепродуктов. Установлено, что в случае возникновения аварийных ситуаций на оборудовании нефтебазы, связанных с разливом нефтепродукта, площади разлива будут носить очаговый характер

ЗАО «Воронеж-терминал» является химически опасным объектом. Его потенциальная опасность вызвана не только наличием значительных запасов нефтепродуктов, но в большей степени его расположением непосредственно в черте города и близости с жилыми районами.

Развитие пожара зависит от места возникновения, размеров начального очага горения, устойчивости конструкций резервуара, наличия средств автоматической противопожарной защиты и удаленности пожарных подразделений от резервуарного парка. Свободный борт стенки резервуара при отсутствии охлаждения в течение 10-15 минут теряет свою несущую способность, то есть появляются визуально определимые деформации из-за прогрева конструкций пламенем. Развитие пожара в обваловании характеризуется скоростью распространения пламени по разлитому нефтепродукту. После маршевых лестниц выходят из строя узлы управления коренными задвижками и хлопушками, происходит разгерметизация фланцевых соединений, нарушается целостность конструкций резервуара.

Развитие пожара при хранении больших масс нефти и нефтепродуктов можно подразделить на следующие уровни:

1 первый (А) – возникновение и развитие пожара в пределах одного резервуара без влияния на смежные. Статистика показывает, что с таким сценарием было зарегистрировано около 78 % пожаров в резервуарных парках;

2 второй (Б) – распространение пожара с одного резервуара на резервуарную группу (15 % от всего числа пожаров);

3 третий (В) – развитие пожара с возможным разрушением смежных резервуаров, зданий и сооружений на территории предприятия и близлежащих районов. Такой вариант пожара наблюдается в 14 случаях (около 7 %). Несмотря на то, что процент этих пожаров незначителен, для их тушения привлекалось большое количество сил и средств, а продолжительность тушения составляла сутки и более.

Причины возможного возникновения аварийной ситуации в цехе, связанные с разливом нефтепродуктов:

- отказы оборудования.

- ошибки производственного персонала.

- внешние воздействия природного и техногенного характера.

- террористические акты.

Частота реализации различных сценариев аварий на технологическом оборудовании нефтебазы показана в табл. 1.

Таблица 1

Частота реализации различных сценариев аварий на технологическом оборудовании нефтебазы

Сценарии	Технологическое оборудование нефтебазы
	Резервуарный парк	Насосные	Сливо-наливные эстакады	Трубопроводы
С1	1,4·10-7	6,25·10-4	4,6·10-6	10-6
С1.1	7,2·10-7	2,5·10-3	3·10-6	2,5·10-6
С2	1,4·10-7
С3	1,8·10-7
С4*
С5	3,5·10-7	6,25·10-4	2,8·10-7	2,5·10-6

С учетом этого, наиболее вероятными местами возникновения аварийной ситуацией является:

а) резервуарный парк;

б) железнодорожная эстакада;

в) автоэстакада;

г) трубопровод и насосная.

Группа сценариев:

Группа сценариев С₁ – пожар пролива:

Поступление жидкого продукта из разрушенного технологического оборудования  испарение нефтепродукта с поверхности разлития  воспламенение паров над поверхностью разлития при возникновении источника зажигания  устойчивое горение паров пролива над поверхностью жидкости  мощное тепловое излучение  воздействие на соседние аппараты, здания, сооружения и на персонал.

Группа сценариев С_1.1 – пожар пролива (с мгновенным воспламенением).

Частичное или полное разрушение резервуара с нефтепродуктом  разлитие нефтепродукта с мгновенным воспламенением  мощное тепловое излучение  воздействие на соседние аппараты, здания, сооружения и на персонал.

Группа сценариев С₂ – образование гидродинамической волны прорыва:

Полное разрушение резервуара  истечение жидкости  формирование гидродинамической волны прорыва  гидродинамическое воздействие продукта на соседние резервуары и обвалование  разрушение обвалования или продукт перехлестывает через обвалование  растекание продукта по прилегающей территории  воздействие на соседние аппараты, здания, сооружения и на персонал.

Группа сценариев С₃ – образование горящей гидродинамической волны прорыва:

Полное разрушение резервуара  истечение жидкости  воспламенение при наличии источника зажигания  формирование горящей гидродинамической волны прорыва гидродинамическое и тепловое воздействие горящего продукта на обвалование  разрушение обвалования или перехлест горящего продукта через обвалование  разлив горящего продукта по прилегающей территории  воздействие на соседние аппараты, здания, сооружения и на персонал.

Группа сценариев С₄ – локальных аварийных ситуаций (инцидентов):

Образование трещин в трубопроводах и аппаратах, нарушение герметичности разъемных соединений, уплотнений, насосов или арматуры до момента срабатывания защитных систем  локальное истечение продукта в небольших объемах  местный пролив жидких нефтепродуктов и/или  образование первого облака малого объема  воспламенение (самовоспламенение или наличие источников поджигания)  локальный «взрыв» без роста давления или выгорание разлившегося пролива без возникновения поражающих факторов. При отсутствии воспламенения – рассеяние облака.

Такие аварийные ситуации локального характера – инциденты – ликвидируются производственным персоналом имеющимися на предприятии средствами, такие сценарии возможны на всех составляющих объекта. При этом может иметь место небольшой ущерб производству и окружающей природной среде. В связи с малыми масштабами такие аварии в дальнейшем не рассматриваются.

Группа сценариев С₅ – выброс нефтепродукта без возгорания, загрязнение территории объекта:

Разгерметизация технологического оборудования с истечением нефтепродукта  выброс нефтепродукта  загрязнение территории объекта  сбор и утилизация нефтепродукта, загрязненного грунта.

В табл. 2 представлен расчёт прогнозируемого количества нефтепродукта, участвующего в аварии на технологическом оборудовании нефтебазы. В качестве объекта техносферы выбрана нефтебаза ЗАО «Воронеж-Терминал».

Таким образом, анализ сценариев и расчет вероятности показал, что наиболее масштабной техногенной аварийной ситуацией является полное разрушение резервуара с бензином объемом 3000 м³ (РВС-3000) с последующим размывом первого рубежа обвалования и образованием горящего разлития площадью 13500 м² и составит 2700 тонн, площадь свободного разлития составит 13500 м². Исходя из этого, зоной действия Плана будет

Таблица 2

Расчёт прогнозируемого количества нефтепродукта, участвующего в авариина технологическом оборудовании нефтебазы

Источник техногенной аварии	Объем нефтепродукта участвующего в аварии, м3	Площадь разлива, м2
Резервуарный парк	3000	13500
Автоцистерна	24	120
Вагоноцистерна	160	800
Технологические трубопроводы, диаметр от 108 мм до 325 мм	От 3 т до 20 т	От 60 до 400
Насосные	От 3 т до 20 т	В пределах помещения закрытой насосной, S ≈ 25

являться территория нефтебазы, так как площадь пролития - 13500 м², а площадь нефтебазы ЗАО «Воронеж-Терминал» - 3067 га. В пределах зоны действия Плана ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, независимо от источника, времени разлива и места последующего нахождения разлитого нефтепродукта, локализация и ликвидации аварии осуществляется силами и средствами ЗАО «Воронеж-Терминал». К выполнению работ по ликвидации разливов нефтепродуктов, при необходимости, привлекаются силы и средства организаций района, осуществляющих свою деятельность в непосредственной близости от места нахождения нефтебазы. В случае возникновения пожара пролива ликвидация аварии производится силами и средствами ближайшей пожарной части. Время прибытия расчетов ПЧ составляет 15 мин (расстояние до ближайшей пожарной части 8 км.).

Для ограничения площади разлива нефтепродуктов в резервуарном парке площадки размещения групп резервуаром ограждены обвалованием. Грунтовое обвалование основных резервуаров для хранения нефтепродуктов имеет высоту 1,5 м. Обвалование резервуарного парка имеет переходные лестницы для доступа к резервуарам. Площадка раздаточной эстакады забетонирована, для сбора разлившихся нефтепродуктов существует канализация. Для предотвращения загрязнения почвы и грунтовых вод сточные воды, содержащие нефтепродукты и пролившиеся стоки, подвергаются локальной очистке на установках очистки сточных вод, расположенных на промплощадке нефтебазы. Все здания, склады, гаражи нефтебазы оборудованы пожарной сигнализацией (система «Сигнал»), сигналы от датчиков которой выведены на щит поста ВОХР. Охрану объекта осуществляет группа ВОХР в количестве 38 человек. Единовременно охрану осуществляет 1 человек. При сроке дежурства 24 часа. Начальник пожарной команды является ответственным за комплект, содержание в исправном состоянии и в постоянной готовности средств пожаротушения, механик является ответственным за противопожарное состояние нефтебазы.

Таблица 3

Сравнение мероприятий до и после введенного предлагаемого мероприятия

Существующие мероприятия

Предлагаемые мероприятия

- защита: обвалование; - опасность аварии: возможен перехлест нефтепродукта через обвалование, воспламенение и взрыв с образованием облаков задымления, поступление нефтепродукта в грунт; - ущербы: потеря нефтепродукта, потеря емкости и оборудования, загрязнение территории, грунта, атмосферы, ликвидация пожаров, локализация разлива, сбор отработанного сорбента, снятие загрязненного грунта, рекультивации территории, возможно гибель людей.

- защита: поддон; - опасность аварии: нет (кроме терроризма); - ущербы: перекачка нефтепродукта, замена аварийной емкости; - вложения: материалы и монтаж поддона, демонтаж существующего оборудования, подготовка площади и монтаж поддона с новой емкостью.

Предложен ряд инженерно-технических мероприятий, способствующих повышению учтойчивости и безопасности эксплуатации технологических установок точечного объекта техносферы хранения и передачи нефтепродуктов, показанный в табл. 3. Возможные варианты защиты от коррозии оборудования данного объекта техносферы будет рассмотрено в следующих публикациях.

Литература

1.Приказ МЧС РФ от 28 декабря 2004 г. №621 «Об утверждении Правил разработки и согласования планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации».

2. Постановление Правительства Российской Федерации от 21 августа 2000 г. №613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов».

3. Постановление Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2002 г. №240 «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации».

4. Приказ МПР России от 03.03.2003 №156 «Об утверждении Указаний по определению нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов для отнесения аварийного разлива к чрезвычайной ситуации».

Воронежский государственный технический университет

УДК 66.018.8:546.82

С.М. Сидоренко, А.Н. Корнеева, В.В. Корнеева

Пластификаторы в бетоне

В статье рассматриваются наиболее распространенные пластификаторы для бетона, а также история их появления, их свойства и предназначение

Повышение срока службы и надёжности строительных материалов всегда являлись приоритетной задачей для строителей всех времён и народов. В Древнем Китае, В Центральной Америке и Перу, а также в Греции ещё на заре древних цивилизаций использовались в качестве добавки в известковые растворы вулканический пепел, фрукты и соки некоторых растений. Другие народы в качестве пластификаторов для улучшения свойств разнообразных штукатурных растворов использовали добавки, состоящие из яичного белка, свернувшегося молока, свиного сала.

Остатки всевозможных древних растворов можно увидеть и в древнеримских конструкциях, которые хорошо сохранились до наших дней, например римском Пантеоне или Базилике Константина [1].

Похожие вяжущие вещества также применялись и на Руси. Довольно практичными известковыми растворами древние русские мастера скрепляли камни строений, штукатурили стены храмов, крепили ими к стенам и потолкам мозаику.

В русских летописях всех времён особенно указывается, что для коренного повышения стойкости растворов в них часто добавляли яичный белок, творог, коровье и льняное масла, бычью кровь, а также концентрированный отвар еловой коры [2].

Пластификаторы – это добавляемые в раствор бетона специальные составы, цель которых придать смеси улучшенные характеристики. В частности, эти добавки повышают эластичность и пластичность раствора.

С последующим развитием химической отрасли, базирующейся на новейших научных знаниях, при производстве новых типов бетонов стали применять специально разработанную добавку гипса – это помогло при регулировании сроков схватывания раствора. Далее с конца 19 и начала 20-го века промышленность росла скачкообразнo, а вместе с ней и потребность в новых видах материалов для строительства. Для повышения же качества этого раствора начали применять разнообразные тонкомолотые порошки, добавки с основой из хлористого кальция или сахара - как ускорителя или замедлителя затвердевания соответственно. С 30-х годов прошлого века началось активное использование всевозможных пластификаторов, а с 50-х - воздухововлекающих добавок. В наше время многочисленные добавки легко позволяют модифицировать нужные характеристики бетонов и прочих растворов, существенно расширяя области их эффективного применения.

Пластификатор должен иметь следующие характеристики:

1. не быть токсичным;

2. не иметь «летучую» консистенцию;

3. быть химически устойчивым;

4. иметь температуру разложения ниже, чем температура переработки.

Пластификаторы – присадки, созданные в результате химического процесса. Они представляют собой вязкие смеси или подобные порошку материалы, используемые в строительстве. При взаимодействии добавок с водной средой, образуется раствор с нейтральной или слабощелочной реакцией.

По химическому составу все добавки различны и представляют собой, в большинстве случаев смесь чистых неорганических веществ, реже - комплексы органоминеральных компонентов. Пластификаторы для бетона производятся специально. Для этого существует целая отрасль строительного производства.

Добавки, полученные в результате органического синтеза, являются побочным продуктом химической промышленности. При переработке продуктов нефте-, лесохимической или целлюлозно-бумажной промышленности, а также отходов агропромышленного комплекса, получают органические добавки – ПАВ – поверхностно-активные вещества [3].

Направленность и доля активности ПАВ проявляется по-разному, в зависимости от предназначения. Как правило, поверхностно-активные вещества служат основой для производства суперпластификаторов.

Органические пластификаторы — это поверхностно-активные вещества, которые вводят в состав раствора в небольших количествах — всего 0,03...0,3 % от массы цемента. Таким образом, производство строительного раствора с органическими пластификаторами по сравнению с неорганическими является менее материалоемким[4]. Вместе с тем поверхностно-активные вещества улучшают технические характеристики затвердевших растворов: сокращают водопоглощение и усадку, повышают морозостойкость. К числу наиболее распространенных органических пластификаторов относят гидрофобизирующие вещества (мылонафт, кубовые остатки синтетических жирных кислот) [5].

Существует несколько видов пластификаторов. Они подразделяются по свойствам придаваемым растворам бетона:

• Суперпластификаторы – это добавки, увеличивающие подвижность раствора из бетона, создающие прочность и водонепроницаемость бетона, снижая расход цемента, не уменьшая необходимую прочность.

Рассмотрим теперь возможность снижения дозировки цемента при сохранении исходной подвижности раствора и водоцементного отношения за счет использования различных дозировок суперпластификаторов (рис. 1).

Данный график показывает, что пластификатор PC-1 позволяет снизить дозировку цемента в полтора раза больше, чем это позволяют сделать и С-3(СП-3) и РС-2. При этом, если дозировку С-3 дальше повышать нецелесообразно из-за негативного влияния на свойства бетона, то повышение дозировки РC-2 уже не позволяет получить связную подвижную смесь с меньшим количеством цемента (рис. 2).

Рис. 1. Зависимость экономии цемента от дозировки пластификаторов

Данный график показывает, что пластификатор PC-1 позволяет снизить дозировку цемента в полтора раза больше, в отличии от С-3(СП-3) и РС-2. Дальше повышать дозировку С-3 нецелесообразно из-за негативного влияния на свойства бетона, а повышение дозировки РC-2 уже не позволяет получить связную подвижную смесь с меньшим количеством цемента.

• Ускорители для набора прочности – повышают марочную бетонную прочность. При этих добавках необходимая прочность набирается от 1 до 3 суток быстрее.

Рис. 2. Зависимость снижения дозировки цемента от стоимости введенных пластификаторов: PC-1, PC-2(СП-1, СП-2) - поликарбоксилатные гиперпластификаторы, С-3 - суперпластификатор

• Модификаторы бетона – добавки, которые обеспечивают уменьшенную проницаемость, высокую стойкость к образованию коррозии, долговечность и морозостойкость, при этом сохраняют большую подвижность смеси из бетона [6].

• Противоморозные добавки для бетона (ПМД) - обеспечение возможности зимнего бетонирования при минусовых температурах, при отсутствии дополнительного прогрева залитой конструкции. Отдельные виды ПМД позволяют производить бетонирование при температуре до - 25 градусов.

• Добавки для самоуплотнения позволяют бетона бетонировать эффективно тонкостенные густоармированные конструкции.

• Комплексные добавки оказывают многостороннее влияние на качество смеси из бетона.

• Ускорители затвердения. Применение элементов предусматривает иногда введение в состав бетонной смеси дополнительных веществ, для быстрого затвердения бетона.

• Замедлители затвердения бетона. Такие добавки применяются в случаях, когда требуется транспортировка раствора на некоторое расстояние или существует невозможность продолжения работы по каким-либо причинам.

• Добавки, обогащающие раствор воздухом. Такие вещества способны при смешивании раствора в бетономешалке создать в нем пузырьки с воздухом. Такой эффект повышает морозостойкойкость [7].

С 2000-х годов появились такие понятия, как стеклобетон и биобетон. В 2001 году молодым венгерским архитектором был изобретен прозрачный бетон, в мелкозернистую структуру которого включены стеклянные волоконно-оптические нити. Lucem (Люцем одно из названий новшества) приобрёл свойства стекла, при цене около € 4000 за м² при толщине 200 мм. Несмотря на некоторую внешнюю экстравагантность и кажущуюся невесомость, Litracon сохраняет конструкционные характеристики обычного бетона: прочность, водостойкость, шумо- и теплоизоляцию.

В 2010 году ученые подтвердили возможность создания экологических городов, но процесс их создания тормозился отсутствием высокопрочных материалов, соответствующих экологическим нормам [8].

Однако исследователи Делфтского технического университета в Нидерландах нашли решение. Они использовали бактерии для восстановления бетона.

Разработки в этом направлении велись с 90-х годов. Подбирался тип бактерий, который комфортно чувствует себя в бетоне и находит там питание. Выделения бактерий заполняют микротрещины, не допуская их увеличения (рис. 3).

Рис. 3. Биобетон

В процессе опытного отбора были выбраны микроорганизмы вида Bacillus. Их споры наносят на бетон и они находятся в латентном состоянии до тех пор, пока в трещины не попадет влага. При этом условии начинается активная фаза жизнедеятельности бактерий. Питанием им служит введенные в состав бетона гранулы лактата кальция. При его переработке бактерии выделяют кальцит - форму карбоната кальция. Отложения кальцита заполняют образующиеся в бетоне щели, регенерируя целостность поверхности.

Лабораторные опыты показали, что бактерии эффективно заделывают трещины кальцитом. Полностью исчезают микротрещины размером около 0,2 миллиметра. Такие трещины не всегда учитываются по строительным нормативам, однако, со временем способны разрастаться до опасных размеров [9].

Литература

1. Журнал 25 No 1 (1),2014 Хозин В.Г.Полимеры в строительстве – реальные границы и перспективы эффективного применения

2. Михайлин Ю.А.Конструкционные полимерные композиционные материалы (2-е изд.) // СПб. Научные основы и технологии, 2010, 822 с.11.

3. Изотов, Л.С. Сабитов, Р.Х. Мухаметрахимов Р.К. Основы технологии строительных процессов Учебное пособие Казань 2013, с. 23

4. Батраков В.Г.Модифицированные бетоны. – М.: Стройиздат,1990.–396 с. 20.ТУ5870-002-510077990-01 «Добавка для бетонов».

5. [Электронный ресурс]: Режим доступа – World Wide Web. Полимеры в строительстве. URL: http://polymer.kgasu.ru/

6. [Электронный ресурс]: Режим доступа – World Wide Web. URL:http://j-stroyka.ru

7. [Электронный ресурс]: Режим доступа – World Wide Web. URL:http://facepla.net/the-news/1004-surbana-urban-planning-group.html

8. [Электронный ресурс]: Режим доступа – World Wide Web. URL: http://www.polyplast-un.ru/assets/files/Produkti/Poliplast-SP-1.pd

9. [Электронный ресурс]: Режим доступа – World Wide Web. URL: http://www.zinco.ru/biobeton.php

Воронежский государственный технический университет