ВИПУСК 25 • 2016 рік
«Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища»
МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЕКСПЕРТНИХ МЕТОДІВ ТА СИСТЕМ ДЛЯ
ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ В ЗОНАХ ВПЛИВУ
АЕС
POSSIBILITY OF USING THE EXPERT METHODS AND SYSTEMS TO SOLVE
ECOLOGICAL SAFETY ISSUES AT THE ZONES OF NPPS
INFLUENCE
show
В роботі розглянуто питання можливостей використання сучасних експертних методів та систем
для підтримки прийняття управлінських рішень в сфері екологічної безпеки в зонах впливу АЕС.
Здійснено аналіз таких експертних методів, як метод Делфі, метод аналізу ієрархій, метод
перехресного впливу. Дані методи застосовуються в різних сферах народного господарства для
прийняття ефективних управлінських рішень. Жоден із них сам по собі не розв’язує визначену
проблему, а є складовими системної методології. Метод Делфі ґрунтується на припущенні, що на
основі думок експертів можна збудувати адекватну модель майбутнього розвитку об’єкта
прогнозування. Метод аналізу ієрархій не приписує особі, що приймає рішення, якого-небудь
правильного рішення, а дозволяє їй в інтерактивному режимі знайти такий варіант, який найкращим
чином узгоджується з його розумінням суті проблеми і вимогами до її вирішення. Метод перехресного
впливу представляє собою вдосконалений варіант методу аналізу ієрархій і дозволяє передбачати
можливе виникнення майбутніх подій, екстраполюючи на майбутнє відомі дані. Аналіз можливостей
даних методів показав їх високу практичну корисність для прийняття ефективних управлінських
рішень в умовах невизначеності в різних сферах народного господарства. В роботі також розглянуті
питання побудови експертних систем, їх переваг та недоліків, сфер застосування та перспектив їх
подальшого розвитку. Отримані результати будуть використані для побудови модуля експертних
оцінок інформаційно-аналітичної експертної системи для оцінки екологічного впливу АЕС на
навколишнє природне середовище.
Ключові слова: невизначеність, експертний метод, експертна система, управління, екологічна
безпека, атомна електростанція.
The issues of possible use of modern expert methods and systems for decision making support in the field of
environmental safety at the zones of NPP influence are considered in the article. The analyses of the methods, as a
Delphi method, hierarchy method, method of cross sections is presented. These methods are used in various sectors of
the economy to make effective decision-making process. None of them by itself solves a specific problem, but works as
an integral system methodology. Delphi method is based on the assumption that on the basis of expert opinion can be
done an adequate model for the future development of the object forecasting. Analytic hierarchy does not attribute to
the person making a decision, any correct decisions and allows interactively find the option that best agrees with his
understanding of the nature of the problem and requirements to its solving. The method of cross-influence is an
improved version of the analytic hierarchy process and allows to foresee the possible future occurrences, extrapolating
data for the future. Analysis of the possibilities of these methods proved their practical utility for making effective
administrative decisions in conditions of uncertainty in various areas of the economy. The issues of expert systems
creation, their advantages and disadvantages, applications and prospects for their further development are also
considered in the paper. The obtained results will be used to construct a module of expert information and analytical
assessments of the expert system for environmental impact assessment of nuclear power plants.
Keywords: uncertainty, expert method, expert system, management, environmental safety, nuclear power plant.
В работе рассмотрены вопросы возможностей использования современных экспертных методов и систем для
поддержки принятия управленческих решений в сфере экологической безопасности в зонах влияния АЭС.
Осуществлен анализ таких экспертных методов, как метод Дельфи, метод анализа иерархий, метод
перекрестного влияния. Данные методы применяются в различных сферах народного хозяйства для принятия
эффективных управленческих решений. Ни один из них сам по себе не решает определенную проблему, а
являются составными системной методологии. Метод Делфи основывается на предположении, что на основе
мнений экспертов можно построить адекватную модель будущего развития объекта прогнозирования.
Метод анализа иерархий не приписывает лицу, принимающему решение, какого-либо правильного решения, а
позволяет ему в интерактивном режиме найти такой вариант, который наилучшим образом согласуется с
его пониманием сути проблемы и требованиями к ее решению. Метод перекрестного влияния представляет
собой усовершенствованный вариант метода анализа иерархий и позволяет предвидеть возможное
возникновение будущих событий, экстраполируя на будущее известны данные. Анализ возможностей данных
методов показал их высокую практическую полезность для принятия эффективных управленческих решений в
условиях неопределенности в различных сферах народного хозяйства. В работе также рассмотрены вопросы
построения экспертных систем, их преимуществ и недостатков, сфер применения и перспектив их
дальнейшего развития. Полученные результаты будут использованы для построения модуля экспертных
оценок информационно-аналитической экспертной системы для оценки экологического воздействия АЭС на
окружающую среду.
Ключевые слова: неопределенность, экспертный метод, экспертная система, управление, экологическая
безопасность, атомная электростанция.
СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ
МАТЕРІАЛІВ
THE SYSTEM FOR RADIATION CONTROL OF FOODSTUFFS AND BUILDING
MATERIALS
show
В роботі обґрунтована необхідність створення нових технічних засобів для радіаційного
контролю гамма випромінювання продуктів харчування та будівельних матеріалів. Наведено
основні технічні характеристики створеної системи та її основні переваги над існуючими
аналогами. Розроблений спектрометр адаптований до японського ринку. Передбачена
можливість діалогу користувача з оператором на японській мові. Радіаційний контроль
гамма випромінювання проводиться відповідно до вимог місцевого законодавства
(радіаційних норм). Для визначення характеристик приладу було проведено ряд
експериментів по визначенню розсіювання результатів вимірювань, яке може бути
обумовлено не тільки статистичним характером розпаду і коливань фону, але і іншими
випадковими чинниками (апаратурні перешкоди, похибки процедури вимірювань тощо).
Ключові слова: гамма випромінювання, радіаційний контроль, спектрометр
The need for new technical means for radiation monitoring of gamma radiation of food and
construction materials is justified in the paper. The main technical characteristics of the established
system and its main advantages over the existing prototypes are given. The spectrometer adapted to
the Japanese market is designed. The possibility of user conversation with the operator in Japanese
is provided. Radiation monitoring of gamma radiation is carried out in accordance with local
regulations (radiation norms). To determine the characteristics of the device, a series of
experiments to evaluate the scattering measurements, which may be due not only to the statistical
nature of decay and background fluctuations, but also other random factors (instrumental noise,
error measurement procedures, etc.).
Key words: gamma rays, radiation control, spectrometer
В работе обоснована необходимость создания новых технических средств для радиационного
контроля гамма излучения продуктов питания и строительных материалов. Приведены основные
технические характеристики созданной системы и ее основные преимущества над существующими
аналогами. Разработанный спектрометр адаптирован к японскому рынку. Предусмотрена
возможность диалога пользователя с оператором на японском языке. Радиационный контроль
гамма-излучения проводится в соответствии с требованиями местного законодательства
(радиационных норм). Для определения характеристик прибора был проведен ряд экспериментов по
определению рассеяния результатов измерений, которое может быть обусловлено не только
статистическим характером распада и колебаний фона, но и другими случайными факторами
(аппаратурные помехи, погрешности процедуры измерений и др.).
Ключевые слова: гамма излучение, радиационный контроль, спектрометр
ОБ УЧЕТЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ СВОЙСТВ ИНЖЕНЕРНЫХ БАРЬЕРОВ ПРИ ОЦЕНКЕ
ДОЛГОВРЕМЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ НА
КОМПЛЕКСЕ
«ВЕКТОР»
ABOUT THE UNCERTAINTY OF PROPERTIES OF ENGINEERING BARRIERS IN
LONG-TERM SAFETY ASSESSING OF SURFACE DISPOSAL AT THE «VECTOR»
COMPLEX
show
У работі розглянуто елементи системи безпеки, передбачені проектом комплексу «Вектор»
для забезпечення довгострокової безпеки поверхневого захоронення радіоактивних відходів
Чорнобильскої АЕС, підприємств зони відчуження, працюючих АЕС України, комбінатів ДК
«УкрДО Радон». Одним із елементів цієї системи є встановлення межі активності при
захороненні радіоактивних відходів в приповерхневих сховищах. Існуючі наразі
невизначеності у описі системи захоронення на майданчику «Вектор» помітно утруднюють
розрахунки межі активностіРАО, які можна безпечно розмістити на ньому із врахуванням
довгострокового існування сховища – 500 і більше років. Для компонентів інженерних
бар’єрів (матриця, протифільтраційні екрани, залізобетонні вироби) до теперішнього часу
відсутні конкретні параметри, необхідні для оцінки довгострокової безпеки захоронення та
їх стійкості до деградації протягом тривалого періоду після зняття сховища з
експлуатації. На поточному рівні знань задача визначення межі активності, яка безпечно
розміститься на майданчику комплексу «Вектор», може бути вирішена на основі
доступних даних про властивості геологічного середовища (зона аерації, водоносний
комплекс четвертинних відкладень) з врахуванням припущення про ефективне
функціонування системи інженерних бар’єрів протягом 500 років.
Ключові слова: безпека, захоронення, межа активності, інженерні бар’єри
The safety system elements envisaged in the “Vector” complex design for the long-term safety of
surface disposal of radioactive waste from Chernobyl NPP, exclusion zone companies, nuclear
power plants operating in Ukraine, mills of SC “Ukrainian State Association “Radon” are
discussed in the publication. Establishing of activity limits for radioactive waste disposal in the
near-surface repositories is an element of this safety system. Current uncertainties in description of
the disposal system at the “Vector” site significantly complicate the calculation of activity limits
that can be safely disposed of at the site, taking into account the existence of the long-term (500
years or more) storage facility. Significant information has been collected for the geology and
hydrogeology of the “Vector” complex site. To date, for the components of engineered barriers
(matrix, impervious screens, concrete products) there are neither specific parameters as needed to
assess the long-term safety of the disposal , nor specific parameters of their resistance to
degradation over a long period after the storage facility is decommissioned. It is proposed that the
task of determining the activity limits can be solved on the basis of the available data on the
properties of the geological environment (zone of aeration, water-bearing complex of quaternary
sediments), taking into account the assumption that the engineered barriers can function effectively
for 500 years during exploitation and active control.
Keywords: safety, surface disposal, activity limit, engineered barriers.
В работе рассмотрены элементы системы безопасности, предусмотренные проектом
комплекса «Вектор» для обеспечения долговременной безопасности поверхностного
захоронения радиоактивных отходов от Чернобыльской АЭС, предприятий зоны
отчуждения, действующих АЭС Украины, комбинатов ГК «УкрГО Радон». Одним из
элементов этой системы является установление пределов активности при захоронении
радиоактивных отходов в приповерхностных хранилищах. Существующие в настоящее
время неопределенности в описании системы захоронения на площадке «Вектор» заметно
усложняют расчеты пределов активности, которую можно безопасно разместить на
площадке с учетом долговременного существования хранилища – 500 и более лет. Для
компонентов инженерных барьеров (матрица, противофильтрационные экраны,
железобетонные изделия) до настоящего времени отсутствуют конкретные параметры,
необходимые для оценки долговременной безопасности захоронения и их устойчивости к
деградации на протяжении длительного периода после снятия хранилища с эксплуатации.
На текущем уровне знаний задача определения пределов активности, безопасно
размещаемых на площадке комплекса «Вектор», может быть решена на основе доступных
данных о свойствах геологической среды (зона аэрации, водоносный комплекс четвертичных
отложений) с предположением об эффективном функционировании системы инженерных
барьеров на протяжении 500 лет.
Ключевые слова: безопасность, захоронение, предел активности, инженерные барьеры
МІНЕРАЛЬНИЙ АДСОРБЕНТ ТРИТІЮ НА ОСНОВІ САПОНІТУ ТА
ЦЕОЛІТУ
MINERAL ADSORBENT OF TRITIUM BASED ON SAPONITE AND
ZEOLITE
show
У статті викладено результати експериментальних досліджень потенційної можливості
використання сапоніт-цеолітових композитів в якості мінеральних мембран для адсорбції
тритію з тритійованої води. Встановлено, що швидкість фільтрації водного розчину крізь
сапоніт-цеолітну мембрану дещо зменшується за перші 13 діб. Потім, цей процес
стабілізується на рівні 0,5 – 0,4 см·доба–1
. В процесі фільтрації тритійованої води крізь
сапоніт-цеолітну мембрану товщиною 80 мм спостерігалося зменшення питомої активності
тритію в фільтраті. Спочатку зменшення питомої активності тритійованої води
обумовлено надходженням в фільтрат поверхнево адсорбованої Н2О. Надалі включаються
механізми молекулярного НТО → Н2О заміщення в міжшаровому просторі і ізотопно-
водневого обміну в структурних позиціях ОН-груп глинистого мінералу. Вилучення тритію
композитом з розчину є адитивним процесом. У композиті за 41 добу фільтрації
тритійованої води межі збільшення вмісту тритію не встановлено. Досліджений композит
може бути використаний для зменшення питомої активності тритієвого розчину при його
фільтрації крізь сапоніт-цеолітну мембрану.
Ключові слова: сапоніт-цеолітовий композит, тритійована вода, мембрана, фільтрація,
адсорбція.
The paper is a result of the experimental research which was performed on the potential usage of saponitezeolite
composites as mineral membranes for adsorption of tritium out of tritiated water. It was found that
the rate of filtration of the aqueous solution through a saponite-zeolite membrane decreased slightly during
the first thirteen days. Afterwards the filtration process stabilized at a rate of 0.5-0.4 cm per day. A decrease
of specific radioactivity of tritium in the filtration product by 17% after 41 days of filtration through an 80
mm saponite-zeolite membrane was observed. The filtration process happened in stages. Initially
superficially adsorbed H2O moved into the aqueous solution from the membrane and was replaced by HTO,
thus reducing specific radioactivity of the solution. Then the molecular exchange between HTO and H2O in
the inter-layer space and isotope-hydrogen exchange in the structural position of OH-groups of the clay
material came into effect. After 41 days of filtration the saturation of tritium in the composite was not
observed. The researched composite can be used to decrease of specific radioactivity of tritium aqueous
solutions by filtering it through a saponite-zeolite membrane.
Keywords: saponite-zeolite composite, tritiated water, membrane, filtration, adsorption.
В статье изложены результаты экспериментальных исследований потенциальной возможности
использования сапонит-цеолитовых композитов в качестве минеральных мембран для адсорбции
трития из тритированной воды. Установлено, что скорость фильтрации водного раствора сквозь
сапонит-цеолитовую мембрану несколько уменьшается в первые 13 суток. Затем, этот процесс
стабилизируется на уровне 0,5 – 0,4 см·сутки–1
. В процессе фильтрации тритированной воды сквозь
сапонит-цеолитовую мембрану толщиной 80 мм удельная активность трития в фильтрате за 41
сутки уменьшилась на 17% . Вначале снижение удельной активности тритированной воды
обусловлено поступлением в фильтрат поверхностно адсорбированной Н2О. В дальнейшем
включаются механизмы молекулярного НТО → Н2О замещения в межслоевом пространстве и
изотопно-водородного обмена в структурных позициях ОН-групп глинистого минерала. Извлечение
трития композитом из раствора является аддитивным процессом. В композите за 41 сутки
фильтрации тритированной воды предела увеличения содержания трития не установлено.
Исследованный композит может быть использован для уменьшения удельной активности
тритиевого раствора при его фильтрации сквозь сапонит-цеолитовую мембрану.
Ключевые слова: сапонит-цеолитовый композит, тритированная вода, мембрана, фильтрация,
адсорбция.
ІЗОТОПНИЙ ОБМІН ТРИТІЮ В ПРОЦЕСІ ВЕГЕТАЦІЇ
ВЕРБИ
ISOTOPIC EXCHANGE OF TRITIUM IN THE PROCESS OF WILLOW
VEGETATION
show
У модельному експерименті вивчено особливості міграції тритію з водної фази середовища
існування до складу компонентів верби білої (Salix alba L.) та ізотопні ефекти водню в
процесі її вегетації. Константа швидкості надходження тритію через кореневу систему до
складу внутрішньоклітинного соку рослин становить 2.17±1.45·10—6
с—1. Рівновага між вмістом тритію у воді зовнішнього середовища і внутрішньоклітинному сокові рослин
встановлюється протягом 1-2 тижнів. При цьому, коефіцієнт фракціонування (α)
становить 0.88-0.94 і практично не залежить від концентрації надважкого ізотопу водню у
воді середовища. Константа швидкості трансформації тритію в органічно зв’язану форму
становить 8.6±3.0·10—7 с—1. Рівновага встановлюється протягом 4-11 тижнів, α = 0.17-0.19
незалежно від концентрації надважкого ізотопу водню у воді середовища. Водночас
спостерігається вилучення радіоактивного ізотопу з системи, ймовірно, унаслідок
транспірації, з константою швидкості 2.67±0.27·10—8 с—1. Швидкість винесення тритію
унаслідок транспірації пропорційна вихідній концентрації його у воді середовища.
Коефіцієнт фракціонування тритію в процесі транспірації становить 1.2.
Ключові слова: тритійована вода, верба біла, внутрішньоклітинний сік, органічно зв’язаний
тритій, концентрація, константа швидкості.
In a model greenhouse experiment the peculiarities of tritium migration from the water phase of the habitat into
components of white willow (Salix alba L.) and isotope effects of hydrogen during the vegetation have been studied. The rate constant of tritium transfer through the root system to the intracellular sap of plants is 2.17±1.45·10-6· s-1.The tritium balance between external water and intracellular sap has been come to the equilibrium during 1-2 weeks. Thus, the fractionation factor (α) is 0.88 – 0.94 and does not depend on the concentration of the superheavy isotope of hydrogen in external water. The rate constant of the transformation of tritium in organically bounded species is 8.6±3.0·10-7 s-1. The equilibrium is set for 4 to 11 weeks, α = 0.17 – 0.19 and does not depend on the concentration of the superheavy isotope of hydrogen in external water. At the same time, the extraction of the radioactive isotope from the system, probably owing to transpiration has been observed. The value of rate constant of Tritium transpiration calculated from experimental data is 2.67±0.27·10-8 s-1. The rate of tritium transpiration is proportional to it concentration in external water. The coefficient of tritium fractionation during transpiration is 1.2.
Keywords: tritiated water, willow, intracellular sap, organically-bounded Tritium, concentration, rate constant.
В модельном эксперименте изучены особенности миграции трития из водной фазы среды
обитания в состав компонентов вербы белой (Salix alba L.) и изотопные эффекты водорода в
процессе их вегетации. Константа скорости поступления трития через корневую систему в
состав внутриклеточного сока растений составляет 2.17±1.45·10—6 с-1. Равновесие между
содержанием трития в воде внешней среды и внутриклеточного сока растений устанавливается на протяжении 1-2 недель. При этом, коэффициент фракционирования (α) составляет 0.88 – 0.94 и практически не зависит от концентрации сверхтяжелого изотопа водорода в воде среды. Константа скорости трансформации трития в органически связанную форму составляет 8.6±3.0·10-7 с-1. Равновесие устанавливается на протяжении 4 – 11 недель, α =
0.17 – 0.19 и практически не зависит от концентрации сверхтяжелого изотопа водорода в воде
среды. В тоже время наблюдается извлечение радиоактивного изотопа из системы, вероятно,
вследствие транспирации с константой скорости 2.67±0.27·10-8 с-1. Скорость выведения
трития вследствие транспирации пропорциональна исходной концентрации его в воде среды.
Коэффициент фракционирования трития в процессе транспирации составляет 1.2.
Ключевые слова: тритиевая вода, верба белая, внутриклеточный сок, органически связанный
тритий, концентрация, константа скорости.
КОМПОЗИТНЫЙ АДСОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ВОЛОКОН C
ОСАЖДЕННЫМ СЛОЕМ ФЕРРОЦИАНИДА КАЛИЯ-НИКЕЛЯ ДЛЯ
КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ 137СS ИЗ ЗАГРЯЗНЕННЫХ
ВОД
COMPOSITE ADSORBENT BASED ON POLYPROPYLENE FIBERS WITH DEPOSITED
LAYER OF POTASSIUM-NICKEL FERROCYANIDE FOR CONCENTRATION OF 137CS
FROM CONTAMINATED
WATERS
show
Синтезовано новий композитний адсорбент для концентрування 137Сs із забруднених вод шляхом
осадження шару фероціаніду калію – нікелю на поверхню модифікованих поліпропіленових волокон.
Був реалізований двохстадійний метод синтезу, який включав радіаційно-індуковану прищепну
полімеризацію мономера «акрилова кислота» на поверхню поліпропіленових волокон на першій стадії
і формування шару фероціаніду на поверхні модифікованих волокон in situ – на другій. Результати
електронно-мікроскопічного, рентгенофазового і інфрачервоного досліджень підтвердили
формування фероціанідного шару на поверхні волокон. Синтезований зразок був протестований як
адсорбент для селективного видалення 137Сs з модельного розчину з високим співвідношенням іонів
137Сs до суми іонів K+Na (1:2х109). Розраховані значення коефіцієнта розподілу (9,4 102см3/г) і
ступеня адсорбції (72.4 %) свідчать про високу ефективність використання синтезованих композитних волокон для видалення 137Сs із забруднених вод з високим вмістом конкуруючих іонів.
Ключові слова: 137Cs, рідкі радіоактивні відходи , композитний адсорбент, поліпропіленові волокна,
фероціанід калію-нікелю, селективність
Novel composite adsorbent for 137Cs concentration from contaminated waters was synthesized by deposition
of K-Ni ferrocyanide layer on the modified polypropylene fibers’ surface. A two-stage synthesis was applied:
radiation-induced graft polymerization of acrylic acid monomer onto the surface of polypropylene fibers,
followed by in situ formation of potassium nickel ferrocyanide layer within the grafted chains. Data of
scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and infrared spectroscopy confirmed the formation of
ferrocyanide layer on the fibers’ surface. The synthesized sample was tested as adsorbent for selective
removal of 137Сs from the model solution with high ratio of 137Сs ions to the sum of K and Na ions (1:2х109).
The calculated values of distribution coefficient (9.4 102cm3/g) and adsorption degree (72.4 %) testify to the
high efficiency of the synthesized composite fibers in 137Cs removal from contaminated waters with high
concentration of competitive ions.
Keywords: 137Cs, liquid radioactive waste, composite adsorbent, polypropylene fibers, potassium-nickel
ferrocyanide, selectivity
Синтезирован новый композитный адсорбент для концентрирования 137Сs из загрязненных вод
путем осаждения слоя ферроцианида калия-никеля на поверхность модифицированных
полипропиленовых волокон. Был реализован двухстадийный метод синтеза, который включал
радиационно-индуцированную прививочную полимеризацию мономера «акриловая кислота» на
поверхность полипропиленовых волокон на первой стадии и формирование слоя ферроцианида на
поверхности модифицированных волокон in situ – на второй. Результаты электронно-
микроскопического, рентгенофазового и инфракрасного исследований подтвердили
формирование ферроцианидного слоя на поверхности волокон. Синтезированный образец был
протестирован в качестве адсорбента для селективного выделения 137Сs из модельного
раствора с высоким соотношением ионов 137Cs к сумме ионов K+Na (1:2х109). Рассчитанные
значения коэффициента распределения (9.4 102 см3/г) и степени адсорбции (72.4 %)
свидетельствуют о высокой эффективности использования синтезированных композитных
волокон для выделения 137Cs из загрязненных вод с высоким содержанием конкурирующих ионов.
Ключевые слова: 137Cs, жидкие радиоактивные отходы, композитный адсорбент,
полипропиленовые волокна.
ОСОБЛИВОСТІ КІНЕТИКИ СОРБЦІЇ КОБАЛЬТУ-60 ТА МАРГАНЦЮ-54 ПРИРОДНИМИ
ТА МОДИФІКОВАНИМИ СОРБЕНТАМИ З БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ РОЗЧИНІВ
FEATURES OF COBALT-60 AND MANGANESE-54 EXTRACTION KINETICS ON NATURE
AND MODIFIED SORBENTS FROM COMPOUNDING
SOLUTIONS
show
В статті наведено результати дослідження кінетики сорбції 60Co та
54Mn на
природних та модифікованих сорбентах. Об’єктами дослідження були: 1) природні
та Na-модифіковані бентоніти Черкаського родовища (ПБА-20); бентоніти
Горбківського родовища; чеські бентоніти Black Hill (Ca-форма) та Rokla (Na-
форма); 2) природні, лужно- та кислотно-модифіковані цеоліти Сокирницького
родовища 3) палигорськіти Горбківського і Сокирницького родовищ. Встановлено, що
серед досліджуваних зразків сорбентів найбільш ефективними сорбентами щодо Co
та Mn є Na-модифіковані бентоніти ПБА-20, Rokla та лужно-модифікований цеоліт,
а отже модифікація природних сорбентів натрієм в рази підвищує ступінь сорбції
Co та Mn. Частка водорозчинної форми сорбції Co та Mn на досліджуваних
природних та модифікованих сорбентах є незначною і не перевищує 6%. Найбільший
вміст іонообмінної форми Co мають бентоніти ПБА-20 (45%), Rokla (60%) та
лужно-модифікований цеоліт (65%), а Mn – лужно-модифікований цеоліт (45,5%).
Найбільша частка кислоторозчинної форми сорбції Co визначена при сорбції на
бентоніті ПБА-20 та лужно-модифікованому цеоліті і складає 35 та 40% відповідно,
а найбільша частка кислоторозчинної форми сорбції Mn складає близько 30% при
сорбції на лужно-модифікованому цеоліті. Найбільш міцна (переважання вмісту
кислоторозчинної та залишкової форм) фіксація Co та Mn відбувається при сорбції
на промислово модифікованих бентонітах ПБА-20, Rokla та лужно-модифікованому
в лабораторних умовах цеоліті.
Ключові слова: рідкі радіоактивні відходи, сорбція, кобальт-60, марганець-54,
бентоніт, цеоліт, палигорскіт.
The results of investigation of 60Co and 54Mn sorption kinetics on nature and modified sorbents are
given in the paper. The sorbents used in this work were: bentonites from Cherkassy deposit (natural
and Na-modified (PBA-20)); Horbkivskе deposit; Black Hill (Ca-form); Rokla (Na-form); zeolites
from Sokirnitske deposit (natural, alkali- and acid-modified); palygorskite. It was founded out that
industrial-modified by sodium bentonites PBA-20, Rokla and alkali-modified zeolite were the most
effective among all investigated sorbents. It means that modification of natural sorbents by sodium
leads to rise in sorption manyfold. The percent of water-soluble form of Co and Mn sorption on
investigated natural and modified sorbents was insignificant and did not exceed 6%. Maximum of
Co ion-exchange form was for bentonites PBA-20 (45%), Rokla (60%), alkali-modified zeolite
(65%), and Mn – for alkali-modified zeolite (45.5%). Maximum of Co acid-soluble sorption form
was determined for sorption on bentonite PBA-20 and alkali-modified zeolite (35 and 40%
accordingly). Maximum of acid-soluble sorption form of Mn was near 30% for sorption on alkalimodified
zeolite. The strongest (domination of acid-soluble and residual form) fixation of Co and
Mn was in case of sorption on industrial-modified bentonites by sodium PBA-20, Rokla and alkalimodified
under laboratory conditions zeolite.
Keywords: liquid radioactive wastes, sorption, cobalt-60, manganese-54, bentonite, zeolite,
palygorskite.
В статье приведены результаты исследования кинетики сорбции 60Co и 54Mn на
естественных и модифицированных сорбентах: 1) бентонитах – Черкасского
месторождения; Na-модифицированном Черкасского месторождения (ПБА-20); Горбского
месторождения; Black Hіll (Ca-форма); Rokla (Na-форма); 2) цеолитах – естественном,
щелочно- и кислотно-модифицированном Сокирницкого месторождения; 3) палыгорските.
Установлено, что среди исследуемых образцов сорбентов наиболее эффективными
сорбентами относительно Co и Mn оказались Na-модифицированные бентониты ПБА-20,
Rokla и щелочно-модифицированный цеолит, то есть модификация природных сорбентов
натрием в разы повышает степень сорбции Co и Mn. Доля водорастворимой формы
сорбции Сo и Mn на исследуемых природных и модифицированных сорбентах незначительна
и не превышает 6%. Наибольшее содержание ионообменной формы Co имеют бентониты
ПБА-20 (45%), Rokla (60%) и щелочно-модифицированный цеолит (65%), а Mn – щелочно-
модифицированный цеолит (45,5%). Наибольшая доля кислоторастворимой формы сорбции
Co определена при сорбции на бентоните ПБА-20 и щелочно-модифицированном цеолите и
составляет 35 и 40% соответственно, а наибольшая доля кислоторозчинної формы
сорбции Mn составляет около 30% при сорбции на щелочно-модифицированном цеолите.
Наиболее крепкая (преобладание доли кислоторастворимой и остаточной форм) фиксация
Co и Mn происходит при сорбции на промышленно модифицированных бентонитах ПБА-20,
Rokla и щелочно-модифицированном в лабораторных условиях цеолите.
Ключевые слова: жидкие радиоактивные отходы, сорбция, кобальт-60, марганец-54,
бентонит, цеолит, палыгорскит.
ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ КОНВЕРСІЇ ХЛАДОНУ CBrClF2 НА ЕКОЛОГІЧНО
БЕЗПЕЧНІ
РЕЧОВИНИ
THEORETICAL STUDY OF CONVERSION OF HALON CBrClF2 INTO ENVIRONMENTAL
FRIENDLY
SUBSTANCES
show
В роботі розглянута проблема утилізації екологічно небезпечних хімічних речовин, які
в минулому використовувалися як ефективні вогнегасні засоби. Актуальність
питання пов’язана з великою кількістю хладонів та інших небезпечних хімічних
речовин, що вже вийшли із ужитку, або навіть заборонені до використання, але у
великій кількості зберігаються на складах і потребують утилізації. Дослідний шлях
пошуку методів ефективного знешкодження шкідливих для екології речовин
небезпечний і економічно недоцільний. В роботі показана можливість використання
квантово-хімічних методів для теоретичного дослідження ймовірних шляхів
хімічного перетворення хладону CBrClF2 на корисну для промисловості речовину
дифлуоретен CF2=CH2, яка проявляє вогнегасні властивості, але не відноситься до
озоноруйнівних сполук. Показано, що конверсія CBrClF2 з додаванням метану більш
енергетично вигідна, ніж з додаванням водню і ймовірніша, ніж пряме термічне
розкладання.
Ключові слова: екологічно небезпечні речовини, хладони, інгібітори горіння,
квантово-хімічний розрахунок.
The paper considers the problem of disposal of environmentally hazardous chemicals that were used in the
past as effective extinguishing agents. The urgency of the issue is related to the large number of herbicides,
pesticides, Freon and other hazardous chemicals, which are already out of use, or even banned for use, but
in large quantities are stored in warehouses and require disposal. Experienced way to find effective methods
of disposal of toxic substances is dangerous and economically inexpedient. The paper shows the possibility
of using quantum chemical methods for the theoretical study of possible ways of chemical transformations of
the freon CBrClF2 into the useful for industry substance difluoroethen CF2 = CH2, which manifests
extinguishing properties, but does not apply to ozone-depleting compounds. It is shown that the conversion
of CBrClF2 with the addition of methane is more energetically favorable than with the addition of hydrogen
and likely than direct thermal decomposition. Among the by-products of the conversion as a result of
quantum chemical calculations were detected such particles as the CF2 :, involved in many of the elementary
stages of minimum energy and trifluorometane CF3H, which itself exhibits inhibitory properties with respect
to the flame and in many studies is offered as an alternative extinguishing agent. In addition, it serves as a
precursor for other, more effective flame retardant CF3I, which best can replace banned Freon CF3Br, as
exhibits similar physical properties.
Keywords: environmentally hazardous substances, halons, flame retardants, quantum-chemical calculation.
В работе рассмотрена проблема утилизации экологически опасных химических веществ, которые в
прошлом использовались как эффективные огнетушащие средства. Актуальность вопроса связана с
тем, что огромное количество гербицидов, пестицидов, хладонов и других опасных химических
веществ, которые уже вышли из употребления, или даже запрещены к использованию, хранятся на
складах и требуют утилизации. Опытный путь поиска методов эффективного обезвреживания
ядовитых веществ опасен и экономически нецелесообразен. В работе показана возможность
использования квантово-химических методов для теоретического исследования возможных путей
химического превращения хладона CBrClF2 на полезное для промышленности вещество дифлуоретaн
CF2= CH2, которое проявляет огнетушащие свойства, но не относится к озоноразрушающим
соединениям. Показано, что конверсия CBrClF2 с добавлением метана энергетически более выгодна,
чем с добавлением водорода и вероятнее, чем прямое термическое разложение. Среди побочных
продуктов конверсии в результате проведенных квантово-химических расчетов выявлены такие
частицы как CF2, принимающие участие во многих элементарных стадиях с минимальной энергией,
а также трифлуорометан CF3H, который сам проявляет ингибирующие свойства по отношению к
пламени и во многих работах предлагается в качестве альтернативного огнетушащего вещества.
Кроме того, служит прекурсором для получения другого, более эффективного ингибитора горения
CF3I, который наилучшим образом может заменить запрещенный хладон CF3Br, поскольку
проявляет аналогичные физические свойства.
Ключевые слова: экологически опасные вещества, хладоны, ингибиторы горения, квантово-
химический расчет.
МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ
ШЛАКІВ ДНІПРОДЗЕРЖИНСЬКОГО МЕТАЛУРГІЙНОГО КОМБІНАТУ В ЯКОСТІ
СОРБЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
USE DNIEPRODZERZHINSKY SLAG STEEL MILL AS SORPTION
MATERIALS
show
В статті розглянуто питання можливості використання шлаків
Дніпродзержинського металургійного комбінату в якості сорбційних матеріалів.
Актуальність даної теми полягає у використанні нових технологій для покращення
екологічної ситуації в промислових районах. Використання відходів металургійних
комбінатів у якості сорбентів для очищення промислових стічних вод дозволяє не
тільки покращити стан водних об’єктів, але і мінімізувати великотонажні
накопичення відходів у промислових районах. Сорбційні властивості шлаку
досліджуються на прикладі очищення води, забрудненої двохвалентним свинцем. Для
оцінки сорбційної можливості досліджуються: мінеральний склад за допомогою
рентгенофазного аналізу, склад мікроелементів за допомогою спектрального аналізу,
вміст макроаніонів і макрокатіонів. Вибрані найбільш ефективні умови
адсорбційного очищення. Проведено аналіз вилуговування власних компонентів шлаку
в розчин та процесу десорбції поглиненого сорбату.
Ключові слова: шлак, адсорбція, рентгенофазний аналіз, вилуговування, сорбат,
спектральний аналіз,десорбція .
The paper considers the possibility of use of slag Dneprodzerzhinsk metallurgical plant as sorption
materials. The relevance of this theme is to use new technologies to improve the environmental
situation in industrial areas. Use of waste from smelters as sorbents for the purification of
industrial waste water can not only improve the water bodies, but also minimize the accumulation
of large waste in industrial areas. Sorption properties of slag are investigated by example of
cleaning water contaminated with lead (II). To assess the sorption capacity, mineral composition is
studied analysis using X-ray diffraction analysis, composition of trace elements by spectral
analysis, and content makroanions and makrokations. It was selected the most effective conditions
of adsorption treatment. The analysis of slag leaching of own components into the solution and
desorption process of absorbed sorbate.
Keywords: slag, adsorption, X-ray diffraction analysis, leaching, sorbate, spectral analysis,
desorption.
В статье рассмотрены вопросы возможности использования шлаков Днепродзержинского
металлургического комбината в качестве сорбционных материалов. Актуальность данной
темы заключается в использовании новых технологий для улучшения экологической
ситуации в промышленных районах. Использование отходов металлургических комбинатов
в качестве сорбентов для очистки промышленных сточных вод позволяет не только
улучшить состояние водных объектов, но и минимизировать крупнотоннажные накопления
отходов в промышленных районах. Сорбционные свойства шлака исследуются на примере
очистки воды, загрязненной двухвалентного свинцом. Для оценки сорбционной способности
исследуется минеральный состав с помощью рентгенофазового анализа, состав
микроэлементов с помощью спектрального анализа, содержание макроанионов и
макрокатионов. Избраны наиболее эффективные условия адсорбционной очистки. Проведен
анализ выщелачивания собственных компонентов шлака в раствор и процесса десорбции
поглощенного сорбата.
Ключевые слова: шлак, адсорбция, рентгенофазний анализ, выщелачивание, сорбат,
спектральный анализ, десорбция.
ОЦІНКА ЗАБРУДНЕННЯ СВИНЦЕМ ҐРУНТУ ПРИЛЕГЛОЇ ДО АВТОМОБІЛЬНОЇ ДОРОГИ
ТЕРИТОРІЇ
EVALUATION OF LEAD CONTAMINATION OF CAR ROAD AREA
SOIL
show
Виконано аналіз нормативної документації щодо вимог з оцінки забруднення ґрунту прилеглої
до автомобільної дороги території. З’ясовано основні чинники забруднення ґрунту на
зазначеній території. Наведено результати досліджень забруднення ґрунту компонентами,
що входять до складу протиожеледних матеріалів. Надано обґрунтування щодо
необхідності розробки методики оцінки забруднення свинцем ґрунту прилеглої до
автомобільної дороги території. Визначено постановчі задачі щодо розробки цієї методики.
Надано пропозиції в оцінці забруднення свинцем ґрунту прилеглої до автомобільної дороги
території: по-перше, відійти від класичного підходу оцінки забруднення, який базується на
порівнянні прогнозних (фактичних) концентрацій із ГДК; по-друге, визначати показники
вмісту мобільних форм свинцю та за їх значеннями оцінювати ступінь забруднення ґрунту.
Ключові слова: автомобільна дорога; оцінка впливу на навколишнє середовище; забруднення
свинцем; мобільні форми свинцю.
An analysis of regulatory documents concerning to the requirements for the assessment of soil lead
contamination in the areas adjacent to car roads has been performed. Main factors of soil contamination on
mentioned territory have been found out. The results of studies on soil contamination with the components of
deicing agents have been introduced. The rationale for the need of developing a method of the assessment of
soil lead contamination in the areas adjacent to car roads has been given. Tasks for developing this method
have been identified. Ideas for the assessment of soil lead contamination in areas adjacent to car roads have
been proposed. First idea is moving away from the classical approach assessment of the pollution, which is
based on a comparison of predicted (actual) concentrations with MPC. Second idea is assessing the degree
of soil contamination on the lead mobile species content.
Keywords: highway; environmental impact assessment; lead pollution; lead mobile species
Выполнен анализ нормативной документации относительно требований по оценке загрязнения
почвы прилегающей к автомобильной дороге территории. Выяснены основные факторы загрязнения
почвы на указанной территории. Приведены результаты исследований загрязнения почвы
компонентами, входящими в состав противогололедных материалов. Предоставлено обоснование
необходимости разработки методики оценки загрязнения свинцом почвы прилегающей к
автомобильной дороге территории. Определены постановочные задачи по разработке этой
методики. Даны предложения в оценке загрязнения свинцом почвы прилегающей к автомобильной
дороге территории: во-первых, отойти от классического подхода оценки загрязнения, который
основан на сравнении прогнозных (фактических) концентраций с ПДК; во-вторых, определять
показатели содержания мобильных форм свинца и за их значениями оценивать степень загрязнения
почвы.
Ключевые слова: автомобильная дорога; оценка воздействия на окружающую среду; загрязнения
свинцом; мобильные формы свинца.
ТРАНСФОРМАЦИЯ КЕРОСИНА В ГРУНТАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЧВЕННЫХ
МИКРООРГАНИЗМОВ
TRANSFORMATION OF KEROSENE IN SOIL UNDER THE ACTION OF SOIL
MICROORGANISMS
show
В роботі розглянуто вплив нафтових забруднень на трансформацію вуглеводнів гасу.
Досліджувалися ґрунти, забруднені авіаційним гасом, в зоні нафтобази аеропорту «Бориспіль».
Були відібрані зразки ґрунтів з поверхневої зони і з глибини 4м на забруднених і незабруднених
ділянках. Показано, що фільтрація гасу супроводжується погіршенням його якості, що пов’язано
з частковим проникненням кисню в аліфатичні вуглеводневі ланцюги. Одночасно з цим
змінюється мікологічний склад ґрунтів. Під дією гасових забруднень змінюється кількість і
склад мікроміцетів. Ступінь забруднення ґрунтів нафтопродуктами може бути оцінена за
кількістю в них меланіновмісних мікроміцетів Aternaria tenuissima, Cladosporium sp., які можуть
виконувати роль індикаторів нафтового забруднення. В результаті забруднення ґрунтів гасом
нафтобази «Бориспіль» відбувається зміна чисельності і структури ґрунтової мікробіоти. При
вихідному високому ступені забруднення відбувається зниження чисельності всіх груп
мікроміцетів. Надалі, ймовірно, можливе відновлення спільноти близького за складом до
вихідного (види Fusarium sp.).
Ключові слова: ґрунти, гас, мікроміцети, індикатори, нафтове забруднення, нафтові вуглеводні.
The paper discusses the impact of oil pollution on the transformation of hydrocarbons of
kerosene. Soils contaminated with jet fuel at the oil depot area the airport “Borispol” were
studied. Samples of soil from surface areas and from a depth of 4m in polluted and unpolluted
sites were gathered. It is shown that filtering of kerosene is accompanied by a deterioration of
its quality, which is due to the partial introduction of oxygen into the aliphatic hydrocarbon
chain. Simultaneously, the mycological composition of the soil changes. Under the effect of
kerosene contamination, the amount and composition of micromycetes changes. The degree of
oil pollution of soils can be estimated by the number of dark-colored micromycetes
melaninogenica Aternaria tenuissima, Cladosporium sp., who can act as indicators of oil
pollution. As a result of soil contamination of oil depot “Borispol” with kerosene, a change in
the size and structure of the soil microbiota occurs. In case of high initial degree of
contamination decrease in the number of all groups of micromycetes was observed. In the
future, probably, it is possible to recover community composition similar to that of the original
(species Fusarium sp.).
Keywords: soil, kerosene, micromycetes, indicators, oil pollution, petroleum hydrocarbons.
В работе рассмотрено влияние нефтяных загрязнений на трансформацию углеводородов
керосина. Исследовались грунты загрязненные авиационным керосином в зоне нефтебазы
аэропорта «Борисполь». Были отобраны образцы грунтов с поверхностной зоны и с
глубины 4м на загрязненных и незагрязненных участках. Показано, что фильтрация
керосина сопровождается ухудшением его качества, что связано с частичным внедрением
кислорода в алифатические углеводородные цепочки. Одновременно с этим изменяется
микологический состав грунтов. Под действием керосиновых загрязнений изменяется
количество и состав микромицетов (микроскомических грибов). Степень загрязнения
нефтепродуктами почв может быть оценена по количеству в ней меланинсодержащих
темноокрашенных микромицетов Aternaria tenuissima, Cladosporium sp., которые могут
выполнять роль индикаторов нефтяного загрязнения. В результате загрязнения почв
керосином нефтебазы «Борисполь» происходит изменение численности и структуры
почвенной микробиоты. При исходно высокой степени загрязнения происходит снижение
численности всех групп микромицетов. В дальнейшем, вероятно, возможно
восстановление сообщества близкого по составу к исходному (виды Fusarium sp.).
Ключевые слова: почвы, керосин, микромицеты, индикаторы, нефтяное загрязнение,
нефтяные углеводороды.
ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ РУД ЗОЛОТА И УРАНА ЮРЬЕВСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ КИРОВОГРАДСКОГО МЕГАБЛОКА (УКРАИНСКИЙ ЩИТ)
GEOLOGICAL-GENETIC COMPARISON OF THE GOLD AND URANIUM ORES OF
YURIEVSКOYE DEPOSIT OF KIROVOGRADSKY MEGABLOCK (UKRAINIAN
SHIELD)
show
Проведено геолого-структурне і генетичне зіставлення золотого зруденіння мало сульфідної,
золото-кварцової з телуридами, формації і уранового зруденіння альбітитової формації
раннього протерозою Юр’ївського родовища Кіровоградського мегаблоку Українського щита.
Рудні об’єкти розташовані в рамках одного родовища (рудного поля) і пов’язані з еволюцією
загального геолого-енергетичного джерела. Запропоновано схему послідовного і зонального
виникнення золоторудної і уранової систем, які функціонували в режимі гідротермально-
метасоматичних процесів, які проявляються дискретно. За даними ізотопно-геохімічних
досліджень сірки, кисню, вуглецю показано, що до основних джерел речовини, як рудної (золота,
урану та інших металів), так і мінералізаторів (сірки і вуглецю), а також водовмісних флюїдів
відносяться, головним чином, гнейсові товщ, чечеліївської світи, в тому числі і графітовмісні,.
Ключові слова: ранній протерозой, золото, уран, зруденіння , альбітітова формація, золото-
кварцова малосульфідна формація, Український щит.
A geological and structural and genetic comparison of low-sulfide gold with tellurides
mineralization of the gold-quartz formation and uranium mineralization of albitite formation of
Early Proterozoic of the Yurievskoe deposit of the Kirovograd megablock of Ukrainian shield iz
conducted. Ore sites are located within the same ore field and are connected with the evolution
of the general geological and energy source. A scheme of consecutive and zonal emergence of
gold and uranium systems is proposed. These systems functioned in a mode of hydrothermalmetasomatic
processes, manifesting discretely. According to isotopic geochemical studies of
sulfur, oxygen, carbon, primary source of the material as ore (gold, uranium and other metals)
and mineralizer (sulfur and carbon), as well as water-based fluids were mainly gneiss thickness
of the Checheleevskaya suite.
Keywords: Early Proterozoic, gold, uranium, mineralization, albitite formation, low-sulphide
gold-quartz formation, Ukrainian Shield.
Проведено геолого-структурное и генетическое сопоставление золотого
оруденения малосульфидной золото-кварцевой с теллуридами формации и
уранового оруденения альбититовой формации раннего протерозоя Юрьевского
месторождения Кировоградского мегаблока Украинского щита. Рудные объекты
расположены в рамках одного месторождения (рудного поля) и связаны с
эволюцией общего геолого-энергетического источника. Предложена схема
последовательного и зонального возникновения золоторудной и урановой систем,
функционировавших в режиме дискретно проявляющихся гидротермально-
метасоматических процессов. На основе анализа результатов изотопно-
геохимических исследований серы, кислорода, углерода показано, что основным
источником вещества как рудного (золота, урана и других металлов), так и
минерализаторов (серы и углерода), а также водосодержащих флюидов, явились,
главным образом, гнейсовые толщи чечелеевской свиты, в том числе и
графитсодержащие.
Ключевые слова: ранний протерозой, золото, уран, оруденение, альбититовая
формация, золото-кварцевая малосульфидная формация, Украинский щит.