Экологические чтения_2013

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

где D – оптическая плотность анализируемого раствора;

D0 – оптическая плотность раствора стандарта; mст – масса стандарта, г;

m – масса навески сырья, г;

W – потеря в массе сырья при высушивании, г; 2000 – разведение.

Исследованием было установлено, что влажность исследуемых образцов чая составляет 9,3%. Таким образом, W равно 9,3 г.

Результаты колориметрических измерений приведены в таблице.

Показатели колориметрирования исследуемых образцов чая

	№							Содержа-
	об-	Образец чая	D	D0	mст	m	W	ние ду-
	разца							бильных
	п/п							веществ, %
	1	Чай «Tess Time» зе-	0,29	0,28	0,02	1	9,3	4,57
		леный байховый с
		цедрой цитрусовых,
		лепестками цветов
		и ароматом лайма
		ТУ 9191-004-
		46551679–04
	2	Чай зеленый байхо-	0,233	0,28	0,02	1	9,3	3,67
		вый мелкий
		ТУ 9191-001-
		590509–09
	3	Китайский чай	0,269	0,28	0,02	1	9,3	4,24
		«Принцесса Ява»
		зеленый байховый
		ТУ 9191-001-
		39420178–97
	4	Чай «Lipton Green	0,242	0,28	0,02	1	9,3	3,81
		Gunpowder» зеле-
		ный байховый аро-
		матизированный
		ТУ 9191-017-
		18359/01– 2004
	5	Китайский чай	0,252	0,28	0,02	1	9,3	3,97
		«Гринфилд Фланг
		Драгон» зеленый
		байховый
		ТУ 9191-001-
		39420178–97

61

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что содержание дубильных веществ (в пересчете на галловую кислоту) в выбранных образцах чая находится в пределах 3,67– 4,57%. Наиболее богатым по содержанию катехинов оказался Чай «Tess Time» зеленый байховый с цедрой цитрусовых, лепестками цветов и ароматом лайма (ТУ 9191-004-46551679–04): содержание дубильных веществ – 4,57%. Однако в сравнении с данными информационных источников было установлено, что обычно в сухой чайной смеси содержание катехинов варьируется от 20 до 30% [5, 6].

Библиографический список

1.Балицкий К.П. Лекарственные растения в терапии злокачественных опухолей / К.П. Балицкий, А.Л. Воронцова. – Ростов на/Д : Изд-во Ростовского ун-та, 1980. – 295 с.

2.Прохоров А.М. Большой энциклопедический словарь / А.М. Прохоров. – М. ; СПб. : Норинт, 2000. – 1434 с.

3.Самородская И. Зеленый чай полезен для сердца / И. Само-

родская // Собеседник. – 2011. – № 4.
4.	Субботина Е. Зеленый чай спасет от рака кожи / Е. Субботина
// Российская газета. – 2012. – 23 авг.
5.	Цоциашвили И.И., Химия и технология чая / И.И. Цоциашви-
ли, М.А. Бокучава. – М. : Агропромиздат, 1989.
6.	Яшин Я.И. Чай. Химический состав	чая и его влияние
на здоровье человека / Я.И. Яшин, А.Я. Яшин. –		М. : ТрансЛит, 2010.
– 150 с.

62

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

Секция «ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ»

УДК 541.183

А.Е. Беднюк, О.А. Веревкина, Т.А. Диденко Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ОКИСЛЕННЫМ УГЛЕРОДМИНЕРАЛЬНЫМ СОРБЕНТОМ

В настоящее время из-за индустриализации происходит сильное загрязнение окружающей среды, особенно гидросферы. Содержание в воде ионов тяжелых металлов, в том числе ионов меди (II), никеля (II), хрома (III), постоянно возрастает. Сброс в водоемы загрязненных тяжелыми металлами стоков ухудшает их санитарное состояние, оказывает влияние на живые организмы водных экосистем и, в конечном счете, на здоровье человека. Действующие на сегодняшний день на промышленных предприятиях схемы очистки в основном включают только метод известкования, суть которого в обработке загрязненной воды гидроксидом кальция, в результате чего выпадают в осадок гидроксиды тяжелых металлов. Однако остаточное содержание ионов тяжелых металлов в воде может на несколько порядков превышать их предельно допустимую концентрацию (ПДК). Сорбционные методы очистки воды позволяют снизить концентрацию загрязнителей до норм ПДК, однако стоимость известных сорбентов высока по сравнению с платой за сброс загрязненных вод. В результате сохраняются высокие темпы загрязнения водной среды и продолжается поиск эффективных и доступных сорбционных материалов.

На кафедре неорганической химии Омского государственного университета карбонизацией местного возобновляемого природного сырья сапропеля получен углеродминеральный материал, обладающий мезомакропористой структурой и высокой механической прочностью [1, 2]. Методом рентгеноспектрального микрозондового анализа установлено, что поверхность полученного материала представляет собой сочетание углеродных и минеральных фрагментов [3]. Углеродминеральный материал обладает ионообменной емкостью благодаря силанольным группам на поверхности аморфного кремнезема, входящего в его состав. Ионообменная емкость полученного материала может быть значительно увеличена нанесением на поверхность кислородсодержащих функциональных групп (КФГ), например кар-

63

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

боксильных. Процессам формирования КФГ на углеродной поверхности посвящены работы коллектива под руководством Тарковской И.А. [4]. На основе анализа литературных данных нами была выбрана для окисления углеродминерального материала азотная кислота и пероксид водорода. Экспериментально установлено, что оптимальным является окисление материала 30% пероксидом водорода в течение 20 часов. Эффективность окисления оценивали по содержанию КФГ, которое определили титрованием основаниями различной силы по методике Боэма [5]. При этом концентрация карбоксильных групп на поверхности окисленного сорбента равна 0,13±0,02 ммоль/г, что почти в несколько раз превышает поверхностную концентрацию этих групп на исходном углеродминеральном материале. Нами проведено изучение катионообменных свойств полученного окисленного сорбента, на поверхности которого находятся силанольные и карбоксильные группы.

Целью данной работы является изучение сорбции ионов тяжелых металлов на примере ионов меди (II) из водных растворов окисленным углеродминеральным сорбентом.

Изучение закономерностей сорбции проводили в статическом режиме, помещая навеску окисленного сорбента массой 0,100±0,002 г в 20,0 мл водного раствора ионов меди (II) с заданной концентрацией и значением рН при периодическом перемешивании. По истечении заданного промежутка времени контакта сорбента с раствором водный раствор отделяли декантацией. Концентрацию ионов меди (II) определяли спектрофотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом натрия [6]. Результаты экспериментов из параллельных определений были подвергнуты статистической обработке.

Для установления целесообразности процесса окисления нами проведено определение величин сорбции меди (II) на исходном углеродминеральном материале и окисленном сорбенте. Процесс сорбции проводили из раствора меди (II) концентрацией 2,0 г/л, рН раствора составляла 3,8, продолжительность контакта 24 часа. Величина сорбции ионов меди (II) на исходном углеродминеральном материале составила 31,1±0,7 мг/г, на окисленном сорбенте 60,4±1,3 мг/г. Увеличение величины сорбции в два раза подтверждает целесообразность окисления углеродминерального материала с целью увеличения его катионообменных свойств.

Для окисленного углеродминерального сорбента нами установлена зависимость величины сорбции меди (II) от величины рН. Для этого были приготовлены растворы с концентрацией ионов меди 2,0 мг/мл и рН в интервале от 1 до 5. Полученные экспериментальные

64

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

данные представлены на рис. 1, из которого следует, что с увеличением рН в интервале от 1 до 5 величина сорбции меди возрастает. Такую зависимость можно объяснить увеличением степени диссоциации слабокислотных карбоксильных групп при увеличении рН. Для проведения дальнейших экспериментов выбрано значение рН, равное 4,0.

Рис. 1. Зависимость величины сорбции меди (II) на окисленном сорбенте от рН раствора

Также получена зависимость величины сорбции меди (II) на окисленном сорбенте от равновесной концентрации. Для этого были приготовлены растворы ионов меди с концентрацией 0,1–2,5 мг/мл и постоянным значением рН = 4,0. Полученная изотерма сорбции представляет собой выпуклую кривую (рис. 2). Для описания экспериментальных изотерм часто в литературе используют модель сорбции и уравнение Лэнгмюра:

KC

A = A∞ + р ,

1 KCр

где А – величина предельной сорбции; К – константа сорбционного равновесия.

Линеаризация изотермы сорбции по уравнению

1	=	1	+	1	×	1
				A∞ K
A		A∞				Cp

позволяет графически определить в уравнении Лэнгмюра величины А∞ и K из данных по распределению исследуемого сорбата в системе водный раствор – сорбент.

65

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

Рис. 2. Зависимость величины сорбции меди (II) на окисленном сорбенте от равновесной концентрации раствора

После линеаризации экспериментальных данных нами вычислены константы А и K, а также найдено уравнение Лэнгмюра, удовле-

творительно описывающее полученные данные: a =61,0× 41×C .

1+41×C

Линейная корреляция достоверная значима с доверительной вероятностью 0,95 (R2табл =0,95; R2расч = 0,99). Рассчитанная ионообменная емкость окисленного сорбента по ионам меди (II) составляет

61,0±1,7 мг/г.

Таким образом, окисленный углеродминеральный сорбент имеет высокую ионообменную емкость, сравнимую с синтетическими ионообменными смолами. Однако возобновляемость и повсеместная распространенность исходного сырья для его получения в сочетании с высокими емкостными характеристиками делает окисленный углеродминеральный сорбент из сапропеля перспективным материалом для очистки промышленных сточных вод, загрязненных ионами тяжелых металлов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагоги- ческие кадры инновационной России» на 2009–2013 годы. Соглашение № 14.B37.21.1537.

Библиографический список

1. Коваленко Т.А. Углеродминеральный сорбент из сапропеля для комплексной очистки сточных вод / Т.А. Коваленко, Л.Н. Адеева

66

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

// Химия в интересах устойчивого развития. – 2010. – Т. 18. – № 2. –

С. 189–195.

2.Пат. № 2414430 РФ, 2011. Способ комплексной очистки сточных вод углеродминеральным сорбентом из сапропеля / Л.Н. Адеева,

Т.А. Коваленко. Заявка № 2009144870/05. Опубл.: 20.03.2011. Бюл. 8.

3.Адеева Л.Н. Очистка воды от органических веществ и ионов металлов углеродминеральным сорбентом из сапропеля / Л.Н. Адеева,

Т.А. Коваленко // Журнал прикладной химии. – 2012. – Т. 85. – № 4. –

С. 535–541.

4.Тарковская И.А. Окисленный уголь / И.А. Тарковская. – Киев : Наукова думка, 1981. – 200 с.

5.Боэм Х.П. Химическая идентификация поверхностных групп // Катализ. Стереохимия и механизмы органических реакций / Х.П. Бо-

эм. – М. : Мир, 1968. – С. 186–288.

6.Новиков Ю.В. Методы определения вредных веществ в воде водоемов / Ю.В. Новиков, К.О. Ласточкина, З.Н. Болдина. – М. : Ме-

дицина, 1981. – 376 с.

УДК 502(574)

B.A. Bolatkazy

The scientific adviser: Kaliakparova A.A.

The municipal state public enterprisе «Business College» Semey St., Republic of Kazakhstan

ECOLOGICAL PROBLEMS IN KAZAKHSTAN

AND WAYS THEIR DECISIONS

Ecology is a science which studies the relationship between all forms of life on our planet with its environment. This word came from the Greek “oikos” which means “home”. This idea of “home” inc ludes the whole planet of ours, it’s population, the Nature, animals, birds, fish, insects, all other living beings and even the atmosphere around our planet. Do all of them live a happy and healthy life in our Home nowadays? Unfortunately, it is not so. Indeed, many territories, water basins, lakes, rivers, seas, oceans – and the atmosphere are polluted with all k inds of technological, agricultural, chemical, nuclear and other wastes. The intensive development of sciences, industry and chemistry in the 20th century has made the pollution of our environment a global problem which should be solved by all means. Every year the world’s industry pollutes the atmosphere with millions of tons of dust and other harmful substances. The seas and rivers are poisoned with industrial waste, chemical and sewage

67

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

discharge. People who live in big cities are badly affected by harmful discharge from plants and city transport and by the increasing noise level which is as bad for human health as lack of fresh air and clean water. Among the most urgent problems are the ozone layer, acid rains, global warming, toxic pollution of atmosphere, disappearance of forests, contamination of underground waters by chemical elements, destruction of soil in some areas, threat to some flora and fauna representatives, etc.

One of the most important pollution problems is the oceans. Many ships sail in the ocean waterfishing ships, some ships carrying people, some carrying oil. If a ship loses some of the oil in the water, or waste from the ships in put into the ocean, the water becomes dirty. Many sea birds die because of the polluted water. Many fish are dying in the sea, others are getting contaminated. Fishermen catch contaminated fish which may be sold in markets, and people may get sick from eating them. Lakes and rivers are becoming polluted, too. Some beaches are dangerous for swimming.

Another important problem is air pollution. Cars and factories pollute the air we use. Their fume also destroys the ozone layer which protects the Earth from the dangerous light of the Sun. Aerosols create large “holes” in the ozone layer round the Earth. Burning coal and oil leads to global warming which may bring about a change in the world’s climate.

The other problem is that our forests are dying from acid rains. Deforestation, especially destruction of tropical forests, affects the balance of nature in many ways. It kills animals, changes the climate and ecosystem in the world. A person can do some damage to the environment but the greater part of pollution certainly comes from industry. Modern industry production is the main threat to nature. There are a lot of places on our planet that need immediate help. Our country is not exception. During recent decades, Kazakhstan has experienced several major environmental problems that have had a very negative effect on both humans and the environment. Unlike some natural hazards over which humans have little if any control, these disasters were of human origin. They were caused by irresponsible human use of the natural environment and weapons and scientific tests conducted with little concern for human or environmental safety. Today, many agencies, both domestic and international, are searching for solutions to Kazakhstan’s environmental problems. It is obvious, however, that it will take many decades, even centuries, before the country’s most serious problems can be reversed.

The environment of Kazakhstan began to suffer serious harm during the Soviet period. Between 1949 and 1991 the Soviet government conducted about 70 percent of all of its nuclear testing in Kazakhstan,

68

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

mostly in the north-eastern area near the city of Semipalatinsk (now Semey). Nearly 500 nuclear explosions occurred both above and below ground near Semipalatinsk, while more than 40 nuclear detonations occurred at other testing grounds in western Kazakhstan and in the Kyzylkum desert. More than 1 million of Kazakhstan’s inhabitants were exposed to dangerous levels of radiation because the Soviet government did not evacuate or even warn nearby populations. In 1991 the government of Kazakhstan put a stop to the practice. However, the testing grounds, and perhaps even underground aquifers (water-bearing layers of rock, sand, or gravel), remain highly contaminated. The Nevada-Semipalatinsk Organization, which led the campaign against nuclear testing during the 1980s, has turned its attention to teaching residents of polluted areas how to avoid nuclear contamination. One of every three children born in the Semipalatinsk region has mental or physical defects, and about half the population suffers from immune system deficiencies.

Another ecological disaster area in Kazakhstan is the Aral Sea, which is split roughly in half between Kazakhstan and Uzbekistan. The Aral Sea has shrunk to less than half its former size since the early 1960s, when the Soviet government initiated a drive to increase cotton yields in the arid lands of Central Asia. Excessive irrigation substantially decreased inflow to the Aral, and the Aral’s shoreline began to recede rapidly. This has caused severe environmental problems in the Aral Sea Basin, including the destruction of wildlife habitat as a result of desertification (a process whereby previously habitable or arable land becomes desert). The Aral Sea crisis is also associated with a number of health problems, including respiratory infections and parasitic diseases. Efforts to address the crisis have focused on preventing further shrinkage of the Aral Sea, mainly because the damage is so severe that it is practically irreversible.

Lake Balkhash is another site of great environmental concern, for reasons similar to those affecting the Aral Sea. The largest lake in the eastern portion of Kazakhstan, Balkhash is a shallow body of water that has been seriously affected by agricultural projects and industrial production. Much of the problem stems from the misuse of the Ili River, which is the largest stream flowing into Lake Balkhash. Before it reaches Kazakhstan, the Ili’s water is used for irrigation in China, where it is also exposed to contamination. Once in Kazakhstan, the Ili is additionally exposed to industrial pollution. Thus, to restore the quality of the river environment, both Kazakhstan’s and China’s governme nts must work together.

By contrast, the water level of the Caspian Sea has been rising steadily since 1978 for reasons that scientists have not been able to explain fully. At the northern end of the sea, more than a million hectares of land in Atyrau

69

Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения – 2013):

материалы Международной научно-практической конференции

Province have been flooded. Experts estimate that if current rates of increase persist, the coastal city of Atyrau, eighty-eight other population centers, and many of Kazakstan's Caspian oil fields could be submerged by 2020.

Kazakhstan also faces the problem of urban pollution, particularly in its eastern cities, which receive harmful emissions from lead and zinc smelters, a uranium-processing mill, and other industries. In recent years, environmental activist groups in Kazakhstan have begun lobbying for tighter emission controls.

When I look around I realize that not all people understand the importance of nature protection. If we don’t realize that we are all responsible for what’s happening around us we will never feel secure about the future of the world we live in.

What can be done to protect nature? I believe that environment disasters can be avoided if people broaden ecological education and every person understands that the beauty of nature is extremely fragile and people must obey the unwritten laws of nature. Governments must be prepared to take action against pollution. Air pollution could be reduced if plants and factories were made to fit effective filters on chimneys and car exhausts. Green zones around big cities must be protected and extended. Natural resources should be used economically because their stocks are not unlimited.

На сегодняшний день проблемы экологии приобрели мировое значение. В докладе «Ecological problems in Kazakhstan and ways their decisions» рассматриваются проблемы эклогического состояния и пути их исследования. Вводная часть доклада отражает актуальные проблемы состояния экологии, где основное внимание уделятся влиянию человеческого фактора на природу. В докладе особое место занимает научное обоснование загрязнения озонового слоя атмосферы. Исследуя состояние воды в Иртыше, протекающей через территорию с развитой промышленностью, подводит к выводу, что вода загрязнена множеством химических отходов (пестицидами, тяжёлыми металлами, остатками нефтепродуктов) и биогенами с высоким содержанием азота и фосфора. Всё это приводит к гибели, диспрпорции флоры и фауны. Немаловажное значение играют военные действия и ядерные испытания, где в качестве аргумента представлены результаты исследования ядерного полигона г. Семей.

70