Реферат: Міністерство охорони навколишнього природного середовища україни український науково-дослідний інститут екологічних проблем (Укрндіеп)

УДК 504.062:574

КП

№ держреєстрації 0108U010761

Інв. №


МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО

СЕРЕДОВИЩА УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ

ЕКОЛОГІЧНИХ ПРОБЛЕМ (УкрНДІЕП)

61166, м. Харків, вул. Бакуліна, 6; тел./факс: (057) 702 15 92





ЗАТВЕРДЖУЮ




Директор УкрНДІЕП

д.ф-м.н., професор


_______________ Коваленко Г.Д.

"________" _____________ 2009 р.


ЗАКЛЮЧНИЙ ЗВІТ

ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ

“^ РОЗРОБЛЕННЯ Рекомендацій щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та можливості використання цього сірководню”

(договір № 30/1040/22/2 від 11 грудня 2008 року)


Етап 2 „Аналіз природних та антропогенних складових утворення сірководню у Чорному морі. Рекомендації щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря. Технічні пропозиції щодо видобування сірководню із глибинних шарів води. Рекомендації щодо використання сірководню та його компонентів як природного палива та рекомендації щодо його використання у хімічної промисловості ”


Керівник НДР,


Зав. лаб. «Гідрофізичних

процесів формування якості

та заходів щодо охорони морських вод»,

канд. техн. наук В.Кресін


2009


Рукопис закінчено 07.10.2009 р.

Результати цієї роботи розглянуто Вченою Радою УкрНДІЕП

Протокол № 2 від 08.10.2009 р.


СПИСОК ВИКОНАВЦІВ











Науковий керівник







Зав. лабораторією "Гідрофізичних процесів формування якості та заходів щодо охорони морських вод" (лаб. 1.9)

старший науковий співробітник,

канд. техн. наук




В. Кресін

(вступ, розділи 1, 2, висновки )










Відповідальний виконавець

Старший науковий співробітник

лаб.1.9, канд. техн. наук




О. Проскурнін

(розділи 1, 2, висновки )










Старший науковий співробітник

лаб. 1.9, канд. біолог. наук




Ш. Поліхронов

(розділи 1, 2)










Старший науковий співробітник

лаб. 1.9, канд. техн. наук




В. Брук

(розділи 1, 2)










Старший науковий співробітник

лаб. 1.9, канд. техн. наук





В. Заболоцька

(розділ 2)

Провідний інженер лаб.1.9




Г. Воронцова

(розділ 2)










Завідувач лаб. 1.5

д.т.н., професор




О. Касімов

(розділи 3, 4)










Старший науковий співробітник

лаб. 1.5





О. Олександров

(розділи 3, 4, висновки)


РЕФЕРАТ


Заключний звіт про НДР: "Розроблення Рекомендацій щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та можливості використання цього сірководню”, етап 2, 72 с., 8 рис., 11 табл., 60 посилань.

^ Об'єкт розробки – забруднення Чорного моря сірководнем.

Предмет розробки – рекомендації щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та можливості використання цього сірководню.

^ Метою всієї роботи є розроблення рекомендацій щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та можливості використання цього сірководню із глибинних шарів води Чорного моря. Робота призначена для поліпшення екологічного стану морських вод Чорного моря.

^ Мета другого етапу – розробка рекомендацій щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та технічних пропозицій щодо використання сірководню та його компонентів як природного палива та рекомендацій щодо його використання у хімічної промисловості.

^ Метод дослідження – аналіз існуючих даних щодо джерел сірководневого забруднення Чорного моря.

Результатом НДР за 2 етапом є заключний звіт , який містить данні щодо природних та антропогенних складових сірководневого забруднення Чорного моря,. рекомендації щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та технічні пропозиції щодо використання сірководню та його компонентів як природного палива.

^ Галузь застосування – охорона навколишнього природного середовища.


СІРКОВОДЕНЬ У ЧОРНОМУ МОРІ, ЕКОЛОГІЧНА ІНФОРМАЦІЯ, МОНІТОРИНГ ВОД ЧОРНОГО МОРЯ, ВИКОРИСТАННЯ СІРКОВОДНЮ

Зміст

СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 6

ВСТУП 8

1. АНАЛІЗ ПРИРОДНИХ ТА АНТРОПОГЕННИХ СКЛАДОВИХ УТВОРЕННЯ СІРКОВОДНЮ У ЧОРНОМУ МОРІ 10

2. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ШЛЯХІВ ЗМЕНШЕННЯ СІРКОВОДНЕВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ЧОРНОГО МОРЯ 17

Перелік посилань до розділів 1, 2. 21

3. ТЕХНІЧНІ ПРОПОЗИЦІЇ ЩОДО ВИДОБУВАННЯ СІРКОВОДНЮ ІЗ ГЛИБИННИХ ШАРІВ ВОДИ 24

3.1 Загальні характеристики сірководню 24

3.1.1 Фізико-хімічні характеристики сірководню 25

3.1.2 Еколого-гігієнічні та токсикологічні характеристики сірководню. Засоби безпеки при його отриманні 28

3.2 Видобування сірководню з морської води 37

3.3 Технічні пропозиції щодо найбільш раціональних технологій видобування сірководню з морської води 48

4. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОРИСТАННЯ СІРКОВОДНЮ 49

ТА ЙОГО КОМПОНЕНТІВ ЯК ПРИРОДНОГО ПАЛИВА ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ У ХІМІЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ 49

4.1 Технології використання сірководню з вод Чорного моря 49

4.2 Розділення водню та сірки. Отриманні водню з сірководню 51

4.3 Паливні елементи для використання сірководню 56

4.4 Інші методи використання сірководню 58

4.5 Рекомендації щодо використання сірководню та його компонентів, як природного палива, та рекомендації щодо його використання у хімічної промисловості 59

Перелік посилань до розділів 3, 4. 61

5. РЕКОМЕНДАЦІЇ УкрНДІЕП ПО ПЕРСПЕКТИВНИМ НАПРЯМКАМ ДІЯЛЬНОСТІ УКРАЇНИ В ГАЛУЗІ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ СІРКОВОДЕНЕВОЇ ВОДИ ЧОРНОГО МОРЯ. 66

5.1 Можливі шляхи екологічно-безпечної утилізації сірководню з глибинних шарів Чорного моря з застосуванням передового вітчизняного та мирового досвіду. 66

5.2 План наукових досліджень методів видобування та утилізації сірководню з глибин Чорного моря. 66

ВИСНОВКИ. 69
^

СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ



ACC

Регуляторний державний орган США з хімічного регулювання, American Chemistry Council

ACGIH

Організація для регулювання гігієнічних вимог, вимог для оточуючого середовища, безпеки; American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc. (США). http://www.acgih.org/.

ASTM

Безприбуткова організація з впровадження нових стандартів в США (The American Society For Testing and Materials)

CAS number

номер речовини згідно реестру Chemical Abstracts Service

CSA

«Акт про речовини, що контролюються» (The Controlled Substances Act), документ, прийнятий конгресом США.

DOT Hazard class

(DOT Label)

Клас небезпеки речовини згідно класифікації Транспортного Департаменту США (DOT - U.S. Department of Transportation), регуляторний акт: «DOT's Hazardous Materials Regulations»

EINECS

EINECS numbers (European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances - The European Commission number; EC-No) – код комерційно доступних речовин згідно постанови Commission of the European Communities;

IHL-RAT LC50


(GPG)

інгаляційна токсична доза, що призводить до загибелі 50% щурів

(гвінейських свинок)

LD50

Значення дози токсичної речовини, що призводить до загибелі 50% піддослідних тварин (щурів, кролів та ін.)

LC50

Концентрація токсичної речовини, при який гине 50% піддослідних тварин (щурів, мишей) при стандартній експозиції (зазвичай 1 або 4 години). Показник гострої токсичності речовини.

LEL, UEL

Концентрації здатності до вибуху сумішей сірководню з повітрям (нижня та верхня відповідно)

MSDS

Material Safe Data Sheet – паспорт безпеки речовин

NIOSH

Національний інститут здоров’я та оточуючого середовища США (National Institute for Occupational Safety and Health )

OSHA

Федеральна організація в «Occupational Health and Safety Administration», США, http://www.osha.gov/.

ppm

Одиниця виміру концентрації 1 ppm = 0,0001 %

R-phrases

Фази ризику (Risk Phrases) згідно законодавству ЕС (European Union) R-phrases супроводжують та маркують відомості про небезпечні речовини.

STEL

Концентрація речовин, що можуть впливати на працюючих короткий час, без суттєвої загрози здоров’ю (A Short Term Exposure Limit, STEL).

TWA

Time Weighted Averages – середнє значення експозиції при 8-годинному впливі токсичної речовини.

TLV

Рекомендоване (але не стандартизоване) значення Threshold Limit Values (TLV), умовні ліміти безпечних концентрацій небезпечних речовин на робочому місті. Розроблені групою в American Conference of Governmental industrial Hygienists, Inc (ACGIH) для використання в промисловий гігієні в США.

UN and NA numbers

Номери небезпечних речовин згідно двох класифікацій: UN Numbers - згідно класифікації ООН (United Nations, UN). Запропоновані для позначення речовин, що їх використовують в міжнародної комерції та транспортують; та NA Numbers – згідно класифікації країн північної Америки (North American, NA Numbers). Номери UN видані поміж значень 0000 та 3500 (наприклад, "UN1005"); NA Numbers мають значення від 8000 до 9999 (наприклад, NA9037).



ВСТУП

Робота виконується відповідно до постанови Верховної Ради України від 04.02.1994 № 3939-12 «Про ратифікацію Конвенції про захист Чорного моря від забруднення», Закону України від 22.03.2001 № 2333-111 «Про затвердження державної програми охорони та відтворення довкілля Азовського і Чорного морів», Стратегічного плану дій для відновлення та захисту Чорного моря, ухваленого Міністерською Конференцією 30-31 жовтня 1996 року в м. Стамбул, Туреччина та Міністерської декларації щодо Чорного моря від 07 квітня 1993 року, м. Одеса.

Загальною метою всієї роботи є розроблення рекомендацій щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та можливості використання цього сірководню із глибинних шарів води Чорного моря.

Метою другого етапу роботи є аналіз природних та антропогенних складових утворення сірководню у Чорному морі, розробка рекомендацій щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря та технічні пропозиції щодо використання сірководню та його компонентів як природного палива та рекомендації щодо його використання у хімічної промисловості.

До останнього часу існувала думка про недоцільність використання сірководню, добутого з чорноморської води, через відносно невелику енергетичну ефективність очікуваного ефекту, а також труднощів технологічного й екологічного характеру. Однак в останній час, у зв'язку з енергетичною кризою, увагу дослідників приваблює можливість використання сірководню та метану із глибинних шарів води Чорного моря [1 – 3]. Дослідження останніх років в області утилізації альтернативних енергоресурсів і сучасні можливості в сфері високих технологій, у сполученні зі зростаючими проблемами забезпечення вуглеводневим паливом країн Європейського Союзу змушують країни чорноморського басейну звернути увагу на можливі енергетичні ресурси, що зосереджені в сірководні Чорного моря.

Запаси сірководню у водній товщі Чорного моря можуть стати значним джерелом енергії, якщо вдасться видобувати його із глибинних вод та одержувати із нього енергетичні та хімічні ресурси (водень та сполуки сірки).

В роботі проведено аналіз природних та антропогенних складових утворення сірководню у Чорному морі, розроблені рекомендації щодо шляхів зменшення сірководневого забруднення Чорного моря.

Також у роботі освітлені можливості використання сірководню Чорного моря на основі сучасних технологічних розробок, що дозволяють видобувати сірководневу воду з чорноморських глибин, виділяти сірководень з води з мінімальними витратами енергії, і утилізувати його (спалювання, розкладання на полімерну сірку і водень, одержання електроенергії за допомогою паливних елементів, і ін. методи).

Використання сірководню Чорного моря як енергетичного і сировинного джерела може в перспективі сприяти рішенню проблеми одержання енергетичної і хімічної сировини, з одночасним рішенням екологічних, економіко-гігієнічних і соціальних проблем.


^ 1. АНАЛІЗ ПРИРОДНИХ ТА АНТРОПОГЕННИХ СКЛАДОВИХ УТВОРЕННЯ СІРКОВОДНЮ У ЧОРНОМУ МОРІ

Основним природним джерелом утворення сірководню в Чорному морі є процес його відновлення з присутніх у воді сульфатів при безкисневому розкладанні органічних речовин. Цей процес відбувається при участі сульфатредуцируючих бактерій (головним чином Microspira aestuarii), що використовують кисень для своєї життєдіяльності. Реакція утворення сірководню має такий вигляд [4]:

, (1.1)

де SB – сульфатредуцируючи бактерії.

Крім прямої реакції утворення сірководню із сульфатів (1.1) можливо утворення сірководню через проміжні продукти:

, (1.2)

, (1.3)

, (1.4)

, (1.5)

, (1.6)


Другим природним джерелом утворення сірководню є анаеробний розпад багатих сіркою органічних залишків відмерлих організмів.

Третім джерелом утворення сірководню є його надходження в Чорне море через тріщини в земній корі або з гідротермальними водами. По одній з гіпотез [3, 5], формування сірководневої зони в Чорному морі відбулося близько 7000-8000 років тому. У результаті руху літосферної плити, що посувалась під Кримський півострів, відбувся розлом земної кори. Через цей розлом відбувся катастрофічний викид метану і сірководню в морське середовище, що привело до загибелі морської флори і фауни. У результаті гниття мертвої органічної речовини почав накопичуватися в глибинних шарах сірководень. Після припинення тектонічних процесів переважаючими процесами стали відновлювані – сульфатредукція (рис. 1.1).




Рис. 1.1. Схема природних складових утворення сірководню в Чорному морі


При наявності кисню відбувається окислювання сірководню до сульфатів:

. (1.7)

У присутності тіонових бактерій і кисню відбувається мікробіологічне окислювання сірководню:

. (1.8)

де ТВ – тіонові бактерії.

При відсутності кисню, але в присутності нітратів тіонові бактерії можуть також окисляти сірководень до сульфатів:

. (1.9)

Антропогенна складова утворення сірководню зв'язана з двома факторами: надходженням у море додаткової кількості мертвої органічної речовини і зменшенням змісту кисню у воді за рахунок його витрати на окислювання органічних сполук. При цьому можна виділити наступні антропогенні фактори, що сприяють утворенню сірководню (рис. 1.2):

надходження забруднюючих речовин зі стоком рік (органічні речовини – БПК5, біогени, токсичні речовини);

поверхневий стік, що містить забруднюючі речовини (у першу чергу поверхневий стік із забудованих територій);

надходження забруднюючих речовин з атмосфери;

надходження забруднюючих речовин з колекторно-дренажними водами;

надходження забруднюючих речовин зі стічними водами точкових джерел;

надходження забруднюючих речовин зі стічними водами дифузних джерел;

надходження забруднюючих речовин зі стічними водами в результаті аварій.



^ Повітря

Біогений стік річок

Точкові джерела

Дифузні джерела



Органічні речовини








Анаеробна деструкція органічних речовин

Гниття органічних речовин, що містять сірку

H2S






Рис. 1.2. Схема антропогенних складових утворення сірководню у Чорному морі


При надходженні забруднюючих речовин за рахунок антропогенного фактора відбуваються наступні процеси:

збільшення продукції органічної речовини в морській воді за рахунок надходження біогенних речовин зі стоком рік і від дифузних джерел;

пригнічення життєдіяльності фітопланктону за рахунок надходження токсичних речовин зі стоком рік і точкових джерел забруднення;

збільшення споживання кисню за рахунок збільшення загальної кількості органічної речовини;

відсутність кисню в придонних шарах, що приводить за певних умов до утворення сірководню.

Відповідно до досліджень УкрНДІЕП (табл. 1.1) [6] найбільший вплив на стан якості прибережних морських вод має річковий стік (50%), на другому місті вплив забруднення через атмосферу (10%), вплив прибережних міст займає трете місто по значимості (7,5%), на четвертому та п’ятому місті – вплив рекреації та вплив малих річок узбережжя (5%), на шостому місті – вплив поверхневого стоку з міських територій (4,5%). Також можливо стверджувати, що найбільша антропогенна складова утворення сірководню у Чорному морі є органічні речовини, що надходять зі стоком річок.


Таблиця 1.1. Результати експертної оцінки впливу різних факторів на якість води в прибережній зоні АЧБ у межах України

Найменування фактора

Оцінка впливу, %

1

2

Малі ріки узбережжя

5,0

Прибережні міста (міські каналізації)

7,5

Промислові підприємства в прибережній зоні

4,0

Сільське господарство в прибережній зоні

3,0

Поверхневий стік з міських територій

4,5

Полігони ТПВ і промислових відходів

1,0

Порти

4,0

1

2

Судноплавство

4,0

Рекреація

5,0

Розробка корисних копалин (у морі та прибережній зоні суші)

2,0

Забруднення через атмосферу

10,0

УСЬОГО

100,0


Дуже значний внесок органічних та забруднюючих речовин, зокрема біогенів та нафтопродуктів, належить р. Дунай. Об’єм стоку р. Дунай складає приблизно 80% сумарного стоку інших річок, що надходять до північно-західної частини Чорного моря (ПЗЧМ). Друге місце після р. Дунай по кількості забруднюючих речовин, які надходять до Чорного моря, належить р. Дніпро.

Дані про середньорічне надходження забруднюючих речовин зі стоком головних рік України в Чорне море за матеріалами досліджень УкрНДІЕП з використанням даних центральної геофізичної лабораторії представлені в табл. 1.2.


Таблиця 1.2. Середньорічне надходження забруднюючих речовин у Чорне море зі стоком головних рік за період 1995 – 2006 р.

Показники

Одиниця вимер.

Загальна сума

Дунай

Дніпро

Дністер

Ю.Буг

%

Середня витрата

км3/рік

274,65

80,3

15,7

3,2

1,1

БСК5

тис.т

745,05

78,8

16,0

4,2

1,0

Азот нітратний

тис.т

330,79

95,4

2,7

0,9

1,0

Азот нітритний

тис.т

7,18

89,1

4,7

5,2

1,0

Ортофосфаты

тис.т

10,42

78,7

19,0

1,41

0,89

Загальний фосфор

тис.т

58,49

78,6

19,0

1,41

0,99

Азот амонійний

тис.т

58,01

77,4

15,05

6,52

1,03

Завислі речовини

тис.т

20912,75

98,7

0,30

0,48

0,52

Цинк

тис.т

15,8

89,7

6,8

3,2

0,3

Мідь

тис.т

1,31

86,4

9,1

3,1

1,4

Хром

тис.т

1,06

77,5

15,9

5,4

1,2

Нафтопродукти

тис.т

12,56

91,56

3,3

3,9

1,24

Важливим джерелом надходження забруднень до Азовського та Чо­рного морів є атмосферні опади. За оцінками УкрНДІЕП, щорічно цим шляхом до Чорного моря надходить 189,64 тис. т азоту, 17,24 тис. т фос­фору [7], що за своїми масштабами перевищує надходження цих поживних речовин з річковим стоком Дніпра. Значний вклад у забруднення атмосфе­рного повітря вносить автотранспорт. На Україні понад 65% свинцю, 54% оксиду вуглецю, 32% вуглеводів та 24% оксидів азоту від загальної кілько­сті цих речовин потрапляє в атмосферу завдяки його роботі. За останні роки збільшились на 5-10% об'єми викидів за рахунок пересувних джерел.

Щорічно від джерел комунального господарства до Чорного моря надходить понад 33843 т завислих речовин, 8840 т азоту, 2577 тон фосфору, 24138 т нафти і нафтопродуктів [8].

Із точкових джерел відповідно до досліджень УкрНДІЕП, УкрЦЕМ, найбільший внесок органічних речовин та найбільший вплив на морське середовище Чорного моря мають підприємства по очищенню комунально-побутових стічних вод, а саме: комунальні очисні споруди м. Севастополь, СБО «Північна» м. Одеса, СБО «Південна» м. Одеса, кому­нальні очисні споруди (КОС) мм. Євпаторія, Ялта, Балаклава, Гурзуф, м. Іллічівськ – порт, КОС м. Красноперекопська (АРК), ВАТ “Бром” – бромний комбінат.

Значним джерелом забруднення в прибережній смузі є дифузні дже­рела. Поверхневий зливовий стік, як основний шлях надходження забруд­нення від дифузних джерел, призводить до значного забруднення прибе­режних вод, особливо бактеріального та нафтового. Найбільш помітним вплив цього стоку є біля великих міст, насамперед Одеси, Миколаєва, Херсона.

Дані щодо надходження забруднюючих речовин зі стічними водами до Чорного моря за термін з 2003 р. по 2008 р. наведені у табл. 1.3 [9-12].


Таблиця 1.3. Надходження забруднюючих речовин зі стічними водами до Чорного моря за термін з 2003 р. по 2008 р.

Назва забруднюючої речовини

Кількість забруднюючих речовин

2003 р.

2005 р.

2007 р.

2008 р.

БСК полн.

5521

5869

5540

4942

Завислі речовини

3503

3966

4091

3931

Нафтопродукти

17,25

17,12

15,73

11,19

Азот амонійний

881

1698

1990

1710

Нітрати

2562

2228

2063

1992

Нітрити

105

114

141

101

Фосфати

1342

1171

1379

1233

Залізо

6,0

34,45

26,22

30,21

СПАР

36,71

34,07

29,43

28,35

Цинк

0,445

0,961

0,639

0,950

Мідь

0,196

0,490

0,458

0,520

Нікель

0,020

0,029

0,029

0,028


Порівняння надходження органічних речовин зі стоком рік зі стоками точкових джерел показує, що зі стоком річок вноситься істотно більше органічних речовин, чим зі стічними водами точкових джерел. Але в стічних водах концентрації органічних речовин вище, ніж у річковому стоці, а їх вплив на морські організми виявляється в більш різкій формі. Особливо небезпечні для морський біоти аварійні скидання стічних вод, коли концентрації забруднюючих речовин у сотні і тисячі разів перевершують ГДК.

Слід зазначити, що сірководень для водних організмів шкідливий як побічно (за рахунок зниження концентрації кисню, що йде на окислювання S2- до S), так і безпосередньо. Для багатьох гідробіонтів він смертельний навіть у найменших концентраціях. Так поліхети (Nereis Zonata, Phyllodoce tuberculata), рачки Daphnia longispina і багато інших організмів не переносять навіть слідів присутності сірководню [13].

Більш терпимі до сірководню організми, що живуть серед гниючого мулу. Так поліхета Nereis dikersicolor здатна жити близько 6 днів у воді з концентрацією сірководню до 8 мг/л, хробак Capitella capitata до 8 днів при концентрації до 20,4 мг/л.

Якщо порівнювати природні та антропогенні складові утворення сірководню в Чорному морі, то переважають природні складові. Згідно даних [14], антропогенні фактори складають приблизно 13 %, а природні – 87 %.

^ 2. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ШЛЯХІВ ЗМЕНШЕННЯ СІРКОВОДНЕВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ЧОРНОГО МОРЯ

Зниження концентрації сірководню у воді відбувається в основному за рахунок окислювання як абіогенного, так і біологічного характеру шляхом життєдіяльності бактерій, головним чином сіркових. Як показали дослідження [13], у поверхневих шарах води, насиченню киснем, окислювання сірководню до сульфату і тіосульфату відбувається абіогенно. У верхній границі сірководної зони біологічним шляхом окисляється біля третини S2-, однак глибше діяльність сірих бактерій у процесі окислювання сірководню пригнічується. Крім сіркових бактерій сірководень у морській воді окисляють фотосинтезуючі пурпурні і деякі зелені бактерії, що використовують сірководень як акцептор кисню, що утворюється при асиміляції СО2.

Для зменшення сірководневого забруднення Чорного моря можливо впливати на антропогенну складові утворення сірководню. Це насамперед виконання комплексу заходів щодо зменшення надходження органічних і забруднюючих речовин у Чорне море.

Для зменшення надходження забруднюючих речовин зі стоком річок пропонується:

використовувати басейновий принцип встановлення гранично допустимих скидів (ГДС) нормованих речовин зі стічними водами підприємств-водокористувачів;

посилювати умови до скидань стічних вод комунально-побутових підприємств, тому що їхні стічні води є найбільшими джерелами надходження органічних речовин у водні об'єкти;

використовувати біоінженерні спорудження (БІС) для очищення від органічних і біогенних речовин безпосередньо у водному об'єкті.

БІС являють собою басейни довільної форми, в основі або в бортах яких розміщена фільтруюче середовище (пісок, щебінь), у яку висаджені вищі водні рослини (ВВР) - осока, очерет, рогоз, очерет. Як правило, ці спорудження являють собою каскад з 2-3-х БІС з використанням дренажу різного типу. Очищення стічних вод БІС здійснюється в кореневому шарі вищих водних рослин за рахунок значної кількості мікроорганізмів, що переробляють забруднюючі речовини.

Для БІС ефект очищення від органічних сполук (по БСК5 і ХСК) складає 95-98%, завислих речовин до 98%, загального азоту – 70-80%, фосфатів - 80%. Обсяг стічних вод, що доцільно очищати на БІС складає від 1,0 до 3000 м/добу. Перевагою БІС у порівнянні з іншими очисними спорудженнями є відсутність витрат на електроенергію, хімічні реагенти, відсутність складних приладів і механізмів. УкрНДІЕП має великий досвід по обґрунтуванню і впровадженню таких споруджень [15].

На основі БІС, розроблена технологія «Екофітопоток», що дозволяє з мінімальними витратами створити систему очищення, використовуючи природні умови об'єкта. Застосовується вона в умовах, коли стічні води надходять у водний об'єкт, підступи до якого блокуються заростями вищих водних рослин. Інженерні рішення, у цьому випадку включають дамби, фільтруючи транші, прості пристрої для регулювання водного потоку. За допомогою цієї системи можна не тільки очищати стічні води. Вона також застосовується для перехоплення поверхневого або зливового стоку з території населених пунктів, об'єктів виробництва, автодоріг, для захисту річок і інших водних об'єктів від забруднення.

Для зменшення надходження органічних сполук з водами річок у їхніх гирлових ділянках пропонується інтенсифікація природних процесів очищення в дельтових фітоценозах за допомогою вищої водної рослинності з використанням прийомів регулювання забруднених потоків. Ці прийоми повинні бути спрямовані на збільшення часу контакту річкових потоків із природними біоценозами. Керування водного потоку забезпечується створенням штучних дамб, дренажу, систем регулювання, розчищення і незначної трансформації частини русла. При цьому, водний потік направляється на доочищення в підготовлені зарості очерету. Очищена в ізольованих ділянках вода надходить у дельту ріки, що сприяє поліпшенню її водного режиму.

Для очищення від органічних сполук, які містяться в поверхневому стоці з території великих населених пунктів, пропонується проведення заходів щодо перехоплення найбільш забрудненої частини поверхневого стоку і відведенні його на міські очисні спорудження.

Для зниження надходження органічних і біогенних речовин зі стоком дифузних джерел (від сільськогосподарської діяльності) пропонується комплекс організаційно-господарських, агротехнічних і спеціальних заходів.

^ Організаційно-господарські заходи: встановлення оптимального співвідношення сільськогосподарських угідь, раціональне використання і захист від ерозії орних земель шляхом введення польової сівозміни; підвищення продуктивності, раціональне використання й охорона від ерозії природних кормових угідь, шляхом введення сінокісних оборотів, посіву багаторічних трав і ін.; організація лісосмуг; регулювання стоку поталих і зливових вод.

^ Агротехнічні заходи: упровадження грунтозахисних сівозмін; використання науково обґрунтованої системи удобрення ґрунту.

Заходи в області тваринництва полягають у виконанні наступних основних правил: недопущення заростання прибережних смуг бур'янистою рослинністю; повернення до природного стану лугів у низинах малих рік, припинення їхньої оранки; ліквідація нагромаджувачів стічних вод, гноєсховищ у прибережних і водоохоронних зонах; відведення поверхневого стоку шляхом планування територій; запобігання переповнення полігонів гноєсховищ стоками і їхнім переливом через гребінь дамб шляхом їхнього нарощування й ущільнення.

^ Гідротехнічні і гідромеліоративні заходи: створення протиерозійних гідротехнічних споруджень на водозабірній площі, а також у вершинах і по дну ярів; створення ставків-нагромаджувачів дренажного стоку; будівництво біоінженерних споруджень, біологічних ставків, використання біоплато, використання дренажно-скидних вод для повторного зрошення.

^ Лісомеліоративні заходи: полезахисні лісосмуги, водозахисні регулюючі лісонасадження на яружних системах, зрошуваних землях, по берегах рік і каналів, біля водойм, ставків на осушуваних землях і пасовищах; збереження і відновлення заростей очерету, рогоза, осоки й інших рослин по берегах рік і озер, біля водозабірних споруджень у виді фільтраційних смуг, а також створення таких смуг на шляху скидання стічних і дренажних вод.

Для зменшення надходження органічних і забруднюючих речовин у морське середовище й у поверхневі води від точкових джерел забруднення пропонується установити контрольні створи (створи, у яких повинні забезпечуватися нормативної вимоги до якості води): для скидань у море – на відстані 100 м від випусків стічних вод, для скидань у поверхневі водні об'єкти – на відстані 250 м від випусків стічних вод нижче за течією. (На теперішній час контрольні створи установлюються відповідно на відстані 250 м і 500 м.)

Для поліпшення кисневого режиму безпосередньо в прибережних водах і зниження концентрації забруднюючих речовин у морській воді пропонується використовувати затоплені штучні рифи як біопозитивні спорудження [16-18].

Біопозитивна роль штучних рифів, полягає в ефекті покращення екологічного стану навколишнього середовища від фільтраційної, деструктивної й продуктивної функцій організмів біоценозу перифітона. Біопозитивний аспект штучних рифів заснований на збільшенні різноманіття біотопу і умов життя гідробіонтів на кордоні двох середовищ, що призводить до інтенсифікації фізичних і біологічних процесів в біоценозі (феномен «згущення життя» і «прикордонні ефекти») [17].

Біопозитивність штучних рифів включає: поліпшення якості води, підвищення біопродуктивності, поліпшення умов рекреації, утилізацію відходів промисловості (шлаків і золи й інших матеріалів).
^


Перелік посилань до розділів 1, 2.
Александров А.А., Борц Б.В., Касимов А.М., Ткаченко В.И. Сероводородная энергетика Черного моря – экологические проблемы и перспективы // Міжнародна науково-практична конференція “Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення" (м. Алушта, 8-12 вересня 2008 р.)/ – Харків:Видавничий дом “Райдер”, 2008. – С. 3 – 6.

Горлицкий Б.А, Ткаченко В.И. Альтернативная возобновляемая энергетика Черного моря и Причерноморья // Міжнародна науково-практична конференція “Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення" (м. Алушта, 8-12 вересня 2008 р.) / – Харків:Видавничий дім “Райдер”, 2008. – С. 358 – 364.

Совга Е.Е., Любарцева С.П., Любицкий А.А. . Метан – Стратегический ресурс Украины. – Севастополь, ЭКОСИ-Гидрофизика, 2007. – 62 с.

Беляев В.И. и др. Моделирование технических процессов в морском прибрежном экотоне. – К.: Наукова думка, 1993. – 239 с.

Терехин Ю.В. К проблеме сероводородного заражения Черного моря– Севастополь, ЭКОСИ-Гидрофизика, 2001. – № 3. – С. 124 – 128.

Розробка цільових заходів, що відповідають потребам збереження прибережно-морських екосистем Азовського та Чорного морів: Закл. звіт про НДР / УкрНДІЕП; дог. № 5Д/1260/19/3 від 29.12.2004. – Харків, 2005. – 131 с.

Закон України „Про затвердження Загальнодержавної програми охорони та відтворення довкілля Азовського та Чорного морів”, ВВР, 2001, № 28, 10 с.

Стан довкілля Чорного моря, Національна доповідь України 1996-2000 роки, Міністерство екології та природних ресурсів України, 2002 р., Одеса, „Астропринт”, 80 с.

Основні показники використання водних ресурсів в Україні за 2003 рік. – К.: Державний комітет по водному господарству Управління водних ресурсів, 2004.

Основні показники використання водних ресурсів в Україні за 2005 рік. – К.: Державний комітет по водному господарству Управління водних ресурсів, 2006.

Основні показники використання водних ресурсів в Україні за 2007 рік. – К.: Державний комітет по водному господарству Управління водних ресурсів, 2008.

Основні показники використання водних ресурсів в Україні за 2008 рік. – К.: Державний комітет по водному господарству Управління водних ресурсів, 2009.

Константинов А.С. Общая гидробиология. – М.: Высшая школа, 1972. – 471 с.

Кравец В.Н. Многолетняя изменчивость и оценка баланса сероводорода в Черном море // Наукові праці УкрНДГМІ – Севастополь, ЭКОСИ-Гидрофизика, 2002. – Вип. 250. – С. 354 – 362.

Гриценко А.В., Захарченко М.А., Рижикова И.А., Яковлева Л.И. Біоінженерні споруди: БІС (приклади ефективного використання керованого природного процесу самоочищення водного середовища). – Харків: „Фінарт”, 2006. – 36 с.

Протасов А.А. Пресноводный перефитон. – К.: Наукова думка, 1994. – 307 с.

Зайцев Ю.П. Искусственные рифы – инструмент управления биологическими процессами в прибрежной зоне моря // Труды Всесоюз. конф. «Искусственные рифы для рыбного хозяйства», Москва, 2-4 декабря 1987 г. – М., 1987. – С. 3 – 5.

Наукове обґрунтування щодо застосування укріплення берегів поверхневих водних об’єктів і узбережжя морів шляхом спорудження штучних рифів як біопозитивних берегорегулювальних систем: Інформ. звіт про НДР / УкрНДІЕП; дог. № 32/1040/22/2 від 11.12.2008. – Харків, 2009. – 41 с



^ 3. ТЕХНІЧНІ ПРОПОЗИЦІЇ ЩОДО ВИДОБУВАННЯ СІРКОВОДНЮ ІЗ ГЛИБИННИХ ШАРІВ ВОДИ
Промисловий видобуток та використання сірководню з глибинних вод Чорного моря для його використання та для зменшення концентрації у морі можливі лише за умови розробки сучасних технологічних процесів, що поєднують економічну ефективність з високим ступенем екологічної безпеки. При використанні сірководню у великих масштабах розробники технологів повинні враховувати особливі умови розробки проектів та праці із сірководнем, що обумовлено його специфічними хімічними, біологічними та екологічними властивостями (висока токсичність, горючість, підвищена можливість хімічної взаємодії сірководню з деякими матеріалами). Тому в розділ «технічні пропозиції» включено опис фізико-хімічних (п. 3.1.1) і важливіших еколого-гігієнічних (п. 3.1.2) властивостей сірководню, що передують розділу 3.2 – «Видобування сірководню з морської води» та 3.3 «Технічні пропозиції щодо найбільш раціональних технологій видобування сірководню з морської води».

^ 3.1 Загальні характеристики сірководню
Використання сірководню в техніці потребує всебічного врахування та оцінки його властивостей, як фізико-хімічних, так і еколого-гігієнічних.

Сірководень – неорганічна сполука із складом H2S. Найменування згідно IUPAC: Hydrogen sulphide, синоніми: водень сірчистий; Dihydrogen monosulphide; dihydrogen sulphide, hydrogen sulphuric acid; sewer gas; stink damp, sulphuretted hydrogen; sulphur hydrogen, Hepatic Gas.

Міжнародне кодування: CAS number: 7783-06-4; UN #: 1053; EINECS 231-977-3; EC number 016-001-00-4; US DOC Schedule B No.: 2813.90.6000 49 Series STC Code: 49 054 10; UN Number : UN1053; EINECS Number : 231-977-3; DOT Label (USA) : FG & P; DOT Hazard class (USA) : Flammable Gas.

Загальні характеристики сірководню, які суттєво впливають на можливість його переробки та на потреби в технічних засобах безпеки наведені в наступних двох підрозділах.

^ 3.1.1 Фізико-хімічні характеристики сірководню
Сірководень за нормальних умов – безбарвний газ, що не має кольору, з непри