Вестник МГТУ, 2022, Т. 25, № 2.

Вестник МГТУ. 2022. Т. 25, № 2. С. 125-132. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-2-125-132 Для диагностики минерального состава проб отложений в системе отопления использован метод порошковой рентгеновской дифракции, осуществленный с помощью прибора ДРОН-2.0 (АО "ИЦ Буревестник", Санкт-Петербург, Россия; CuKa-излучение с длиной волны 0,154184 А) в лаборатории физических методов анализа минерального вещества Института минералогии Южно-Уральского федерального научного центра минералогии и геоэкологии Уральского отделения РАН (ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН) (г. Миасс). Расшифровка дифрактограмм выполнена c использованием эталонов сравнения картотеки рентгеновских данных JCPDS-ASTM. Рентгенофазовый анализ дает возможность диагностики фаз (минералов, минеральных видов) полиминеральных образцов и проб при условии наличия в пробе не менее 5 мас.% определяемого минерала. В ходе исследования численности и состава микроорганизмов воды тепловых сетей АТЭЦ и сетей системы теплоснабжения использованы классические методы микробиологических анализов природных и техногенных сред: культуральные методы [посев на элективные питательные среды для выявления микроорганизмов (бактерий, микроскопических грибов), различных трофических групп] и прямые методы микроскопического анализа численности бактерий, грибов, водорослей на мембранных фильтрах с микрофотографиями объектов (Мейнелл et al., 1967 ; Аристовская и др., 1962). Снимки получены с использованием микроскопа Olympus CX41 (Olympus Corporation, Токио, Япония) и программного обеспечения ProgRes CapturePro v2.8.8. Определяли следующие физиологические группы бактерий: органотрофы, использующие органические формы азота; бактерии, использующие минеральные формы азота; термофильные бактерии, растущие при температуре выше 50 °С; сульфатредуцирующие бактерии, восстанавливающие сульфаты до сероводорода и элементарной серы в анаэробных условиях; железобактерии, окисляющие двухвалентное железо в трехвалентное; серобактерии, окисляющие восстановленные соединения серы в аэробных условиях. Результаты и обсуждение Результаты минералогического анализа показали, что осадки в системе отопления состоят преимущественно из оксидов и оксигидроксидов железа - магнетита (Fe3O4, кубическая кристаллографическая сингония), гётита [a-FeO(OH), ромбическая сингония] и лепидокрокита [y-FeO(OH), ромбическая сингония]. Наиболее часто встречающейся ассоциацией является парагенезис магнетита и гётита, реже встречается тройной парагенезис - магнетит, гётит, лепидокрокит и двойной парагенезис - магнетит и лепидокрокит. Все указанные минеральные фазы представляют собой продукты активного окисления стальных труб и оборудования системы отопления. Если в магнетите, самой распространенной и главной минеральной фазе осадков, железо находится в валентности Fe2+и Fe3+, то в оксигидроксидах железо находится в высшей степени валентности Fe3+. Минеральных фаз закисных форм железа в составе осадков не обнаружено, что свидетельствует о резко окислительной среде в системе отопления. Дифрактограммы проб минеральных отложений трубопроводов мкр. Кукисвумчорр представлены на рис. 1. В сетевой трубе зафиксированы рефлексы продуктов коррозии - магнетита и лепидокроита (рис. 1, а ). В качестве механической примеси присутствует кварц SiO 2 , а также выделена небольшая по объему (не более % объема общей пробы) немагнитная фракция, представленная солями жесткости. В минеральных отложениях внутридомовой трубы участка теплоснабжения мкр. Кукисвумчорр установлена оксидная фаза цинка - цинкит ZnO (рис. 1, б). Наличие цинкита, вероятно, связано с тем, что внутридомовая разводка теплосети изготовлена из оцинкованных труб, продуктом коррозии которых является оксид цинка. Отложения из внутридомовой трубы специфичны по минеральному составу; помимо магнитной фракции в них есть и немагнитная с солями жесткости, в частности безводного сульфата кальция - ангидрита. Таким образом, несмотря на технологии умягчения воды, в отдельных узлах системы отопления создаются условия для образования солевых отложений. В отличие от минеральных отложений из трубопроводов мкр. Кукисвумчорр, для отложений сетевых и внутридомовых труб г. Кировска характерно наличие гидроксидо-железистой фазы - гётита (рис. 2). На дифрактограмме отложений из внутридомовой трубы г. Кировска помимо гётита отмечены рефлексы магнетита и лепидокроита (рис. 2, а ). На рис. 2, б представлена дифрактограмма образца минеральных отложений, отобранных из радиатора отопления, зафиксированы рефлексы магнетита и гётита. Отложения, отобранные из сетевой и внутридомовой труб г. Апатиты, характеризуются исключительно наличием рефлексов магнетита и гётита (рис. 3, а, б). Следует обратить внимание на наличие в системе отопления АТЭЦ серосодержащих минеральных фаз, а именно безводного сульфата кальция - ангидрита CaSO4 во внутридомовой трубе мкр. Кукисвумчорр, а также элементарной серы в полотенцесушителе одной из квартир г. Апатиты (рис. 3, в). Косвенно наличие подобных серосодержащих фаз может свидетельствовать о возможном присутствии в теплоносителе микрофлоры (бактерий), в метаболических процессах которой участвует сера и серосодержащие соединения. 127