V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние очистных сооружений на состояние компонентов природной среды в городе Лебедяни Липецкой области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кузнецов Ф.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2 с углубленным изучением отдельных предметов имени Героя Советского Союза генерал-майора И.И.Жемчужникова" города Лебедяни Липецкой области

Романова Т.И. 1

---

1Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №2 с углубленным изучением отдельных предметов имени Героя Советского Союза генерала-майора Ивана Ивановича Жемчужникова» города Лебедяни Липецкой области

Работа в формате PDF

2.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Абсолютно вредных веществ нет. Любой загрязнитель в невысокой дозе практически безвреден. Так в атмосфере с появлением и развитием промышленности всегда присутствовали оксиды углерода, серы, азота в небольших количествах. В воде и почве есть тяжелые металлы. Очистка атмосферы, воды или почвы от вредных веществ-загрязнителей-это снижение их концентрации до величины, при которых они становятся безвредными.

Для очистки жидких стоков применяют специальные системы очистных сооружений.

В городе Лебедяни Липецкой области очистные сооружения находятся недалеко от населенного пункта. И работа данного предприятия вызывает много нареканий со стороны жителей прилегающих улиц из-за неудовлетворительной его работы.

Цельюданного исследования является: изучение влияния очистных сооружений на состояние окружающей природной среды прилегающей территории.

Задачиработы:

изучить вопрос по литературным источникам;

провести исследования почвы, растительности на территории прилегающей к очистным сооружениям и контрольных площадках;

установить причинно-следственные связи между состоянием почвы и видовым разнообразием растений на выбранных площадках;

найти пути решения данной проблемы.

Объектом исследования являются очистные сооружения города Лебедяни, а предметом исследования-почва и растительность микрорайона.

Научная новизна заключается в том, что такое исследование проводится впервые.

Теоретическая значимость и актуальность состоит в том, что полученные результаты могут подтвердить или опровергнуть мнение жителей микрорайона о неудовлетворительной работе очистных сооружений города.

Гипотеза: предполагается, что на близко расположенных участках к очистным сооружениям, нагрузка на природные компоненты будет выше.

Базовыми методами исследования являются:

провести опрос жителей микрорайона разных возрастов на выявление их мнения по работе очистных сооружений города Лебедяни;

выбрать пробные и контрольные площадки, которые располагаются на разном удалении от очистных сооружений и визуально отличаются друг от друга;

на каждом выбранном участке сделать геоботаническое описание, посчитать количество видов растений рудератов;

с каждой пробной площадки взять почву для исследования;

экспериментально определить массовую долю гумуса, кислотность почвы и наличие в ней солей;

сфотографировать отдельные этапы исследования;

провести статистическую обработку материала и сделать выводы по проделанной работе.

Исследование проводилось с 01 апреля 2017 года по 01 августа 2017 года.

При проведении исследования мне оказывала помощь моя мама – Кузнецова Жанна Сергеевна: контролировала отдельные этапы работы, помогала оформить исследование, за что я ей очень благодарен.

I. Обзор литературы

1.1.Очистные сооружения и методы очистки сточных вод

Бытовые сточные воды образуются в результате жизнедеятельности людей и характеризуются наличием загрязнителей минерального (соли аммония, фосфаты, хлориды, гидрокарбонаты) и органического (безазотистые и азотосодержащие) происхождения. Минеральные вещества в сточных водах могут быть в нерастворенном виде (5%), в виде суспензии (5%), коллоидах (2%) и растворенном виде (до 30%). Безазотистые органические вещества представляют собой углеводороды и жиры, азотосодержащие-белки и продукты их гидролиза. Содержание органических нерастворенных загрязнителей в сточных водах составляет 15%, в виде суспензии 5%, коллоидов 8% и растворенных 20%. Особой группой загрязнителей являются микроорганизмы (1).

Для очистки жидких стоков применяют специальные системы очистных сооружений (приложение 1, рисунок 1).

Сточные воды, попавшие в систему очистных сооружений, проходят несколько этапов очистки.

Механическая очистка сточных вод является первой ступенью очистки на станциях аэрации. При этом происходит отделение нерастворимых примесей процеживанием, отстаиванием или фильтрованием. Для этого применяют решетки; песколовки для выделения из сточных вод тяжелых примесей (песка, окалины); отстойники – для выделения из сточных вод примесей выше плотности воды; нефтеловушки для очистки стоков от нефтепродуктов, жиров, смол, парафинов; фильтры для очистки и доочистки стоков от очень мелких примесей, не удаляемых механически на других стадиях.

Химическая очистка – на стоки воздействуют химическими веществами, переводя растворимые соединения в нерастворимые.

Физико-химические методы применяют для удаления из стоков растворенных неорганических и органических веществ, при этом сложные органические соединения превращают в более простые и извлекают металлы, кислоты и другие соединения.

Биологическая очистка стоков основана на способности некоторых микроорганизмов разрушать органические и некоторые неорганические соединения, превращая их в безвредные продукты окисления (вода, двуокись углерода…). Биологическую очистку осуществляют в специальных емкостях – открытых бассейнах аэротенках и закрытых метатенках. Бактерии разлагают белки до более простых соединений и окисляют до нитратов и нитритов. Метатенки – это большие емкости, очистка в них идет в анаэробной среде. Метанообразующие бактерии сбраживают органические вещества.

Термическая очистка сточных вод заключается в полном окислении при высокой температуре (сгорании) примесей стоков с получением нетоксичного твердого остатка. При этом используется оборудование: выпарное, распылительное, разного рода топки.

Материал данной главы работы дает характеристику бытовых сточных вод, попадающих в очистные сооружения. Показывает последовательность прохождения сточными водами этапов очистки. Эта глава необходима для понимания работы очистных сооружений.

1.2. Почва – особое биокосное тело. Земельный фонд Липецкой области

Вернадский В.И. назвал почву особым «биокосным телом», подчеркивая взаимосвязь в ней живого и неживого (8). Почва возникла в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха, климатических факторов и живых организмов.

В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

- минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

- детрит-отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

- множество живых организмов – от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса (3).

Земельный фонд Липецкой области составляет 2404,7 тыс.га и представлен следующими категориями земель: земли сельскохозяйственного назначения (81,2%); земли поселений (8%); земли промышленности, транспорта, связи, обороны (1,6%); земли особо охраняемых территорий (0,6%); земли лесного фонда (7,7%); земли водного фонда (0,3%); земли запаса (0,6%).

Территория области полностью располагается в пределах лесостепной зоны. Поэтому в почвенном покрове доминируют черноземы. Почвы области неоднородные: кроме черноземов встречаются серые лесные, дерново-слабоподзолистые, песчаные, луговые.

Важный показателем почвы является плодородие – это способность почвы удовлетворять потребности растений в питательных веществах, влаге, воздухе, биотической (микрообразователи, животные, микроорганизмы-редуценты) и физико-химической среде, включая тепловой режим.

Данный раздел работы раскрывает понятие «почва»; показывает сложное взаимодействие компонентов, входящих в почву, знакомит с земельным фондом и типами почв липецкого края. Эта глава важна для понимания того, что почва – особое тело, которое формировалось в течение долгого исторического периода и человек обладая таким богатством, должен бережно относиться к нему. На территории Липецкой области только 1,6% земель от общей площади занято промышленными, оборонными объектами, дорогами, но это составляет 38,7 тыс.га. При проведении исследования будет дана оценка почвам, прилегающим к очистным сооружениям города Лебедяни.

1.3. Рудеральные растения

Рудеральные растения, еще называют мусорными растениями, они произрастают около строений, на пустырях, вдоль путей сообщения и на тому подобных вторичных (но не полевых-пашенных) местообитаниях. Растения имеют различные приспособления, позволяющие им избегать уничтожения человеком и животными (невзрачный вид, ядовитые вещества, шипы, жгучие волоски).

Семена многих рудеральных растений тоже снабжены различными приспособлениями в виде летучек, зацепок, крючков…, с помощью которых они могут распространяться ветром, водой, животными и человеком на большие расстояния. Их семена способны длительное время сохранять свою жизнеспособность в почве, а также после прохождения через желудочно-кишечный тракт животных. Наиболее злостные мусорные растения, помимо семян, способны размножаться корневищами, корневыми отпрысками, усами и другими вегетативными органами.

Эта глава работы дает общее представление о рудеральных растениях, которые заселяют места, сильно измененные человеком. В связи с тем, что растения произрастают на нарушенных деятельностью человека почвах, у них появился ряд приспособлений, позволяющих выжить в этих непростых условиях. Материал необходим для сравнения видового состава растений на пробных и контрольных площадках, выбранных для исследования.

II.Практическая часть

Прежде, чем приступить к изучению влияния очистных сооружений на состояние окружающей природной среды прилегающей территории, изучил по литературным источникам как выглядят растения – рудераты, в чем особенность их строения, приспособления к жизни на измененных человеком биотопов.

Для того чтобы узнать мнение проживающих людей вблизи очистных сооружений, было проведен устный опрос жителей (приложение2, фото1,2). Респондентам были заданы следующие вопросы: 1.Нужны ли городу очистные сооружения?

2.Как на Ваш взгляд они работают в нашем городе?

3.Вызывают ли они своей работой неудобства лично для вас? Если «да», то какие?

Опрос проводился среди населения разных возрастов. Для этого всех опрашиваемых разделили на три группы: подростки, взрослое население – от 20 до 50 лет и люди пожилого возраста. Получены следующие ответы:

100% населения подчеркивают необходимость работы очистных сооружений в городе;

90% респондентов отметили удовлетворительную работу очистных сооружений, 10% (это были подростки) не смогли дать оценку их работе;

84% опрашиваемых отметили, что работа создает для них неудобства: в воздухе постоянно чувствуется резкий запах; на приусадебных участках скапливается белая пена; машины, привозящие нечистоты на очистные сооружения, проезжают систематически по улице и поднимают пыль, добавляют дополнительный шум, создают опасную обстановку для маленьких детей, пожилых людей; для 16% респондентов (из них 9% подростки, 7% молодежь, из группы взрослого населения) работа очистных сооружений не вызывает неудобств.

Следующим шагом стал выбор трех пробных площадок для получения образцов почвы, анализа растительности произрастающих на них. При выборе участков учитывал, чтобы они находились на разном удалении от очистных сооружений.

Разбивку участков я сделал методом пробных площадок, для этого я выбрал участок 1м х 1м, забил 4 колышка и натянул ленту. Таким образом, я сделал разбивку трех участков. После этого я подсчитал количество растений-рудератов на каждом участке и отметил их видовое разнообразие и обилие. Занес все необходимые данные в дневник наблюдений. Взял пробы почв с каждого участка.

С каждой пробной площадки отбирался один смешанный почвенный образец и на них были проведены исследования структуры и состава почвы.

Взятые пробы дают представление обо всей обследуемой территории.

Опыт 1: определение массовой доли гумуса в почве (приложение 2, фото 3,4).

Взяли высушенную почву со всех трёх участков, массой по 10 граммов, в течение 10 минут прокаливали каждую на огне. Наблюдали выделение запаха и дыма – это сгорает гумус. Затем определили массу почвы после прокаливания. Рассчитали массовую долю гумуса в почве.

Таблица 1

Массовая доля гумуса в почве

Опыт 2: определение кислотности почвы (приложение 2, фото 5).

В 4 стакана насыпали по 10 граммов почвы с разных площадок, прилили по 40 мл дистиллированной воды, хорошо размешали, настаивали смесь в течение 1 часа. Отделившийся раствор мы профильтровали. Профильтрованную воду проверили универсальными индикаторами по таблице и определили, что второй образец имеет нейтральную рН= 7, первый и третий образцы слабощелочную рН=8 среду (контроль- нейтральную).

Опыт 3: определение солей в почве (приложение 2, фото 6,7).

Выпарили профильтрованную воду из опыта 2 на стеклышках. Наблюдали выделение белого налёта. Это соли, содержащиеся в почве. Особенно много выделилось соли в образце №1.

Опыт 4: определение количества растущих растений на пробных площадках (приложение2, фото 8,9).

Таблица 2

Количество растений на пробных площадках

Выводы:

- самая плодородная почва на участке №2 – 20% гумуса, а самое низкое на участке №1-9%, (контроль – 30%);

- образец почвы с площадки №2 имеет нейтральную среду (рН=7), как и на контрольном участке, а почва с участков №№ 1 и 3 слабощелочная (рН=8);

- образец №1 содержит больше всего минеральных солей;

- по количеству растущих на участках растений видно, что больше всего видов растений и их количества на участке №2, а меньше всего – на площадке №1.

Заключение

Деятельность человека приобретает все более глобальный характер, нагрузка на компоненты окружающей природной среды все увеличиваются и это не проходит бесследно для самого человека.

Так на территории города Лебедяни была проведена реконструкция объекта капитального строительства – канализационных очистных сооружений производительностью 15 тысяч кубических метров в сутки в январе-декабре 2014 года. Руководитель региона Олег Королев сказал, что на очистных сооружениях применяется механическая, биологическая система очистки сточных вод. Стоки проходят глубокую доочистку и обеззараживаются ультрафиолетом.

Проведенное исследование показало, что не все получилось хорошо для жителей прилегающей территории к очистным сооружениям. В результате опроса было выяснено, что 90% респондентов отметили удовлетворительную работу очистных сооружений, 84% опрашиваемых отметили, что работа создает для них неудобства: в воздухе постоянно чувствуется резкий запах; на приусадебных участках скапливается белая пена; машины, привозящие нечистоты на очистные сооружения, проезжают систематически по улице и поднимают пыль, добавляют дополнительный шум, создают опасную обстановку для маленьких детей, пожилых людей; для 16% респондентов (из них 9% подростки, 7% молодежь, из группы взрослого населения) работа очистных сооружений не вызывает неудобств. Взятые пробы почвы, подсчет растений выявил, что самая плодородная почва на участке №2 – 20% гумуса, а самое низкое на участке №1-9%, (контроль – 30%);

образец почвы с площадки №2 имеет нейтральную среду (рН=7), как и на контрольном участке, а почва с участков №№ 1 и 3 слабощелочная (рН=8); образец №1 содержит больше всего минеральных солей; по количеству растущих на участках растений видно, что больше всего видов растений и их количества на участке №2, а меньше всего – на площадке №1. Полученные результаты говорят сами за себя.

Кроме того, согласно СанПиНу санитарно – защитная зона должна находиться на расстоянии 400 метров от сооружений для механической и биологической очистки с иловыми площадками производительностью 0,5-50 тысяч кубических метров в сутки. Но Управление жилищно- коммунального хозяйства Липецкой области предлагает следующий проект: размер санитарно- защитной зоны с юго-востока, юга и юго-запада принять равным 400 метрам, а с севера размер зоны сократить на 10 метров, с северо-востока и востока - до 20 метров, с запада и северо –запада – до границы промышленной площадки.

Основным Законом, регулирующим жизнь государства, граждан нашей страны является Конституция Российской Федерации, в статье 42 сказано, что каждый имеет право на благоприятную окружающую среду. Но получается, что права некоторых граждан нарушены. Какой можно найти выход? Очистные сооружения для нашего города нужны. В реконструкцию вложены большие средства. Но я думаю, что где-то существуют недоработки в проекте или нарушен процесс очистки сточных вод. Основными мерами уменьшающими вредное влияние на природную среду очистных сооружений должен стать новый подход к использованию воды(например, безотходные производства, использовать недостаточно очищенные сточные воды в замкнутых оборотных системах), применять более современные методы очистки, не нарушать технологию эксплуатации очистных сооружений, а в дальнейшем, по мере расширения производства, отвести новые сооружения по очистке сточных вод подальше от жилой застройки.

Выдвинутая гипотеза, что на близко расположенных участках к очистным сооружениям, нагрузка на природные компоненты будет выше, оказалась верна.

Приложение 2

Фото 1

Опрос жителей

Фото 2

Выявление мнения проживающих

Фото 3

Взвешивание почвы

Фото 4

Определение содержания гумуса в почве

Фото 5

Определение кислотности почвы

Фото 6,7

Определение солей в почве

Фото 8

Фото 9

Литература

Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка.-М.:ФАИР-ПРЕСС, 2002.-336с.

Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения: Учебник для студентов высших учебных заведений.-М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС.2001.-384с.

Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология: 9 класс: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. - М.: Дрофа, 1995.-240с.

Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. Учебник для 9-11 классов общеобразовательной школы. – М.: АО МДС, ЮНИСАМ, 1995. – 232с.

Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Экология. 10(11) кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений. – 15 изд., Стереотип. – М.: Дрофа, 2012. – 302с.

Биологический энциклопедический словарь. Главный редактор Гиляров М.С. – М.: «Советская энциклопедия», 1989. – 863с.

Новый энциклопедический словарь. – М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», Изд. «Рипол Классик», 2001. – 1455с.

Краткий словарь биологических терминов: Книга для учителя. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1995. – 368с.

Природные ресурсы и окружающая среда субъектов Российской Федерации. Центральный Федеральный округ. Липецкая область. Под редакцией: д.б.н., проф. Н.Г.Рыбальского, к.б.н. В.В.Горбатовского, д.б.н., проф. А.С.Яковлева. НИА – Природа, РЭФИН: М.: - 2004.-595с.

15