VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние свалки бытовых отходов на качество питьевой воды с. Протасово

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мартынченко  Д.В. 1

---

1МБОУ «Полевская СОШ» - филиал МОУ «Протасовская СОШ»

Садирмекова  М.А. 1

---

1МБОУ «Полевская СОШ» - филиал МОУ «Протасовская СОШ»

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

«Когда пьешь воду — помни об источнике»
Китайская пословица

Люди с давних времен безуспешно пытаются изобрести вечный двигатель. Но мудрая природа уже создала такое чудо – это вода! Именно вода является двигателем всех процессов на планете и самое главное, «Воде была дана волшебная власть - стать соком жизни на Земле» (слова Леонардо да Винчи).

Вода – великая природная ценность, покрывающая 71% поверхности нашей планеты, самое распространенное химическое соединение, не имеющее вкуса, запаха и цвета, но являющейся основой для существования всего живого на планете. Высокое содержание в растениях (до 90%) и в теле человека (около 80%) лишь подтверждает важность этого сокровища природы.

Продолжая выявлять острые экологические проблемы, которые могут стать угрозой для моего села я уже исследовала и доказала что на юго – западной окраине села находится участок, подверженный деградации почв и постепенному процессу опустынивания ( Научно – исследовательский проект «Пустыня с. Протасово»). Но мое внимание привлек еще один факт: близость водонапорной башни и свалки мусора, поэтому я решила выяснить может ли такое соседство грозить качеству питьевой воды.

В данной работе я решила исследовать эту проблему и выдвинула Гипотезу: скопление бытового мусора способно оказать негативное влияние на качество питьевой воды.

Цель моей работы: исследовать влияние свалок бытовых отходов на основной компонент природы - воду;

Для этого выдвинула Задачи:

определить источник питьевой воды для жителей с. Протасово;

выявить место локализации свалки бытовых отходов в окрестностях с. Протасово;

выяснить безопасно ли расстояние между этими объектами (определить санитарную зону);

исследовать влияние фильтрата на качество питьевой воды;

проанализировать полученные данные;

в целях улучшения места проживания предложить пути решения проблемы;

формировать экологическую культуру;

развивать адекватность экологического сознания и поведения населения с. Протасово;

Объекты исследования: свалка бытового мусора в окрестностях села и водонапорная башня;

Предмет исследования: межпластовые воды и фильтрат свалок бытового мусора;

Методы исследования: наблюдение, эксперимент, сравнение, описание, маршрутный метод.

Область знаний: экология, география;

Глава 1.Влияние свалки бытовых отходов на качество воды с.Протасово

1.1. Источник питьевой воды для жителей с. Протасово

Подземные воды являются всенародным достоянием и ценнейшим полезным ископаемым.

В начале моих исследований необходимо определить, откуда вода, которую мы используем в бытовых и технических целях, а также для полива на приусадебных участках.

Такую информацию любезно согласился предоставить генеральный директор водоснабжающей организации ООО «Барс» Франк В.В. Согласно паспортным данным вода для моего села берется из скважины № 39 / 78. По ходу исследования документации я постаралась воссоздать реконструкцию геологического разреза скважины, который имеет следующие характеристики пройденных пород и степени водоносности:

Таблица 1. Геологический разрез скважины № 39 / 78

Водоносные горизонты залегают на глубине 75-84 м.

Наша вода является межпластовой, а значит водоносные горизонты, заключены между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих, в вогнутых тектонических структурах и называются артезианскими. Ссылаясь на научные исследования Борзилова Олега Сергеевича в диссертации « Оценка ресурсов подземных вод для целей аграрно – индустриального развития Кулунды» ( АГАУ, научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, доцент, В.И. Заносова), я выяснила, что наши межпластовые артезианские воды относятся к уровню неоген-четвертичного водоносного комплекса (четвертичный геологический период – современный этап развития Земли, неоген – 3млн. лет назад). Питание горизонта происходит через гидрогеологические окна в кровле свиты из вышележащего горизонта Кулундинской свиты.[1]

Рис. 1. Межпластовые артезианские воды [1]

На равнине они залегают несколькими горизонтами от 20 до 200 м глубиной. Верхние слои имеют пресную воду. Более глубокие горизонты засолены. Добыча подземных вод осуществляется с целью хозяйственно-питьевого и производственно – технического водоснабжения, орошения земель и для целей животноводства.

Таким образом, я выяснила, откуда вода для жителей с. Протасово.

1.2. Расположение свалки бытовых отходов в окрестностях с. Протасово

Понятие свалки ассоциируется у нас, как правило, с огромным скоплением мусора, который может нанести непоправимый вред окружающей среде. Эта смесь, состоящая в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик, резину и пищевые отходы. В ней содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, фосфорокарбонаты из флюорисцентных ламп, токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок, лаков, остатки моющих средств и т.д. Любая такая свалка – это некая «химическая лаборатория», где концентрация веществ техногенного происхождения зашкаливает, а реакции «брожения» образуют всё новые и новые вредные токсины. Открытая свалка – это средоточие яда. Сегодня эта аксиома уже не требует доказательств.

Свалка нарушает не только эстетичный вид природного ландшафта, но и гниет и источает зловонный запах, заражает почвы, воздух и подземные воды продуктами разложения, тем самым, изменяя и без того очень хрупкую экосистему Земли.[2]

Месторасположение свалки в окрестностях с. Протасово я выявила маршрутным методом. Она находится на северо – востоке нашего села на расстоянии приблизительно 2 км, а от водонапорной башни – 2,5 км. Опасная ситуация в том, что на данной территории складируется разнохарактерный мусор, она не оборудована противофильтрационным экраном и эксплуатируются без должной изоляции инертным материалом и без необходимого уплотнения отходов. Не установлены четкие границы складирования мусора, а значит, интенсивность загрязнения и размеры ореолов увеличиваются, свалка постоянно разрастается и расползается как «раковая опухоль» на теле Земли!

Дополнительно. Огромное количество мусора, образующееся в результате жизнедеятельности человека, привело к появлению целой отрасли промышленности, занимающейся его переработкой. Возникло даже новое научное направление — гарбология, что в переводе означает мусороведение. Гарбологи всего мира ищут различные пути выхода из мусорного тупика, в котором оказалось человечество.

1.3. Влияние фильтрата на качество подземных вод

Места складирования бытового мусора являются объектами высокого экологического риска, загрязнения окружающей природной среды.

Проникновение токсических веществ в подземные источники – происходит из-за накопления в теле свалки загрязненных вод, за счет внутренних процессов и поступления атмосферных осадков - дождя, накопление снега и его таяния. В результате давления вышележащих масс отходов, а также под действием гравитации, эта вода отжимается и в основании полигона формируется своеобразный водоносный горизонт. Вода этого горизонта называется фильтратом, который представляет собой сложную по химическому составу полупрозрачную жидкость от желтовато-бурого до темно-коричневого цвета с ярко выраженным неприятным запахом биогаза – продукта разложения отходов. Образующийся в основании свалки фильтрат, как исходный интенсивно загрязненный субстрат содержит в растворенной форме органические и неорганические соединения, многие из которых токсичны. Влага через почву просачивается в подземные воды, из которых ведется забор воды для питьевых и других нужд населения. Употребление загрязненной воды может привести к интоксикации организма, вспышкам кишечной инфекции и других инфекционных заболеваний.[3]

Поэтому так важно отслеживать все изменения в окружающей среде, ведь даже малейшие и незаметные для обычного человека сбои могут привести к нарушению природного баланса и возникновению опасных для здоровья населения процессов.

По оценке экспертов ЮНЕСКО период полураспада органической части ТБО на свалках составляет 30-60 лет (Панцхава и др., 1998). Продуктами распада бумаги и пищевых остатков являются органические кислоты, фенол, альдегиды, аммиак, нитриты и другие вещества. Металлы переходят в окружающую среду преимущественно в виде сульфатов кальция и магния, бикарбонатов кальция, магния и железа, окислов цинка, олова, меди, а также металлоорганических соединений. Стекло, резина, пластмасса являются относительно инертными (Грибанова, Портнова, 1993).

Вода может содержать 13 тысяч потенциально токсичных веществ, которые вызывают различные заболевания, например:

Таблица 2. Токсичные вещества, вызывающие заболевания

Установлено, что каждая тонна ТБО содержит около 80 кг водорастворимых веществ.

Образующийся в основании свалки фильтрат, как исходный интенсивно загрязненный субстрат в процессе инфильтрации смешивается с грунтовыми водами и способен очищается, фильтруясь сквозь толщу водовмещающих пород, загрязняя и преобразуя их первичный состав, разбавляется природными грунтовыми водами аллювиального горизонта. Но, (по данным Л. С. Скворцова и др. (1998)) фильтрат остается токсичным даже после 4-кратного (а по некоторым данным и 100-кратного) разбавления. При площади полигона 100 га и ежегодной норме осадков 30 см средний объем стока составляет 800 м в сутки (около 30 м /ч).

Имеются сведения (Игнатович, Рыбальский, 1998 (1)) что сроки выхода фильтрата, формирующегося в теле свалки, могут колебаться от 1 года (для песчаных грунтов) до 25 лет (для глинистых грунтов) после захоронения отходов.

Зона воздействия свалок на грунтовые воды может распространяться на значительные расстояния от источника в радиусе от 1 до нескольких км.

Вода для жителей с. Протасово межпластовая, глубинная, значит, есть надежда, что она защищена от попадания фильтрата. Но я нашла сведения о том, что глинистые экраны не дают полную защиту подземных вод от эмиссии растворенных веществ в составе фильтрата, а близость свалки БО и водонапорной башни составляет достаточно опасное расстояние и загрязненный субстрат способен проходить через фильтрующие и изолирующие слои, а также проникать через гидрогеологические окна. В процессе распространения ореола свалки увеличивается ореол загрязнения подземных вод.

Качество воды, употребляемой жителями с. Протасово соответствует ГОСТу «Питьевая вода» ( достаточно чистая природная вода, жесткость допустимая -, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к питьевой воде СаН ПиН 1.2.4.1074-01. ), также установлен гравийно – проволочный фильтр Д = 114 мм – 10 м. Поэтому, о качестве воды на сегодняшний день, жители села могут не беспокоиться, но стоит задуматься! Обобщение имеющихся научных данных, собственных исследований и проведенный эксперимент позволяет утверждать, что воздействию фильтрата потенциально подвержены, водоносные горизонты и почвы. Значит, дело времени, и это время может скоро наступить. Устранить же загрязнение подземных вод достаточно трудно. Его лучше предотвратить..

По ходу исследования я выявила еще несколько настораживающих фактов:

1. Скотомогильник! (Примечание: посещение данного места детям запрещено, фото сделаны папой по моей просьбе.) Находится недалеко от свалки мусора и выглядит неприглядно. Вероятно, обрабатывается, но дождевые и талые воды, в которых могут присутствовать возбудители различных инфекционных болезней (брюшного тифа, дизентерии, холеры и др.) уходят в водоносные горизонты и грозят бактериологическим загрязнением.

2. Соседство пшеничного поля и свалки! Увеличивает в составе зерновых растений содержание тяжелых металлов. Я бы не хотела кушать хлеб из муки, полученной из зерновых с этого поля!

3. И еще один, скорее всего моральный аспект! Свалка мусора настолько быстро расползается, что достигла пределов сельского кладбища. Как обидно становиться, когда видишь с одной стороны памятники достойным людям, а с другой - рукотворные «памятники человеческой безответственности».

Глава 2. Научные исследования. Результаты эксперимента

2.1. Пробы грунта

Для экспериментальных исследований были взяты пробы грунта при помощи, которых постараюсь воссоздать реконструкцию природного фильтра в уменьшенном масштабе.

Проба грунта № 1 – суглинок, супесь;

Проба грунта № 2 – глина плотная бурая;

Проба грунта № 3 – пески мелкие с прослойкой глины;

Проба грунта № 4 – глина желтая;

Проба грунта № 5 – пески желтые водоносные;

2.2. Эксперимент

В лабораторных условиях изготавливаю фильтры соответственно залеганию пород и мощности слоев (приблизительно).

Моя задача проверить может ли фильтр очистить загрязненную воду. В качестве загрязнителей я взяла следующие вещества:

Природная грязь;

Сахар;

Соль;

Лимонная кислота;

Стиральный порошок;

Ржавчина;

Изготовив растворы из этих веществ на основе нашей воды, я поочередно пропустила их через фильтры.

Результаты эксперимента занесла в таблицу:

Таблица 3. Результаты эксперимента

2.3. Результаты эксперимента

Результат эксперимента показал:

Обыкновенная грязная вода с твердыми частицами, пройдя через несколько слоев фильтра, стала чистая и прозрачная, со слабо выраженным естественным запахом;

Растворы – сладкий, соленый и кислый пройдя фильтр очистки, свои качества не изменили. Это значит, что природный фильтр не очищает растворимые вещества;

Ржавая вода очистилась от твердых частиц, которые задержались в слоях фильтра, но цвет (от коричневого до оранжевого) и запах (от резко – неприятного до слабо – неприятного) изменились частично;

Очень удивил результат очистки мыльного раствора – пенистость, мутность и запах искусственных ароматизаторов после очистки сохранились, а вот цвет изменился от белого до ярко – желтого. Значит, растворы бытовой химии способны еще и промыть слои фильтра и растворить дополнительные вредные вещества.

2.4. Выводы и рекомендации по снижению уровня негативного воздействия свалки на подземные воды

В результате проведенных исследований, проанализировав полученные результаты, пришла к выводу, что моя ГИПОТЕЗА: скопление бытового мусора способно оказать негативное влияние на качество питьевой воды подтверждается. Но пока мы пьем чистую воду, взятую с большой глубины (75 – 84 м), благодаря силам природы, очищающие ее, до определенного момента, о котором стоит задуматься уже сейчас. Прогноз неутешительный.

В результате хозяйственной (а скорее всего бесхозной) деятельности жителей нашего села происходит процесс загрязнение подземных вод азотистыми, хлорсодержащими, сульфатными и др. соединениями, в том числе и токсичными. Ухудшение качества водных ресурсов: повышение минерализации, жесткости воды, повышенное содержание тяжелых металлов в воде.

Основным источником загрязнения подземных вод исследуемой территории является фильтрат, образующийся в основании свалки БО. Поэтому для предупреждения его образования необходимо производить ряд мероприятий:

Остановить «расползание» свалки, установив четкие границы санитарной зоны удаленности от водонапорной башни;

Регулярное уплотнение и изоляцию суглинками поверхности тела отходов;

Установление противофильтрационных экранов или отвода, сбора и обеззараживания фильтрата;

Необходим систематический сезонный контроль;

Обязать жителей села выбрасывать мусор в установленном месте;

Установить знаки, запрещающие свалку мусора, штрафовать за нарушения;

Проводить разъяснительную работу, формировать экологическую культуру, сознательное поведение жителей с. Протасово

Реализация даже этих мероприятий полностью не устранят проблему, но снизит уровень негативного воздействия свалок на подземные воды прилегающих территорий.

Полученные выводы могут стать предметом дальнейших исследований в области последствий загрязнения окружающей среды и заболеваниями вызванными качеством питьевой воды. Известно, что до 30% заболеваний на Земле возникает из-за плохой питьевой воды.

Заключение

Вода воспевается как величественная природная стихия, уникальный источник жизни, «двигатель» всех процессов на Земле. А если исчезнет вода, то, что произойдет с человечеством? Без воды человек проживет всего лишь неделю. Живой организм, потерявший 20-30% воды, содержащейся в тканях, погибает. А ведь человек состоит из воды на 80%. Во многих регионах Земли готовы отдать все за глоток живительной влаги. Но хозяйственная деятельность людей, экологическая неграмотность и потребительское отношение наносит непоправимый вред целой системе «Человек – Природа», разрушая поочередно каждое звено, начиная с воды. А ведь на Земле всего 2% пресной воды.

Наблюдения и исследования показали, что одной из причин является загрязнение окружающей среды бытовыми отходами. Мусор постепенно становится монстром цивилизации. Первыми нашествие мусора ощутили крупные города, за ними последовали города провинциальные, потом села и даже самые маленькие глухие деревушки. Не избежали печальной участи знакомства с «плодами цивилизацией» леса, реки, озера. Сегодня загрязнение окружающей среды бытовыми отходами приобрело глобальный характер. Такое отношение к природе недопустимо. При нынешнем состоянии экологического загрязнения, люди обречены.

Самое печальное то, что большинство людей не видят в этом серьезной проблемы. Не понимают и не хотят понимать, что мусор вернется к каждому из нас в виде загрязненной воды, токсичной пыли, кислотного дождя. Воду пить станет невозможно, овощи, фрукты и ягоды, которые мы поливаем, будут отравлены и непригодны в пищу.

Каждый человек должен понимать, что только в гармонии с природой, возможно, его существование.

Теперь необходимо принять немало усилий, чтобы существенно оздоровить окружающую среду нашего села. Главным же залогом его чистоты является осознание каждым жителем того, что начинать надо с себя, не оставаться равнодушным, в том числе к проблеме экологического состояния окрестностей нашего села, обратить внимание на проблемные территории и не допускать их увеличения. И тогда природа будет поить нас чистой водой!

«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты — сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами»

Антуан де Сент-Экзюпери

Список литературы

1. Борзилов О.С. Диссертация « Оценка ресурсов подземных вод для целей аграрно – индустриального развития Кулунды» // ФГБОУ ВПО АГАУ, научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, доцент, В.И. Заносова, Барнаул, 2014 г., с. 184

2. Выборов С.Г., Лаврушко А.С., Рудченко Е.А., Миняйло Е.Э. Гидрогеохимическая проявленность ореолов техногенного замещения подземных вод //125). 2007г., с. 163-169.

3. Выборов С.Г., Павелко А.И., Щукин В.Н. Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием техногенных факторов // 81. 2004г., с. 56-61.

Фото и материалы с сайтов:

Источник: http://aqua-rmnt.com/vodosnab/filtr-schet/filtr-dlya-vody-svoimi-rukami.html

stroi-g.ru›library_1359123926.html

ekologiya/vrednoe-vozdejstvie-musora-na…

medicina/vred-musornyx-svalok…

pages/7.html

Источник: http://www.altairegion22.ru/official_docs/Ob-Utverzhdenii-Vedomstvennoi-Tselevoi-Programmy-Obespechenie-Naseleniya-Altaiskogo-Kraya-Pitevoi-Vodoi-Na-20112013-Gody.html

http://www.vodoobmen.ru/voda-v-altajskom-krae.html

obespecheniya-naseleniya…pit…vodoy…

Aid/ViewFiles/13553

www.newchemistry.ru

11. http://www.kolomna.net/articles/all/0/857

12. http://uz.colomna.ru/rubric/interesting/1679.html

13. http://www.bestpravo.ru/moskovskaya/iw-pravo/zlo.htm

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4