VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Водоросль спирогира. Спирогира в очистке воды.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Вступление:
Последние годы жители нашего региона (Иркутская область, Прибайкалье) наслышаны о водоросли спирогира. Появилась она не очень давно, но очень быстро распространилась по озеру. Ученые со всего мира обеспокоены данным фактом.
Главная проблема водоросли спирогира – ее быстрое разрастание. Водоросли отмирают и образуют огромные гниющие массы, что приводит к вторичному загрязнению озера, погибают от этого и живые организмы озера.
Цель исследования:
Проанализировать существующую ситуацию с водорослью спирогира в озере Байкал, выяснить причины ее появления, найти способы предотвращения ее дальнейшего разрастания, попытаться найти область применения водоросли.
Объект исследования:
-вода озера Байкал,
-водоросль спирогира.
Задачи исследования:
Изучить литературу и другие источники информации о водоросли спирогира.
Оценить возможность применения спирогиры в очистных сооружениях, провести испытания.
Выявить положительные свойства водоросли, найти области их применения.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Глава I. Секрет спирогиры.
Природой, экологией и защитой Байкала мы с ребятами интересовались давно. 14.09.2017г. мы участвовали в Байкальском Экологическом Водном форуме, где прослушали много лекций о проблемах очистки воды, в том числе и о проблеме водоросли спирогира в оз. Байкал. Именно тогда мы задумались над тем, как помочь Байкалу?
Изучением проблемы появления водоросли спирогира в Байкале занимаются многие ученые со всего мира. В нашем регионе данной проблемой озадачены ученые Иркутского лимнологического института. Нам удалось посотрудничать с данным институтом, посетить его библиотеку и ознакомиться с имеющейся литературой о водоросли спирогира.
Эта водоросль появилась относительно недавно, но ее быстрое распространение по озеру озадачило ученых. Было установлено, что в большинстве случаев наибольшие скопления данной водоросли замечены на тех участках озера, которые примыкают к жилым побережьям. Основной причиной распространения данной водоросли, по мнению ученых, является сброс стоков с содержанием чистящих и моющих веществ (азото-фосфорных соединений, нитратов). Водоросль активно поглощает их, при этом быстро разрастается. От быстрого разрастания, а также от последующего гниения отмерших масс водорослей страдает животный и растительный мир озера Байкал (некоторые виды исчезли полностью).
Сейчас берега Байкала активно застраиваются коттеджными поселками и гостиницами. Не все жилые комплексы имеют очистные сооружения, и даже имеющиеся сооружения не могут полностью очистить стоки от азото-фосфорных соединений, нитратов.
Многие жители замечали это положительное свойство водоросли – поглощение азото-фосфорных соединений. Сама водоросль как будто пытается очистить Байкал.
В результате изученной информации у нас родилась идея.
Глава II. Внедрение спирогиры в дополнительный этап очистки воды.Испытания.
Существует много способов очистки воды, такие как: механические, химические, биохимоческие, физико-химические (фильтрование, коагулирование, адсорбация, озонировае идр.) и биологические методы.
Очистные сооружения разного типа сегодня разрабатывают ученые во всем мире.
Стандартная очистка воды, как правило, имеет 4 этапа, а мы предлагаем дополнить ее еще одним этапом. На нашем макете мы демонстрируем все стадии очистки воды, включая стадию очистки водорослями.
Этапы очистки воды. Демонстрация на макете:
1. Механическая очистка - сетки с отверстиями разного диаметра задерживают крупные частицы.
2. Очистка биологическая – где бактерии (активный ил) перерабатывают органические примеси в воде (фикалии, остатки пищи, нитраты и др.).
3.Мембранная очистка (вода проходит через мембраны, мембраны это сетки с очень маленькими порами).
4. Следующие этап – это как раз наша идея: очистка водорослями. Мы решили использовать это уникальное свойство cпирогиры. Именно на этом этапе очистки воды происходит активное поглощение азото-фосфорных соединений, которые содержатся в моющих и чистящих средствах. Никакой другой этап очистки воды не может так хорошо справиться с остатками моющих средств, как этот.
5. Далее стандартный этап: механическая очистка воды на центрифуге и ультрафиолетовое обеззараживание от микробов.
По многим вопросам очистки воды, о новых технологиях и процессах в этой сфере, а также о возможности внедрения нашей идеи мы консультировались также с представителями шведской компании Альфа-Лаваль, нашли поддержку и одобрение, полезные советы.
Для подтверждения нашей идеи мы проводили натурное испытание:
- в районе пос. Листвянка мы взяли водоросль спирогира (сотрудники Лимнологического музея с. Никола устно подтвердили, что взятые нами образцы – спирогира), поместили в аквариум с водой Байкала (20 литров) и добавили небольшое количество мыльного раствора (1 ст.л.). Воду меняли примерно 1 раз в неделю (вода с Байкала, также с добавлением мыльного раствора). Спирогира продолжала жить около 1 месяца. Аквариум располагался в солнечном месте. Это испытание показало, что водоросль спирогира действительно живет в воде, обогащенной азото-фосфорными соединениями.
Факт поглощения водорослью спирогира азото-фосфорных соединений подтверждается в научных статьях, письме Лимнологического института.
Глава III. Значение проделанной работы и ее дальнейшие перспективы.
Считаем, что благодаря очистным сооружениям с очисткой водорослями в водоемы будет попадать вода более чистая вода с минимальным содержанием нитратов и фосфатов, допустимых по нормам. Это сохранит водоемы чистыми, сохранит и их животный, растительный мир! Это остановит рост Спирогиры в озере!
Жизненный цикл водоросли составляет примерно 20-30 дней. Отмершие водоросли можно использовать и в дальнейшем, например, в сельском хозяйстве в качестве удобрения богатого азото-фосфорными соединениями (с добавлением перегноя).
Кроме того, мы знаем, что водоросль спирогира активно выделяет кислород. Кислород в очистке воды очень необходим, в частности, на стадии бактериальной очистки для жизнедеятельности бактерий идет непрерывная подача кислорода с помощью компрессоров. В настоящее время мы прорабатываем идею организации сбора кислорода на стадии очистки водорослями и подачи его бактериям на стадию бактериальной очистки. Использование такого кислорода, по нашему мнению, снизило бы количество подаваемого компрессорами кислорода, что снизило бы затраты на электричество.
Эта дополнительная стадия очистки воды водорослями не требует больших финансовых затрат. Нужны только емкости и сами водоросли. Спирогиру устраивает и наш суровый климат.
3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Водоросли в очистке воды имеют огромный потенциал.
Идея использования водорослей спирогира для дополнительной очистки сточных вод в Сибири никем ранее не выдвигалась, а значит и не изучалась. По мнению сотрудников Иркутского Лимнологического института данная идея имеет большое значение для байкальского региона. Считаем, что очистные сооружения с дополнительной стадией очистки сточной воды водорослями может значительно улучшить экологическое состояние озера, остановить рост спирогиры, остановить и гибель растительного, животного мира озера Байкал.
Приложение:
Письмо Иркутского лимнологического института от 28.11.2017г.
Список литературы:
1. Волкова Е.А. Загадки байкальской спирогиры Научно-популярный журнал «Наука из первых рук» 2016г, N 2 (68),июнь. © Сибирское отделение РАН, издательство «ИНФОЛИО» Стр. 20-29
2. Вишняков В. С. и др. Таксономический список макроводорослей прибрежной зоны бухты Большие Коты и залива Лиственничный (Южный Байкал) // Изв. Ирк. гос. ун-та. Сер. «Биология. Экология». 2012. Т. 5, № 3. С. 147–159.
3. Тимошкин O. A. и др. Экологический кризис на Байкале: ученые ставят диагноз. «Наука из первых рук.» 2014г. Т. 5, С. 75–91
4. Тимошкин О. А. и др. Массовое развитие зеленых нитчатых водорослей родов SpirogyraLink и StigeocloniumKtz (Chlorophyta) в прибрежной зоне Южного Байкала // Гидробиологический журнал. 2014. Т. 10 № 5. С. 15–26.
5. Грачев М.А. «Авоська и авось» Экологический кризис на Байкале: загадка века. Научно-популярный журнал «Наука из первых рук» 2016г, N 2 (68),июнь. Сибирское отделение РАН, издательство «ИНФОЛИО» Стр. 6-19
6. hppt:facepla.net/the-news/5034 Очистка воды с помощью водорослей.
Приложение 1