VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние промышленного производства бумаги на вырубку леса
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
" Простой бумаги свежий лист!
Ты бел, как мел. Не смят и чист.
Твоей поверхности пока
Ничья не тронута рука.
С.В.Михалков
В современном мире остро стоят проблемы, тесно связанные с состоянием окружающей среды. Человек часто не обдуманно использует природные богатства, не задумываясь о том, что они могут закончиться. А в природу мы возвращаем тонны отходов, даже те, которые еще можно как-либо использовать.
Общая площадь лесов мира составляет около 4 млрд. га. На территории Российской Федерации расположено 20 % всех лесов планеты.
Русский лес — это не только национальное достояние России, но и важнейший фактор обеспечения условий жизни и устойчивого развития современной цивилизации. Как природный ресурс, леса являются источником удовлетворения потребностей общества в древесном сырье и иной продукции (грибах, ягодах, лекарственных растениях, бумаге и др.).
Сегодня бумага – естественная и неотъемлемая часть нашей повседневной жизни. С каждым годом потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины, из которой её получают – уменьшаются.
Бумага – удивительный материал, проникший во все сферы человеческой жизни. Невозможно представить повседневную бытовую и профессиональную деятельность человека без её использования, потому что бумага, это, в первую очередь, – информация.
Даже основательно вошедшие в нашу жизнь в последние десятилетия электронные носители информации не могут взять на себя все её функции. С древних времён бумага широко используется в самых разнообразных видах и целях. Бумага – это знания, искусство, интерьер, общение, деньги, упаковочный материал и многое другое.
Потребность в бумаге возрастает с каждым днем, а значит, вырубается все больше деревьев. Конечно, еще ведется посадка деревьев, но деревья растут очень медленно и многие не вырастают до полноценного дерева из-за засухи, заморозков или болезней.
Я решила провести небольшую исследовательскую работу о влиянии промышленного производства бумаги на вырубку леса.
Цель: Изучить влияние промышленного производства бумаги на вырубку леса и обосновать пути решения этой экологической проблемы.
Задачи:
1. Определить степень опасности производства бумаги.
2. Найти проблемы, связанные с вырубкой леса.
3. Определить массового потребителя бумаги.
4. Произвести математические расчеты потребления бумаги школьниками.
5. Провести социальный опрос “ Много ли вы используете бумаги?”.
6. Найти решение проблемы вырубки леса для производства бумаги.
7. Обосновать более экологически чистый путь производства бумаги.
Объект исследования: бумага.
Предмет исследования: количество потребляемой школьниками бумаги.
Методы исследования:
- работа с источниками информации
- эксперимент
- анкетирование
- фиксирование результатов.
Актуальность выбранной работы: с каждым годом потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины уменьшаются. Нужно спасать лес сейчас. Использование вторичного сырья для получения бумаги – одно из важнейших решений данной проблемы. В сентябре, собираясь в школу, у меня возник вопрос: сколько бумаги уходит на каждого ученика для обеспечения ему знаний? Вопрос переработки бумаги изучен достаточно, однако существует проблема внедрения данных знаний в общественную практику.
ГЛАВА I. История происхождения бумаги
Время и место изобретения бумаги точно не известны. Создателями прототипа бумаги считаются китайцы (примерно в 105 г. н.э.). Первоначально ее делали из отходов шелковичных коконов путем размалывания, тщательной просушки и прессования. Но такое изготовление оказалось дорогим и трудоемким. Тогда внимание умельцев привлекла конопляная крапива. Однако листы, которые получались из нее, в готовом виде оставались слишком грубыми. Наилучшим сырьем стала кора тутового (шелковичного) дерева. Ее волокна, смешанные с пенькой, золой и водой, толкли вручную, варили и укладывали на бамбуковое сито. После длительной просушки на солнце выравнивали с помощью камней. Получались прочные и тонки листы. Для усовершенствования добавляли клей, крахмал и красители.
Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена во втором веке до нашей эры, до третьего века до новой эры. В Китае писали на бамбуковых планках, связанных веревками. В 105 году чиновнику и министру земледелия Цай Луню удалось усовершенствовать технологию бумаги путем изготовления ее из волокон древесины растения, которое впоследствии получило название бумажного деревца.
Китайцы настолько высоко оценили это изобретение, что со временем причислили Цай Луня к лику богов. Цай Лунь стал божественным покровителем бумажного производства, что в честь его возвели храмы.
В десятом веке, в Китае изготовили писчую бумагу из бамбука. Рисовую или пшеничную солому использовали в производстве бумаги для бытовых нужд. Позже стали появляться изысканные сорта бумаги, как ароматная бумага из сандаловой коры.
Долгое время тонкости этого рукотворного изготовления хранились в секрете. По некоторым источникам, настойчивым арабам удалось выведать тайны у мастеров под пытками. Так бумага перекочевала в Азию, а оттуда уже в Европу.
В Японию секрет производства бумаги привез корейский монах в 610 году. За несколько столетий японцы модифицировали китайскую технологию и создали собственные способы производства бумаги. Китайцы выливали размоченные в воде волокна, на специальные сетчатые щиты–формы и давали воде медленно стечь, просочиться сквозь мелкие ячейки. Древние японцы ценили бумагу не только за ее практические качества, но и за красоту. Она славилась своей тонкостью, почти прозрачностью, что вовсе не лишало ее прочности. Традиционная японская бумага ручного изготовления получила название “васи”. Со временем она приобрела популярность, особенно при императорском дворе в период Хайэн (794–1185). В те времена лучшие сорта японской бумаги ценились на вес золота. Такая бумага и в современной Японии — один из наиболее популярных подарков. Однако мастера каллиграфии все же предпочитали китайскую бумагу, на которой тушь слегка расплывалась, что позволяло добиваться большей выразительности письма. Японцы долго пытались сымитировать это качество, но используемое сырье (в основном применялся тутовый луб) и японская технология не давали такого эффекта.
В странах с жарким климатом часто использовали высушенные пальмовые листья. На Руси же самым распространенным материалом для письма была береста – слой коры березы. Затем появился пергамент. Его производили из кожи молодых животных (баранов, коров, свиней, козлов). Пергамент являлся очень дорогим материалом. На создание одной книги уходили шкуры 200-250 животных. Пергамент использовали до появления бумаги.
В Индии долго искали способы борьбы с водным гиацинтом. Этот сорняк бурно разрастается в пресноводных водоемах. Для многих стран она стала настоящим бедствием. В некоторых местах водный гиацинт используется в качестве корма для скота. Индийские ученые открыли ещё одну область применения: из сорняка стали делать бумагу. Теперь люди не тратят силы на истребление вредного растения, а заставляют его служить людям.
Из сахарного тростника на Кубе производят сахар. Из отходов тростника получают ежегодно десятки, сотни тысяч тонн высококачественной бумаги. Теперь отходы приносят доходы.
В России люди писали на бересте. Берестяные грамоты до сих пор находят при раскопках. Появление писчей бумаги в России, относят во времена княжения Ивана Грозного. Самая первая бумажная фабрика была построена в шестнадцатом веке. А мощный толчок в развитии бумажного производства в России дал Петр Первый.
В прежние времена хорошие сорта бумаги изготавливали из пенькового, льняного тряпья или хлопка. Обрывки тряпья размачивались, варились с золой или известью, промывались и разламывались. Получалась жидкая кашица – бумажная масса. Ее зачерпывали специальной формой – широким прямоугольным ситом, затем форму быстро опрокидывали на гладкую доску, лист сырой массы высушивали, отжимая из него воду прессом. Искусство бумажного мастера заключалось в том, чтобы зачерпывать равномерные порции массы, иначе толщина бумажных листов получалась различной. По мере расширения книжного производства тряпья стало не хватать. Тогда принялись искать другие источники сырья, проводили опыты с соломой, тростником, водорослями, макулатурой, древесиной, хлопком, коноплёй. Позднее бумагу стали делать из размельченной древесины. Древесная масса оказалась самым дешевым, достаточно прочным и удобным материалом.
Сейчас бумагу делают примерно так же, только всё это выполняют машины.
«Хлеб культуры» нередко называют бумагу, ведь без нее не было бы ни учебников и тетрадей, ни книг и газет. На бумажную фабрику привозят брёвна – в основном сосновые и еловые. В древесине хвойных пород: ели, лиственницы, сосны - содержится до 50% целлюлозы, исходного сырья для бумаги. Машины сдирают с них кору, измельчают в щепки. Щепки сортируют по размеру на специальных ситах. Эту массу просеивают и промывают, очищают от грязи и отправляют в варку. Варят дерево в специальных машинах. Очищенная и разваренная древесина отбеливается, чтобы напечатанные или написанные на ней знаки были лучше видны. Затем её взбивают в специальной машине и смешивают с водой, превращая в однородную массу. Для получения качественной бумаги добавляют крахмал, глину и другой материал.
Бумажная масса попадает в специальную машину, в которой вода уходит через сито, а влажная масса проходит под круглым валиком. Он приглаживает её, разравнивает и превращает в гладкий лист. Он проходит под множеством других разглаживающих валиков, которые выжимают из него воду и делают бумагу плотной и гладкой. Потом эти рулоны отправляют в типографию или режут на листы. И вот уже из этих листов сшивают тетради, печатают книги, газеты.
Таким образом, бумагу можно изготовить из любого материала, который имеет волокнистую структуру. А бумага, сделанная из отходов, позволяет сберечь огромное количество древесины.
ГЛАВА II.
2.1. Чем опасно производство бумаги.
Изобретение бумаги в свое время произвело настоящую революцию, так как позволило отказаться от использования слишком дорогого пергамента. Благодаря этому возросло количество книг, и знания стали доступны большему числу людей.
Уже два века бумага изготавливается промышленным способом и не является дефицитом. Ее можно приобрести везде. В ассортименте магазинов канцелярских товаров обычно бывает представлено несколько десятков видов: от обычной принтерной до чертежной и с узорным тиснением.
Работа посвящена такому актуальному вопросу, как бережное отношение к бумаге. Сегодня, мы не задумываемся над этим вопросом, мы не считаем это важным , ведь можно отложить один лист и взять другой, и третий и так далее. И так думает почти каждый из нас. Но экологи не устают предупреждать человечество о том, что ресурсы нашей планеты не безграничны. Наша бумажная расточительность губит планету.
Ежегодно во всем мире производится свыше 400 тыс. тонн бумаги. Ее производство начинается не на заводе, а в лесу. Для того, чтобы получить одну тонну бумаги необходимо около двух тонн цельной древесины. Как видно, количество произведенной бумаги в 2 раза меньше затраченной на нее древесины. Это происходит, потому что при ее производстве деревянные брусья проходят несколько этапов очистки и переработки. Около четырех часов будущая бумага размягчается под воздействием пара и превращается в щепу. На этом этапе промышленное сырье уже потеряло большую часть своего первоначального объема. Далее древесную массу вываривают в щелочи. Такая химическая реакция вызывает большое выделение щелочных паров, опасных для нашей атмосферы. Отбеливание бумаги не менее химически опасный процесс. Белый цвет бумаге придает большое количество хлора. Помимо этого серую древесную массу заливают растворами диоксида хлора и соды. В конечном этапе производства бумаги древесную массу заливают водой и снова выпаривают, при этом большая часть сырья уходит в шлак. Вывод состоит в том, что производство бумаги затрагивает не только вырубку лесов, но и выброс в атмосферу большого количества химически опасных паров. И если в год во всем мире производится более 400 тыс. тонн бумаги, то число срубленных деревьев в год численно превышает 800 тыс. тонн.
2.2. Проблемы, вызванные вырубкой леса.
Вырубка леса- одна из самых распространенных проблем экологии, нарушающих экологическое равновесие всех экосистем.
Неконтролируемая вырубка леса приводит к появлению множества негативных последствий, влияющих на всю экологическую ситуацию в целом. Уничтожение ценного лесного ресурса является причиной снижения видового разнообразия, включающее в себя миллионы видов животных, растений, микроорганизмов, живущих на нашей планете. Снижение уровня их биологического разнообразия может привести к непоправимым последствиям, связанными с исчезновением многих видов, по большей степени связанных с экосистемой леса. Более научным языком это явление можно назвать исчезновением многих видов флоры и фауны. Также массовая вырубка леса приводит к возникновению почвенной эрозии, приводящей к образованию пустынь. Более того в местах с высоким уровнем грунтовых вод, из-за грубого разрушения поверхностных слоев почвы, начинается заболачивание. Немаловажно воздействие вырубки леса и на атмосферу. Расчистка лесного ресурса является причиной повышения содержания в диоксида углерода в тропосфере.
ГЛАВА III.
3.1. Массовые потребители бумаги - школьники.
Расчеты по потреблению бумажных изделий показывают, что на период 2019 года самыми массовыми потребителями бумаги являются школьники. Учебники, тетради, дневники, атласы и контурные карты - это лишь малая часть того, на что тратятся тонны бумаги в год. Дополнительно к данной информации можно добавить прочие расходы бумаги, уходящие на изготовление докладов, рефератов, стенгазет и выполнение прочих заданий учителя, которые будут изготовлены лишь на один день и безвозвратно отправлены в мусор. А большое количество бумаги, затраченное на производство дополнительной школьной и дошкольной литературы, также имеет немаловажное значение в массовом потреблении бумаги. Такое равнодушное отношение к почти не возобновляемому ресурсу Земли не может быть оставлено без внимания.
3.2. Математические расчеты потребления бумаги школьниками.
В среднем у среднестатистического школьника старших классов на конспекты по одному предмету в год уходит по 2 тетради, суммарное количество которых около 110 листов. Общее число школьных предметов не превышает четырнадцати. Это значит, что один школьник в год тратит 1540 листов бумаги на конспекты. Среднестатистическое число учащихся в классе- 26 человек, что свидетельствует о том, что один класс в год тратит в среднем 40 040 листов бумаги в год, не считая учебников. На одного ученика в среднем приходится около четырнадцати учебников. Суммарное количество страниц всех учебников 4 480. Это означает, что на весь класс приходится 116 480 страниц учебников. Сумма страниц учебников и тетрадей примерно равна 156 520. И это только на один класс.
Я решила подсчитать, сколько же за один учебный год тратится бумаги на учеников 9 «Б» класса МОУ Останкинской сош. Дмитровского г.о. Московской области.
Мне стало интересно, сколько деревьев расходуется на изготовление бумажной продукции для учеников 9 «Б» класса нашей школы за один учебный год?
Я провела расчет и узнала, сколько бумаги на изготовление тетрадей и учебников для учеников моего класса требуется в год.
Тетради 12 листов 14 шт 15*20*12л*14*=50400 см2
Тетради 48 л 8 шт 15*20*48л*8шт=115200 см2
Учебник алгебра 22*17*145л=54230 см2
Учебник литература 2 части 22*15*200л*2ч=132000 см2
Учебник технология 21*16*104л=34944 см2
Учебник химия 21*17*104л=37128 см2
Учебник русский язык 21*15*136л=42840 см2
Учебник история нового времени 2 части 27*19*56 л*2ч=57456 см2
Учебник география 22*178*168л=657888 см2
Задачник по химии 21*14*48л=14112 см2
Задачник по физике 21*14*120л=35280 см2
Атлас и контурная карта по географии 28*22*36л=22176 см2
Учебник история России 2 части 27*19*56 л*2ч=57456 см2
Учебник информатики 23*17*81л=31671 см2
Учебник ОБЖ 22*16*113л=39776 см2
Учебник обществознание 21*14*128л=37632 см2
Учебник английского языка 27*19*136 л=69768см2
Учебник геометрия 21*17*143 л=51051 см2
Учебник биология 21*16*209л=70224 см2
Учебник физика 21*16*120л=40320 см2
Альбом для ИЗО 205*290*24 л=1426800 см2
Таким образом, на одного ученика 9 «б» класса требуется 3078352 см2, что составляет 307,84 м2.
Процент целлюлозы, которая содержится в древесной породе, составляет приблизительно 40-50%. Доля выхода при этом равняется 60-70%. Получается, что из 1 килограмма древесной породы (это нужно еще учесть какой, у нее ведь разные свойства) получается от 240 до 370 гр. бумаги.
В одной нашей школе одновременно учится 27 классов. И это значит, что на одну школу в среднем приходится 3 443 440 листов бумаги в год. Все это не считая дополнительной литературы, находящейся в собственности школы.
Один лист А4 весит примерно 5 грамм, значит все учебники и тетради одной школы весят примерно 17,2 тонны. Если на производство 1 тонны бумаги уходит в 2 раза больше деревьев, то только на одну российскую школу тратится около 34,4 тонн древесины в год.
3.3. Социальный опрос. Много ли вы используете бумаги?
Главной целью и задачей социального опроса школьников Останкинской СОШ по теме потребления бумаги является получение уточняющей информации по теме исследовательской работы.
По поставленному вопросу о количестве потребления бумаги среди школьников лидирующую позицию занимают учащиеся старших классов (10-11 классы) 47%. Второе место по использованию бумаги занимают ученики, получающие основное общее образование (5-9 классы) 34%. Самую малую процентную долю по потреблению бумаги занимают начальные классы (1-4 классы) 19%.
Данная уточняющая информация позволяет с уверенностью заявить, что с повышением уровня образования в школах Российской Федерации повышается процентная доля потребления бумаги школьниками. Но связано это по большей степени не с повышением образовательной нагрузки на учащихся, а с отсутствием путей решения данной экологической проблемы, так как крупные компании и заводы по производству бумажных изделий более заинтересованы в получении экономической прибыли с производства и продажи производимого товара. В их положении, решение проблемы не экологически чистого производства бумаги или замена ее на современные экологичные аналоги, может привести к огромным финансовым потерям или даже закрытию предприятий. Также переход на экологически чистые аналоги несет большие экологические затраты, поэтому человечеству экономически не выгодно заменять уже много лет рабочий, приносящий миллионы рублей прибыли в год.
ГЛАВА IV.
4.1. Решение проблемы вырубки леса для производства бумаги.
Производство бумаги является не только экологической, но и экономической проблемой современного общества. Только представьте, если во всем мире в год производится 400 тыс. тонн бумаги, то какие финансовые издержки приходится вкладывать в такое массовое производство. В данном положении экологических и экономических дел отличной замене книг, учебников и тетрадей становится цифровой носитель информации. Планшет со стилусом сможет без труда заменить все школьные пособия и стать отличной тетрадкой. Взамен огромной куче учебников придет обычная электронная книга, не требующая вырубки леса. Не придется каждый год закупать новые тетради и менять учебники с истечением времени. Можно будет просто скачать новые книги, без всякого вреда экологии. И лишь природные затраты на электричество, цветные металлы, стекло и руду будут вынуждены искать решения новых экологических проблем.
4.2. Более экологически безопасное производство бумаги.
Бумагу можно изготовить из любого материала, который имеет волокнистую структуру. А бумага, сделанная из отходов, позволяет сберечь огромное количество древесины.
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ ИЗ ЛИСТЬЕВ ДЕРЕВЬЕВ!!!
Каждую осень почти все деревья сбрасывают свою листву. Обычный лист дерева способен стать экологически чистой заменой древесины при производстве бумаги. Листья деревьев не столь плотные и твердые как сами деревья, они не требуют массовой вырубки лесов и использования химикатов и щелочи при производстве бумаги. С технологией использования листьев в место древесины решится одна из самых важных проблем экологии - вырубка лесов. Достаточно лишь будет создать плантации деревьев и каждую осень надевать на них воздухо-пропускающие чехлы, дабы воздух проходил сквозь них, а листья деревьев, падая с них, попадали в чехлы. В таких чехлах листву собирать гораздо легче. И тогда все человечество будет заинтересовано в создании плантаций деревьев. Моя идея решает сразу две проблемы - экономическую и экологическую. Больше не будет нужды в лесоповалочных машинах, которые тоже плохо влияют на природу, оставляя в атмосфере Земли осадок выхлопных газов. Решится и проблема оплаты работы и производства этих машин.
Выводы
Мы привыкли к тому, что бумага это обычная вещь в жизни человека, с которой мы сталкиваемся ежедневно, не задумываясь о том, сколько вырубается деревьев для нужд человека. Потребность в бумаге возрастает с каждым днем, а значит, вырубается все больше деревьев. Конечно, еще ведется посадка деревьев. Проводятся акции «Наш лес- посади свое дерево!», в которых я тоже принимаю участие, но деревья растут очень медленно и многие не вырастают до полноценного дерева из-за засухи, заморозков или болезней. Поэтому важно сохранить от вырубки как можно большее количество деревьев. Частично решить эту проблему можно собирая ненужную бумагу и картон, то есть, используя макулатуру.
Производство бумаги - весьма трудоемкий и масштабный процесс. Бумага производится из древесины, поэтому нужно бережно с ней обращаться.
В начале проектной работы мною было выдвинуто предположение, что бумага - это не только ценный материал и незаменимый помощник в сфере жизни человека, но и интересный материал для опытов и наблюдений. Подведя итоги проделанной работы, я нашла ответы на интересующие меня вопросы.
Изучив литературные и интернет источники, я узнала историю происхождения бумаги. В ходе проектной работы я узнала о работе полиграфического комбината и типографии, о видах и предназначении бумаги.
Опыты, которые проведены, помогли получить практические навыки исследования. В ходе проектной работы проведено анкетирование. Результаты анкетирования показали, что мои сверстники не знают о возможности использования вторичной бумаги.
К сожалению, в нашей стране переработка бумаги не столь распространённое явление.
Проведя исследование, я выяснила, что если мы будем использовать вторичное сырье для изготовления поделок из бумаги, то мы можем помочь природе, сохранить деревья. Моя исследовательская работа помогла мне осознать значение и масштабы этой проблемы. Я передала свои знания друзьям, знакомым, одноклассникам, родителям. Теперь, собирая макулатуру и перерабатывая бумагу дома, я чувствую важность своей работы и вклад в сохранение природных ресурсов и экологии нашей планеты.
Современный мир приучил нас к утилитарному обращению с любыми вещами, окружающими нас.
По оценкам специалистов, на изготовление бумажной продукции уходит 42% от всей заготавливаемой в мире древесины, а по выбросу парниковых газов бумажное производство в три раза превосходит выхлопы всего существующего авиационного транспорта. Такие показатели заставляют каждого сознательного человека задуматься не только о сохранении лесных богатств, но и о чистоте окружающей атмосферы.
Давайте будем бережны и экономны к тому, что связано с бумагой!
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО НИЧТО БЕЗ ПРИРОДЫ. МЫ НЕ ЕЕ ЦАРИ. ОНА НЕ НАШЕ ТВОРЕНИЕ. МЫ НЕ СМОЖЕМ ПРОЖИТЬ БЕЗ ТОГО, ЧТО УБИВАЕМ.
МЫ ВСЕ ЕЩЕ МОЖЕМ ЕЕ СПАСТИ!
Список использованной литературы
1.Википендия
2. Толковый словарь С.И.Ожегова
3. Большая Российская энциклопедия. - Том 4. - М.
4. Популярная энциклопедия для детей «Всё обо всём»». – М., 1998
5. Экология и жизнь // № 5. – 2003
6. Интернет-источник: Энциклопедия Подмосковья http://vikimo.ru
7. Интернет-источник: https://pustunchik.ua/online-school/history/yak-robliat-papir-i-knygy
8. Интернет-источник: http://doll-as-art.livejournal.com/5999.html и http://stranamasterov.ru/node/2770
9. Интернет-источник: http://www.bolshoyvopros.ru/questions/160318-skolko-nado-10.
10. Интернет-источник: http://ecology-of.ru/vtorsyre/sokhranenie-lesnykh-massivov-za-schet-makulatury/
11. Интернет-источник:kolichestvo-dereva-chtoby-poluchilsja-listok-bumagi.html
12. Интернет-источник:Роспироднадзор -Доклад о состоянии и использовании лесов в Российской Федерации rpn.gov.ru›sites…files…Росприроднадзора…2015.docx