|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Подбор оптимальной конструкции биоплато для очистки водоемов от тяжелых металловдипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Макарова А.С.
- Автор: Булеева С.Н.
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева»
- Год защиты: 2020
- Аннотация: Актуальность работы связана с тем, что в результате стремительной антропогенной жизнедеятельности и естественных природных процессов загрязнение водоёмов тяжёлыми металлами стало серьёзной проблемой современности. Постоянный рост степени загрязнения водоёмов связан с большим объёмом продуктов сгорания автотранспорта, мусоросжигательного оборудования; вследствие промышленной деятельности. Загрязненная вода становится непригодной для использования и может оказывать влияние на состояние здоровья людей и живых организмов. Поэтому необходимо применение водоочистных систем. Для очистки воды от тяжёлых металлов предлагается использовать биоплато – биоинженерное сооружение с посадкой высших водных растений, способных корнями поглощать из воды загрязняющие химические вещества. Метод биоремедиации эффективен, прост и доступен по цене, однако недостаточно популярен. Цель работы: определение наиболее эффективных элементов биоплато для удаления тяжёлых металлов из водоёмов. Объекты исследования: элементы конструкции биоплато - микроорганизмы Pseudomonas fluorescences и Rhodococcus erytropolis, углеродное волокно двух типов, макрофиты (ирис болотный Iris pseudacorus и рогоз грациозный Tipha gracilis), тип посадки макрофитов в мат-платформу. Методы исследования: была создана экспериментальная установка, представляющая собой ёмкости с водой (по 20 л в каждой), имитирующие закрытый водоём с аэрационными трубками с распылителем для подачи воздуха и перемешивания. В каждую ёмкость помещались биоплато с макрофитами. К биоплато добавлялись дополнительные элементы: микроорганизмы и углеродное волокно. В воду добавлялись тяжёлые металлы. В течение экспериментов 3 раза в неделю отбирались пробы воды. Аннотация: Одной из целей ООН в области устойчивого развития является чистая вода. Однако, проблема загрязнённых тяжёлыми металлами водоёмов требует решения для достижения поставленной цели. Наличие тяжёлых металлов в воде может приводить к изменениям её физических свойств. Тяжёлые металлы, попадая в организм, нарушают структурно-функциональные системы клеток, что может приводить к снижению жизнедеятельности особей. Для очистки водоёмов от тяжёлых металлов использовался метод биоремедиации. Он подразумевает применение растений. Для очистки воды предлагается использование биоплато. Оно представляет собой биологическое инженерное сооружение, представляющее собой мат-платформу с посадкой высших водных растений - макрофитов. Корни растений с аборигенными микроорганизмами-деструкторами погружены в воду и играют главную роль в очистке – поглощают загрязняющие вещества из воды. Биоплато встраивается в систему естественного самоочищения водоема и ускоряет его. Повысить эффективность процесса очистки воды может дополнительный элемент в конструкции биоплато – искусственные корни из углеродного волокна. Его особенностью является способность распускать сверхтонкие нити в воде. В водной среде они образуют большую единую площадь поверхности, которая становится привлекательным местом для водных микроорганизмов. Они, оседая на поверхности нитей, образуют биоплёнку, способную к разложению попавших в воду загрязняющих веществ. С помощью лабораторной установки была проведена серия экспериментов с добавлением в воду тяжёлых металлов: 1. произведён анализ типа посадки растений в мат-платформу при добавлении в воду Pb, Cd и микроорганизмов; 2. было проведено исследование эффективности применения углеродного волокна двух видов в составе конструкции биоплато при добавлении в воду Pb, Cu и Cr. В ходе экспериментов производились замеры высоты растений. Представлены графические данные о приросте макрофитов при смене недель и сезонов. Выводы: 1. Биоплато с «открытой корневой системой» является наиболее эффективным для очистки воды. 2. Применение микроорганизмов Pseudomonas fluorescences и Rhodococcus erytropolis способствовало ухудшению поглощения свинца на 18% и 11% в присутствии биоплато с «открытой корневой системой» и с «частично закрытой корневой системой» соответственно. В присутствии биоплато с «закрытой корневой системой» микроорганизмы на 8,7% лучше очищают воду от кадмия. 3. Использование углеродного волокна формы №1 в конструкции биоплато в качестве элемента «увеличивающего» площадь корневой системы растений уменьшило содержание свинца в воде на 94% по сравнению с 71% в присутствии углеродного волокна формы №2. 4. Ирисы болотные (Iris pseudacorus) являются наиболее устойчивыми макрофитами по отношению к тяжёлым металлам. От воздействия кадмия ни одно растение не погибло, от свинца погибло 6%, от меди – 21%, от хрома – 29%. Публикации: 1. Макарова А. С., Авдеенкова Т. С., Булеева С. Л., Челноков В. В., Матасов А. В. Использование биоплато для удаления остаточных загрязнений производственных стоков // Вестник международной академии системных исследований. Информатика. Экология. Экономика. 2019. Т. 21. С. 32-39. 2. Avdeenkova T., Buleeva S., Chelnokov V., Matasov A., Glushko A. Use of the bioplato for removal of residual contamination of industrial drains. In 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019, vol. 16. P. 745-752.
- Добавил в систему: Макарова Анна Сергеевна