Федорова Елизавета, 9класс МБОУ СОШ №2 с.Толбазы Аургазинский район РБ

Руководитель: Юнусова Рима Ильдусовна, учитель биологии

ВЛИЯНИЕ СТОЧНЫХ ВОД ТОЛБАЗИНСКОГО МОЛОКОЗАВОДА НА КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ

На территории села Толбазы с 1980 года действует молокозавод. Сколько людей проходят каждый день мимо данного предприятия и видят, что близлежащая территория, представленная опушкой леса, меняется на глазах. Целыми днями с молокозавода стекают сточные воды, которые загрязняют местный водоем. А люди, проходящие мимо, жалуется на зловонный запах. Тема исследования актуальная. Предприятие на окраине села Толбазы – это хорошо, но с другой стороны его влияние на состояние окружающей среды не остается бесследным. Данные противоречия выявили проблему исследования – как минимизировать последствия деятельности данного предприятия. Для решения данной проблемы была поставлена цель исследования – оценить влияние сточных вод молокозавода на состояние почвы, куда стекают сточные воды.

Гипотеза. Если оценить экологическую опасность предприятия, то можно предотвратить негативное влияние молокозавода на состояние окружающей среды. Для достижения данной цели и подтверждения выдвинутой гипотезы были поставлены следующие задачи:

– изучить литературу по проблеме исследования;

– дать характеристику предприятия, как загрязнителя окружающей среды;

– определить кислотность почвы, подверженной действию сточных вод;

– определить растения, индикаторы повышенной кислотности почв;

– привлечь внимание общественности и администрации села к проблеме загрязнения водоемов;

– сделать выводы и дать рекомендации.

Научная новизна. Впервые изучены и представлены данные по мониторингу загрязняющих веществ, попадающих в близлежащие территории. Предложена экологическая оценка состояния прилегающей к молокозаводу территории.

Практическая значимость и внедрение результатов исследований.

1. Сделан анализ сточных вод молокозавода по литературным источникам.

2. Сделана экологическая оценка влияния сточных вод на состояние почвы и растительности территории, куда стекают сточные воды.

3. Даны рекомендации молокозаводу, администрации по внедрению системы очистки сточных вод.

Молокозаводы - один из факторов, определяющих состояние окружающей среды

Молокозавод, как и всякое предприятие, в настоящее время является одним из основных факторов, определяющим состояние окружающей среды.Именно поэтому важное значение приобретает сокращение воздействия молокозавода на окружающую среду. Задача минимизации воздействия может решаться на двух основных этапах – при планировании и проектировании хозяйственной деятельности и в ходе ее осуществления. В качестве инструмента решения этой задачи при планировании выступает оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) [5]. Это пока единственный действующий российский нормативный документ, регламентирующий ОВОС – Положение «Об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации» (утв. приказом Минприроды России от 18.07.94 г. № 222).

Основные типы сточных вод молокозавода в процессе производства различных молочных продуктов: – технические воды от продувки системы оборотного водоснабжения; – бытовые сточные воды помещений персонала и администрации; – поверхностные сточные воды с территории молокозавода; – промышленные стоки от промывки и обеззараживания технологического оборудования и трубопроводов, сточные воды в результате мокрой уборки цеховых и вспомогательных помещений; – аварийные спуски молочных продуктов и сыворотки [3].

Состав сточных вод молокозавода В состав сточных вод молочных заводов входит немного жира (100 мг/л) и множество различных бактерий. Исходя из этого, вполне понятна мысль создателей санитарных норм СН 245-71, установивших для молочных предприятий (молочных заводов) санитарно-защитную зону в размере 150 м от очистного комплекса до здания основного производства молокозавода, где происходит сам технологический процесс переработки молока с выработкой продуктов. Химический состав сточных вод молокозавода приведен в таблице 1[4].

Из приведенных в таблице данных видно, что высокое значение такого показателя как БПК характеризует значительную биологическую зараженность сточной воды молокозавода [2]. Содержание компонентов, определяющих БПК в стоках следующее: общего азота 50-60 мг/л или 4,2-6 % БПК для молочных заводов и маслодельных заводов.

По приведенному материалу можно сделать следующие выводы:

1) Стоки молокозаводов довольно загрязнены и содержат смесь и суспензий;

2) Стоки молокозаводов заражены в бактериальном отношении;

3) На молокозаводе по производству молока и кисломолочной продукции преобладают кислые стоки с рН 3-4,3.

Необходимо также учитывать промывку оборудования слабым раствором соляной кислоты [3].

Сыворотка для молокозавода является очень актуальной проблемой. С одной стороны сыворотка является продуктом, который можно продавать, но с другой стороны рынок для данного продукта очень мизерный, также, спрос среди населения практически отсутствует. При этом сыворотка практически не хранится, что приводит к образованию неприятного запаха, так как содержание серы или сульфатов приводит к образованию сероводорода [6]. Этим объясняется зловонный запах этих стоков.

Почему почва становится кислой?

Сточные воды повышают содержание воды в почве в результате чего иконцентрация кальция и магния в почвенном растворе снижается. Ионы кальция и магния с частичек почвы переходят в почвенный раствор и, в конечном счете, вымываются из почвы. Их место на частичках почвы занимают ионы водорода H + . Если содержание ионов водорода становится выше, чем гидроксид ионов – то кислотность почвы повышается.

Одна из причин закисления почвы – это естественный биологический процесс, при котором происходит дыхание корней растений и гниение органических остатков в земле. Выделяемый при этом углекислый газ, соединяясь с водой, образует угольную кислоту, которая растворяет соединения кальция и магния. А лишняя влага уносят эти более «подвижные» элементы с поверхности почвы на глубину, что и ведет к закислению.

Сыворотка – это в основном молочная кислота. Как кислотные дожди, содержащие серную и азотную кислоту, так и сыворотка, содержащая молочную кислоту, имеют повышенную кислотность. А повышенная кислотность «сбивает» обменные процессы в почве [4].

Характеристика Толбазинского молокозавода - как основного источника загрязнителя

Толбазинский молокозавод – один из небольших предприятий, занимающий незначительную площадь села, но является одним из основных загрязнителей близлежащей территории. Он расположен в южной части села Толбазы, вдоль автомобильной магистрали. С северной части проходит лесная опушка, с востока – расположено озеро, а на западе – жилые дома.

В зависимости от системы канализационной сети сточные воды должны отводиться в водоем либо по одному общему коллектору, либо по нескольким. При общей сточной канализации сточные воды попадают в один канализационный водовод и направляются к ближайшему водоему. Это в том случае, если есть очистные сооружения [4]. Система очистки сточных вод Толбазинского молокозавода вообще отсутствует. Все сточные воды стекают сначала на опушку леса и потом направляются в местный водоем. Эти воды даже «разъедают» асфальтовое покрытие на тротуаре. Сколько раз здесь не прокладывают асфальт, именно в том месте, где текут эти воды, образуется пробоина. Поэтому люди стараются ходить не по тротуару, а вынуждены ходить по мосту, по обочине дороги, рискуя жизнью

Определение кислотности сточных вод

Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах присутствуют как ионы водорода(Н + ), так и гидроксид-ионы (ОН -). Когда концентрация ионов водорода (Н + ) в воде или растворе равна концентрации гидроксид-ионов (ОН -) в том же растворе, то такой раствор является нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0 до 14). При растворении молочной кислоты, которая есть в составе сыворотки с молокозавода, повышается концентрация свободных ионов водорода (Н + ). Они то и повышают кислотность сточных вод. Эти сточные воды попадают в почву и так же могут повлиять на кислотно -щелочной баланс почвы [4].

Мы определили кислотность сточных вод. Для этого набрали в колбу сточную воду и определили ее кислотность. рН составила 3-4.

Сточные воды молокозавода насыщены не только биогенными элементами, но и имеют повышенную кислотность, мы решили выяснить, повлияли ли сточные воды на состояние почвы.

Подготовка образцов к химическому анализу

Для проведения физико-химического анализа мы вначале провели пробоотбор, используя метод конверта. Точки отбора располагаются так, что мысленно соединенные прямыми линиями, дают рисунок запечатанного конверта. Площадь отбора – 4 кв.метра, брали с каждой точки отбора по 0,5 л почвы (0,5 кг). Пробы были взяты на следующих территориях: 1. Лесная зона, 2.Территория, куда стекают сточные воды.

"...Квартование – прием механического усреднения пробы почвы [8]. Взятый образец с каждой точки тщательно переместили на лист фанеры. Все пять проб собрали вместе, освободили от камней, корней и других включений и тщательно перемешали. После перемешивания из средней массы почвы отобрали 1,5 кг почвы.

Измельченный материал мы тщательно перемешали и рассыпали ровным тонким слоем в виде квадрата, разделили его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два оставшихся снова смешивали, оставшуюся пробу высушили до воздушного состояния для получения водных вытяжек.

Приготовление водной вытяжки

Для приготовления воздушно-сухого образца из средней пробы отобрали 100-200 г почвы, распределили тонким слоем и высушили. Затем ее растирали в ступке, просеяли через сито. Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно-сухой просеянной почвы. Почву поместили в колбу на 100 мл, добавили 50 мл дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5-10 минут, а затем фильтровали.

Определение актуальной кислотности почвы

Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов. В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 4 до 10. Чаще всего кислотность почвы не выходит за пределы 4-8. Связь между кислотностью почвы и величиной рН приведена в таблице 1[8].

Актуальная (активная) кислотность – кислотность почвенного раствора. Она измеряется при взаимодействии почвы с дистиллированной водой. Актуальная кислотность зависит от наличия в почвенном растворе свободных органических и минеральных кислот. Актуальная кислотность в почвах проявляется в диапазоне pH от 3 до 7.Этот вид кислотности оказывает непосредственное влияние на корни растений и почвенные организмы [6]. Актуальную кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку или колбу 2 г почвы, добавить 10 мл. дистиллированной воды; полученную суспензию 1:5 хорошо встряхнуть и дать отстоять осадку; в жидкость внести полоску индикаторной бумаги и, сравнить еѐ цвет с цветной таблицей, сделать вывод о величине pH почвы [1]. В пункте пробы №2 кислотность почвы повышенная. Следствием этого может быть повышение растворимости соединений железа, марганца, алюминия, бора, меди, цинка. При избытке этих элементов продуктивность растений снижается. Появляются растения – ацидофилы. В наших исследованиях получились следующие результаты:

Определение кислотности почвы по растительности

Нами также определена кислотность почвы в полевых условиях – при помощи растений. В процессе эволюции сформировались три группы растений: ацидофилы – растения кислых почв, нейтрофилы-обитатели нейтральных почв, базифилы – растут на щелочных почвах[8].

На ключевых участках произрастают растения ацидофилы – щучка дернистая (Deschampsia caespitosa) , хвощ полевой (Equisetum arvense), щавелѐк малый (Rumex acetosella ), в единичныхэкземплярах – лютик едкий (Ranúnculus ácris), горец змеиный (Bistorta officinalis), ветреница лютиковая (Anemóne ranunculoídes). Кроме этого на всей площади участка произрастает мокрица полевая (Stellaria media), что также является доказательством почвенной кислотности.

Выводы

Производственные сточные воды молочных предприятий относятся к группе стоков с органическими загрязнениями и повышенной кислотности. Сточные воды предприятий молочной промышленности в случае сброса их в водоемы без предварительной очистки оказывают вредное воздействие на состояние почвы. А повышенная кислотность почв угнетает рост и развитие растений. Происходит это по причине того, что в кислых грунтах преобладает содержание растворимого алюминия и его солей, а также марганца, которые связывают на себе щелочные минералы: кальций, магний, калий, селен и др., препятствуя их усвоению растениями. В кислой почве быстрее и активнее размножаются болезнетворные бактерии и микроорганизмы, а также вредители. Одновременно с этим тормозится развитие и размножение почвообразующих бактерий, относящихся к полезным микроорганизмам

Цель достигнута – оценена экологическая опасность сточных вод. Гипотеза подтверждена. Но эти воду стекают в близлежащий водоем, поэтому наше исследование требует продолжения. Потому что сточные воды, содержащие биогенные элементы, приведут к эвтрофикации водоема.

Литература

1 Ашимхина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие под ред. М.: АГАР, 2000.

2. Гвоздев В.Д. Очистка производственных сточных вод и утилизация. М.: Химия, 1988. 112 с.

3. Карелин Я.А., Репин Б.Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. М: Пищевая промышленность, 1974 166 с.

4. Кац. Вода и сточные воды пищевой промышленности. М: Пищевая промышленность, 1979. 438 с.

5.http://www.ecobez.ru/ovos.html

6. mirvody.ru›ochistka_stochnyh_vod…vod…molokozavodov 7. voding.ru›…ochistka…stokov-molokozavodov.html