Учебно-исследовательская работа Очищение окружающей среды посредством утилизации использованных резиносодержащих и полимерных отходов

Районная научно-практическая конференция «Шаг в будущее».

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 1 р.п. Хор, района имени Лазо

Хабаровского края.

Учебно-исследовательская работа

Очищение окружающей среды посредством утилизации использованных резиносодержащих и полимерных отходов.

Автор: Янкина Анастасия,

ученица 10 класса,

Руководитель: Нуреева Татьяна Ильинична,

учитель биологии.

р.п. Переяславка

2016 год.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1 р. п. Хор.

«Очищение окружающей среды посредством утилизации использованных полиэтиленовых пакетов и других резиносодержащих и полимерных отходов»

Автор: Янкина Анастасия 16 лет, ученица 10 «Б» класса.

Руководитель: Нуреева Татьяна Ильинична, учитель биологии МБОУ СОШ № 1 р. п. Хор.

Предмет исследования - Твердые бытовые отходы, их свойства и классификация.

Цель: Провести исследование методов утилизации ТБО.

Задачи:

1. Ознакомиться с компонентами, составляющими основу ТБО.

2. Изучить историю вторичной переработки твердых бытовых отходов.

3. Оценить воздействие ТБО на окружающую среду.

4. Изучить методы переработки твердых бытовых отходов.

Гипотеза: Если исследовать улицы нашего поселка и провести социологический опрос, то можно предположить что проблема «мусора на улицах» не касается нашего поселка , и 80% школьников не только любят чистоту, но и готовы принять участие в мероприятиях по уборке мусора.

Актуальность темы, бесспорна: каждый из нас выбрасывает огромное количество мусора. Среднестатистический горожанин выбрасывает за год более 560 кг (твердых бытовых отходов). И это только отходы индивидуального потребителя. Сюда не входят ни строительные, ни промышленные отходы. Причем мы выбрасываем мусор как организованно (в мусорные ведра, урны и т. д.), так и не организованно (куда попало) . Мусор не только на суше, его много уже в космосе и в мировом океане.

Содержание.

1.Введение………………………………………………………………3-4

2. Анализ литературных источников………………………………....4-9

2.1. Состав твердых бытовых отходов. ……...…...…………………….4

2.2. Воздействие ТБО на окружающую среду………………………..6-8

2.3. Методы переработки твердых бытовых отходов………………. 4-5

2.4. История вторичной переработки твердых бытовых отходов……..6

3. Методика исследования ……………………………………………10-16

Выводы …………………………………………………………………17

Литература……………………………………………………………..18

Приложения……………………………………………………………19

1. Введение.

В настоящее время одной из основных экологических проблем является проблема загрязнения биосферы бытовым мусором. На каждого жителя нашей планеты приходится в среднем, по различным данным, от 300 кг до одной тонны мусора в год, и это не считая миллионов изношенных и разбитых автомобилей. Если весь накапливающийся за год мусор не уничтожать и не перерабатывать, а сыпать в одну кучу, образуется гора высотой с Эльбрус - высочайшую горную вершину Европы. Большая часть бытового мусора не разлагается в естественных условиях или имеет очень длительный срок разложения. Доля такого мусора увеличивается с каждым годом. Это характерно не только для промышленности, сельского хозяйства, мегаполисов, но и для отдельно взятых жителей. Ситуация с утилизацией ТБО в России пока сложная. Перерабатывается не более 2%, так как сортировка мусора затруднена по разным причинам. Во-первых, значительная часть населения живет в небольших квартирах с маленькими кухнями, в которых трудно разместить несколько емкостей для разных фракций отходов. Во-вторых, сказывается недостаточная экологическая культура населения. Несмотря на строительство специальных полигонов и создания свалок с упрощенным контролем, к сожалению, повсеместно вокруг городов, сел и садовых кооперативов растут ожерелья несанкционированных свалок. В-третьих, в России недостаточно мусороперерабатывающих предприятий. Мусор, несмотря на запреты, сваливают в совершенно не предназначенных для этого местах. С «диких» свалок ветер разносит бумагу и другие легкие отходы. Эти свалки не только уродуют ландшафт, но и угрожают человеческому здоровью.

Я проживаю в поселке Хор, решила подсчитать, а сколько в год население поселка производит мусора.

Хор - посёлок городского типа в районе имени Лазо, Хабаровского края России. Административный центр Хорского городского поселения. Население - 9920 чел. (2015). Расположен в южной части края на правом берегу реки Хор, в 12 км к юго-западу от административного центра района посёлка Переяславка, у автотрассы «Уссури». Железнодорожная станция на линии Хабаровск - Владивосток. До революции были лишь начальная школа и храм, освященный в честь святителя Николая.

Если население поселка Хор 9920 человек, на одного человека в среднем приходится 885.6 кг х 9900=8 т.781 кг, цифры впечатляют.

2. Анализ литературных источников.

2. 1. Состав твердых бытовых отходов.

Твёрдые бытовые отходы представляют собой сложную гетерогенную смесь

По морфологическому признаку ТБО в настоящее время состоит из следующих компонентов:

• Бумага - газеты, журналы, упаковочные материалы

• Пластмассы

• Пищевые и растительные отходы

• Различные металлы (цветные и чёрные)

• Стекло

• Текстиль

• Древесина

• Кожа, резина

• Кости

Фракционный состав ТБО (массовое содержание компонентов, проходящих через сита с ячейками разного размера) сказывается как на сборе и транспортировке отходов, так и на технологии их последующей переработки, сортировки.

Химический состав ТБО необходим для определения качества получаемого при переработке ТБО компоста или биогаза.

Состав ТБО отличается в разных странах, городах. Он зависит от многих факторов, включая благосостояние населения, климат и благоустройство. На состав мусора существенно влияет система сбора в городе стеклотары, макулатуры и т. д. Он может меняться в зависимости от сезона, погодных условий. Так на осень приходится увеличение количества пищевых отходов, что связано с большим употреблением овощей и фруктов в рационе питания. А зимой и весной сокращается содержание мелкого отсева (уличного смета).

С течением времени состав ТБО несколько меняется. Увеличивается доля бумаги и полимерных материалов. А с переходом на централизованное теплоснабжение практически исчезает в ТБО уголь и шлак.

2.2. Воздействие ТБО на окружающую среду.

Франсуа Рамада 1981 год «Основы прикладной экологии» приводит такое определение « Загрязнение - неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или косвенно, через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты. Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая её саму».

Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают плодородие почвы.

Вместе с загрязняющими веществами, часто в почву попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы.

В фекальных остатках могут быть возбудители тифа, дизентерии, туберкулёза, полиомиелита. Некоторые болезнетворные бактерии могут долгое время сохраняться в почве и даже размножаться - это возбудители столбняка (до12 лет), газовой гангрены.

Некоторые гельминты могут сохраняться в почве до 7-8 лет, а в Средней Азии до 15 лет, яйца власоглавов-1-3 года.

Из почвы токсичные вещества и яйца гельминтов могут попасть в органы животных и человека, вызывая тяжёлые заболевания и даже смерть.

Несанкционированные свалки мусора являются главной причиной распространения клещей.

Человек создал такие соединения, которые в природе не разрушаются - это синтетические полимеры, красители, моющие средства, контейнеры для хранения жидкостей, лавсан, резину, упаковочные материалы, число их сильно увеличилось.

Только менее 7% этих отходов идёт на переработку.

2.3. Вторичная переработка ТБО - ситуация в России и зарубежный опыт.

В России ежегодно образуется более 6,5 миллиардов тонн бытового мусора. При этом вторично перерабатывается менее 2 млрд. Общее же количество накопленных отходов - 80 млрд. тонн. В эту цифру входят и отходы жизнедеятельности населения, и промышленные отходы, и опасные и токсичные отходы.

Более 16 тысяч гектаров плодородной земли практически безвозвратно уходит под полигоны, 40% мусора вывозится на несанкционированные свалки, усугубляя и без того бедственную экологическую ситуацию вокруг наших городов.

Только из-за того что недостаточно отлажен вывоз металлолома, мы каждый год теряем до 1 миллиона тонн стали, 150 тыс. тонн алюминия, 4000 тонн олова.

В России около 80% отходов банально «закапывается в землю», 10% - сжигается, и лишь менее 10% - вторично перерабатывается. В основном - это прием лома металла, частично стекла и бумаги. А ведь именно вторичная переработка обеспечит решение не только экологических проблем, но и создаст условия для более эффективного потребления невозобновляемых ресурсов.

Франция. Париж ежедневно «поставляет» более 3000 тонн мусора. Преобладает раздельный сбор. В точках приема 4 отделения - для бумаги, стекла, металла и остального мусора. Парижскими отходами занимаются в основном коммерческие фирмы. Так, например, компания Plastic Omnium перерабатывает до 70% столичного мусора. Новые здания проектируются без внутренних мусоропроводов, в расчете на уличные мусорные баки - так намного гигиеничнее и менее затратно.

Япония. В стране восходящего солнца мусор вывозится по расписанию. Например, отходы из стекла - по средам, сгорающий мусор - по четным дням и т.д. Выбрасывать ТБО нужно только в отсортированном виде. Переработанный мусор идет на изготовление строительных материалов и в промышленное производство.

Германия. Немцы все чаще используют свалки как источник электрической энергии. Так в городе Шверборн построена электростанция, использующая в качестве топлива биогаз, полученный в процессе переработки мусора. Ежедневно вырабатывается 5700 м3 газа, при этом используется лишь пятую часть свалки.

За рубежом уже давно поняли преимущества вторичной переработки ТБО, приносящей в бюджет довольно значительные суммы. Поэтому нам не стоит «изобретать велосипед» - нужно лишь адаптировать наиболее перспективные технологии рециклинга к нашим, отечественным реалиям.

Тем более что в современной России есть все условия для перехода к раздельному сбору и повторной переработке мусора. Требуется лишь широкая агитация среди населения и содействие государства в стимулировании бизнеса, работающего в этой сфере (например, путем налоговых льгот).

2.4. Методы переработки твердых бытовых отходов.

Рассмотрим, как в современный период осуществляют защиту окружающей среды от твердых бытовых отходов. В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО):

- строительство полигонов для захоронения и их частичной переработки;

- уничтожение на мусоросжигающих заводах;

- компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);

- ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков и др.);

- предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов;

- пиролиз (высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха) ТБО при температуре 1700 °С.

По оценке ряда специалистов, на данной стадии развития производства, которое в целом характеризуется преобладанием ресурсопотребляющих технологий и огромным накоплением отходов, наиболее приемлемым методом следует признать строительство полигонов для организованного и санкционированного хранения отходов и частичной их переработки (в основном методом прямого сжигания). Конструктивные схемы допускают высоту таких полигонов до 60 м и послойное его заполнение с помощью бульдозеров, для чего устраивают пологий внешний откос. При определенных условиях (инертность, слабая токсичность) совместно с ТБО могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов - 50 -100 лет.

Один из перспективных методов переработки твердых бытовых пищевых отходов - их компостирование с аэробным окислением органического вещества. Полученный компост используют в сельском хозяйстве, а некомпостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, где термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты.

Другой метод переработки ТБО - уничтожение их на мусоросжигающих заводах. На сегодняшний день в России работает лишь небольшое число таких заводов (Москва-2, Владивосток, Сочи, Пятигорск, Мурманск и др.). Спекание отходов в них происходит при температуре 800 - 850°С. Вторая стадия газовой очистки отсутствует, поэтому в золе отработанных отходов отмечается повышенная концентрация диоксинов (0,9 мкг/кг и более). С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг золы.

На зарубежных мусоросжигающих заводах реализуется более экологичная двустадийная очистка отходящих газов; регламентируется очистка более десяти вредных компонентов, включая дибензодиоксин и дибензофураны (на отечественных заводах - четыре компонента). Режим сжига­ния предусматривает разложение отходов, в том числе образующихся из пластмасс диоксинов при температуре 900 - 1000°С. До сжигания в обязательном порядке (в США, например, это устанавливается законом) проводится предварительная сортировка твердых отходов, что на порядок снижает содержание вредных веществ в газах и шлаках.

На заводах по пиролизу ТБО при температуре 1700°С практически утилизируются все материальные и энергетические компоненты, что резко снижает загрязнение окружающей среды. Однако технологический процесс очень трудоемкий, по существу, завод по пиролизу - это доменная печь.

К новейшим отечественным разработкам относится технология комплексной переработки ТБО, предложенная НИИ ресурсосбережения. Она предусматривает предварительную механизированную сортировку ТБО (извлечение черных и цветных металлов, выделение части балластных компонентов - стеклобоя, бытовых электробатарей, выделение текстильных компонентов и др. для последующего их использования или ликвидации).

Термообработка обогащенной и подсушенной фракции мусора осуществляется при температуре до 1000°С, обогащенные шлаки перерабатываются и сжигаются в камни строительного назначения, предусматривается двустадийная современная газоочистка.

Мусороперерабатывающий завод нового типа, функционирующий по данной комбинированной технологии, дает всего 15 % отходов.

И все же следует подчеркнуть, что и у нас в стране, и за рубежом основная масса ТБО из-за нехватки полигонов вывозится в пригородные зоны и выбрасывается на свалки. Экологическое состояние свалок явно неудовлетворительное: отходы на них разлагаются, часто загораются и отравляют воздух токсичными веществами, а дождевые и талые воды, просачиваясь через толщу горных пород, загрязняют грунтовые воды.

Законом Российской Федерации об охране окружающей природной среды предусмотрено, чтобы складирование и захоронение отходов производить в местах, определяемых решением органов местного самоуправления по согласованию (а потенциально опасных и особо токсичных отходов по разрешению) специально уполномоченных на то государственных органов в области охраны окружающей природной среды.

В стратегическом плане, по мнению многих ученых и специалистов, проблема отходов должна решаться на месте их образования путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий, обеспечивающих минимизацию промышленных выбросов и выхода отходов. Концепция ресурсовозобновляющих технологий впервые была предложена еще в 60-х гг. Планируется создать экозащитные системы нового поколения - многопрофильные комбинаты ("Экополигон"), способные совместно перерабатывать все виды антропогенных отходов данного города и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосферные вещества, восстанавливается качество окружающей природной среды путем санирования (оздоровления) старых свалок и других мер.

По мнению авторов, данный вариант решения проблемы отходов, в основе которого лежит теория трофоэнергетического функционирования экосистем и круговорота веществ, позволяет:

- использовать экологически безопасные технологические процессы;

- исключить прямое сжигание органических веществ;

- обеспечить совместимость конечных продуктов с биосферой и включение их в круговорот веществ в природе;

- перекрыть затраты и издержки производства за счет реализации вторичных ресурсов, отдельных видов промышленной продукции, платы за отходы, предотвращения ущерба окружающей природной среде.

3. Методика исследования.

3.1. Социологический опрос.

Я провела опрос среди учащихся нашей школы по проблеме переработки и вторичном использовании твердых бытовых отходов.

Цель: Получить и систематизировать данные о знании учащихся МБОУ СОШ №1 р. П. Хор о проблеме мусора.

Методика, использованная для проведения мониторинга загрязнения, была взята из журнала « Биология в школе» из статьи Т. В. Дядюн, учителя биологии и естествознания школы № 91 , Екатеринбурга.

Анкетирование: «Проблема переработки и вторичное использование твердых бытовых отходов»

Ответьте, пожалуйста, «да», «нет» или «затрудняюсь ответить» на приведенные ниже вопросы.

1. Считаете ли вы, что наш поселок замусорен.

2. Влияет ли замусоривание на красоту нашего поселка.

3. Как, по-вашему, дорого ли обходится очистка поселка от мусора.

4. Приходилось ли вам обращаться в какие-либо инстанции с жалобой на замусоривание.

5. Принимаете ли вы участие в улучшении санитарного состояния своего дома, двора, улицы.

6. Обращаете ли вы внимание на надписи на упаковках различной продовольственной и промышленной продукции, напоминающих о необходимости соблюдать чистоту и выбрасывать упаковку только в урны и мусорные контейнеры.

7. Влияют ли эти напоминания на ваши действия.

Следующие вопросы предполагают от одного до нескольких возможных вариантов ответа.

1. Как вы считаете, какие места нашего поселка больше всего замусорены:

• Улицы,

• Дворы жилых домов,

• Торговые центры,

• Школьные территории,

• Зоны отдыха,

• Иные места (если возможно, укажите, какие именно).____________________________

2. Как вы считаете, кто больше всех мусорит:

• Дошкольники и ученики младших классов,

• Подростки

• Молодежь

• Взрослые

3. Что бы вы бросили, не задумываясь, в общественном месте:

   • Пустую картонную коробку,

   • Пустую банку или бутылку из-под сока, воды, пива и т.п.

   • Обертку от жевательной резинки,

   • Прочитанную газету, бумажный стаканчик, шкурки от банана, апельсина и т.п.

   • Что-либо иное_________________

   • Вообще ничего.

4. В чем, по-вашему, главная причина замусоривания нашего поселка:

• Недостаточное количество урн и контейнеров для мусора,

• Плохая работа дворников,

• Отсутствие четкой системы сбора и утилизации мусора,

• Низкий уровень культуры жителей нашего города,

• Иные причины (если можно, укажите, какие именно).__________________________

Результаты анкетирования.

В анкетировании принимали участие 100 человек. Из них: 98 считают, что наш поселок замусорен; 95 - что замусоривание влияет на красоту поселка ; 35 - что очистка поселка обходится дорого; 26 обращались в различные инстанции с жалобой на замусоривание; 84 принимали участие в улучшении санитарного состояния своего дома, двора и т.п.

3.2. Исследования упаковок товаров.

Цель: научиться различать типы упаковок и оценивать их влияние на окружающую среду.

Мною были исследованы разные типы упаковок : детских подгузников, пластиковой бутылки, шампуни, кремов, дезодорантов, салфеток, краски для волос.

На упаковках были разные обозначения. Мне было интересно, что они означают.

Обозначения на упаковке тары:

Товар изготовлен из нетоксичного материала и может соприкасаться с пищевыми продуктами

Товар изготовлен из переработанного сырья или товар пригодный для переработки

Знак для разных видов упаковочных материалов, изделий из бумаги или картона, которые могут быть либо произведены из вторсырья, либо подвергнуты вторичной переработке (в определённых случаях - в рамках специальных программ)

Упаковку следует выбросить в урну

Не выбрасывать, необходимо сдать в спец. пункт утилизации

Перерабатываемый пластик - знак ставится непосредственно на изделии. В треугольнике может указываться цифра-код типа пластика:
1 pETE - Полиэтилентерфталат
2 HDpE - Полиэтилен высокой плотности
3 pVC ПВХ - Поливинилхлорид
4 LDpE - Полиэтилен низкой плотности
5 pp - Полипропилен
6 pS - Полистирол
7 Другие виды пластика

"Зеленая точка" - знак ставится на товарах производства фирм, которые оказывают финансовую помощь германской программе переработки отходов "Eco Emballage" ("Экологическая Упаковка") и включены в ее систему утилизации

Продукция не разрушает озоновый слой

"Кролик" - знак ставится на продукции, которая не испытывается на животных; она тестируется на искусственно выращенной коже человека

"Яблоко" - знак безопасности, означает отсутствие в продукте вредных или потенциально вредных компонентов, которые могут стать причиной многих заболеваний, в том числе и онкологических

"Скандинавский Лебедь" - соответствие скандинавским экологическим нормативам

Для детей старше 3-х лет

Выводы:

Из исследуемых мною упаковочных материалов только бумага и картон хорошо разлагаются в природе, но при отбеливании бумаги используются ядовитые соединения хлора. Это наносит вред окружающей среде. Полимерные материалы разлагаются плохо и конечно требуют утилизации и вторичной переработки.

Выводы.

1. Таким образом, в процессе исследовательской работы мы изучили состав ТБО, их воздействие на живую природу. Узнали много нового о технологиях захоронения, переработки, утилизации..

2. Мы пришли к выводу, что наиболее дешевым и распространенным решением проблемы ТБО является их захоронение.

3. Сжигание может быть относительно чистым за счет использования высоких технологий, но строительство мусороперерабатывающих заводов требует больших вложений.

4. Совместная работа мусоросжигательных установок и ТЭС на органическом топливе считается наиболее перспективным направлением.

5. Утилизация представлена большим разнообразием способов и является самым прогрессивным, экономически и экологически выгодным подходом к решению "мусорной проблемы".

6. Наиболее эффективным методом утилизации полимерных материалов является строительство экозащитных систем нового поколения - многопрофильные комбинаты ("Экополигон"), способные совместно перерабатывать все виды антропогенных отходов данного поселка и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосферные вещества, восстанавливается качество окружающей природной среды путем санирования (оздоровления) старых свалок и других мест.

Список используемой литературы.

1. Проблемы химической безопасности. Сообщение UCS-INFO.274, 5 июня 1998 г. Из жизни инопланетян (к Дню окружающей среды): "Опасно ли жить возле свалки?".

2. Слишком много мусора: Руководство для учителя (Детская компьютерная сеть Киднет). - Воронеж: "Общество Бутейко, Лтд", 1996. - 64 c.: ил.

3. Черп О. М.,. Виниченко В. Н. Проблема твердых бытовых отходов: комплексный подход. - М.: Эколайн, Ecologia, 1996. - 48 с.

4. Шапиро С., Флаерти-Зонис К., Либэл Д. Окружающая среда и мировое сообщество: Учеб. пособие / Пер. с англ. - Новосибирск, 1995. - 299 c.

5. Юфит С. С. Промышленные полигоны - конец мусорному кризису. // Яды - вокруг нас. Курс лекций. Выпуск 3. - Москва, 1998. - С. 3-19).

6. Юфит С. С. Мусоросжигательные заводы - помойка на небе: Курс лекций. - Вып.2. - М.: Два Мира, 1998. - 42 c.

Приложение № 1.

«Цивилизация не погибнет в атомном кошмаре

- она утонет в собственных отходах».

Нильс Бор