Учебный центр «Крисмас+»

РАСТИТЕЛЬНО-ТОРФЯНАЯ СМЕСЬ КАК ЭКОЛОГИЧНЫЙ АНТИГОЛОЛЁДНЫЙ СОСТАВ

Автор: Ольгомец Валерия, 8 кл.

ГУО «Средняя школа №6 г. Борисова», Беларусь

Руководители: Ольгомец Л. Г, Хомич О. Ф.

Развитие человеческого общества сопровождается локальными и региональными экологическими кризисами антропогенного происхождения. Связано это с использованием небезопасных веществ, а также неправильной утилизацией отработавших материалов. С точки зрения естественных наук любое вещество, утратившее свои потребительские свойства, теоретически может быть снова использовано. В соответствии с концепцией устойчивого развития государства должны внедрять пермакультурные принципы и безотходные производства. Одним из элементов, нуждающихся в замене, является соль, применяемая во время зимнего сезона на дорожных покрытиях для удаления гололёда.

Цель исследования – разработка и обоснование оптимального в современных условиях антигололёдного состава, созданного из отходов производства приемлемого в современных условиях.

Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать антигололёдные мероприятия, применяемые в мировой практике для минимизации негативных последствий гололёда.

2. Разработать на основе безопасных экологичных технологий и местных источников сырья эффективный противогололёдный состав по борьбе с зимним скольжением на пешеходных зонах.

3. Исследовать физические свойства компонентов авторского антигололёдного состава.

4. Апробированы действия авторского реагента на примере уборки пешеходных зон школьной территории.

5. Оценен потенциал использования компонентов состава в условиях г. Борисова.

Методы исследования:

эксперимент, расчётно-аналитический, сравнение.

Составные части смеси: торф (отходы торфопроизводства), хвоя, перо чеснока.

Обоснование составных частей состава: Залежи торфа широко распространены в нашей стране. Он содержит много химических соединений, в т. ч. кислот. Около 20% продукции торфопереработки идёт в отходы. Чеснок – овощ с большим разнообразием элементов в составе. На полях остаётся чесночное перо в количестве 48 % от массы урожая. Хвоя содержит ценные биологические компоненты и минеральные вещества. Лесами покрыто более 1/3 территории нашей страны, 66% из них хвойные. В лесных хозяйствах после вырубки дерева остаются хвойные лапки, которые сжигаются прямо на делянке, что наносит большой урон лесному биоценозу. Проведя подсчёты, выяснено, что масса неиспользуемой хвои варьирует от 7 до 10 кг с каждого дерева. (Изначально планировалось также использование щавеля и подорожника, но эксперимент показал, что они не влияют на температуру плавления льда).

Рисунок 1 Во время исследования.

Общеизвестно, основная задача противогололедных средств снижать точку замерзания воды при отрицательных температурах. Мы провели эксперимент по определению температуры кристаллизации/плавления растворов с различными противогололедными смесями.

Для этого 1. Измельчили, высушили чеснок, торф, хвою, подорожник, щавель; подготовили порционные пробы.

2. Создали раствор воды и смеси 10-, 20- и 30%-ной концентрации. Эксперимент проводился на открытом воздухе на территории школьного двора при температуре -20°С. Показания термометров снимались каждые 2 минуты.

Выяснено, что при любых концентрациях растворов чистый торф понижает температуру плавления до -2оС, чистый чеснок до -1оС, хвоя до -1оС, щавель 0оС, подорожник 0оС, смесь торфа с чесноком, как и смесь торфа с хвоей до -2,5 оС. Чесночно - торфяная смесь с небольшим добавлением соли (4%) изменяет температуру кристаллизации раствора до -4оС. Полученные данные позволяют расценивать чесночно-торфяную и хвойно – торфяную смеси, как равноценные (с позиции антигололёдных свойств) (Рисунок 2).

Рисунок 2 Температура (˚С) кристаллизации растворов противогололедных смесей.

Далее провели лабораторные исследования по определению массовой доли водорастворимых веществ для смеси торфа, соли и чеснока и торфяно-соляных смесей 1/19, 1/2,1/1 и 1/4. Результаты иллюстрируют попадание в почву, поверхностные и грунтовые воды хлоридов и других вредных веществ (Рисунок 3).

Рисунок 3 Сравнение водорастворимости антигололёдных смесей.

Выяснено, массовая доля водорастворимых веществ снижается с уменьшением процента содержания технической соли от 50,59 % до 4,98% в песчано-соляных смесях против 47,81% - 3,64% в торфяно-соляных смесях. Низкую массовую долю водорастворимых веществ имеет 4%-ная соляно-хвойно-торфяная смесь - 3,01%, торфяно-хвойная смесь – 2,19% и торфяно – чесночная смесь – 2,32%.

Следовательно, при одном и том же количестве соли в торфяно-соляных и песчано-соляных смесях массовая доля водорастворимых веществ ниже, чем в смеси песка с солью в среднем на 2,87%.

После успешного проведения экспериментов по изучению противогололёдных свойств хвои, чеснока, торфа возникла необходимость определить экономическую состоятельность авторского проекта. В исследовании  предложены низкозатратные способы получения каждого из трёх составных компонентов.

Наши теоретические расчёты были апробированы на школьных дорожках во время зимнего сезона.

Результаты подтвердились и были пропагандированы в СМИ.

Вывод.

1) При любых концентрациях растворов торф понижает температуру плавления до -2˚С, чеснок до -1˚С, хвоя до -1˚С, смесь торфа с чесноком, как и смесь торфа с хвоей до -2,5˚С. Последнее позволит использовать данную смесь без добавления даже минимального количества соли.

2) По показателю наличия доли водорастворимых веществ РТС выигрывает в сравнении с ПСС при любых концентрациях.

3) РТС не только расплавляет лед, но и улучшает состояние почвы, благодаря гуминовым кислотам.

4) После нашего состава влага испаряется, не образуются снежно-ледяные накаты.

5) РТС является гипоаллергенным антигололёдным составом, не агрессивным по отношению к обуви, безопасным для животных.

Внедрение для антигололёдных мероприятий растительно-торфяной смеси экономически целесообразно, т. к. себестоимость данного состава ниже традиционных смесей. Кроме этого решается проблема утилизации хвойных лап после заготовки леса (без сжигания), отходов торфопереработки, овощеводства.

Научная новизна: Изучены антигололёдные свойства веществ, предложена экологичная смесь, создан электронный калькулятор расхода компонентов при уборке территории.

Практическая значимость: экономия денежных средств во время зимнего сезона, улучшение экологической ситуации, отсутствие дискомфорта вследствие применения соли.

Список использованных источников

1. Брилевский, М.Н. География Беларуси.–Минск: Народная асвета, 2007

2. Гурский, И. П. Элементарная физика с примерами решения задач: учебное руководство/– Минск: Наука, 1989. – 464 с.

3. Матэрыялы супрацьгалалёдныя для зімовага ўтрымання айтамабільных дарог. Агульныя тэхнічныя ўмовы: СТБ 1158-2008

4. Иностранный опыт: 5 реагентов в борьбе с гололедом/http://www.the-village.ru/

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для проведения комплексной оценки состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников IX Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»