«И«Использованиеспользование личинок личинок озерной лягушки Rana озерной лягушки Rana

Ridibunda с целью очистки Ridibunda с целью очистки промышленных сточных вод промышленных сточных вод

от тяжелых металлов»от тяжелых металлов»Работа ученицы 11-Б классаРабота ученицы 11-Б класса

Щербины Анастасии ПавловныЩербины Анастасии ПавловныРуководитель:Руководитель:

Трофименко Любовь Петровна,Трофименко Любовь Петровна,учитель химии и экологии,учитель химии и экологии,

специалист высшей квалификационнойспециалист высшей квалификационнойкатегории, учитель-методисткатегории, учитель-методист

Научный руководитель:Научный руководитель:Пахомов Александр Евгеньевич,Пахомов Александр Евгеньевич,

доктор биологических наук, профессор,доктор биологических наук, профессор,заслуженый деятель науки и техникизаслуженый деятель науки и техники

Украины, заведующий кафедры зоологииУкраины, заведующий кафедры зоологии и экологиии экологии

Днепропетровского национальногоДнепропетровского национального университета им. Олеся Гончарауниверситета им. Олеся Гончара

Объект исследований:Объект исследований: процесс процесс биологической очистки промышленных биологической очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов.сточных вод от тяжелых металлов.Предмет исследований:Предмет исследований: влияние влияние личинок озерной лягушки Rana Ridibunda личинок озерной лягушки Rana Ridibunda на количество тяжелых металлов в на количество тяжелых металлов в промышленных сточных водах. промышленных сточных водах. Цель исследований:Цель исследований: определение определение рациональных условий использования рациональных условий использования личинок озерной лягушки Rana Ridibunda личинок озерной лягушки Rana Ridibunda для очистки промышленных сточных вод для очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов.от тяжелых металлов.

Задачи:Задачи: Определить зависимость уменьшения Определить зависимость уменьшения

количества тяжелых металлов в образцах количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки личинок озерной лягушки Rana RidibundaRana Ridibunda от от времени взаимодействия. времени взаимодействия.

Определить зависимость количества тяжелых Определить зависимость количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной вод с использованием личинок озерной лягушки лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.Rana Ridibunda от плотности посадки.

Провести анализ полученных зависимостей с Провести анализ полученных зависимостей с целью определения рациональных условий целью определения рациональных условий использования личинок использования личинок Rana Ridibunda для Rana Ridibunda для очистки промышленных сточных вод от очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов и сделать выводы.тяжелых металлов и сделать выводы.

Методы исследований:Методы исследований: Теоретический анализ литературы по данной Теоретический анализ литературы по данной

проблеме, экологические и статистические проблеме, экологические и статистические методы.методы.

Вода, как Вода, как «наиболее важный«наиболее важный минералминерал»» на Земле на Земле

Вода -не только Вода -не только источник кислорода и источник кислорода и водорода, но и водорода, но и наиболее наиболее существенная существенная составляющая часть составляющая часть тела всех живых тела всех живых существ: человек-существ: человек-70%, растения-до 70%, растения-до 95%.95%.

Основные запасы в Основные запасы в Мировом Мировом океане(95%); 70% океане(95%); 70% поверхности Земли; поверхности Земли; реки и озера(с реки и озера(с пресной водой)-0,182 пресной водой)-0,182 млн км3млн км3

Современное состояние Современное состояние загрязнения водных системзагрязнения водных систем

В промышленном Приднепровье загрязнение воздуха, В промышленном Приднепровье загрязнение воздуха, водоемов и почв составляет 20% от общего объема в водоемов и почв составляет 20% от общего объема в Украине.Украине.

С промышленными отходами в Днепр попадают: С промышленными отходами в Днепр попадают: нефтепродукты-268 тыс. т; СПАВ-51 тыс. т; цианиды-нефтепродукты-268 тыс. т; СПАВ-51 тыс. т; цианиды-168 тыс. т; сульфаты-148 тыс.т; хлориды-150 тыс. т; 168 тыс. т; сульфаты-148 тыс.т; хлориды-150 тыс. т; нитраты-483 тыс. т; железо-350 т; цинк-18 т.нитраты-483 тыс. т; железо-350 т; цинк-18 т.

Тяжелые металлы, как наиболее Тяжелые металлы, как наиболее опасная составляющая опасная составляющая

техногенного загрязнениятехногенного загрязнения Экотоксиканты:Экотоксиканты: РтутьРтуть СвинецСвинец КадмийКадмий ОловоОлово ЦинкЦинк МарганецМарганец НикельНикель ЖелезоЖелезо МедьМедь

Биологическая очистка Биологическая очистка промышленных сточных вод с промышленных сточных вод с

использованием личинок озерной использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda лягушки Rana Ridibunda

Имеет охранный Имеет охранный статус Бернской статус Бернской Конвенции;Конвенции;

Средняя Средняя плодовитость-плодовитость-5400(850-12400) 5400(850-12400) икринок.икринок.

Длина Длина головастика-70-головастика-70-110 мм.110 мм.

Материалами для проведения Материалами для проведения собственных теоретических собственных теоретических исследований были результаты исследований были результаты исследований (3-х экспериментов) исследований (3-х экспериментов) специалистов Днепропетровского специалистов Днепропетровского национального университета им. национального университета им. Олеся Гончара Мисюры А.Н., Олеся Гончара Мисюры А.Н., Булахова В.Л., Винниченко А.Н., Булахова В.Л., Винниченко А.Н., Тарасенко С.Н., Бобылева Ю.П. и др. Тарасенко С.Н., Бобылева Ю.П. и др.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 година 6 годин

МідьЗалізоМарганецьЦинк

Рис.3. Зависимости уменьшения количества тяжелых Рис.3. Зависимости уменьшения количества тяжелых металлов (медь, железо, марганец и цинк) от времени металлов (медь, железо, марганец и цинк) от времени взаимодействия в образцах промышленных сточных вод с взаимодействия в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda.использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda.

3,4

12,4

41,3

172,4

5,1 7,71,8 2,5

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Мідь Залізо Марганець Цинк

1 година6 годин

Рис.4. Соотношение уменьшения количества тяжелых металлов Рис.4. Соотношение уменьшения количества тяжелых металлов (медь, железо, марганец и цинк) от времени взаимодействия в (медь, железо, марганец и цинк) от времени взаимодействия в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda.озерной лягушки Rana Ridibunda.

3,6

4,2

1,5

1,4

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Мідь

Залізо

Марганець

Цинк

Рис.5. Интенсивность уменьшения количества тяжелых металлов Рис.5. Интенсивность уменьшения количества тяжелых металлов (медь, железо, марганец и цинк) от времени взаимодействия в (медь, железо, марганец и цинк) от времени взаимодействия в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda.озерной лягушки Rana Ridibunda.

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

500 екз/м3 1000 екз/м3

КадмійМідьЗалізоМарганецьСвинецьЦинк

Рис.6. Зависимости количества тяжелых металлов в образцах Рис.6. Зависимости количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.

0,02

0,01

0,015

0,007

0,06

0,04

0,08

0,05

0,009

0,003

0,02

0,01

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Кадмій

Мідь

Залізо

Марганець

Свинець

Цинк

1000 екз/м3500 екз/м3

Рис.7. Соотношение количества тяжелых металлов в образцах Рис.7. Соотношение количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.

2

2,1

1,5

1,6

3

2

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Кадмій

Мідь

Залізо

Марганець

Свинець

Цинк

Рис.8. Интенсивность уменьшения количества тяжелых металлов Рис.8. Интенсивность уменьшения количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.личинок озерной лягушки Rana Ridibunda от плотности посадки.

КадмійМідь

ЗалізоМарганець

СвинецьЦинк

1

2

0,0130,092

1,047

0,067 0,095

0,32

0,010,007 0,04

0,05

0,0030,011

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

12

Рис.9. Соотношение остаточного количества тяжелых металлов в Рис.9. Соотношение остаточного количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод при распространенных образцах промышленных сточных вод при распространенных способах в очистных сооружениях и с использованием личинок способах в очистных сооружениях и с использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda.озерной лягушки Rana Ridibunda.

1,3

13,1

26,2

1,3

31,7

29,1

0 5 10 15 20 25 30 35

Кадмій

Мідь

Залізо

Марганець

Свинець

Цинк

Рис.10. Эффективность влияния личинок озерной лягушки Rana Рис.10. Эффективность влияния личинок озерной лягушки Rana RidibundaRidibunda по сравнению с распространенными способами в по сравнению с распространенными способами в очистных сооружениях.очистных сооружениях.

Выводы:Выводы: 1. 1. ОхранаОхрана и и рациональноерациональное использованиеиспользование водныхводных

ресурсовресурсов – – этоэто одно одно изиз звеньевзвеньев комплекснойкомплексной мировоймировой проблемыпроблемы охраны природы. охраны природы.

2. Улучшение экологической обстановки за счет 2. Улучшение экологической обстановки за счет повышения эффективности очистки стоков и снижение повышения эффективности очистки стоков и снижение удельных энергозатрат на эти процессы является одной удельных энергозатрат на эти процессы является одной из самых важных проблем.из самых важных проблем.

3. Одним из самых сильных по действию и наиболее 3. Одним из самых сильных по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является распространенным химическим загрязнением является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Решение вопроса по обезвреживанию, очистки Решение вопроса по обезвреживанию, очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов в промышленных сточных вод от тяжелых металлов в настоящее время является необходимым.настоящее время является необходимым.

4. Земноводные по своему способу жизни и влиянию на 4. Земноводные по своему способу жизни и влиянию на важные функциональные процессы в экосистемах важные функциональные процессы в экосистемах являются важными биотическими элементами для являются важными биотическими элементами для создания буфера против техногенного загрязнения этих создания буфера против техногенного загрязнения этих экосистем. экосистем.

5.Одним из биологических способов очистки промышленных 5.Одним из биологических способов очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов является способ сточных вод от тяжелых металлов является способ использования личинок озерной лягушки использования личинок озерной лягушки Rana Ridibunda. При Rana Ridibunda. При использовании этого способа в сравнении с использовании этого способа в сравнении с распространенными эффективность очистки воды от кадмия и распространенными эффективность очистки воды от кадмия и марганца возрастает в 1,3,от меди – в 13, от железа - в 26, марганца возрастает в 1,3,от меди – в 13, от железа - в 26, свинца и цинка - в 32 раза.свинца и цинка - в 32 раза.

6. Определена зависимость уменьшения количества тяжелых 6. Определена зависимость уменьшения количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод с металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки использованием личинок озерной лягушки Rana Ridibunda от Rana Ridibunda от времени взаимодействия. времени взаимодействия.

7.Определена зависимость количества тяжелых металлов в 7.Определена зависимость количества тяжелых металлов в образцах промышленных сточных вод с использованием образцах промышленных сточных вод с использованием личинок озерной лягушки личинок озерной лягушки Rana Ridibunda от плотности Rana Ridibunda от плотности посадки.посадки.

8.В промышленных стоках с личинками наблюдается 8.В промышленных стоках с личинками наблюдается избирательность снижения концентрации тяжелых металлов. избирательность снижения концентрации тяжелых металлов. В большей степени происходит снижение содержания таких В большей степени происходит снижение содержания таких металлов как металлов как Fe, Zn, MnFe, Zn, Mn, которые являются важными для , которые являются важными для животных элементами, меньше - для животных элементами, меньше - для Cu Cu и токсичных для и токсичных для организма организма Cd Cd и и PbPb..

9.Проведен анализ полученных зависимостей; определены 9.Проведен анализ полученных зависимостей; определены рациональные условия использования личинок озерной рациональные условия использования личинок озерной лягушки лягушки Rana Ridibunda для очистки промышленных сточных Rana Ridibunda для очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов. Наиболее эффективные-плотность вод от тяжелых металлов. Наиболее эффективные-плотность посадки 750-1000 екз/м3, время взаимодействия - от 6 часов.посадки 750-1000 екз/м3, время взаимодействия - от 6 часов.