МУНИЦИПАЛЬНАЯ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ЮНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ ЧУКОТКИ» Направление Экология, физика «Железный мусор. Его пагубное влияние на окружающую среду. Возможное решение проблемы.» Исследовательская работа Выполнили: ученики 7 класса муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Центр образования села Конергино» Васильев Виталий Иванович Обухов Илья Васильевич Научный руководитель: учитель информатики, физики муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Центр образования села Конергино» Чагдуров Баир Владимирович ГО Эгвекинот, 2018 год Содержание 1. Введение. 1 2. Значение железа для живых организмов. 2 3. Железный мусор и его влияние на экосистему Конергино. 2 4. Объём железного мусора в с. Конергино. 3 5. Решение проблемы железного мусора. 5 6. Заключение. 6 7. Список использованной литературы 6 8. Приложения 7 1. Введение Железо одно из самых распространённых металлов на земле. Испокон веков люди использовали железо для различных нужд: орудия труда, посуда, и других целей. Благодаря железу человечеству удалось эволюционировать и стать царём на планете Земля. Также железо играет важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Железо организму человека просто необходимо. Оно принимает участие в механизме кровообращения, влияет на общее состояние кожи, улучшает работу эндокринной системы, влияет на процесс роста детей и иммунитет. Недостаток этого минерала негативно сказывается на состоянии организма и может вызвать определенные заболевания. В своей работе мы хотели рассказать об отрицательной стороне железа. Почему данный вопрос актуален для нашего села? Потому что вокруг нашего села находится много железного мусора, который загрязняет экосистему нашего села. Железный мусор в основном находится на берегу моря и во время сильных приливов частицы железного мусора разносятся по всей лагуне. И содержание железа в воде многократно увеличивается, влияя на здоровье людей, живущих в нашем селе(Приложение 1). Чтобы попытаться решить данную проблему, возможно в будущем, мы провели исследование по определению объема железного мусора, его выгодную утилизацию в материковой части страны, проблемы утилизации и их решения. Цель: определение вредного влияния избыточного железа для человека, выявление объема железного мусора в с.Конергино, способы его утилизации, проблемы утилизации и их решения. Объект исследования: железный металлолом. Предмет исследования: влияние железного мусора на экосистему с.Конергино, объем железного мусора и способ его утилизации. Задачи: 1.Выявить отрицательное влияние избытка железа на организм человека. 2. Определить влияние железного мусора на экосистему с.Конергино 3. Определить объем железного мусора в с.Конергино. 4. Определить способы утилизации железного мусора как решение проблемы. Найти санитарные нормы безопасного электромагнитного излучения. Методы исследования: анализ, обобщение, сравнение, измерение, наблюдение. Краткий анализ литературы: В учебнике по физике 7 класса, геометрии 7 – 9 классов были рассмотрены плотности металлов, формулу для определения объема геометрической фигуры параллелепипеда. В материалах сайтов рассмотрели результаты исследования отрицательного влияния избыточного железа на здоровье человека, технические характеристики контейнеровоза «Капитан Сергиевский», рынок сбыта железного лома в г.Владивосток. 1 2. Значение железа для живых организмов. Химический элемент железо наиболее распространен в природе и совершенно необходим для организма человека. Наш организм содержит около 3,5-4,5 г данного микроэлемента. 2\3 этого количества железа находится в крови, остальное - в селезенке, печени, мышцах и костном мозге. Основные функции микроэлемента железо в организме человека. 1. Влияние железа на транспортировку и хранение кислорода. Эритроциты содержат гемоглобин, а каждая его молекула содержит по 4 атома железа. Микроэлемент железо связывает в гемоглобине кислород, который проходит через кровеносные сосуды легких, а затем высвобождает его в тканях. После этого гемоглобин связывает углекислый газ, который выделяется при дыхании, и доставляет его снова к легким. Эритроциты, а также железо в них, каждые 120 дней перерабатываются и обновляются. Другая молекула – миоглобин, или мышечный гемоглобин, которая так же содержит микроэлемент железо, транспортирует кислород в мышечные ткани и сохраняет его – поэтому миоглобин и необходим для работы клеток всего организма человека. 2. Влияние железа на обмен веществ. Ферментам, которые вовлекаются в метаболические функции, необходим микроэлемент железо. Он участвует в синтезе ДНК, отчего и необходим для деления и роста клеток. Без данного микроэлемента невозможен белковый обмен. 3. Влияние железа на энергию клеток. Железо принимает участие в доставке кислорода в цитохромы – энергетические молекулы белка в клетках. 4. Влияние микроэлемента железо на гормоны. Железо необходимо для синтеза гормонов щитовидки, регулирующих многие метаболические процессы. 5. Влияние железа на другие функции организма. Данный микроэлемент влияет на производство соединительной ткани и отдельных передатчиков импульсов мозга. Также он важен для поддержания иммунитета. Избыток железа играет отрицательную роль для организма. Дело в том, что организм, перенасыщенный железом, теряет запас других критически важных химических элементов, таких как: кальций, медь, цинк и другие. Это, в свою очередь, приводит к ряду недомоганий. Одними из наиболее частых признаков переизбытка железа являются: - неприятные ощущения на коже или даже аллергические реакции, возможно легкое пожелтение кожи и слизистых, изменение размера печени; - изменения морфологического состава крови; - потеря веса, слабость и бледность; - нарушение сердечного ритма; - сложности в сосредоточении внимания, ухудшение работы мозга; - частые желудочные расстройства и воспаления; - проблемы щитовидной железы 3. Железный мусор и его влияние на экосистему Конергино. С середины 50-х гг. XX века в нашей стране повсеместно осуществлялась модернизация и механизация сельского, жилищно-коммунального хозяйства и в связи с этим, на улицах городов, сел, аулов, стойбищ появились железные машины. Появление машин облегчило труд людей, повысило производительность, мобильность и удобство. Но 2 с течением времени машины и механизмы изнашивались и ломались, и на их смену приходили новые более усовершенствованные агрегаты. Судьба старых машин и других железных изделий повсеместно одна – свалка. В течение десятилетий на железную свалку свозились ненужные уже автомашины, трактора, велосипеды, мотоциклы, стиральные и многие другие предметы. Такую картину можно было наблюдать практически в каждом населенном пункте страны, но в 90-е годы в связи с большим спросом вторметалла за рубежом, и в нашей стране, все железные свалки, были распроданы, и сейчас на материковой части страны не найдешь и ржавого гвоздя. Но в наших труднодоступных районах, районах крайнего Севера, железный мусор не только иссяк, но с каждым годом его становиться больше. В нашем селе концентрация железного мусора очень большая. В основном мусор находится на берегу залива в западной части села. Чего там не встретишь гусеничный трактор, грузовая машина «Зил», вездеходы, мотоциклы, мопеды, велосипеды, аккумуляторы, радиаторы и бывает даже ртутные лампы найти можно.(Приложение 2). Во время приливов через лагуну, которая окаймляет южную часть села и выходит на её восточную сторону, часть мусора(железная пыль, ржавчина) попадает в озеро, находящееся в восточной части села и возможно через грунтовые воды какая-то часть попадает в озеро, откуда мы берем питьевую воду и воду для повседневных нужд. Во время сильных ветров ржавчина, железная пыль разносится по всему селу, так или иначе, попадая в дома и квартиры сельчан, на кожу, воздействуя негативно на организм человека. 4. Объём железного мусора в с. Конергино. Объем железного мусора в нашем селе достаточно внушительный. При подсчете мы воспользовались картой гугл, для измерения площади металлолома, и визуальными данными для определения высоты мусора, формулами из физики и математики. Село Конергино на фотографии, на карте Google (красным выделена железная свалка)(Приложение 3). Очертания железной свалки представляют собой 4-х угольник(рис.1), который имеет стороны со следующими длинами АВ – 378,34 м, ВС – 164 м., СD – 176,68 м., DA – 374,92 м, BD – 170 м.. Рис.1. 3 Для того чтобы определить массу, нам нужно определить объем, для этого мы создали трехмерную модель свалки(Рис 2). Рис.2 Разбив на сектора(треугольники) трехмерную модель, определив треугольники, как части параллелепипеда(объемной фигуры)(Рис.3), смогли найти объем, по формуле V=S*h=a*b*h. Рис.3 Визуально мы определили среднюю высоту свалки 0,3 м, опираясь на фотографии в приложении 1. Плотность металлолома взяли среднюю между плотностью алюминия 2700 кг/м3 и железа 7800 кг/м3, так как на свалке много алюминия, меди, железа, других металлов и их сплавов – 3500 кг/м3. V1= (0, 3 м*164м*176, 68 м)/2=4346, 328 м3 половина объёма параллелепипеда BCDKYSER, что равна объему железа на площади BCD. Чтобы найти массу мы использовали формулу m= плотность*объем и получили следующую величину M1 = 4346, 328 м3*3500 кг/м3 = 15 212 148 кг 4 M1 = 15 212 148 кг /1000 кг = 15 212, 148 т. V2 = (374,92м*170м*0,3м)/2 = 9560,46 м3 половина объема параллелепипеда EBDAZYEX, что равна объему железа на площади АВD. Таким же образом, как и в первом случае, мы нашли массу M2 = 9560, 46 м3*3500 кг/м3 = 33 461 610 кг M2 = 33 461 610 кг/1000 кг = 33 461, 61 т Общая масса железного лома на свалке равна M = 15212,148 т + 33 461,61 т = 48673,758 т. 5. Решение проблемы железного мусора. Возможные решения проблемы железного мусора следующий: вывоз и утилизация (вторичное использование), продажа. Чтобы вывезти необходимо обработать металлолом, сделать его транспортабельным: распиливание, прессование, сортировка по виду металла. Это большая и трудоемкая работа. Нужна бригада, которая будет в течение летнего сезона выполнять работу по подготовке металлолома и его погрузке. В нашем селе есть деятельные люди, которые при поддержке администрации городского округа, правительства Чукотского АО, согласно программе поддержки малого предпринимательства, могли бы организовать бригаду, купить необходимые для работы инструменты и выполнить данную работу. Подготовка металлолома эта одна большая проблема, есть другая, не менее тяжелая, загрузка железа на транспортное средство. Транспортное средство способное перевезти груз до места назначения это корабль. В течение летней навигации контейнеровоз, который доставил груз в п. Эгвекинот и возвращается в г. Владивосток на следующую загрузку, мог бы взять весь достаточный объем металла. Так, к примеру, контейнеровоз «Капитан Сергиевский», может взять на борт 320 контейнеров, объем каждой из которых 33 куб. м. Объем всего железа на свалке 13906, 788 м3. Если мы разделим данное число на 33 куб.м., т.е. на вместимость одного контейнера, мы получим число контейнеров – 421. Один контейнер вместит железо массой 115,5 т. Так как грузоподъемность контейнеровоза 5333 т., то разделив грузоподъемность на массу железа в одном контейнере, мы получим число контейнеров на один рейс - 46. Число рейсов мы определим разделив число контейнеров на число контейнеров за один рейс – 9 рейсов. То же самое значение можно получить следующим образом: всего железа 48673,758 т, грузоподъемность контейнеровоза «Капитан Сергиевский» 5333 тонны. Если мы разделим массу железа на грузоподъемность контейнеровоза, то мы получим количество рейсов, которое равно – 9. То есть всего 9 рейсов необходимо для того, чтобы перевезти все железо на материк для утилизации и продажи. В среднем до порта Эгвекинот и обратно в навигацию, приходят и уходят 12-13 кораблей, поэтому за лето можно перевезти весь железный мусор 5 При доставке в г.Владивосток данный железный мусор в результате продажи превратится в деньги( Стоимость одной тонны железного лома в городе Владивосток = 7389 р., всего железа 48763,758 т. *7389 р.=360 315 407,862 р.), которые пойдут на оплату работы бригады при сортировке и прессовании груза, погрузку и доставку владельцам корабля. К примеру, на доставку уйдет 125 161 092 рубля, учитывая, что в среднем за 1 куб.м. груза котейнеровоз берет 9000 рублей. Тогда, если мы вычтем из всей суммы расход на оплату доставки, остается 235 154 315,862 рубля. На оставшиеся финансовые средства можно открыть в селе мини-цех по производству колбасных изделий и полуфабрикатов, благо мы живем в селе, где самое лучшее мясо, или приобрести оборудование для переработки мусора. Проблема мусора стоит у нас остро, так же мы думаем, как и в других населенных пунктах нашего региона. Также можно оборудовать детскую площадку, построить мост через лагуну, купить тренажеры для занятия спортом и многое другое. 6. Заключение. Одна из проблем села, проблема железного мусора, будет решена(возможно, когданибудь), быть может такие же проблемы перестанут волновать жителей других сел и поселков нашего округа. В своей работе мы показали, что все возможно, все осуществимо. Но в селе, таком как наше, достаточно и других проблем. Какие еще проблемы актуальны и что нужно для этого сделать? Проблема разрушения берегов озера, которое питает наше село водой, мусорная свалка с каждым годом становится все больше и больше. Придет время, и мусорная свалка вплотную подойдет к селу. И это может грозить ядовитыми отравлениями, потому что там находятся ртутные лампы, аккумуляторы, использованные аэрозольные баллоны, полиэтилен и многие другие вредные предметы. Проблема хранения угля на открытом воздухе, которое при сильных ветрах(которые часты на Чукотке), разносится по всему поселку, попадает в легкие, вызывая дискомфорт и болезни. Решение этих проблем, это наше будущее, поэтому мы, молодое поколение, опираясь на современные достижения науки, целеустремленность, трудолюбие и помощь администрации нашего городского округа, правительства округа, должны попытаться устранить эти проблемы. Ведь всем понятно, что если ты живешь на земле, пользуешься всеми её дарами и благами, ты обязан сказать в ответ «Спасибо!». «Спасибо!» своими решениями, действиями, показывая пример остальным, убирая мусор, не загрязняя природу, защищая животный и растительный мир ради будущего, счастливого будущего на нашей родной земле. Список использованных ресурсов: 1. http://www.anadyr.org/posts/konteinerovozy-fesco-nachnut-vypolnyat-zahody-v-porty- anadyrya-i-egvekinota-s-12-iunya 2. http://okvitamin.org/vitaminy-i-mineraly/zhelezo-dlya-organizma-cheloveka.html 3. http://properdiet.ru/mineralnye_veshhestva/53-jelezo-v-organizme-cheloveka/ 6 4. https://www.kp.ru/guide/zhelezo-v-organizme-cheloveka.html 5. http://www.fesco.ru/about/history/fleet-roll/12129/ 6. https://сдай-лом.рф/vladivostok/offices 7. Учебник Физика 7 класс Перышкин А.В.Издательство «Дрофа», 2015 г. 8. Учебник Геометрия 7 – 9 классы Атанасян Л.С. и др. М., 2014. Приложение 1. Фотографии на которых видны следы воздействия воды с большим содержанием железа(ванна, термопот(время пользования термопотом несколько месяцев, причем в термопот наливается вода после предварительной фильтрации) 7 Приложение 2. Фотографии железной свалки. Лето 2017 г. 8 Приложение 3. Село Конергино на спутниковой карте Google и на фотографии, красной линией обозначена железная свалка 9 10
