Details

Объект исследования: отработанный сорбент на основе хитозана, который использовался для очистки природных вод от цианобактерий. Предмет исследования: физико-химические свойства, фитотоксичность, адсорбционные характеристики и возможность повторного использования отработанного хитозанового сорбента. Цель работы: экспериментальное обоснование экологической безопасности и целесообразности повторного применения отработанного сорбента на основе хитозана. Задачи исследования: -провести аналитический обзор литературных источников по проблеме цветения водоемов, физико-химическим свойствам хитозана как сорбента и существующим методам его применения; -выполнить экспериментальное исследование фитотоксичности отработанного хитозана после очистки природных вод от цианобактерий; -оценить экологическую безопасность отработанного хитозанового сорбента и обосновать возможность его повторного использования в качестве удобрения; -разработать рекомендации на основе полученных данных по практическому применению отработанных хитозановых сорбентов в сельском хозяйстве. Методы исследования: аналитический обзор научной литературы за последние 5 лет по проблеме цветения водоемов и применению хитозана; анализ натурного эксперимента на акватории Нагатинского затона; лабораторное исследование фитотоксичности отработанного хитозана; разработка интерактивной карты для визуализации гидрохимических данных. Перечень используемых информационных технологий. В процессе выполнения выпускной квалификационной работы применялись следующие информационные технологии: официальный интернет-портал правовой информации (pravo.gov.ru), Политех электронная библиотека (elib.spbstu.ru), научная электронная библиотека (www.elibrary.ru), научная электронная библиотека (www.sciencedirect.com), Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel, Google Forms, Google Sheets, Google Apps Script, Leaflet.js. В работе проанализированы причины интенсивного развития цианобактерий в природных водах, экологические последствия «цветения» воды, влияние цианобактерий на живые организмы, а также существующие методы борьбы с цианобактериями. Проведен эксперимент по оценке фитотоксичности отработанного хитозана после очистки природных вод от цианобактерий. Установлено, что значения фитотоксичности отработанного хитозана составляют менее 1,1 для обоих исследованных образцов, что соответствует удовлетворительной экологической ситуации. Отработанный хитозан продемонстрировал стимулирующий эффект на рост растений: максимальная биомасса проростков достигла 682,5 мг, что на 43% выше контрольного значения (391,7 мг). В рамках цифровизации исследования разработан прототип интерактивной системы мониторинга качества воды на базе Google Apps Script и Leaflet.js, позволяющий централизованно собирать гидрохимические данные через Google Forms, визуализировать точки отбора проб на карте с расчетом индекса качества воды (WQI), фильтровать данные по дате и параметрам, а также экспортировать результаты для анализа. Полученные результаты в последствии могут быть использованы в качестве удобрений в сельском хозяйстве, а также в природоохранной деятельности при планировании водоохранных мероприятий.

Object of research: spent chitosan-based sorbent used for the purification of natural waters from cyanobacteria. Subject of the study: physicochemical properties, phytotoxicity, adsorption characteristics, and the possibility of reuse of the spent chitosan sorbent. The purpose of the work: to analyze the prospects of using spent chitosan-based sorbent after purification of natural waters from cyanobacteria, as well as to assess the possibility of its reuse. Research objectives: -to conduct an analytical review of literature sources on the problem of water bloom, the physicochemical properties of chitosan as a sorbent, and existing methods of its application; -to carry out an experimental study of the phytotoxicity of spent chitosan after purification of natural waters from cyanobacteria; -to assess the environmental safety of the spent chitosan sorbent and substantiate the possibility of its reuse as a fertilizer; -to develop recommendations based on the obtained data on the practical application of spent chitosan sorbents in agriculture. The following methods were used for the study: analytical review of scientific literature over the past 5 years on the problem of water bloom and the use of chitosan; analysis of a field experiment in the water area of Nagatinsky Backwater; laboratory study of the phytotoxicity of spent chitosan; development of an interactive map for visualization of hydrochemical data. List of information technologies used. The following information technologies were applied during the completion of the final qualifying work: official Internet portal of legal information (pravo.gov.ru), Polytechnic electronic library (elib.spbstu.ru), scientific electronic library (www.elibrary.ru), scientific electronic library (www.sciencedirect.com), Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel, Google Forms, Google Sheets, Google Apps Script, Leaflet.js. The work analyzes the causes of intensive development of cyanobacteria in natural waters, the ecological consequences of water bloom, the impact of cyanobacteria on living organisms, as well as existing methods of controlling cyanobacteria. An experiment was conducted to assess the phytotoxicity of spent chitosan after purification of natural waters from cyanobacteria. It was found that the phytotoxicity values of spent chitosan are less than 1.1 for both studied samples, which corresponds to a satisfactory ecological situation. Spent chitosan demonstrated a stimulating effect on plant growth: the maximum biomass of seedlings reached 682.5 mg, which is 43% higher than the control value (391.7 mg). As part of the digitalization of the research, a prototype of an interactive water quality monitoring system based on Google Apps Script and Leaflet.js was developed, allowing centralized collection of hydrochemical data through Google Forms, visualization of sampling points on a map with calculation of the water quality index (WQI), filtering data by date and parameters, as well as exporting results for analysis. The obtained results can subsequently be used as fertilizers in agriculture, as well as in environmental protection activities when planning water conservation measures.

• ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА "ЦВЕТЕНИЯ" ВОДОЕМОВ И МЕТОДЫ БОР
  • 1.1.Причины интенсивного развития цианобактерий в прир
  • 1.2.Экологические последствия "цветения" воды
  • 1.3.Токсины цианобактерий и их влияние на живые органи
  • 1.4.Существующие методы борьбы с цианобактериями
• ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ХИТОЗАНА
  • 2.1. Характеристика хитозана
  • 2.2. Механизм взаимодействия хитозана с клетками ц
  • 2.3. Анализ существующих методов применения хитоза
  • 2.4. Применение хитозана для подавления цветения в
  • 2.5. Необходимость переработки отработанного хитоз
  • 2.6. Сравнительная характеристика хитозана с други
• ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХИТОЗАНА
  • 3.1. Объект исследования и характеристика материал
    • 3.1.1. Характеристика хитозана, использованного в
    • 3.1.2. Описание натурного эксперимента на акватори
  • 3.2. Исследование фитотоксичности отработанного хи
• ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОЙ КАРТЫ ДЛЯ ВИЗУАЛ
  • 4.1. Разработка инструмента для сбора и хранения г
  • 4.2. Визуализация гидрохимических данных на интера
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ