Details

Данная работа посвящена оценке загрязнения рекреационных водоёмов Санкт-Петербурга микропластиком и экспериментальному обоснованию эффективности реагентных методов его удаления. Объектом исследования являются природные воды рекреационных водоёмов Санкт-Петербурга (озеро Глазок, Верхнее Суздальское озеро, пруд Таврического сада) и модельные водные растворы, содержащие частицы полиэтилентерефталата (ПЭТ). Предметом исследования являются методы коагуляции и флокуляции с использованием полиалюминий хлорида (ПАХ) и его комбинации с хитозаном для удаления микропластика, а также влияние pH на эффективность процесса. Цель выпускной квалификационной работы – проведение экологического мониторинга вод Санкт-Петербурга на содержание микропластика и оценка эффективности метода коагуляции и флокуляции для его удаления. Задачи, которые выполнены в ходе работы: 1. Проведение анализа современного состояния проблемы загрязнения водных объектов микропластиком и обзора существующих методов его обнаружения и очистки. 2. Выполнение отбора проб воды из рекреационных водоемов Санкт-Петербурга и лабораторный анализ на содержание частиц микропластика. 3. Планирование и проведение эксперимента по оценке эффективности удаления модельного микропластика (ПЭТ) методом коагуляции и флокуляции с использованием ПАХ и его комбинации с хитозаном. 4. Исследование влияния дозировки реагентов и pH среды на процесс флокуляции и эффективность очистки. 5. Разработка на основании полученных данных рекомендаций по предотвращению загрязнения водных объектов микропластиком. В результате работы был проведён мониторинг трёх рекреационных водоёмов Санкт-Петербурга. Микроскопическим методом во всех пробах обнаружены частицы микропластика различной морфологии (волокна, фрагменты, плёнки). Максимальная концентрация зафиксирована в Верхнем Суздальском озере. Экспериментально доказана более высокая эффективность комбинированной системы ПАХ+хитозан по сравнению с использованием только ПАХ для удаления частиц ПЭТ. Установлено, что система с хитозаном формирует более крупные, плотные и быстро осаждающиеся хлопья. Исследовано качественное влияние pH среды на процесс; показано, что оптимальный диапазон для эффективного удаления микропластика составляет pH 6-8. На основе полученных данных разработаны рекомендации по предотвращению загрязнения водных объектов микропластиком. Выполнен расчёт параметров электрокоагуляционной установки для комплексной очистки вод и создан прототип интерактивной системы мониторинга качества воды с расчётом индекса качества воды. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии: Политех электронная библиотека (elib.spbstu.ru), научная электронная библиотека (elibrary.ru), Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Яндекс Карты, Google Apps Script, Leaflet.js.

This work is devoted to assessing microplastic pollution in recreational water bodies of Saint Petersburg and experimentally substantiating the efficiency of chemical treatment methods for its removal. Object of the study: natural waters of recreational water bodies in Saint Petersburg (Lake Glazok, Upper Suzdal Lake, Tavrichesky Garden Pond) and model aqueous solutions containing polyethylene terephthalate (PET) particles. Subject of the study: coagulation and flocculation methods using polyaluminium chloride (PAC) and its combination with chitosan for microplastic removal, as well as the influence of pH on process efficiency. Objective of the Final Qualification Work: to conduct environmental monitoring of Saint Petersburg waters for microplastic content and to evaluate the efficiency of coagulation and flocculation methods for its removal. Tasks accomplished during the work: 1. Analysis of the current state of the problem of microplastic pollution in water bodies and a review of existing detection and remediation methods. 2. Collection of water samples from recreational water bodies in Saint Petersburg and laboratory analysis for microplastic particle content. 3. Design and conduct of experiments to evaluate the efficiency of model microplastic (PET) removal using coagulation and flocculation with PAC and its combination with chitosan. 4. Investigation of the effect of reagent dosage and pH on the flocculation process and treatment efficiency. 5. Development of recommendations for preventing microplastic pollution of water bodies based on the obtained data. Results: Monitoring of three recreational water bodies in Saint Petersburg was conducted. Using microscopic analysis, microplastic particles of various morphologies (fibers, fragments, films) were detected in all samples. The maximum concentration was recorded in Upper Suzdal Lake. The combined PAC+chitosan system was experimentally proven to be more effective than PAC alone for removing PET particles. The system with chitosan was found to form larger, denser, and faster-settling flocs. The qualitative effect of pH on the process was investigated; the optimal range for effective microplastic removal was shown to be pH 6-8. Based on the data obtained, recommendations for preventing microplastic pollution of water bodies were developed. Parameters for an electrocoagulation unit for integrated water treatment were calculated, and a prototype of an interactive water quality monitoring system with water quality index calculation was created. Information technologies used: Polytechnic Electronic Library (elib.spbstu.ru), Scientific Electronic Library (elibrary.ru), Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Yandex Maps, Google Apps Script, Leaflet.js.