Мы с удовольствием публикуем работы конкурса «Моя лаборатория», который провели в рамках Олимпиады Программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО и МГУ имени М.В.Ломоносова.
Введение
В настоящее время всё больше внимания уделяется проблеме загрязнения окружающей среды. Об ужасающем виде некоторых водоёмов и рек знает и стар, и млад. Из окон самой лаборатории, о которой пойдёт речь, видна, мягко говоря, непрозрачная река Яуза.
А в одном из ведущих вузов страны – МГТУ им. Н. Э. Баумана – уже сравнительно давно существует кафедра Э9 «Экология и промышленная безопасность», студенты которой обучаются, в том числе, способам очистки воды и воздуха. Поэтому на кафедре после ремонта формируется учебно-научная лаборатория «Экологическая безопасность».
При этом кафедра не забывает о подрастающем поколении – ежегодно в рамках олимпиады «Шаг в будущее. Москва» на кафедру для проведения небольшой исследовательской работы приходят школьники как выпускных классов, так и более младших. При этом часть экспериментальных стендов могут быть переделаны.
А выпускники кафедры могут продолжать обучение на кафедре в магистратуре и аспирантуре, проводя различные эксперименты в данной лаборатории.
Общие сведения о лаборатории
Учебно-научная лаборатория «Экологическая безопасность» является частью кафедры Э9 «Экология и промышленная безопасность» МГТУ им. Н. Э. Баумана. В лаборатории находятся различные стенды, лабораторное оборудование и посуда, а также необходимые жидкие и твёрдые вещества. На рис. 1 представлены стенды по очистке воды разными способами.
Рис. 1. Лабораторные стенды по очистке: а) мембранным способом; б) механическими способами; в) флотационным способом*
*флотация заключается в следующем: в очищаемой воде генерируют мелкие (менее 1 мм) пузырьки воздуха, к которым прикрепляются гидрофобные частицы загрязнений; затем образовавшиеся комплексы всплывают и периодически удаляются
А на рис. 2 можно увидеть современный спектрофотометр Hach-Lange DR 6000. Этот прибор предназначен для определения концентраций различный загрязнений в воде. Вкратце работу на нём можно описать следующим образом. Сначала выбирают то, что необходимо измерить, затем к исследуемой воде согласно соответствующей методике добавляется реагент (или несколько), после чего через некоторое время вода обретает какой-то цвет. И по той части света определённой длины волны, которая пройдёт через воду, можно судить о содержании загрязнения, зная калибровочную кривую. Но в спектрофотометре уже заложено большинство программ. Поэтому надо просто пробирку поставить в предварительно включенный спектрофотометр, выбрать нужную программу, и прибор покажет концентрацию загрязнения. Однако можно создавать и свои программы. Это может быть полезно как студентам, так и школьникам для выполнения исследовательской работы.
Рис. 2. Спектрофотометр
Также в лаборатории имеется стенд по изучению способов очистки воздуха (рис. 3). А для проведения лабораторных работ и занятий в малых группах есть компьютер с подключённым к нему проектором и экран на стене, куда проецируется изображение.
Рис. 3. Стенд по очистке воздуха
Работа со школьниками
|
Рис.4. Школьница за работой |
Ежегодно в МГТУ им. Н. Э. Баумана проходит олимпиада школьников «Шаг в будущее. Москва», информацию о которой можно найти на сайте Центра довузовской подготовки университета. Участие в олимпиаде – это в первую очередь выполнение научно-исследовательской работы. Среди множества подсекций есть и «Промышленная экология», связанная именно с кафедрой Э9, к которой относится лаборатория. И несмотря на то, что лаборатория только формируется, в ней уже могут работать и школьники. Например, Настя в январе 2015 г. (рис. 4) изучала содержание железа и других загрязнений в реке Яуза в Мытищах (Моск. обл.), где она живёт. Это часть её исследовательской работы, выполняемой в рамках участия в олимпиаде. Однако случайно школьнику попасть в лабораторию нельзя, так как в вузе строгий пропускной контроль. Поэтому при желании ознакомиться с кафедрой в целом и с лабораторией в частности необходимо связаться с представителями кафедры, чтобы организовать проход и, при необходимости, мини-экскурсию. |
Также вузом организуются различные мероприятия, в ходе которых можно ознакомиться с кафедрой, например ежегодные Дни открытых дверей, как правило, проводимые 12 апреля в День космонавтики.
Стоит отметить, что часть стендов лаборатории состоят из множества разъёмных соединений, например, установка флотационной очистки воды (рис. 4), созданная автором данной статьи. Множество разборных муфт и кранов на трубах позволяют изменять конструкцию установки, а следовательно, её параметры и назначение.
Помимо описанного в лаборатории имеется специальная посуда и химические реагенты и вещества, например, краска гуашь и известь, с помощью которых можно сначала приготовить грязную воду, а затем её очистить. Это весьма наглядно и может быть применено в исследовательской работе.
Работа студентов и аспирантов
Конечно, о будущих студентах забывать нельзя, но, в первую очередь, лаборатория предназначена для проведения экспериментов различной сложности студентами магистратуры и аспирантами при выборе ими соответствующих тем диссертаций, а также для проведения ознакомительных лабораторных работ. Ранее студентам приходилось тесниться в небольшой лаборатории, в которой до недавнего времени размещалась и показанная на рис. 1в установка флотационной очистки воды. Однако это не мешало два года подряд делать эксперименты для выпускной работы студентам магистратуры под руководством профессора Ксенофонтова Б. С. Также автор данной статьи вместе со своими студентами провёл эксперимент, результаты которого доложил летом 2014 г. на международной конференции в Болгарии. Информацию о конференции можно узнать на её официальном сайте (на англ. языке).
Немаловажным аспектом для студента является получение хорошей стипендии. В МГТУ им. Н. Э. Баумана, как и в других вузах страны, дают повышенные стипендии (более 6000 руб. в месяц) студентам, публикующим научные статьи. А чтобы написать их, крайне желательно провести эксперименты – этим студенты и могут заняться в лаборатории в свободное от основной учёбы время. Естественно, мини-группа или один студент всегда может найти преподавателя, который поможет как с экспериментом, так и с написанием статьи. Это обоюдно выгодная работа: студент повышает вероятность получить неплохую стипендию, а преподаватель – выполняет часть своей работы. Необязательно быть студентом кафедры Э9, главное – желание и возможность работать в лаборатории.
Лаборатория, как видно из полного названия, предназначена и для учебных целей, поэтому в ней проводятся и более простые ознакомительные работы, в ходе которых студенты знакомятся с общими принципами различных методов очистки воды и воздуха, а также разновидностями мониторинга окружающей среды. Проходит это на том же оборудовании, но в обязательном для студентов кафедры Э9 порядке и в упрощённом виде.
Будущее лаборатории
Ну а что же ждёт лабораторию в ближайшие годы?
Во-первых, лаборатория окончательно сформируется и примет определённый вид. Но это не значит, что затем ничего изменяться не будет. Например, стенд по флотационной очистке воды (рис. 1в) постоянно модернизируется, также иногда переоборудуется стенд механической очистки воды (рис. 1б) для проведения конкретного эксперимента. Всегда возможно появление нового оборудования.
Во-вторых, недавно заработал новый сайт кафедры Э9, на нём планируется размещение информации о данной лаборатории.
И в-третьих, естественно, там продолжится и, вероятно, усилится научно-исследовательская работа, так как на кафедру в магистратуру по соответствующим направлениям будет поступать много студентов, которые будут обязаны проводить исследования.
Заключение
Лаборатории «Экологической безопасности» ещё не исполнилось и года, но она уже активно работает: в ней объявляются то студенты, то аспиранты, то школьник с руководителем. Чем больше их будет, тем лучше, так как научная работа, которая будет проводиться в лаборатории, направлена на снижение загрязнения окружающей среды, в том числе воды, что очень важно.
Сведения об авторе
Сазонов Дмитрий. Аспирант кафедры Э9. Соавтор патента на полезную модель. Занимается флотационной очисткой воды.
