Основные направления работы научного кружка "водонаука" в ДВГУПС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные направления работы научного кружка "водонаука" в ДВГУПС

Абстракт

19 января 2022 г. исполнилось десять лет работе инженерноэкологического кружка «Водонаука» при кафедре «Гидравлика и водоснабжение» ДВГУПС. При организации кружка и одноименного научного конкурса указывалось, что их основная цель -- это привитие студентам навыков и умений экспериментальной работы в водной отрасли. Проведенное по данной тематике социологическое исследование показало, что среди студентов вузов по-прежнему имеется выраженный запрос на практическую науку и желание участвовать в лабораторных исследованиях. Членами кружка «Водонаука» являются, главным образом, студенты старших курсов профиля «Водоснабжение и водоотведение», хотя к работе могут привлекаться и обучающиеся смежных специальностей. Руководство кружком осуществляют те преподаватели кафедры «Гидравлика и водоснабжение», в сферу научных интересов которых входит очистка природных и сточных вод. Заседания кружка проходили два раза в календарном году: в январе и июне, что примерно совпадало с окончанием учебных семестров. Основными направлениями работы кружка являются: историческое (юбилейные даты и события водной отрасли, в том числе кафедральные); железнодорожное (особенности работы водного хозяйства железных дорог); городское (водная проблематика в условиях города Хабаровска); гидравлическое (разработка лабораторного курса гидравлики в видеоформате); методическое (улучшение и модернизация методов анализа природных, питьевых и сточных вод). Краткая информация о работе кружка периодически размещалась в университетской газете «Экспресс» и на официальном сайте ДВГУПС. В данной статье более подробно описана тематика научных работ, подготовленных в рамках конкурса «Водонаука» в разные годы его проведения.

Ключевые слова: студенческая наука, водоснабжение, экология, вода, очистка воды. студенческая наука водоснабжение экология

THE MAIN AREAS OF WORK OF THE SCIENTIFIC GROUP “WATER SCIENCE” IN FESTU

Abstract. January 19, 2022 was the tenth anniversary of the engineering and environmental group “Water Science” functioning at the Department of Hydraulics and Water Supply of the Far Eastern State Transport University (FESTU). When the group and the scientific competition of the same name were organized, it was indicated that their main goal is to develop students' skills and abilities of experimental work in the water industry. A sociological survey conducted on this topic showed that there is strongly marked demand among university students for practical science and a desire to participate in laboratory research. The members of the “Water Science” group are mainly senior students of the “Water Supply and Sewerage” specialization, although students of related majors may also be involved in this work. The leadership of the group is carried out by those instructors of the Department of Hydraulics and Water Supply, whose scientific interests include the purification of natural and waste waters. The group meetings were held twice a year: in January and June, when academic semesters end. The main scientific areas of the group are: historical (anniversaries and events of the water industry, including memorable dates of the Department); railway (features of the water management in railway system); urban (water problems in the city housing and public utilities infrastructure of Khabarovsk); hydraulic (producing of educational films for the course of lab sessions within the frame of academic discipline “Hydraulics”); methodological (improvement and modernization of analytical methods for natural, drinking and waste water). Brief information about results of the group was periodically published in the university newspaper “Express” and is available on the official website of FESTU. This article describes in more detail the topics of scientific works of the “Water Science” competition for different years.

Keywords: student science, water supply, ecology, water, water purification.

1. Вводные положения

Специфика обучения специальности «Водоснабжение и водоотведение» состоит в том, что большинство научно-производственных установок, сооружений и коммуникаций имеет значительные габариты и не вмещается в пространство учебных лабораторий. Это ограничивает возможности проведения полномасштабных исследовательских, инновационных работ. Не случайно многие профильные «водные» кафедры России практически полностью перешли на виртуальные лабораторные практикумы и широко используют в своей учебной работе компьютерное моделирование. Пожалуй, только в лаборатории химии и очистки воды студенты-водоснабженцы могут проводить экспериментальные поисковые работы.

По мнению Е. В. Сошникова, самым важным в научных исследованиях студентов являются все-таки не полученные результаты (их надо еще многократно проверять, уточнять), а освоение методики проведения поисковых исследований и знакомство с современным научным инструментарием. При этом студенты приобретают необходимые навыки анализа и оценки опытных данных, оформления научно-исследовательских отчетов. По воспоминаниям ветерана кафедры «Гидравлика и водоснабжение» ДВГУПС профессора Г.И. Воловника, ориентация на экспериментальную проверку фактов и исследовательские элементы в каждой работе студентов всегда присутствовала и на начальных этапах становления названного учебного подразделения [1, C. 132].

Если с целевыми установками на студенческие исследования у профессорско-преподавательского состава кафедры изначально существовала определенность, то далее необходимо также выяснить мнение и второй обязательной стороны учебного процесса - самих студентов, непосредственно выполняющих научные работы.

Осенью 2021 г. авторами статьи было проведено социологическое исследование на тему вовлеченности и заинтересованности студентов в научной и практической исследовательской деятельности в период своего обучения. Общее число респондентов - 115 человек, уже окончивших или еще обучающихся в вузах России. Опрос проводился в электронной форме и включал в себя вопросы относительно степени вовлеченности студентов технических направлений подготовки в практическую деятельность в ходе проведения лабораторных занятий и оценки качества проведения таких занятий. Также респонденты высказывали мнение о заинтересованности студентов в участии в научной деятельности. Обработка результатов опроса показала, что 35% респондентов сообщили об активной заинтересованности в научно-практической деятельности во время обучения, 44% - о слабой заинтересованности. Итак, по итогам проведенного опроса среди респондентов имеется около 80% тех, кого отдельные исследователи [2, C. 96] считают потенциальными исполнителями НИРС.

В табл. 1 приведены основные, по мнению респондентов, факторы, которые препятствуют проведению лабораторных и практических работ в должном объеме и на хорошем уровне (участникам опроса предлагался множественный выбор). Из представленных табличных данных следует, что придерживающиеся мнения о высокой мотивированности студентов респонденты в качестве препятствующих факторов называют именно объективные причины: слабую материальную базу вуза и высокую учебную загруженность.

В целом подход респондентов к лабораторным и практическим работам можно оценить как прагматический: более половины из опрошенных сообщило о ценности такого вида деятельности в плане облегчения освоения теории, и почти 70% считают практику важным инструментом закрепления знаний и умений.

Отметим, что к виртуальным аналогам практических занятий (учебным фильмам и компьютерным анимациям) положительное и нейтральное отношение сформировано у 32% и 21% опрошенных, соответственно. Неоднозначные оценки высказали 36% респондентов, отрицательное - примерно только каждый десятый.

Таблица 1. Факторы, препятствующие качественному проведению лабораторных и практических работ в ВУЗе, % опрошенных

Анализ ответов на вопросы, посвященные компьютерным лабораторным работам, говорит о том, что значительная часть респондентов имеет не в полной мере зрелые и уверенные представления о ценности практических занятий. Сначала ими отмечена высокая значимость практики, а затем ими же проявлено толерантное отношение к виртуальным заменителям практикумов. По нашему мнению, это связано с тем, что респонденты обучались в условиях недостаточного наполнения учебного процесса настоящей практической деятельностью как количественно, так и качественно в силу разных причин.

На рис. 1 представлена оценка респондентами применимости стимулирования студентов за участие в научной деятельности во время обучения в вузе (указан процент от общего числа опрошенных). Из рис. 1 следует, что большинство респондентов считает, что студенты либо по умолчанию заинтересованы в своей научной деятельности, либо к ним могут быть применены меры эффективного стимулирования.

Рисунок 1. Оценка возможности стимулирования научной работы студентов во время обучения в вузе, % опрошенных

Важно отметить, что в качестве допустимых инструментов стимулирования большинство респондентов предлагают материальное вознаграждение или получение «автоматической» аттестации по той дисциплине, по которой проводятся студенческие исследования. По нашему мнению, такие устремления студентов можно оценить положительно, но при условии поддержания высокого качества сопровождения деятельности со стороны научных руководителей. Если подводить итоги проведенного социологического исследования, то его результаты примерно соответствуют данным других авторов, например, недавней работе М.Н. Степановой и Н.В. Кузнецовой [2, C. 96]. Они также обращают особое внимание читателей на то, что помимо стимулирования на индивидуальном уровне образовательные структуры должны вести более широкую информационную кампанию, в рамках которой следует раскрывать студентам содержание научноисследовательской деятельности, порядок ее осуществления. Также значимым фактором в работе [2] названо содействие развитию института наставничества, эффективное стимулирование профессорско-преподавательского состава за успешное руководство студенческой научно-исследовательской деятельностью.

Изучение студенческого мнения о работах экспериментального характера позволяет выделить некоторые слагаемые успеха и долголетия научного кружка «Водонаука» в ДВГУПС. Прежде всего, это наличие у кафедры «Гидравлика и водоснабжение» хорошей материально-технической базы для студенческих исследований. Подробное описание лабораторного оборудования, которым оснащена кафедра, приводится в юбилейной книге [1, C. 139] и здесь не рассматривается. Во-вторых, на кафедре всегда были и есть руководители и наставники, задающие высокую планку профессионализма и преданности делу. Подробные биографические справки по каждому научному руководителю содержатся в том же источнике [1]. Наконец, студенческие мероприятия кафедры практически всегда сопровождались информационной поддержкой через пресс-службу ДВГУПС и социальные сети и иллюстрировались богатыми фотоматериалами, по которым можно проследить основные этапы самостоятельной исследовательской деятельности студентов. С октября 2017 года благодаря усилиям со стороны преподавателя М.И. Дудченко ведется Инстаграм-аккаунт кафедры, в котором освещаются текущие события «Водонауки».

2. История кружка и общие принципы его работы

Пробные исследования по тематике кружка «Водонаука» начали проводиться летом 2011 г. под руководством А. Н.Бирзуля. Тогда к экспериментальным работам были привлечены студенты 3 курса специальности «Водоснабжение и водоотведение» (выпуск 2013 г.), изучающие специальную двухсеместровую дисциплину «Теоретические основы очистки воды». Названная учебная группа была разделена на 4 временных коллектива, которые в течение двух недель ставили эксперименты по таким темам: «Очистка подземных вод Дальнего Востока от марганца», «Очистка модельных сточных вод от шестивалентного хрома», «Изучение адсорбции ионов меди в статических и динамических условиях», «Фторирование воды». Этот этап в истории кружка считается во многом подготовительным и пробным, поскольку были выявлены факторы, сдерживающие успешную работу научного кружка. Как отмечала ст. преподаватель Е.В. Устинова, студенты довольно поверхностно на тот момент знали общую технику лабораторных работ, что требовало дополнительных затрат времени на обучение членов кружка, не вполне готовых к самостоятельной работе. Это косвенно отражалось на снижении интереса слушателей к водным экспериментам: студенты боялись делать то, в чем плохо разбирались. Кроме того, основная часть нагрузки приходилась только на одного преподавателя, требовалось привлечение к работе других научных руководителей от кафедры, а также опытного учебно-вспомогательного персонала. Особо следует отметить, что наработки студентов с пробного этапа «Водонауки» образца 2011 г. не пошли «в стол», а пригодились в обучении других поколений водоснабженцев и разных заинтересованных лиц. Так, тестирование бутилиро- ванных вод на содержание фтора стало регулярно использоваться в профориентационной работе кафедры. На тему очистки воды от шестивалентного хрома студентами «Нефтегазового дела» (выпуск 2017 г.) был снят достаточно подробный обучающий видеоролик (в стиле «гоу про»), который занял 3 место в VI региональном конкурсе мультимедийных средств обучения, проводимом на базе ФГБОУ ВО «АмГПГУ» (призеры Д.И. Сливинский, С.А.Романов). Сорбция ионов меди стала предметом изучения в лабораторной работе у заочников специальности «Водоснабжение и водоотведение» (выпуск 2016 г.), по мотивам которой в 2018 г. снят короткометражный видеофильм, посвященный памяти доцента М.И. Коробко. Кроме того, по схожей проблеме на основе студенческих материалов 2011 г. написан раздел в лабораторном руководстве [3, C. 39]. В том же источнике [3, C. 78] впервые за научным конкурсом закреплено название «Водонаука» и кратко названы принципы его организации и ежегодного функционирования. Тема деманганации подземных вод была продолжена студентом Р. С. Яковлевым (выпуск 2017 г.), который выполнил в этой связи экспериментальную часть своей дипломной работы и вновь обратил внимание специалистов водной отрасли на удаление марганца из воды с помощью перманганата калия. Как видим, одним из важных моментов в работе «Водонауки» является преемственность учебнонаучных исследований: многие темы «подхватываются» следующими поколениями студентов и часто продолжаются при другом уровне знаний и умений, а иногда оказываются полезными в совсем другой предметной области.

Пробные работы 2011 г. и выявленные на тот момент просчеты организаторов позволили выработать поэтапную схему работы научного кружка «Водонау- ка» в течение семестра и пересмотреть содержание лекций в сторону усиления экспериментальной работы студентов.

Для водоснабженцев 2-3 курсов ДВГУПС в рамках учебного плана по дисциплинам «Химия воды» и «Теоретические основы очистки воды» на лекциях стал вычитываться материал по технике лабораторных работ, что дало возможность повысить уровень экспериментальных исследований в области очистки воды. Теперь члены кружка, приступая к выполнению научных работ по тематике «Водонауки», имели уже хорошую теоретическую и практическую подготовку по лабораторному делу, что придавало уверенности при их самостоятельной работе в лаборатории.

К началу 2012 г. работа в кружке «Водонаука» стала строиться в течение семестра (а не двух недель, как было ранее) и в несколько промежуточных продолжительных этапов. На первой стадии решались важные организационные моменты: формировались научно-исследовательские коллективы из студентов, распределялись обязанности внутри команд, определялись научные руководители от кафедры, составлялись планы работы и др. На втором этапе каждая из подгрупп читала научную литературу по теме исследования, собирала и анализировала теоретические данные. На третьем этапе все студенческие коллективы под руководством преподавателей кафедры «Гидравлика и водоснабжение» ставили полномасштабные химические эксперименты в учебной лаборатории «Инновационные технологии очистки природных и сточных вод» (признанной в 2012 г. лучшей лабораторией ДВГУПС). Наконец, завершающим этапом работы студентов стала сама публичная защита исследовательских проектов, которая успешно состоялась 19 января 2012 г. Эта дата считается организаторами днем основания кружка «Водонаука», поскольку именно тогда студенты раскрыли свое понимание обсуждаемых водных тем. По этой же семестровой схеме были организованы и последующие отчетные мероприятия названного научного общества. Так, следующее заслушивание отчетов студентов состоялось 25 июня 2012 г., в нем приняли участие студенты другой группы водоснабженцев 3 курса, изучающих дисциплину «Химия воды». В заседании кружка 14 июня 2013 г. уже выступали с докладами младшие курсы - впервые свои работы представили второкурсники бакалавриата «Строительство», а в состав кафедрального жюри были включены студенты 5 курса.

В ходе публичного обсуждения отчетов команды или сам исполнитель всегда получали конкретные указания, как улучшить работу, в каком направлении продолжить исследование, какие новые эксперименты поставить и т. д. По нашему мнению, создание деловой и творческой атмосферы - большое достижение «Водонауки», которое поддерживает познавательный интерес участников кружка. Часто приходилось наблюдать, как студенты раскрываются с неожиданной стороны на публичной защите своих проектов. В устных выступлениях докладчики с азартом прибегали к демонстрационным опытам, с наибольшей наглядностью раскрывая суть своих научных работ (рис. 2). Здесь важно отметить самостоятельность их решений: демонстрации никак не согласовывались с научным руководителем и проводились в инициативном порядке, без указаний «сверху». Студентами положительно использовался эффект неожиданности при выступлении перед аудиторией.

Следует обратить внимание и на тот момент, что коллективная форма работы в кружке «Водонаука» чередовалась с индивидуальной. Один и тот же студент за время своей учебы мог попробовать оба способа организации научной работы и оценить их преимущества. Так, студентка О.В. Клинникова (выпуск 2015 г.) включилась в активный поиск по технологиям очистки воды со второго курса, в период изучения дисциплины «Химия воды». За четыре года учебы она разработала четыре темы: две работы («Изучение эффективности работы бытовых водоочистных устройств на исходе их ресурса» и «Очистка воды от загрязнений третьей группы дисперсности») выполнены в составе команды, а другие два исследования («Оценка привлекательности плакатов по водосбережению» и «Оценка промышленного загрязнения атмосферы с помощью методов фитоиндикации») - индивидуально. Кроме того, О.В. Клинникова занималась оформлением тематических плакатов для кафедральной лаборатории «Инженерная экология».

Рисунок 2. Демонстрации студентов во время публичных выступлений: а) 19.01.2012 г., работа с микроскопом; б) 14.06.2013 г., объяснение метода анализа железа

Также обязательно назовем научных руководителей от кафедры «Гидравлика и водоснабжение» и консультантов сторонних организаций, которые в разные годы помогали студентам в подготовке работ по «Водонауке». Это В.С. Абрамец, О.В. Акимов, А.А. Додусов, М.И. Коробко, Д.А. Питиляк, Т.Г. Сорокина, Е.В. Устинова. Их вклад в содержание научных проектов сложно переоценить, без их деятельного участия многие темы не получилось бы успешно реализовать, а история «Водонауки» была бы неполной.

Успех в работе научного студенческого кружка во многом зависит от тематики исследовательской работы. Актуальность тем, пожалуй, главное условие жизнедеятельности любого кружка: студент должен быть убежден в том, что то, чем он занимается, - важное и нужное дело, что порученная ему тема - серьезный участок водной науки.

Несколько лет тематика работы кружка определялась, с одной стороны, текущими научными интересами членов кафедры «Гидравлика и водоснабжение», а с другой - наличием водной повестки в условиях города Хабаровска и железнодорожных предприятий. Обратимся теперь к направлениям, по которым выполнялись работы в кружке «Водонаука» за годы его существования.

3. Историческое направление

Первые научные работы по названному направлению были приурочены к юбилейным датам кафедры «Гидравлика и водоснабжение». Они открывали хороший простор для инициативы и креатива студентов. Если попытаться обобщить подготовленные проекты, то можно выделить следующие часто используемые элементы студенческого творчества. Прежде всего, информация о жизни и деятельности выбранного ученого подавалась в видеоформате и распространялась через свободные видеохостинги. Повествование биографического характера оживлялось короткими интервью, взятыми у сотрудников кафедры, в них они рассказывали либо о конкретном юбиляре, либо делились воспоминаниями о своей работе в университете. Заключительная часть видеоролика, как правило, содержала видеоотчет о выполнении лабораторной работы, которая по тематике наиболее близка интересам данного ученого. Иногда студенты-исполнители включали в юбилейный фильм интересные художественные фрагменты. Например, в один из роликов о Л.А. Кульском удачно были вставлены его стихи о воде в авторском исполнении, из которых можно запомнить некоторые аномальные свойства этого соединения.

В фильме, посвященном памяти Г. П. Чайковского, приведены редкие фотографии, которые ближе знакомят зрителей с внутренним миром ученого и дают представление о его интересах за пределами стен университета. Понятно, что не всегда легко найти необходимые материалы о жизни той или иной персоналии водной отрасли, но именно эти моменты вносят разнообразие в традиционный видеоформат, вызывают ответные эмоции у зрителей. На примере замечательных людей водной науки можно отметить их трудолюбие, целеустремленность и высокий уровень культуры. Важно подчеркнуть, что в подобных видеороликах всегда были и научно-содержательные элементы.

В табл. 2 дана краткая характеристика студенческих работ в рамках исторического направления. Некоторые из них потребовали рассмотрения сложных вопросов очистки воды, с учетом специфических условий формата юбилейного видео.

Как видим из табл. 2, видеоформат научных работ был популярен в период 2014-2016 гг. В эти годы был создан тот кафедральный задел, который активно использовался преподавателями при переходе на дистанционный режим обучения в «ковидные» времена, когда не было возможности выполнить лабораторные ра-

боты в режиме «оффлайн». В дальнейшем развитие исторического направления кружка стало проходить в виде организации тематических интеллектуальных состязаний и конкурса буктрейлеров технических книг. За 2017-2019 гг. были проведены викторины в формате известной игры «Брейн-ринг», в названии которых присутствовали такие слова, определяющие их содержание: «Водный», «Гидравлический», «Космический», «Экологический», «Астрономический». Подробную информацию по названным мероприятиям можно найти в архиве новостей официального сайта ДВГУПС. Там же написано и о таком начинании кружка «Водо- наука»: 15 ноября 2018 г. состоялся кафедральный конкурс технических буктрей- леров. Впервые студенты делали рекламу книги не художественного содержания (что сейчас очень популярно в сети Интернет), а учебника, написанного по направлению «Строительство». Призерами этого конкурса стали магистрант В.А. Ломака и студент И.П. Кривоногов. Из опыта проведения мероприятий такого плана нужно отметить, что при правильной мотивации со стороны преподавателя обучающиеся способны дополнительно прочитать серьезную научную и учебную литературу по специальности.

Таблица 2. Характеристики видеороликов, снятых в рамках исторического направления кружка «Водонаука»

Если вновь обратиться к содержанию табл. 2, то можно выделить наиболее сложную работу, подготовленную в рамках исторического направления «Водо- науки». Это ролик «70 лет Победы в ВОВ», который оказался трудным по нескольким причинам. О них написано в одном из комментариев под видео в сети

Интернет: «Многоплановость видео тяжела для восприятия: и блокада Ленинграда, и химический анализ, и наше время... не всякий студент потянет такую тему». Подробнее об этой работе можно прочитать в статье [4, С. 59].

4. Гидравлическое направление

По форме организации -- это направление наиболее близко к предыдущему разделу, поэтому опишем его лишь тезисно. Научные работы по гидравлике выходили в формате обучающих роликов разного хронометража. При этом затрагивались темы не только из учебного плана дисциплины «Гидравлика», но и интересный внепрограммный материал. Например, в 2012 г. В.С. Ковшун выпустил ролик «Золотое сечение в гидравлике», информация в котором подана так, что студенты способны более глубоко заинтересоваться гидравликой. В нем также представлены домашние опыты автора по истечению воды из малого отверстия, в достаточно понятном и доступном исполнении.

Видеоролики, которые посвящены лабораторному курсу гидравлики, часто выходили в нескольких вариантах на одну и ту же тему. Например, в видеоархиве кафедры имеется 2 ролика «Изучение физических свойств жидкостей» и 3 фильма «Относительный покой жидкости». Такая вариативность имеет свои плюсы, на которые следует указать. Во-первых, преподаватель может выбрать для своих занятий наиболее эффективный лабораторный эксперимент из представленных. Во- вторых, студент просмотрит тот ролик, в котором ему больше понравится подача материала. Наконец, с несколькими видеороликами можно организовать работу студентов по подгруппам, что часто делается на реальных лабораторных работах.

Важно отметить, что ролики, снятые на гидравлические темы, несут еще не до конца раскрытый образовательный потенциал. По этим фильмам можно выдавать слушателям курса индивидуальные задания разного типа. Например, одного студента попросить написать в комментариях под видео 2-3 ошибки, замеченные в ходе просмотра обучающего ролика. Другому - предложить составить схему дополнительных экспериментов, которые необходимы для установления каких- либо новых зависимостей или связей между гидравлическими величинами. Третьему - назвать темы учебного плана дисциплины, которые поднимались в каком- либо ролике. Четвертому - указать вопросы техники безопасности, на которые следует обратить внимание в ходе выполнения лабораторных экспериментов и т.д. Подробнее эти методические подходы можно посмотреть в другой статье авторов [4].

Как видим, видеоформат, весьма популярный в рамках юбилейного и гидравлического направлений работы, требует от студентов умений отобрать, обобщить, выделить наиболее существенное и кратко изложить полученные сведения на киноязыке так, чтобы это было доступно для широкого круга зрителей.

5. Методическое направление

В рамках данного направления студенты профиля «Водоснабжение и водоотведения» участвовали в разработке новых и усовершенствовании старых методов анализа природных и сточных вод.

В этом разделе следует отметить работу П.В. Белковского и Е.А. Леник «Микрокристаллизация как метод индикации активированных вод» (2012 г.), в которой авторы исследовали особенности формирования кристаллов поваренной соли при высушивании солевых растворов, подвергнутых различным физическим воздействиям. Названными студентами собран интересный фотоматериал, позволяющий визуально оценивать характер активационной очистки воды.

В 2012 г. итоговая научно-практическая конференция «Водонауки» рассматривала следующие экспериментальные работы, выполненные по дисциплине «Химия воды»: «Изучение структурных особенностей воды по данным УФ- спектроскопии»; «Методы оценки запаха бытовых сточных вод»; «Сравнительное определение мутности воды нефелометрическим методом»; «Йодометрическое и колориметрическое определение свободного хлора в воде».

В 2013 г. студенты первого выпуска бакалавров по профилю «Водоснабжение и водоотведение» работали над темой «Определение ионов трехвалентного железа с помощью раствора танина». Эта работа из области аналитической химии особенно актуальна для подземных вод Дальнего Востока, для которых часто требуется подобрать работоспособные схемы обезжелезивания. Тогда было установлено, что методика с танином стабильно работает только при концентрациях железа свыше 10 мг/л, что вполне подходит для определения исходного качества воды до очистки.

В 2019 г. при выполнении магистерской работы Е. Е. Шокуровой модифицирован метод оценки коррозионности воды по отношению к железным и медным элементам инженерных сетей. Часть экспериментального материала выполнена на примере водяных систем охлаждения реальных тепловозов. Эта усовершенствованная методика позволила выдать практические рекомендации при эксплуатации систем теплоснабжения п. Маревый Амурской области. Кроме того, по этой же методической схеме произведена оценка стабильности воды по отношению к железу в одном из коттеджных поселков Хабаровска.

6. Городское направление

Среди тем НИРС городского направления кратко рассмотрим три наиболее характерные: «Реконструкция стационарных снегоплавильных пунктов города», «Моделирование реагентной дефосфатизации бытовых сточных вод» и «Моделирование образования гидразина в схемах хлораммонизации воды». Заметим, что именно благодаря работе кружка «Водонаука» названные вопросы стали обсуждаться на уровне Хабаровска и попали в поле зрения городской общественности.

В современных крупных мегаполисах запада России все большее распространение получают снегоплавильные пункты, которые позволяют не вывозить снег за черту города, а растапливать его всегда теплыми сточными водами и транспортировать по канализационным трубам прямиком на очистные сооружения. За зимний период в снегу накапливается большое количество разнообразных загрязнений, в том числе тяжелых металлов. Но тяжелые металлы неблагоприятно воздействуют на сооружения биологической очистки воды. Студенты 2013 г. выпуска предложили снабдить снегоплавильные пункты компактными установками для предварительной очистки снеговой воды от тяжелых металлов. Ими была смонтирована оригинальная экспериментальная установка, на которой выполнена интересная серия исследований с материалом «Ремион», и при этом учтен типичный состав загрязнений снежного покрова Хабаровска. В 2021 г. эта тема нашла свое продолжение в магистерской работе Ю. Д. Матвеева «Обоснование строительства снегоплавильных пунктов в Хабаровске».

На выходе из очистных сооружений канализации часто обнаруживается повышенное содержание фосфатов, способствующих «цветению» водоемов, в которые очищенные сточные воды обычно сбрасываются. В 2013 и 2018 гг. студенты А.А. Колыханов, Д.А. Тарнопольский, Е.Е. Шокурова исследовали возможность очистки бытовых сточных вод от фосфатов коагулированием. Были изучены закономерности снижения фосфатов в зависимости от дозы коагулянта, времени экспозиции, концентрации фосфатов в обрабатываемой воде. Поскольку исследователям предстоял многофакторный анализ, то был использован известный метод планового эксперимента. Лабораторные опыты выявили практически линейную зависимость эффекта дефосфатизации от дозы коагулянта. Однако однозначно рекомендовать именно этот метод обработки воды нельзя. Дело в том, что значительные дозы коагулянта могут привести к превышению ПДК алюминия в сбрасываемой в водоем воде. Поэтому этот вопрос нельзя считать до конца решенным, и он ждет еще своих исследователей.

Иную городскую проблему рассматривали в своих исследованиях 2013 г. студенты Д. Д. Залозная, А. А. Тищенко, Т. Г. Черепахина. Их насторожила возможность появления в питьевой воде Хабаровска гидразина. Это токсичное загрязнение иногда обнаруживается при хлорировании воды с аммонизацией, особенно при нарушении дозирования реагентов. Такой метод обеззараживания в современной практике водоснабжения применяется часто, в том числе и в Хабаровске. Студентами исследовалась очистка воды от гидразина методами сорбции.

В качестве сорбентов были выбраны уголь из кокосового ореха и загрузки бытовых фильтров кувшинного типа известных торговых марок. Динамические исследования показали, что наилучшую очистку воды от гидразина обеспечивает только один бытовой фильтр, содержащий ионообменные полимерные волокна. Неожиданным оказалось то, что активированные угли практически не сорбируют гидразин. Попутно была получена очень важная для всех домохозяйств информация - чрезмерное применение популярного моющего средства «Белизна» может способствовать образованию токсичного гидразина. В 2018 г. данная городская тема получила дальнейшее развитие в магистерской работе О.О. Колесниковой «Исследование образования гидразина при хлораммонизации воды».

7. Железнодорожное направление

Побочные продукты хлорирования воды интересовали студентов и при изучении работы очистных сооружений ведомственных организаций. В частности, в период функционирования железнодорожного водопровода ст. Амур и ст. Хабаровск-1 кружковцы фиксировали хлороформ в концентрациях 50-60 мкг/л в пробах воды, отобранных в тех точках, которые были запитаны от названных систем водоснабжения. Студенты предложили строить эпюры распределения тригаломе- танов в зависимости от протяженности ведомственных водопроводных сетей. Несколько таких рисунков было сделано для некоторых дней декабря 2011 г. В настоящее время данная тема для Хабаровска не актуальна из-за повсеместного изменения технологической схемы обеззараживания воды и закрытия некоторых железнодорожных водозаборов, но остается злободневна для других городов Дальнего Востока, например, для Благовещенска и Южно-Сахалинска.

Среди важных железнодорожных тем «Водонауки» нужно отметить вопросы улучшения качества воды в пассажирских вагонах. Было установлено, что хранение запасов воды в вагонах осуществляется в обычных металлических баках, слабо защищенных от коррозии. В результате движения вагона продукты коррозии не оседают, а постоянно взмучиваются. Кроме того, в системе водоснабжения имеются благоприятные условия для развития бактериальной среды: промывка и дезинфекция системы производится редко и не всегда качественно. Студенты В.А. Метелева, М.А. Пакина, В.А. Смирнов, В.А. Смурова исследовали два способа сохранения нормативного качества воды в системе водоснабжения вагона: применение оцинкованных резервуаров и внедрение в водоналивные баки пластин из ЭМ - пластмассы.

Первый способ хотя и предотвращает коррозию баков, но может быть применен с осторожностью, поскольку возникает опасность обогащения воды цинком при ее длительном хранении. Студенты установили, что в водопроводной воде, хранящейся в оцинкованном баке, наблюдается превышение гигиенического норматива по цинку почти в 2 раза и полное отсутствие микроорганизмов.

ЭМ-пластмасса, производство изделий из которой налажено в Японии, Корее, США и немного в России, нашла применение в агротехнике, системах длительного хранения продуктов и многих других областях хозяйствования. Кружковцами доказано положительное влияние ЭМ-пластмассы на сохранность качества воды в период между заправками пассажирских вагонов.

В настоящее время в рамках «Водонауки» начата разработка физического направления, в котором будут созданы студенческие научные работы, затрагивающие физические вопросы изучения водных систем.

Заключение

Рассмотрение итогов работы научного студенческого кружка «Водонаука» позволяет сделать некоторые выводы. Во-первых, все годы существования кружка его участники разрабатывают актуальные темы, отвечающие требованиям, предъявляемым к НИР в высшей школе. Во-вторых, исследовательская работа такого плана имеет большое образовательное и воспитательное значение. Она тесно связана с реальной жизнью, с практикой жилищно-коммунального хозяйства и учебным процессом. В-третьих, научная работа содействует активизации мыслительной и познавательной деятельности студентов. Участие в работе научного студенческого кружка помогает будущему инженеру научиться правильно организовывать свой труд, вырабатывает привычку доводить дело до конца, сосредотачиваться на главном, приобрести навыки выступления перед аудиторией. Наконец, студенческие исследования, выполненные в кружке «Водонаука», являются в своем большинстве оригинальными. Они основаны на широком использовании кафедральных наработок, зарубежного опыта, документальных материалов, городской повестки, монографической литературы и др. Студентами ДВГУПС в разные годы ставились и решались вопросы водоочистки, отчетливо имеющие элементы научной новизны.

Библиографические ссылки

1. Кафедра «Гидравлика и водоснабжение»: этапы становления и развития / сост. М. А. Ковальчук; под ред. Л. Д. Терехова. Хабаровск: Изд -во ДВГУПС, 2009. - 147 с.

2. Степанова, М. Н., Кузнецова, Н. В. Роль кафедры в вовлечении обучающихся в научно-исследовательскую деятельность // Балтийский гуманитарный журнал. 2021. Т.10. № 3(36). - С. 91-96.

3. Терехов Л. Д., Бирзуль А. Н., Абрамец В. С. Химия процессов очистки природных и сточных вод : сб. лаб. работ. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2014. 92 с.

4. Шокурова Е. Е., Бирзуль А.Н., Питиляк Д.А. Репортерский интернет-стендап как средство обучения студентов // Социально-педагогические технологии в социализации будущего профессионала: сб. науч. тр. Хабаровск, 2019. - С. 54-61.

Размещено на Allbest.ru