IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

АНАЛИЗ РАБОТЫ ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЧЕРТЕ ПГТ СТЕПНОЕ
Саушкина Т.Н., Мусякаева Э.И.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

«…Вода! Ты не просто необходима

для жизни, ты и есть сама жизнь»

420 км. Волжский бассейн включает в себя Саратовское, Волгоградское водохранилища и малые реки, впадающие в них. Наиболее крупные – Терешка, Большой Узень и Малый Узень, Большой Караман, протекающий по нашему району и Малый Караман. Основная протяжённость речной сети области приходится на долю малых рек. Практически повсеместно они подвержены, ещё более мощному антропогенному воздействию, чем крупные водотоки. А ведь именно малые реки формируют сток крупных водотоков. Поэтому важно знать, насколько они способны к самоочищению. Реки нашего Заволжья отличаются режимом питания, меньшим углом падения, повышенной минерализацией и мутностью. Наша река Большой Караман имеет медленное течение, извилистое русло, вследствие преобладания в грунте легкоразмываемых пород. На режим реки оказывает большое влияние засушливый континентальный климат. Грунтовое питание выражено слабо. Питается река за счёт весеннего снеготаяния и выпадающих осадков. В основном река используется для орошения участков садоводческих обществ, фермерскими хозяйствами в окрестностях посёлка и района.

В настоящее время остро стоит проблема охраны поверхностных вод Советского района. Наша река Б. Караман пока ещё цветущий оазис степного Заволжья. Прекрасное место отдыха жителей посёлка всё чаще подвергается загрязнению производственными предприятиями, расположенными на берегах, и использующими пресную воду (БПО ЗНГДУ, МУП ЗЖКХ),насосными станциями, работающими на жидком топливе. Соседство животноводческих ферм в населённых пунктах района приводит к накоплению в воде «органики». Причины – необваловка ферм и личных подсобных хозяйств, сваливание удобрений на береговых участках, имеющих уклон. Но наибольший вред приносят сточные воды такого агломерата, как наш посёлок Степное, насчитывающий 17 тыс. жителей. Поэтому в своей работе мы уделили наибольшее внимание проблеме очистки сточных вод и последствиям загрязнения ими окружающей среды. До 22 км3 сточных вод сбрасывается в Волгу и её притоки. Из общего объёма сточных вод только 60% приходят в водоёмы через очистные сооружения. Во многих населённых пунктах района по-прежнему остро стоит проблема очистки промышленных, коммунальных и ливневых сточных вод. Сточные воды от промышленных предприятий и жилого сектора без очистки сбрасываются в реки. Становится ясно, почему кое-где уже сейчас реки стали сточными канавами, а в других местах это может произойти в обозримом будущем.

Вода – это жизнь. Древнейшие цивилизации зародились в долинах великих рек: «уходила» вода – пустели города и деревни, «уходила» жизнь.

I.Расточительная беспечность и «водный голод» планеты.

1.1.Источники возникновения «водного голода»

Несмотря на то, что биологический вид человека называется «человек разумный», в своих действиях по использованию одного из наиболее ценных ресурсов на Земле – запасов пресной воды – ведёт он себя, как правило, очень не разумно и не расчётливо. Человек забирает из рек, озёр и подземных вод столь огромное количество пресной воды, что объяснить это можно только безумным расточительством при её использовании. Расходы воды в промышленности и энергетике не поддаются даже самому приблизительному подсчёту. Нормы расхода воды на производство единицы наиболее широко распространённых в мире видов продукции огромны. Так, например, для изготовления 1 тонны сахара надо 100 м3 воды; 1 тонны бумаги – 250 м3; 1 тонны алюминия – 120 м3; 1 тонны синтетического волокна - 1000 м3; 1 тонны меди - 5000 м3. Величины эти дают лишь приблизительное значение реальных расходов воды в промышленном производстве.

Ежедневно люди безвозвратно забирают из рек и озёр приблизительно 2000 км3 пресной воды, что составляет около 5% стока рек зелёного шара, или 13% их устойчивого стока, т.е. стока подземного происхождения. Больше всего воды (около 1750 км3) расходуется на орошаемое земледелие – самую водоёмкую отрасль хозяйства. Для всех видов водоснабжения – промышленного, бытового – на земном шаре из рек безвозвратно забирается приблизительно 150 км3 воды в год. Это всего лишь 1% ресурсов устойчивого стока. Казалось бы, нет оснований, опасаться «водного голода», о котором часто стали говорить в последнее время. Но современная система водоснабжения таит в себе опасность истощения водных ресурсов. Отработанные сточные воды, по установившейся веками традиции, сбрасываются обратно в водоёмы. Для того, чтобы обезвредить сточную воду, требуется её разбавить чистой речной водой. Если сточная вода перед сбросом в реку была тщательно биологически очищена, на её разбавление необходимо в 6-10 раз, а на неочищенные сточные воды в 20-60 раз больше чистой воды.

Сейчас на Земле подвергается очистке менее половины сточных вод, потому на обезвреживание 400-500 км3 сточных вод, сбрасываемых в реку земного шара, необходимо ежегодно около 6000 км3 чистой воды.

Это уже очень много – 40% мирового устойчивого стока и в три раза больше воды, чем расходуется на все другие нужды человечества. Если учесть, что население и экономика размещены неравномерно, то не приходится удивляться крайнему загрязнению рек в наиболее населённых и экономически развитых районах. Таким образом, расточительное использование пресной воды – не главный и не самый опасный источник возникновения «водного голода» на планете. Главная опасность – повсеместное загрязнение водных экосистем.

Среди различных способов борьбы с загрязнением вод наибольшее внимание уделяется очистке сточных вод. Но очистка чаще всего недостаточно совершенна, и от 5 до 15-20% наиболее устойчивых загрязнений, а в отдельных случаях и больше, остаются в воде. Поэтому повторно использовать очищенную воду, как правило, нельзя. Сточную воду сбрасывают в реки, озёра, моря с тем, чтобы в результате многократного разбавления чистой водой и естественных процессов самоочищения, улучшить её качество и вновь сделать пригодной для употребления.

В целом же 1/3 населения нашей планеты испытывает недостаток в чистой воде. Проблема «водного голода» приобретает поистине глобальный характер. Особенно остро она в развивающихся странах, где не чистой водой пользуются почти 90%населения. Недостаток чистой воды становится одним из важнейших факторов, ограничивающих прогрессивное развитие человечества.

1.2.Пути решения глобальной экологической проблемы.

Первый вполне реальный путь – снизить расходы воды на нужды промышленности, довести их до научно обоснованных норм. Чем меньше забирается воды из рек, тем меньше образуется сточных вод и тем легче с ними бороться. Между тем разные нефтеперерабатывающие заводы расходуют от 0,4 до 24 м3 воды на одну тонну перерабатываемой нефти: максимальный расход в 60 раз больше минимального. Если опыт передовых предприятий распространить на всю данную отрасль промышленность, то можно достигнуть большой экономии воды и уменьшить объём сточных вод. Более того, в некоторых производствах возможен переход на технологические схемы, почти не требующие воды. Например, в той же нефтеперерабатывающей промышленности разрабатываются более рациональные технологические процессы, сводящие до минимума расход воды, и, следовательно, сброс сточных вод. То же относится и к весьма водоемкой и сильно загрязняющей реки и озёра, бумажной промышленности. Исключительно важно снижать расход воды на единицу продукции – это не только обеспечит экономное расходование воды, но и поможет бороться с загрязнением природных вод.

Второй эффективный путь – снижения загрязнённости сточных вод. Для этого необходимо перестроить сами технологические процессы так, чтобы они давали мало сточных вод и обеспечивали минимальное их загрязнение. При этом охрана воды должна предусматривать предупреждение, профилактику загрязнения уже в самой организации производства.

Третий исключительно важный путь – повторное использование отработанной воды. В промышленности, в теплоэнергетике этого можно достигнуть с помощью замкнутого оборотного водоснабжения. Воду нужно очистить до такой степени, чтобы она повторно могла использоваться на этом или другом предприятии. Кооперируя водоснабжение и отработанные сточные воды нескольких предприятий, можно почти все их использовать повторно. Это позволит полнее использовать не только воду, но и тепло и растворённые в воде ценные вещества. А действительно непригодная для повторного использования вода должна уничтожаться путём испарения в отстойниках или искусственно выпариваться.

II. Опасность неочищенных сточных вод

2.1.Угроза инфекционных заболеваний.

Неочищенные канализационные стоки – один из главных источников угрозы для здоровья человека, так как люди и животные бывают заражены патогенами (болезнетворными бактериями, паразиты). Заражённые люди или животные могут выделять с экскрементами огромное количество патогенов или их яиц. Иногда человек служит переносчиком инфекции, даже не ощущая симптомов заболевания. Если заражённые канализационные стоки попадут в питьевую воду, на источники пищи или в места для купания, то паразиты могут инфицировать многих людей. В некоторых случаях инфекция передаётся через пищевые цепи. Кроме того, некоторые виды пищевых продуктов рекомендуется всегда подвергать термической обработке.

В большинстве случаев патогенные организмы выживают вне хозяина несколько дней, а их число, попавшее в тело, определяет вероятность развития инфекций. Следовательно, когда плотность населения низка, перенос патогенов происходит относительно редко, так как уровень их распространения невелик и проходит довольно много времени между выделением во внешнюю их среду одним хозяином и встречей с другим. Однако, чем выше плотность, тем вероятнее заражение. Живя и работая в густонаселенных городах люди, становятся чрезвычайно уязвимыми для патогенных организмов. Прежде, чем в 19 веке была установлена связь между заболеваниями и наличием патогенов, в городах случались опустошительные эпидемии. В настоящее время в большинстве стран приняты санитарно-гигиенические правила, которые предотвращают такой круговорот патогенов, в том числе: дезинфекция запахов воды для населения хлорированием, или другими методами; личная санитария и гигиена, особенно во время приготовления и раздачи пищи; сбор и очистка канализационных стоков;

Многие связывают снижение заболеваемости с успехами современной медицины, но благодарить, прежде всего, стоит санитарно-гигиенические правила, часто воспринимаемые как что-то само собой разумеющееся.

2.2.Снижение содержания растворенного кислорода

Сброс неочищенных канализационных стоков в водоёмы не только чреват опасностью инфекционных заболевания, но и может стать причиной снижения содержания растворённого в воде кислорода и деградации водных экосистем. Органическое вещество, присутствующее в стоках, охотно поедается редуцентами и детритофагами, которые поглощают кислород в процессе дыхания. Когда детрита избыток, эти организмы потребляют растворённый кислород быстрее, чем он пополняет систему и его запасы истощаются. Концентрацию органики в канализационных стоках часто выражают биологической потребностью в кислороде (БПК), т.е. количеством кислорода, которое потребуется редуцентам, чтобы разложить поступившее вещество.

Истощение запасов растворённого кислорода не наносит вреда самим бактериям – редуцентам, т.к. они способны к анаэробному дыханию и брожению. Анаэробные (лишённые кислорода) водоёмы не только не могут поддерживать жизнь рыб, моллюсков, ракообразных, но и дурно пахнут, т.к. у многих продуктов без кислородного метаболиза весьма неприятный запах. Этим же обусловлен столь характерный запах канализационных стоков.Кроме того, истощение запасов растворённого кислорода может увеличить опасность микробного заражения. Многие патогенные организмы гораздо дольше живут в анаэробных условиях. В среде, богатой кислородом, они быстро погибают или съедаются другими организмами.

III.Сбор и очистка сточных вод на территории п. Степное.

Одним из существенных сооружений по охране водоёмов является канализация, которая представляет собой комплекс санитарных и инженерных сооружений, обеспечивающих сбор и быстрое удаление за пределы населённых мест и промышленных предприятий загрязнённых сточных вод, их очистку, обеззараживание и обезвреживание.

3.1. Первичные стоки

Санитарная канализационная система объединяет все сточные трубы от расположенных в зданиях раковин, ванн и т.д., как ствол дерева объединяет все его ветви. Из основания «ствола» вытекает смесь всего, что попало в систему: исходные стоки или исходные сточные воды. Т.к. мы используем огромный объём воды для удаления мизерных количеств отходов или просто льём её без особой нужды, в первичных стоках на каждую часть отходов приходится примерно 1000 частей воды, т.е. в них 99,9% воды и 0,1% отходов. С добавлением ливневых вод разбавление ещё больше увеличивается. Но отходы, или загрязнители первичных стоков имеют огромное значение. Их подразделяют на 3 категории: (1) Мусор и песок. Мусор – это тряпки, пластиковые пакеты и прочие предметы, попадающие в систему через туалеты и ливнестоки, если те ещё не отделены. К песку условно относят и гравий, их приносят в основном ливнестоки. (2) Органическое вещество, или коллоиды. Это как живые организмы – патогенные и непатогенные бактерии - редуценты, так и неживая органика пищевых отходов, волокон ткани и бумаги. Термин коллоиды означает, что этот материал не оседает, а обычно остаётся взвешенным в воде. (3) Растворённые вещества. Это в основном биогены, такие как соединения азота, фосфора и калия из продуктов жизнедеятельности, насыщенные фосфатами из детергентов.

3.2. Этапы очистки

На территории р.п. Степное существуют водоочистные сооружения, они расположены в 300 м. от границы застройки посёлка. Сточные воды приходят в приёмную камеру, откуда они с помощью насоса проходят поочередно через все сооружения, участвующие в очистке. Из приёмной камеры - по лотку стоки поступают в песколовки с круговыми движениями воды, где происходит осаждение минеральных примесей и крупной фракции, содержащихся в сточной воде. После песколовок стоки направляются через распределительные чаши в первичные отстойники. После отстойников осветлённая сточная вода поступает на сооружение биологической очистки – высоконагружаемые биофильтры, далее на вторичные отстойники и контактные резервуары. Сточная вода протекает через очистные сооружения, подвергается очистке – сначала механической, потом биологической.

а) механическая очистка (первичная)

К сооружениям механической очистки относятся: решётки, песколовки и двухъярусные отстойники. Мусор и песок обычно засоряют систему и тормозят дальнейшую очистку стоков. Поэтому их устранение считается её предварительным этапом. От мусора избавляются, пропуская исходные стоки через стержневую решётку, т.е. ряда стержней, расположенных на расстоянии около 2,5 см. друг от друга. Затем мусор механически собирают с решётки и отправляют в специальную печь для сжигания.

Песколовки предназначены для выделения из стоков песка. Это ёмкости, напоминающие плавательный бассейн, где движение воды замедляется настолько, что песок оседает. Песок из песколовок удаляется под гидростатическим напором. Первичные отстойники предназначены для выделения из сточной воды взвешенных веществ органического происхождения. Сточная вода, протекая через желоба первичных отстойников, отстаивается, в результате чего происходит выпадение взвешенных веществ в осадок. Накапливаясь на стенках желобов, осадок сползает вниз и периодически сбрасывается под гидростатическим давлением на иловые площадки. При первичной очистке всего-навсего «заливают грязную воду в сосуд, дают отстояться и сливают». Тем не менее, позволяет устранить значительную часть органического вещества при минимальных затратах. Вода, покидающая первичные отстойники, всё ещё содержат 50-70% не осевших органических коллоидов и почти все растворённые биогены. Вторичная очистка предусматривает устранение оставшегося органического вещества, но не растворённых питательных элементов.

б) биологическая очистка (вторичная)

Эту очистку называют биологической, т.к. в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, потребляющие органическое вещество в процессе дыхания, превращающие его в воду и углекислый газ. Обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры и активный ил. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутри он заполнен прочными пористыми материалами: шлаком, гравием, щебнем. На эти пористые материалы нанесена плёнка микроорганизмов (бактерий, простейших и др.), которые в процессе жизнедеятельности поглощают и разлагают органические вещества, очищая от них воду. В биофильтр периодически подаются сточные воды и воздух, идущий на процессы окисления. В аэротенках подачей воздуха со сточными водами перемешивается активный ил, состоящий из минерализаторов органического вещества .Как и в естественных ручьях, в этих условиях функционирует сложная экосистема, включающая бактерии, простейших коловраток, мелких различных червей и других, прикрепленных к камням детритофагов. Они буквально выедают из протекающей воды всё органическое вещество, включая патогенные организмы, случайно смытые с биофильтров, позднее устраняются из воды, когда она попадает во вторичные отстойники-ёмкости.

Вторичные отстойники предназначены для выделения из сточной жидкости отмершей биоплёнки, которая выносится с биофильтров. Продолжительность отстаивания сточной жидкости во вторичных отстойниках после высоконагружаемых биофильтров должно быть не менее 1,5 часов.

Между вторичными и контактными отстойниками в лотке «Поршаля» проводится химическое обеззараживание канализационных стоков хлорированной водой поступающей из хлоратора «ЛОНИИ-100» расположенного в здании хлораторной установки. Хлор в хлоратор «ЛОНИИ-100» поступает из баллонов с жидким хлором, смешивается с водой и по трубопроводу поступает в лоток «Поршаля». Лоток «Поршаля» для смешивания сточных вод с хлором, применяется смеситель типа «Лоток Поршаля» и поступает в контактные резервы. Контактные резервы служат для обеззараживания сточных вод хлором. Время контакта сточной жидкости с хлором не менее 30 мин. Доза остаточного хлора должна быть не менее 1,5 мг/л.

в) обработка осадков

К сооружениям обработки осадка относятся первичные отстойники (нижний ярус), иловые площадки. Песок с песколовок удаляется для подслушивания на песковую площадку. Подсушенный песок и осадок (по мере накопления) вывозится в места отведенные СЭС.

Пройдя полную биологическую очистку, сточные воды поступают по существующему трубопроводу, заглублённому в землю на глубину 1,8 м, диаметром 500 мм, длиной 450м, далее движение сточных вод происходит по железобетонным лоткам 500х950 мм. длиной 550 м, затем сточная вода поступает в естественный биологический пруд площадью 21 га, что в 1,6 раза больше требуемой (согласно расчета СНИП П-Г 6-62). Далее по отводящему каналу протяженностью 300 км. в р.Б.Караман.

3.3.Оценка работы водоочистных сооружений пгт Степное.

Водоочистные сооружения введены в эксплуатацию в декабре 1986 года. Находятся они на балансе МУП ЗЖКХ. С данного периода реконструкция сооружений не производилась. В настоящее время требуется срочный капитальный ремонт. Возможно, данная проблема будет решена путём выделения бюджетных средств и создания администрации Советского ОМО фонда природоохранных мероприятий. Системы вторичной очистки данных сооружений не устраняют растворённых детергентов. Детергенты поверхностно-активные синтетические вещества, используемые в быту как моющие средства. Это основная группа веществ, загрязняющих наши водоёмы, практически не подвергаются разложению микроорганизмами. Избыток азота и фосфатов- основная причина эвтрофизации пруда- накопителя и реки Караман.

Эвтрофизация- обогащение водоёма биогенами, стимулирующие рост фитопланктона. От этого вода мутней, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворённого кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски. В водоёме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастают количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Происходит отмирание огромного количества видов. Это приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Возможно, водоём изменится на столько, что он станет непригодным для существования любых форм организмов. Водоём постепенно умирает. Нарушение кислородного баланса путём развития фитопланктона способствует вытеснению в реке ценных пород рыб (карась, щука, лещ) и росту численности «сорных» видов (плотва). Биологический пруд- накопитель действует по принципу самоочищения воды живущими в ней организмами, в результате чего накапливается илообразная масса. В наше время биологический пруд не справляется со своими функциями, о чём свидетельствует изменение прозрачности водоёма, обильный рост камыша, гнилостный запах!

Необходимо осуществлять дополнительную очистку воды уже после вторичной, используя, например, дистилляцию или микрофильтрование. Однако эти способы требуют больших затрат, и решить этот вопрос на местном уровне не представляется возможным. Более доступным, на наш взгляд, является способ удаления фосфатов, добавлением в воду извести. Кальций вступает в химическую реакцию с фосфатом, образуя при этом нерастворимый фосфат Са, который можно удалить фильтрованием.

При соответствующей доочистке можно добиться того, что в конечном итоге получится вода, пригодная для питья. Многие люди бледнеют при мысли о вторичном использовании канализационных стоков, но стоит вспомнить о том, что в природе в любом случае вся вода совершает круговорот.

Фактически соответствующая доочистка может обеспечить воду лучшего качества, нежели получаемая из рек и озёр, не редко принимающих неочищенные канализационные стоки. Какой бы очистке тщательной не подвергались сточные воды, обычно их всё равно дезинфицируют хлорированием перед сбросом в естественные водоёмы, чтобы уничтожить патогенные организмы, которые могли выжить. Использование газообразного хлора влечёт за собой определённые экологические проблемы, требующие обсуждения. Хлор используют из-за его эффективного действия и относительной дешевизны. Однако он очень ядовит, и его транспортировка не безопасна для людей. Кроме того, хлор ещё более токсичен для некоторых рыб. Оказалось, что даже не улавливаемое измерительными приборами его содержание оказывает пагубное влияние на их икру и развитие эмбрионов. Наконец, некоторые количества хлора самопроизвольно вступают в реакцию с органическими веществами с образованием хлорированных углеродов, т.е. органических молекул, включающих в себя атомы хлора. Существуют более безопасные дезинфицирующие средства, например озон (О3). Он чрезвычайно губителен для микроорганизмов и, воздействуя на них, распадается на газообразный кислород, что улучшает качество воды. Однако озон не только токсичен, но и взрывоопасен.

IV.Экологический мониторинг природных вод

( выполнение практических заданий)

Нами был проведён мониторинг природных водоёмов, расположенных в черте посёлка (поселковый пруд, прилегающий участок реки Б. Караман). Конечно, сделать точный качественный анализ воды в условиях школы не представляется возможным из-за причин: отсутствия необходимого оборудования, точных измерительных приборов, химических реактивов. Тем не менее, использование простых физико-химических и биоиндикационных методов возможно.

4.1.Физико-химические методы.

а) Самым доступным является измерение t водотока. Его можно производить с помощью водяного термометра, путём погружения в воду (в среднем на глубину 10 см.). Важно при этом достичь постоянства показаний термометра. Измерение проводилось с разной периодичностью. От температуры зависят многие параметры состояния водоёма: содержание в водоёме растворённого кислорода, скорость протекания биологических и физико-химических процессов и, в конечном итоге, видовое разнообразие. Разность температур, в разных участках даёт информацию о попадании сточных вод из биологического пруда-накопителя (особенно в зимний период), когда попадание тёплых сточных вод ещё больше увеличивает дефицит кислорода в воде).

б) Проводим также определение прозрачности воды, от которой зависит фотосинтетическая активность. Измеряется в сантиметрах при помощи белого диска. Диск погружаем в воду. В момент, когда диск становится невидимым, засекаем показания по сантиметровой линейке. (Измерение производилось на замкнутом водоёме в центре посёлка).

В условиях кабинета можно определить прозрачность и по другой методике. Для этого можно использовать специальную пластику, опускаемую на проволоке. Срезаем верх у пластиковой бутылки и заполняем её водой (h=20см). Даём отстояться 25 минут опускаем пластину. Если сквозь этот водяной столб видны овалы 4 сектора пластины.

-вода мутная, 3 сектора - слабопрозрачная, 2 сектора -прозрачная , 1 сектор- очень прозрачная. Степень прозрачности изменяется в зависимости от времени года.

в) Определение величины pH мы проводили с помощью полоски индикаторной бумаги (в среднем это значение для реки Караман- 7).

г) Окисляемость воды даёт возможность судить о количестве органических веществ в воде. Окисляясь в воде, они обедняют её кислородом. Это способствует развитию на данных субстратах сине-зелёных и красно-коричневых водорослей. Для определения окисляемости наливаем в пробирку 10 мл исследуемой воды (предварительно отфильтрованной), добавляем 0,5 мл 30% серной кислоты 1мл 0,01 н. раствора перманганата калия. Смесь перемешиваем и оставляем на 20 минут при t =20 С. Значение окисляемости воды в реке Караман в зимний период составляет в среднем 4 мг О на литр, (раствор окрашивается в слабо- лиловый цвет).

д) Содержание хлоридов в воде можно определить, используя 30% азотную кислоту и 10% раствор нитрата серебра. Появление слабой мути в пробирке указывает на то, что концентрация хлорид- ионов лежит в пределах от 0,5 до 2 мг/л, в районах прилегающих к участку сброса сточных вод.

е) Чтобы определить запах воды наливаем в колбу воду, плотно закрываем пробкой и оставляем на несколько часов. Вода имеет чуть заметный гнилостный запах (не пригодна для питья).

Сложность анализа загрязнённости объясняется высокой динамичностью функционирования водных сообществ, а также неоднократностью пространственно- временных характеристик. Сточные воды содержат в своём составе разнообразные химические соединения. Определить химический состав этих потоков возможно, но осуществлять тщательный регулярный контроль, за этими веществами очень трудно. Контроль ведётся путём проведения гидрохимических анализов основных суммарных показателей приоритетных загрязнителей.

4.2. Биоиндикационные методы.

В последнее время всё большее значение приобретают методы прямой оценки токсичности водной среды, т.е. биотестирование с помощью чувствительных гидробионтов. В настоящее время биотестирование стало обязательным элементом системы оценки и контроля качества воды, введённым в Правила охраны поверхностных вод еще в 1991 году. Объектами воднотоксилогических исследований служат типичные представители планктона и бентоса (водоросли, простейшие, моллюски, ракообразные), рыбы на разных стадиях развития.

В последнее время по реке Б. Караман отмечается усиление скорости роста фитопланктонных организмов, что может нарушить кислородный режим данного водоёма. Для оценки изменения экологического состояния малых рек можно изучить изменение плотности популяций беззубки и перловицы. При этом ведётся учёт их размеров (длина раковины) и удельной биомассы в конкретных створах. Изменение этих параметров зависит в том числе и от загрязнения вод, и в совокупности может служить характеристикой экологического состояния рек. Грунт водоёма очень важен для обитателей бентоса. Заиленный грунт реки Караман свидетельствует о большом количестве органических веществ, водоём не в состоянии их переработать. Перифитон- обрастания на камнях, листьях растений, погруженных в воду, также является показателем состояния воды.

Анализируя карту «Состояние поверхностных вод Саратовской области» можно получить следующие данные:

Сброс сточных вод по нашему посёлку составляет от 1 до 106 м /год;

По составу - наибольший процент в сточных водах составляет азот аммония;

Отмечается биологическая потребность в кислороде.

Среднегодовой расход реки по гидрохимическому посту-29.

Имеются гидрохимические створы наблюдений.

Общее экологическое состояние реки Б. Караман удовлетворительное, но наблюда6ется сдвиг в сторону необратимых процессов. Самоочищающая способность реки, возможно, находится на пределе, о чем свидетельствуют пробы воды и зообентоса. Одно из возможных направлений изучения экологии, возникающих и формирующих на основе интереса к окружающей природе, любви и привязанности к ней - оценка состояния той местности, где человек родился и живёт, её речек, родников, растительности и животных.

При становлении нашего экологического мышления важным этапом может стать выявление, нежелательных моментов воздействия хозяйственной деятельности на природу. Конечно, без специального образования трудно дать оценку экологической ситуации. Это задача учёных - экологов. Тем не менее, при выполнении исследований, есть формы, использование которых не требует специальных знаний, при этом важно быть любознательным человеком, интересоваться природой и экологическими проблемами, вносить свой вклад в дело охраны окружающей среды.

Заключение

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатации водные бассейны загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимы загрязнения в водоёмах с замедленным течением. Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой патогенных организмов.

Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоём в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни пресноводных организмов.

Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса. В группе создается устойчивая восстановительная среда, что ведёт к возникновению особого типа иловых вод, содержащих загрязняющие вещества. Длительная повышенная мутность придонной воды приводит к гибели малоподвижных форм бентоса, таких как двустворчатые моллюски. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется и видовой состав данного сообщества.

Детергенты, входящие в состав синтетических моющих средств, могут образовывать поверхностные плёнки. В случае их образования, нарушается газообмен на границе воздух-вода. Загрязняющие вещества, поступающие в водоёмы, могут аккумулироваться в тканях и органов гидробионтов и сказывать токсическое воздействие на них.

На основании обобщения материала, можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду, проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

Значит, очистные сооружения решают проблему сохранения качества воды не полностью. Ни одно даже самое совершенное очистное сооружение не даёт полной очистки. Поэтому очищенные сточные воды необходимо разбавлять естественной чистой водой. Кроме того, на всех страницах очистки по мере роста стоков встаёт проблема размещения значительных объёмов отфильтрованных загрязняющих веществ. Таким образом, очистка коммунальных стоков - это лишь временное решение охраны водоёмов от загрязнений.

Литература

  1. Е.Ю.Колбовский «Изучаем малые реки», Ярославль, 2004.

  2. 3.Мишон В. М. Поверхностные воды Земли: ресурсы, использование, охрана. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1996. 220 с.

  3. Баканина Ф.М. и др. «Современные проблемы экологии: книга для учителя», М.: Просвещение, 1997г

  4. Загвязинский В.И., Поташник М.М. Как подготовить и провести эксперимент. – М.: Педагогическое сообщество России, 2004.

  5. Журналы «Биология в школе», №3, 5, 6. 2007.

  6. Жирина Л.С. «Нет воды – нет жизни?» Брянск 1994.

  7. Захлебный А.Н. «Книга для чтения по охране природы» М.: Просвещение, 1986г.

  8. Львутина В.И. «Оценка состояния водных биоценозов методами биоиндикации», Брянск, 2008г.

  9. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. «Экология, здоровье и природопользование в России», М.: Финансы и статистика, 2010 г.

Приложение 1. Характеристика реки Большой Караман.

Река Большой Караман – левый приток Волги, берет свое начало на отрогах Общего Сырта в восточной части Марковского района чуть южнее села Яблоня. От истока течет в юго – западном направлении, вблизи поселка принимает северо - западное направление. Русло реки в среднем и нижнем течении извилистое, берега обрывистые. В устье у левого берега Волгоградского водохранилища между селами Усть – Караман и Красная поляна образует с впадающим с северо – восточной стороны Малым Караманом небольшой залив. Летом верховья реки пересыхают, и средняя протяжённость течения равна 195–198 километрам, Ширина реки у п. Степное – от 0,05 км до 0,15 км. В Советском районе река протекает по территории Новокривовского, Новолиповского, Степновского и Советского муниципальных образований.

Основные притоки: правые – Мечетка, Суслы; левые – Нахой, Ветелка, Грязнуха. На территории Советского районана р. Б.Караман установлено 6 плотин. Подпитка реки осуществляется через небольшие водохранилища, расположенные на реке Мечетка, но в основном питание снеговое и грунтовое. Река Б.Караман для Советского муниципального образования является важной водной артерией. Она очень широко используется в хозяйственных целях. Водозабор осуществляют такие организации как ЗАО «Саратов – бурение», «СервисЦентр НП и БОУ, ЗАО «Саратовнефтегаз» (Северный цех добычи нефти), «Заволжское УТТ».

Современное использование объекта: используется для орошения приусадебных участков (район «Черемушки») и многочисленных садоводческих обществ, для нужд животноводства, место отдыха жителей поселка и района (туризм, рыбалка) и негативно (мойка автотранспорта.

Источники загрязнения водного объекта: коммунально-бытовые стоки водоочистных сооружений, стоки животноводческих ферм, промышленных предприятий, несанкционированные свалки.

Дневник экологического мониторинга

Тип и название водоема

Р.Большой Караман

Район пункта наблюдения

Участок реки (р.п. Степное)

Размеры водоема (район)

Ширина – 0,05 – 0,1км, длина – 73км

Условия расположения

Район жилых построек, промышленных предприятий

Флора береговой зоны

а) деревья

б) кустарники

в) травы

тополь дрожащий, ива, ольха, ива козья;

роза коричная, бузина, шиповник;

клевер (ползучий, луговой), ежа, осока

Прибрежно-водная флора

камыш озерный, тростник обыкновенный;

Высшая водная флора

сусак зонтичный, стрелолист, частуха подорожниковая, рдест, элодея, ряска.

Низшая водная флора

сине-зеленые, хламидоманада (фитопланктон), спирогира, улотрикс, хлорелла

Виды животных

а) млекопитающие

б) птицы

в) земноводные

г) рыбы

д) беспозвоночные

е) пресмыкающиеся

нутрия, еж обыкновенный;

синица ремез, скопа (единичный случай), сизоворонки, кулики, речные чайки, птицы городских ландшафтов;

лягушки (озерная, остромордая, жерлянка);

карась, плотва, щука, окунь, сом, лещ, карп;

беззубка, комар обыкновенный, водомерка, стрекозы, речной рак, паук-серебрянка;

уж, гадюка обыкновенная, ящерица прыткая

Грунт на дне водоема

Глина, ил.

Характеристика воды

а) цвет

б) запах

в) наличие плавающих скоплений

г) перифитон

зеленоватый;

рыбный;

водоросли (тина – летом)

обрастания в виде бахромы из зеленых и коричневых кустиков на субстратах;

Приложение №2

«Ситуационный план очистки сточных вод в пгт Степное».

Приложение №3 «Определение прозрачности воды».

 

4

1

 

 

2

3

 

Шкала для определения прозрачности воды:

1 сектор – очень прозрачная, 2 сектор – прозрачная, 3 – сектор – слабопрозрачная, 4 сектор - сильно мутная.

В условиях кабинета можно определить прозрачность по следующей методике. Для этого можно использовать специальную пластинку, опускаемую на проволоке. Срезаем верх у пластиковой бутылки и заполняем её водой (h=20см). Даём отстояться 25 минут опускаем пластину. Если сквозь этот водяной столб видны овалы 3 секторов пластины – вода слабопрозрачная (что характерно для наших водоёмов). Степень прозрачности изменяется в зависимости от времени года (в летний период уменьшается).

Приложение № 5

«Измерение параметров популяций беззубки для оценки способности малых рек к самоочищению».

Характеристика объекта исследования:

Беззубка обыкновенная (Anodonta cygnea) предпочитает заиленные участки вблизи берега. На малых реках с небольшими глубинами моллюсков можно встретить и на середине реки, но плотность популяции там меньше. Питание моллюсков происходит одновременно с их дыханием. В жаберную полость вместе в водой всасываются взвешенные в воде частицы. Одновременно с планктоном в организм моллюсков минеральные взвеси и детрит. Длина раковины в среднем у взрослых (5-6 лет) в среднем достигает 80 мм. Возраст 10 лет является предельным для данного вида. Длина раковины моллюсков зависит от возраста. Вначале прирост раковины происходит линейно, а затем зависимость длины от возраста становится логарифмической (Б.Е. Райков «Зоологические экскурсии»). Моллюски могут обитать в экологически неблагополучных водоемах.

Место проведения исследования: участок реки Б. Караман в черте пгт Степное (левый берег)

Исследуемая площадь: 5м²

Результаты исследований:

Возраст (определялся по концентрическим кольцам на раковине): в среднем от 4 до 7 лет

Плотность популяции: 8-9 особей на 1м²

Размер выборки на площади в 5м²: 81

Длина раковины (мin): 20

Длина раковины (мax): 102

Среднее значение: 60,0

Ср. откл.: 19,8

Вывод: Вредные вещества, накапливаясь в организмах моллюсков, влияют на скорость их роста. Изменение этих параметров может служить характеристикой неблагоприятного экологического состояния реки, в частности снижение ее способности к самоочищению.

Приложение № 6

Анализируя условные обозначения к карте «Состояние поверхностных вод Саратовской области» («Эколого – ресурсный атлас) можно получить следующие данные по реке Большой Караман:

Параметры

Характеристика

1. Бассейн поверхностного стока

Бассейн Волгоградского водохранилища

2.Водоразделы речных бассейнов

малых рек

Q =5 м/сек и меньше

3.Характеристика качества водных объектов по гидрологическим постам

Гидрокарбонаты (превышение ПДК)

БПК (превышение ПДК в 1.5 раза)

Азот аммония (превышение ПДК )

4.Среднегодовой расход по гидрологическому посту

29

5.Источники поступления загрязняющих веществ

Стоки животноводческих ферм, расположенных в водоохранных зонах;

сброс сточных вод.

6.Объем сточных вод

от10-100млнм³/год

(по поселку до 106м³ /год)

7.Количество гидрохимических створов наблюдений

2 (один из них расположен в черте посёлка)

Приложение № 4 Мониторинг природных вод (место взятия проб: р. Б.Караман в черте пгт. Степное)

Показатели

Источники

Результаты исследований

(2012 г.)

Результаты исследований

(2017 г.)

Норма*

Водородный показатель (рН)

 

7

8

слабощелочная

6.5-8.5

Окисляемость

Степень загрязнения (класс чистоты)

БПК

органика природного и антропогенного происхождения, бытовые стоки, стоки нефтегазовых месторождений и предприятий поселка

данные отсутствуют

6 мгО2

Загрязненная

4 мг О2

5 мгО2

0,5-4 мгО2

Органолептические показатели:

       

1.Запах при 20◦С

попадание в воду пестицидов, минеральных загрязнителей промышленных и бытовых стоков, хлора; гниющие растения, плесневые грибки, простейшие, минеральных загрязнителей

1 балл

2 балла