III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

РЕЧКА В ЮЖНОМ ПОСЁЛКЕ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Поздеева А.А. 1

---

1МБОУ "СШ№11" г. Глазова

Русакова Г.Н. 1

---

1МБОУ "СШ№11" г. Глазова

Работа в формате PDF

267.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Вода имеет важное значение во всех природных процессах, совершающихся на Земле и играет большую роль в практической деятельности человека. Непрерывно совершающийся круговорот воды в природе обуславливает поступление воды на континенты.

Вода растворяет и механически разрушает горные породы, осуществляет формирование облика земной поверхности.

Многообразие явлений и процессов, происходящих в гидросфере с далеко не всегда разумным и не продуманным использованием воды, привело к обострению водной проблемы. Вода, считавшаяся ранее совсем бесплатным даром природы, приобрела ранг «ресурсов».

Сейчас человек столкнулся с проблемой получения чистой воды, безопасной для здоровья. Проблема состоит не в общем количестве ресурсов ( воды в мире сейчас столько же, сколько было миллион лет назад ),а в том, что 97% мировых запасов – соленая вода, а из оставшихся трех процентов воды 2/3 находится в виде льда, а 1/3 интенсивно растворяет загрязнение, которое дает человек. Основные загрязнения природных вод – техногенные, бытовые и сельскохозяйственные.

Целью исследования является оценка экологического состояния реки на всем ее течении от истока устья; выявление основных источников загрязнения и разработка предложений по проведению мероприятий по оздоровлению реки.

Задачи исследования:

1. Знакомство с теорией по данной проблеме;

2. Составление плана местности;

3. Определение физических и химических показателей воды (прозрачность, реакция среды, запах, жесткость, качественное содержание катионов и анионов в воде).

В течение 2 месяцев мы работали над исследовательским проектом, проводили исследования в группах.

Оценка экологического состояния проводилась на основе проведения химического и животного мира реки, причем особое внимание уделялось видам растений и животных, которые являются индикаторами чистоты и загрязнения вод.

-1-

1. Методика исследования

План работы по проекту «Речка в Южном поселке». Общее исследование качества речной воды:

1. Взять пробы воды из реки.

2. Описать состояние дна реки (визуально) и ее берегов (наличие постоянных предметов, мусора).

3. Исследовать рН и жесткость воды.

Гидрофизические исследования:

1. Измерить ширину и глубину реки в данном месте.

2. Описать рельеф берегов реки.

3. Измерить скорость течения реки.

4. Определить прозрачность, цвет, запах воды.

5. Дать воде отстояться, описать осадок.

Гидробиологические исследования:

1. Собрать водную флору и фауну в сосуд с водой.

2. Определить виды имеющихся объектов.

3. Описать внешний вид объектов, отметить изменения.

Гидрохимические исследования:

1. Обнаружение катионов (кислотно-щелочной метод качественного анализа).

2. Обнаружение анионов (в основу классификации положена различная растворимость солей бария и серебра).

Социологические исследования:

1. Составление вопросов.

2. Опрос родителей и соседей.

3. Выборочный опрос жителей микрорайона.

Для гидрохимических исследований необходимы банки для забора воды с этикетками и набор реактивов для качественного определения ионов NO₃^-, NH₄⁺, SO₄^2-, CI^-, Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺ и др., а также для определения рН и жесткости воды, стеклянная посуда.Для гидрофизических исследований необходимо: резиновый мяч и секундомер для определения скорости течения реки, рулетка, мерный цилиндр и диск для определения прозрачности воды, фильтры, груз на веревке для определения глубины. Для гидробиологических исследований необходимо: сетка, сачок, «грабли» для водорослей, определители водной флоры и фауны, стандартный школьный микроскоп. -2-

1.1 Общее исследование качества речной воды.

Методика определения степени пригодится воды для питья.

Физические свойства питьевой воды: вода прозрачная, без запаха. Без вкуса, в тонком слое бесцветна. А в толстом имеет голубую окраску.

Прозрачность воды определяется по следующим критериям: прозрачная вода, слабо опалесцирующая, слабомутная, мутная, очень мутная.

Прозрачность воды обуславливается ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Для определения количества взвешенных веществ (оценка мутности) необходимо взять до 1 литра воды и бумажный фильтр. После этого фильтр высушивается и взвешивается на весах. Количество взвешенных частиц, осевших на фильтре, определяется по формуле, и полученное значение пересчитывается на 1 литр.

X = (B-A)/V, где X – масса взвешенных веществ в 1 литре воды, г;

B – вес фильтра со взвешенными веществами, мг;

A – вес фильтра до фильтрования, Мг;

V – объем исследуемой воды, мл.

Х = (3200 мг – 500 мг)/250 мл=10,8 мг/мл, в пересчете на 1 литр, получаем 0,0108 мг/л.

Мутность воды должна быть не более 1 мг/л. А в отдельных случаях не более 2.

Для определения цвета берем 0,5 л дистиллированной воды, два химических цилиндра высотой 20 см, лист белой бумаги, бумажный фильтр.

1. Фильтруем через фильтр исследуемую воду;

2. Наливаем исследуемую воду в цилиндр;

3. В другой цилиндр наливаем дистиллированную воду;

4. Сравним цилиндры с водой над листом чистой бумаги;

5. Определяем цвет воды4

Окраска не обнаруживается при высоте столба 16 см. Для питья пригодна вода, если ее окраска не обнаруживается при высоте столба более 20 см, а для технический целей – 10 см. Для определения характера и интенсивности запаха питьевой воды используем: 100 мл воды, широкогорлая колба емкостью 1500-2000 мл, часовое стекло, шкала интенсивности запаха. -3-

1. Наливаем в колбу мл воды;

2. Закрываем колбу часовым стеклом и нагреваем до 40-50 ⁰С;

3. Колбу встряхиваем, производя вращательные движения снимаем стекло и определяем обонянием характер и интенсивность запаха.

Качества запаха характеризуется: болотистый, затхлый, гнилостный, хлорный и т.д.

Шкала интенсивности запаха

Исследуемая вода имеет слабый запах (2 балла).

В питьевой воде при температуре 20⁰С допустимо наличие запаха не более 2 баллов.

Методика определения по запаху воды вида загрязняющего состава.

Исследуемая вода имеет канализационный запах.

-4-

1.2. Определение рН раствора

Для определения рН раствора пользуемся желтой универсальной индикаторной бумагой. Желтая индикаторная бумага изменяет свою окраску в широком интервале рН:

Способ определения рН среды с помощью универсальной индикаторной бумаги очень прост и заключается в следующем: на полоску бумаги наносят каплю исследуемого раствора и немедленно сравнивают окраску смоченной части полоски с приведенными выше данными или цветной шкалой, прилагаемой к пачкам бумаги.

В результате работы получаем рН=7.

1.3. Определяем жесткость воды.

Абсолютно чистой воды в природе не существует. Она всегда содержит разные примеси как в растворенном. Так и во взвешенном состоянии. От концентрации природы этих примесей зависит пригодность воды для бытовых и промышленных нужд.

Вода, в которой растворены соли кальция и магния, обладает особыми свойством-жесткостью. Жесткая вода образует плотные слои накипи на внутренних стенках паровых котлов и кипятильников; в ней плохо развариваются пищевые продукты; при стирке белья расходуется много мыла.

Количественно жесткость воды выражают числом миллиэквивалентных масс ионов кальция и магния, содержащихся в 1л. В зависимости от ее значения различают следующие типы вод: очень мягкие менее 1,5 мэкв/л; мягкие-1,5-3,0 мэкв/л; среднежесткие-3,0-4,5 мэкв/л; довольно жесткие-4,5-6,5 мэкв/л; жесткие-6,5-11,0 мэкв/л; очень жесткие - свыше 11,0 мэкв/л.

Жесткость, обусловленная содержанием гидрокарбонатов кальция и магния, называется карбонатной (Ж_к). Ее определяют титрованием воды раствором хлороводородной кислоты:Ca(HCO₃₎₂+ 2HCI→CaCI₂+ 2CO₂+ 2H₂

-5-

Определение карбонатной жесткости воды.

Помещаем в коническую колбу пробу речной воды объемом 100 мл. Прибавляем 2 капли раствора индикатора метилоранжевого и титруем пробу 0,1 н. раствором хлороводородной кислоты до перехода желтой окраски в устойчивую оранжевую.

Рассчитываем карбонатную жесткость по формуле:

Где V(HCI)-объем хлороводородной кислоты затраченный на титрование, мл; С-концентрация хлороводородной кислоты, экв/л; V(H₂O)- объем воды, взятой для анализа, мл.

На определение временной жесткости израсходовано 0,32 мл (среднеарифметическое значение трех измерений) 0,1 н. раствора HCI на 100 мл пробы.

Вода относится к типу очень мягких, т.к. содержит менее 1,5 мэкв/л ионов кальция и магния.

1.4.Химический анализ раствора.

Кислотно-щелочной метод классификации катионов.

В основе кислотно-щелочного метода качественного анализа лежит отношение катионов к важнейшим неорганическим соединениям-кислотам и щелочам. Классификация катионов проводится по следующим признакам: растворимость хлоридов, сульфатов и гидроксидов, основной или амфотерный характер гидроксидов, способность к образованию прочных комплексных соединений-аммиакатов. Все катионы разделяют на 6 аналитических групп с помощью четырех реагентов.

Классификация анионов основана на различной растворимости солей бария и серебра.

-6-

Классификация катионов

Классификация анионов

Основана на различной растворимости солей бария и серебра.

Прежде чем приступить к анализу раствора, необходимо внимательно рассмотреть его окраску, измерить рН. По окраске можно сделать предварительный вывод о присутствии некоторых ионов.

После проведения предварительных испытаний раствор разделяем на 2 части и приступаем к обнаружению катионов и анионов.

Исследуемый раствор имеет нейтральную реакцию и окрашен в слабо-зеленый цвет. Предварительно заключение: могут присутствовать ионы Cr³⁺,Fe²⁺. Разделяем раствор на 2 части и приступаем к анализу.

Fe²⁺ обнаруживаем с помощью K₃[Fe(CN)₆]₃. Образуется слабая синяя окраска турнбулевой сини. -7-

K₃[Fe(CN)₆]+Fe²⁺→ Fe₄[Fe(CN)₆]₃ турнбулева синь.

При добавлении растворов HCI и H₂SO₄ осадок не выпадает. Следовательно, катионы Ag⁺,Pb²⁺,Ca²⁺,Ba²⁺ отсутствуют, либо содержатся в незначительных количествах…

В присутствии избытка аммиака выпадает осадок Fe(OH)_2, а раствор становитсябесцветным, значит, анализируемая проба не содержит солей меди и кобальта (либо незначительное количество).

К отдельной порции раствора прибавляем раствор щелочи кипятим в присутствии пероксида водорода. Образуется осадок (осадок Fe(OH)₃, Mn(OH)₂). Белый осадок гидроксида марганца на воздухе быстро буреет вследствие окисления Mn²⁺ до MnO(OH)₂

Mn²⁺+2OH^-+H₂O₂→ MnO(OH)₂↓+H₂O

Прозрачную жидкость над осадком отбираем пипеткой и нейтрализуем кислотой, ожидая выпадения гидроксидов Zn(OH)₂,AI(OH)₃. Этого не происходит, значит, в исследуемом растворе из катионов имеются Fe²⁺, могут присутствовать также ионы K⁺,Na⁺,Mn²⁺,Mg²⁺. Осадок Fe(OH)₂ был слегка зеленоватый, значит, содержал небольшую примесь Fe(OH)₃.

Проводим реакцию с PbO₂ в среде HNO₃, к 5-5 каплям раствора добавляем 3-4 капли концентрированной азотной кислоты и 2-3 мг оксида свинца (IV) (на кончике шпателя) и нагреваем на водяной бане, имеется незначительное малиновое окрашивание, значит, небольшое количество ионов Mn²⁺ в пробе есть.

Проба на окрашивание пламени показывает, что солей K⁺, Na⁺ в пробе нет. При добавлении к исследуемому раствору BaCI₂ выпадает белый кристаллический осадок, нерастворимый в избытке минеральной кислоты, что свидетельствует о наличии SO₄^2-. Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄

При добавлении AgNO₃, выпадает белый осадок, свидетельствующий о наличии CI^-. Ag⁺ + CI^- = AgCI

Реакция с медью и этанолом в присутствии концентрированной H₂SO₄ не приводят к положительному результату. Следовательно, в пробе нет нитратов и ацетатов.

Вывод: В растворе имеются ионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, SO₄^2-, CI^- (другие ионы либо отсутствуют, либо находятся в незначительных количествах).

-8-

2. Результаты исследований.

Вода в реке мутная, зловонная с «канализационным» запахом. По берегам можно видеть осадок поверхностно-активных веществ. Скорость течения около 1 м/сек, ширина потока 0,7 м, глубина 0,5 м. русло завалено мусором - шинами, металлоломом, бытовыми отходами. По левому берегу расположились кирпичные дома, рядом с ними громоздятся свалки бытовых и автомобильных отходов. Строительство домов расширяется. А также с территории предприятий имеется сток в реку. В зоне частного сектора реки превращена в свалку бытовых отходов, регулярная вывозка мусора в этом микрорайоне не налажена. В районе перехода через реку образовалась мощная свалка пластмассовых бутылок, политая нефтепродуктами, размер свалки увеличивается.

Кроме того, на территориях жилых районов, по территории которых протекает река, не налажен вывоз бытового мусора. В русле реки и по берегам свален мусор (в частности, горюче-смазочные материалы и бытовые отходы).

Рассмотрение всех результатов химического анализа воды позволяет сделать заключение о том, что река обладает поразительной способностью к самоочищению, что свидетельствует об уменьшении органического загрязнения.

По-видимому, это обусловлено с одной стороны, влиянием мощной родниковой зоны, разбавлением вод реки протоками, несущими относительно чистую воду. С результатами химического анализа согласуется повышение разнообразия видов растений и животных по мере удаления от истока реки.

Основные источники загрязнения открытые ливневые, в случае аварии – и канализационные стоки, а также мусорные свалки частных и гаражных массивов, протянувшиеся вдоль левого берега. Тем не менее, проведенные исследования свидетельствуют, что река до сих пор живой природный организм и пока обладает достаточным потенциалом для поддерживания своей жизнедеятельности. В долине и по берегам обнаружены значительные участки лугового разнотравья, разнообразной древесиной и кустарниковой растительности, мощные родниковые зоны и притоки, истекающие из родников и питающие и очищающие реку. На отдельных участках в воде живут озерные лягушки – показатели вполне чистой воды. Все это говорит о том, что сегодня еще есть условия для сохранения реки, ее долины вместе с притоками, чтобы в будущем очистить их и превратить в зеленую природную зону внутри города.

-9-

Во время исследования экосистемы реки были зафиксированы следующие гетеротрофные организмы:

• Беспозвоночные: пиявки (круглые, плоские), прудовик (большой и малый);

• Жуки: вертячки, плавунцы, жужелицы, ручейки;

• Птицы: воробьи, синицы, снегири, вороны, ворон, галки, сороки, грачи, трясогузки (белые, желтые), чайки;

• Млекопитающие: крысы (серые), мыши;

• Амфибии: лягушка прудовая.

От чистоты малых рек, их полноводья зависит не только степень обеспечения потребностей населения и народного хозяйства в воде, но и продуктивность ландшафтов в их бассейнах. Поэтому рациональное использование малых рек имеет важнейшее экономическое и экологическое значение.

Охрана рек от загрязнения должна осуществляться в процессе их использования. На наш взгляд, очень важным фактом, говорящим в пользу охраны реки является то, что она берет исток из родников и на протяжении всего русла подпитывается родниковой водой. Что, несомненно, увеличивает ее ценность как возможного источника питьевой воды.

Следует обговорить значение слова родник. Родники – это естественные выходы подземных вод на поверхность земли. Родники часто дают начало малым рекам, а вслед за исчезновением родников следует обмеление рек, а затем и их исчезновение.

Нужно отметить, что неочищенные канализационные стоки – один их главных источников угрозы для здоровья человека, так как люди ( и другие животные) бывают заражены патогенами (болезнетворными микробами, вирусами и др. паразитами). Если зараженные канализационные стоки опадут в питьевую воду. То они могут инфицировать многих людей. Кроме выше приведенных причин сброс неочищенных стоков в водоемы не только чреват опасностью инфекционных заболеваний и отклонениями в кислотную среду, но и может стать причиной снижения содержания растворенного в воде кислорода, а также деградации водных экосистем. ( Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям – заморам.) Анаэробные водоемы (т.е. лишенные кислорода) не только не могут поддерживать жизнь рыб, моллюсков и ракообразных, но и дурно пахнут, так как у многих безкислородных метаболизмов весьма неприятный запах ( этим иобуславливается характерный запах канализационных стоков). Кроме того, истощение запасов растворенного кислорода может увеличить опасность микробного заражения. Многие патогенные организмы гораздо дольше живут в анаэробных условиях. В среде богатой кислородом они быстро -10-

погибают или съедаются другими организмами. В целях улучшения общей обстановки экосистемы реки следует в ближайшее время прекратить сток канализационных вод в реку.

Выводы:

1. На всем протяжении в черте города русло реки ее берега интенсивно загрязняются бытовым мусором в виде пищевых отходов, шин, пластиковых бутылок и т.п. В реку попадают канализационные стоки в результате аварий.

2. Бытовое загрязнение реки усугубляется задержкой мусора на переходах и мостиках через реку.

3. Состав растительного и животного мира реки также резко различается на начальном и конечном отрезках реки: по составу беспозвоночных начальная часть реки характеризуется наличием трубочника и червеобразных пиявок. Водной растительности практически не наблюдается. В среднем течении появляются личинки стрекоз, шаровки, плоские пиявки. В дальнейшем нами обнаружены лягушки. Растительность берегов становится более разнообразной.

4. Анализ результатов химических измерений и описаний растительного и животного мира позволяет заключить, что река обладает хорошей способностью к самоочищению, что, по-видимому, объясняется с одной стороны влиянием мощной родниковой зоны и чистых притоков.

Заключение:

• Развернуть самую широкую пропагандистскую и просветительскую компанию в СМИ по воспитанию бытовой экологической культуры населения.

• Соблюдать порядок вывоза бытового мусора в зоне домов частного сектора.

• Каптировать и благоустроить родники.

Предприятиям, предлагается осуществить следующие основные мероприятия, способствующие улучшению санитарного состояния водоема:

• Строительство эффективных канализационных очистных сооружений.

• Глубокая очистка сточных вод.

• Внедрение методов многократного использования очищенных производственных сточных вод в технологических процессах.

• Создание замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий без сброса сточных вод в водоем. -11-

Если заключить реку со всеми ее притоками в подземный коллектор то это несомненно повлечет за собой очень неблагоприятные последствия такие как поднятие грунтовых вод, обеднение животный фауны, обеднение флоры, деградации экосистем в целом.

Фото водоёма

-13-

Список литературы:

1. Астафуров В.И. Основы химического анализа. – М.: «Просвещение», 1982. - 159 с.

2. Железнякова Ю.В. Учебно-исследовательские экологические проекты в обучении химии// Журнал: «Химия в школе». – 1999. - №3. – С.47-50.

3. Железнякова Ю.В. Учебно-исследовательские экологические проекты в обучении химии// Журнал: «Химия в школе». –2000. - №3. – С.52-56.

4. Исаев Д.С. Анализ загрязненности воды// Журнал: «Химия в школе». –2001. - №2. – С.77-78.

5. Макотрова Г.В. Из опыта организации исследовательских проектов//Журнал: «Химия в школе». –1998. - №1. – С.76-77.

6. Цитович И.К. Курс аналитической химии. – М.: « Высшая школа», 1997. – 463с.

-14-

Приложения:

Анкета

1. Ф.И.О.

2. Дата рождения;

3. С какого года проживает на улице Озерной;

4. Как и когда появилось название улицы;

5. Каких размеров был водоем;

6. Когда стали засыпать водоем;

7. Какие изменения произошли после засыпания водоема;

8. Ваше мнение по этому поводу;

Анкета:

1. Нохрин Геннадий Николаевич;

2. 1938 г.

3. С 1973 г. проживает на улице Озерной;

4. Название улицы связано с тем, что рядом находится озеро;

5. Озеро было небольшое, но приносило много радости местным жителям;

6. Когда стали засыпать водоем: точно, не помню, «Реммаш» проводил теплотрассу и начал осушать озеро, но не до конца;

7. После засыпания озера: чуть дальше образовалось болото, меньше стали держать домашних птиц, некуда теперь выйти летом вечером, отдохнуть;

8. Мнение ( это плохо или хорошо ):плохо, мы (местные жители) хотели углубить озеро и сделать зону отдыха, даже приглашали работников, чтобы они помогли устроить озеро, но безрезультатно. Новое озеро можно благоустроить, идея хорошая.

1. Корнецова Дина Викторовна;

2. 1952г.

3. С 1959 г. проживает на улице Озерной;

4. Не знаю, когда появилось название. Но в 1959г. улица уже называлась Озерной, т.к. рядом расположено озеро;

5. Озеро не очень большое, глубиной 1,5 – 2 м.

6. Озеро стали засыпать в конце 80 – х гг. под строительство школы №16;

7. Чуть подальше возникло болото, люди перестали разводить уток и гусей;

8. Не нужно было засыпать водоем, следовало его очистить и углубить. -15-