XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Анализ качества воды реки Акатки

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Бир А.А. 1Корнилова М.А. 1

---

1МБОУ "Павловская СОШ"

Корнилова Е.И. 1

---

1МБОУ «Павловская СОШ»

Работа в формате PDF

509.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы работы. Река Акатка, которая протекает в нашем селе, относится к малым рекам и играет важную хозяйственную роль. Но как отмечают жители села, экологическое состояние водоема резко ухудшается. В последние годы стали замечать, что уменьшается количество и видовой состав рыбы. Следовательно, имеет место нарушение экологического баланса водной системы. Мы думаем, что выявление закономерностей изменения содержания загрязняющих веществ позволит диагностировать антропогенное нарушение в водной экосистеме.

Разработанность исследуемой проблемы: Конечно в наши дни трудно найти водоем, не пострадавшим от издержек цивилизации. Водоёмы загрязняются сточными водами промышленных и коммунальных предприятий, при заготовке, обработке и сплаве лесоматериалов, водами шахт, выбросами водного, автомобильного, железнодорожного транспорта и т.д.. [10]. Опасными загрязнителями водоёмов являются соли тяжелых металлов, синтетические моющие средства. В последнее время наблюдается снижение поступления загрязняющих веществ, что можно объяснить уменьшением объемов производства на территории Красноярского края. В то же время, заметно выросло содержание азота аммонийного и азота общего, что может в последующем привести к значительной эвтрофикации водных экосистем. [11]. Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием естественных факторов, однако при сильном загрязнении самоочищение воды не происходит из-за гибели организмов и нарушения естественных биологических процессов. Таким образом, тема изучения качества воды природных объектов очень актуальна и широко рассматривается в литературе, но нас заинтересовало качество воды реки Акатки, протекающей в нашем селе. Свою работу мы начали в 2015, но только рассматривали экологическое состояние прибрежной зоны, 2017-2018 органолептические свойства воды.

Гипотеза: Мы предположили, что существуют взаимосвязь между антропогенным нарушением в балансе экосистемы реки и качественным показателем её воды.

Цель работы – Определение содержания загрязняющих веществ в воде и их влияние на рост и развитие посевного гороха.

Основные задачи исследования:

1.Определить органолептические свойства воды (запах, цвет, прозрачность).

2. Определить содержания в пробах воды водородного показателя и катионов меди.

3. Используя растения индикаторы определить токсичность воды.

4. Выявить способность микроорганизмов перерабатывать отходы, попадающие в реку.

5. Разработать простейшую модель очистного сооружения.

Основное содержание

Пробы воды брали из реки Акатки села Павловки, Назаровского района, Красноярского края дважды в сентябре и декабре 2018 года (приложение 1,2). Изучение органолептических показателей воды осуществляли с использованием общепринятых методов [4.5.6].

Пробы отбирались в чистую пластмассовую бутыль объёмом 1-5 литров. Оставшийся в бутыли воздух не превышал 10-15 миллиметров. Пробы анализировались в течение суток (Приложение 3).

Органолептические показатели

1)Прозрачность

Для определения прозрачности воды используют мерный цилиндр с плоским дном, в который наливают воду, подкладывают под цилиндр, на расстоянии 4 см от его дна шрифт высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв 0,5 мм, и сливают до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряют высоту столба оставшейся воды и выражают степень прозрачности воды в сантиметрах.

2)Запах определяется по таблице [4].

3)Водородный показатель

Речная вода должна иметь нейтральную реакцию.

1)Приблизительное значение рН определяется следующим образом. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды и 0,1 мл универсального индикатора и по окраске определяют рН: розово- оранжевая – около 5, светло- зелёная 6, зеленовато- голубая- 8

2) Можно определить рН универсальной лакмусовой бумаги, сравнивая её со шкалой.

4) Метод биоиндикации

Достаточно информативным, с точки зрения оценки экологического состояния водного объекта является метод биоиндикации. С помощью посевного гороха, так как растения и семена бобовых способны поглощать ионы тяжелых металлов, поэтому его можно отнести к биоиндикаторам. Наблюдается помутнение раствора, то концентрация катионов свинца более 20 мг/л, а при опалесценции- 0,1 мг/л.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ

По органолептическим свойствам проб воды можно сделать следующие заключение: пробы воды светло-жёлтые по цвету, слабо мутные, запах легко обнаруживается и даёт повод относиться к воде с неодобрением. Самые плохие результаты показала вода, взятая в 1 створе в сентябре, а самый лучший результат показала вода из 2 створа в декабре. Сравнивая показатели всех образцов сентября и декабря сразу видно, что декабрьская вода превосходит. Содержание ионов меди не превышает норму.

Таблица 1. Физико-химические показатели качества воды.

Мы считаем, что одним из источников загрязнения водных объектов является животноводческий комплекс. Стоки с него сбрасываются в неизолированные отстойники, а из них во время весеннего паводка и осенних дождей попадают в водные объекты. Однако, уже два сезона АО «Павловское» вывозит навозную жижу непосредственно на поля. Не исключено, что такое решение не снимает существующую проблему вследствие возможного попадания загрязняющих продуктов в рассматриваемые водоемы с подземными водами или в результате смыва с полей.

Анализы воды показали повышенное содержание нефтепродуктов (анализы выполнялись в лаборатории очистных сооружений). По нашим наблюдениям попадают в воду нефтепродукты с АЗС, обслуживающей нужды АО в горюче-смазочных материалах (бензин, дизтопливо). АЗС не имеет специальной дренажной системы, поэтому все опасные стоки, содержащие нефтепродукты, попадают в реку. Кроме того, в водоемы попадают нечистоты с прилегающих улиц.

Провели экспресс оценку качества воды местной реки с помощью посевного гороха, так как растения и семена бобовых способны поглощать ионы тяжелых металлов, поэтому его можно отнести к биоиндикаторам.

В 4 чашки-Петри мы помещаем салфетки, и в каждый из них сеем по 12 семян гороха и ставим в тёплое тёмное место. Чашку № 4 с контрольными проростками мы каждый день поливаем дистиллированной водой с растворами макро- и микроэлементов. Чашку №1 с опытными проростками поливали водой, взятой из исследуемого источника проба 1(верхний створ). Чашку №2 с опытными проростками поливали водой из реки проба воды 2 (средний створ). Чашку №3 с опытными проростками поливали водой взятой из исследуемой реки проба 3 (нижний створ) Через 4 дня чашки с проростками мы поставили на свет и выращивали неделю. Что бы проанализировать влияние исследуемой воды на семена гороха мы сравнивали % всхожести, измеряли длину корней и побегов.

Таблица 2. Результаты влияния воды на семена гороха.

Результаты исследования получили следующие: процент всхожести выше, а прорастание и рост семян идёт быстрее в чашке № 4, там, где контроль. Было хорошо видно на 3 сутки. Через десять дней разрыв в росте наблюдался ещё больше, а опытные ростки №1 так же уступают остальным (Приложение 4). Это ещё раз доказывает, что вода в верхнем створе имеет больше загрязняющих веществ, которые тормозят рост и развитие гороха.

Вопреки нашим ожиданиям вода в нижнем створе лучше. Расспросив старожилов, узнали, что на этом промежутки реки (самый широкий участок) очень много ключей. Вероятно, они благоприятно влияют на качество воды.

Нами была проведена оценка способности микроорганизмов донного ила реки к самоочищению. В 6 чистых колб внесли свежие порции донного ила, и залили 30 мл 1%-го растворов: хозяйственного мыла (1), жидкого мыла (2), порошка «МИФ» (3), порошка «Обычный порошок» (4), моющей жидкости «Pril» (5) и «AOS» (6). Как и следовало ожидать, при взбалтывании содержимое колб пенится. Неплотно прикрыли сосуды комочком ваты и оставили на 5-6 часов. По окончании выдержки снова взболтали колбы. Жидкость в колбах 1 и 2 не пенится, мыло в обеих колбах отсутствует, сам раствор приобрел неприятный запах, выпал серо-бурый осадок. По-видимому, микроорганизмы, обитающие в донном иле, разложили органическую часть мыла. Продукты их жизнедеятельности частично выпали в осадок, а частично выделились в виде газов с неприятным запахом. Через 12 часов проверили интенсивность пенообразования. В колбах №3 и 6 растворы пенятся меньше, а в остальных колбах раствор пенился даже через трое суток. Из полученных результатов отмечаем, что микроорганизмы перерабатывают органические вещества (туалетное мыло, хозяйственное мыло). Синтаксические вещества микроорганизмами либо вообще не перерабатываются (Обычный порошок, Pril), либо это делают крайне медленно (АОS, МИФ).

Рассмотрели влияние ионов тяжелых металлов (на примере меди) как ингибиторов действия микроорганизмов водных объектов. В 6 колб внести по 0,5г донного ила и влили по 30 мл примерно 10 %-го раствора медного купороса. Смесь в колбах тщательно перемешали и оставили на 2-3 часа. Затем жидкость во всех колбах осторожно слили, остатки промыли несколько раз чистой водой и влили в каждую колбу по 30 мл 1%-го растворов: хозяйственное мыло, жидкое туалетное мыло, порошок «МИФ», «Обычный порошок», СМС «Pril», «AOS».

Полученные растворы продолжали интенсивно пениться и после длительной выдержки. Значит, ядовитые вещества вывели из строя микроорганизмы, и те не смогли переработать органические остатки. Данный опыт свидетельствует о негативном влиянии ионов меди на жизнедеятельность микроорганизмов, и, как следствие, нарушению способности водоема к самоочищению.

При выполнении работы была собрана следующая модель очистного сооружения (Рис.1).

Рис.1. Модель очистного сооружения

В колбу залили 1%-й раствор туалетного мыла. В трубку 2 поместили смесь донного ила с чистым песком (чтобы их не смыло водой, заткнули трубку с обоих концов кусочками ваты 3 и 4). В колбу (5) собрали очищенную воду, вытекающею со скоростью три-четыре капли в час (скорость регулировали винтовым зажимом 6). Чистоту полученной воды проверяли путем проведения реакции с перманганатом калия. При добавлении данного химического реактива вода долго оставалась малиновой, не приобрела бурый оттенок, т.е. не происходило восстановление реактива.

Очищенная нами вода получилась прозрачной и не имела запаха. Жаль, что у нас не было возможность проверить ее качество в лаборатории.

Заключение

Выводы:

1) По органолептическим свойствам пробы воды не соответствуют требованиям стандартов (ГОСТ 2874-82, ВОЗ)

2) Метод биоиндикации подтвердил, что вода в разных створах имеет различное содержание ионов.

3) Микроорганизмы, обитающие в придонном иле, перерабатывают органические вещества (туалетное мыло, хозяйственное мыло), синтетические вещества микроорганизмами либо вообще не перерабатываются, либо это делают крайне медленно.

4) Соли тяжелых металлов (на примере меди) оказывают губительное воздействие на микроорганизмы и тем самым нарушают способность водоемов к самоочищению.

5) Предложен вариант модели очистного сооружения.

6) Наша гипотеза подтвердилась.

Практические рекомендации

Руководству хозяйства обратить внимание на слив отработанных продуктов с АЗС

Провести комплексное исследование качества воды в водоеме во время весеннего паводка, учитывая загрязнения, попадающие в труд с талыми водами, ручьями, смывом с полей, так как во время весеннего паводка экосистема испытывает максимальную нагрузку по загрязняющим поступлениям.

С результатами исследований ознакомить жителей села.

Список литературы

1.Аранская О.С., Бурая И.В. Проектная деятельность школьников в процессе обучения химии 8-11 классы. Москва Издательский центр «Вента-Граф» 2005год.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1981. – 679 с.

3. Аргументы и факты №43 2009 «Можно ли пить воду из фильтра»

4. Большое школьная энциклопедия. В 2 т. – М.: Русское энциклопедическое товарищество.-2003.-702с.

5. Егорова А.С. Химия Пособие – репетитор. Ростов – на – Дону.:Феникс, 2001. – 540 с.

6. Зеленская Е.А. Организация исследовательской работы во внеуроченое время. Химия в школе №8 2009.

7. Путешествие в мир химии – М.: Просвещение, 1967. – 431с.

8. Хомченко Г.П. Учебник химии – М.: Новая волна, 1996. – 304с.

9. Химическая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1990. Т. 2. С. 145.

10. Мониторинг гидрохимического состояния реки Енисей в Красноярске sostoyaniya-reki-enisey…

11. Экологическая ситуация крупнейших рек РФ

ekologicheskaya-situatsiya…rek-rf/

Приложения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Река Акатка 2 средний створ 3 нижний створ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Взятие проб воды в декабре

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Определение органолептических свойств воды.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Результаты влияния воды на семена гороха

Приложение 5

Газета «Советское Причулымье», в которой опубликовали статью о нашей исследовательской работе.