XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование экологического состояния реки Ворсклы в пределах пгт. Томаровка

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Фоменко Е.Р. 1

---

1МБОУ "Томаровская СОШ №1"

Сагайдакова И.Л. 1

---

1МБОУ "Томаровская СОШ №1"

Работа в формате PDF

3.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях интенсивного воздействия на компоненты природной среды всё более актуальными становятся проблемы антропогенной нарушенности ландшафтов. Белгородская область является одним из таких регионов.

В настоящее время резко увеличилось антропогенное воздействие на речную сеть. Большинство рек Белгородской области относят к третьему классу качества чистоты. Многие очистные сооружения недостаточно эффективны по очистке сточных вод. Нет систем отвода и очистки ливневых вод. Очень часто реки страдают от рекреационного загрязнения. В последнее время увеличилось поступление в реки жиров и органических соединений.Под загрязнением реки понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных и ядовитых веществ. Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются:

1. Сброс в водоемы неочищенных сточных вод.

2. Смыв ядохимикатов с сельскохозяйственных земель атмосферными осадками.

3. Стоки животноводческих хозяйств.

Цель настоящей работы заключалась в исследовании экологического состояния реки Ворсклы.

Задачи исследования:

- исследовать бассейн реки Ворсклы;

- произвести физико-химический анализ воды: температуры, запаха, жесткости, наличия нитратов и нитритов;

- составить биологическое описание бассейна реки;

- выявить главные источники загрязнения реки;

- предложить программу мероприятий по её охране.

Объект исследования:верхнее течение реки Ворсклы.

Предмет исследования: физический и химический состав воды в реке Ворсклы, протекающей по территории поселка Томаровка.

В ходе работы был использован широкий ряд методов исследования: историко-картографический, картографический, поисковый, сравнительно-географический, метод наблюдения, физико-химический, химический.

ГЛАВА 1. Общая характеристика бассейна реки Ворсклы

1.1.Ворскла – «река, несущая белую воду»

Река Ворскла имеет самые разнообразные объяснения происхождения своего названия. Существует легенда о том, что якобы Пётр I, потерявший в этой реке подзорную трубу, назвал её «вором скла» (стекла). Однако эта легенда не имеет ни малейшего реального основания. Ведь эта река так называлась в исторических документах с 1174 года, то есть за пять веков до рождения царя.

В давние времена эта река, как и другие, звалась разными именами. Наиболее древнее из них принесено нам древними греками из времён Геродота, жившего почти за пять веков до рождения Иисуса Христа. Тогда эту реку греки называли Пантикапой, что в переводе означало «рыбный путь». Как называли её другие народы в более поздние времена, история не сохранила (за неимением письменности у этих народов). А вот Ворсклой её стали писать уже на древнерусском языке с 1174 года. Но и с тех пор до нас её имя писалось неоднообразно и побывало в мужском и женском роде: Въръскла, Ворскола, Ворсклъ. Ворскол в переводе с тюркского означает: "река, несущая белую воду" (очевидно, потому что начинается там, где находятся меловые отложения).Река Ворскла берёт своё начало на Белгородской земле у села Рождественское на стыке трёх районов: Прохоровского, Яковлевского и Ивнянского. Юго-западнее города Грайворона пересекает границу с Украиной и, становясь всё шире и полноводнее, плавно несёт свои воды через Сумскую и Полтавскую область к Днепру. Ворскла, как и все реки Белгородской области относится к бассейну Атлантического океана.Ворскла – левый приток Днепра, который несёт свои воды к Черноморскому бассейну. Ворскла является однойиз наиболее живописных рек на юго-западных склонах Среднерусской возвышенности. Она течет среди берегов, на которых растут хвойные и лиственные леса. В них встречаются дубы, клены, грабы, бересты. Общая длина – 454 км (из них 115 км на территории Белгородской области и 339 км – Украины). Площадь речного бассейна – 14700 кв.км. Ворскла относится к числу самых крупных рек Белгородской области. В пределах Белгородской области ее правыми притоками являются Готня и Ворсклица, левыми – Гостенка, Лозовая и Грайворонка. Длина самого крупного из них – Ворсклица – 105 км (в пределах области – 47 км). У Ворсклицы два притока – Лисенок и Санок.

Питание реки Ворсклы преимущественно снеговое, но подземные источники также питают реку, особенно в маловодные или засушливые годы. Ледостав на реке продолжается с декабря по март.

Бассейн реки имеет ассиметричную долину – правый берег высокий (до 80 м) и крутой, левый совсем пологий и заболоченный. Русло в верхнем и среднем течении шириной до 50 м, очень извилистое. В нижнем течении расширяется до 100-150 м и становится практически прямым. Средняя глубина реки 2-4 м, но часто встречаются мелководья. Дно на всем протяжении песчаное, местами илистое. Течение спокойное – 1м/с. На берегах множество естественных песчаных пляжей.

Река течёт к западу поселка Томаровка. Большая часть улиц поселка расположена на левом берегу реки. В Ворсклу впадает левый приток – Нетригуз, который только весной наполняется водой, в остальное время года – мелкий ручей (Приложение 1).

На заливных лугах поймы Ворсклы развивается влаголюбивый травостой: щучка, хвощ, лисохвост. Растут и ценные кормовые травы: овсяница – «дочь туманов», пырей ползучий, тимофеевка, горошек мышиный и др. Для посёлка луга имеют большое хозяйственное значение, прежде всего, как пастбища и сенокосные угодья.

ГЛАВА 2. ОПЫТНО – ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА

2.1. Водный режим реки

Климат – это главный фактор в жизни реки, который влияет на источники питания и водный режим рек. Реки нашей области текут в умеренном поясе. Таким образом, уровень воды в реке увеличивается во время таяния снега. Повышение уровня воды в реке начинается в феврале и держится до апреля месяца. Река в этот период полноводна и уровень воды в Ворскле поднимается до 1 метра и более. Затапливаются большие пойменные площади, а некоторые пойменные территории посёлка Томаровка подвержены затоплению на 50-100 метров от русла реки. С апреля уровень воды в реке планомерно снижается, достигая низкого значения в меженный период – летом и осенью[13]. Самый низкий уровень наблюдается в начале и в середине августа, когда осадков почти нет, а испарение достаточно высокое. Летом и осенью дожди в виде ливней приводят к кратковременному подъему уровня воды в реке. Наблюдения за водным режимом реки Ворсклы отражены в таблице №1. Замерзает река в начале декабря и вскрывается во второй половине марта. Продолжительность зимнего периода зависит от климатических условий и составляет в среднем 92-117 дней в году. Средняя толщина льда составляет 26-30 см [12].

Таблица 1. Режим реки Ворсклы за 2017-2019 гг.

Характер течения и скорость на различных участках реки в пределах посёлка различная. В верхнем течении русло реки узкое – 1,5-2 м, в нижнем ширина русла достигает 5 м. Глубина достигает до 1 м, в то же время в верхнем и среднем течении часто от 0,5 до 1, 5 м. Скорость течения 1 м/с. - среднее течение: ширина реки 5-7 м. скорость – 0,15 м/сек. Ворскла, река с весенним половодьем.

2.2. Физический и химический состав воды

Органолептические показатели позволяют определить физические свойства воды с помощью органов чувств (зрения, обоняния, вкуса)[3]. Нашей задачей было определить такие характеристики воды, как цвет, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус.

Опыт 1. Определение прозрачности воды.

Прозрачность воды является важным признаком ее доброкачественности. Прозрачностью не менее 30 см должны обладать воды, подаваемые для питьевого водоснабжения без осветления. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

Нами выбран метод определения прозрачности воды, основанный на изменении высоты водяного столба, сквозь который типографический шрифт становится плохо различимым.

Оборудование:

1. Высокий стеклянный цилиндр с плоским дном, диаметр 2,5 см.

2. Шрифт с высотой букв 2 мм, толщина линий букв 0,5 мм.

3. Линейка.

Ход определения: Нами отобрана проба воды, которую мы предварительно взболтали и налили в цилиндр. Установили сосуд неподвижно над шрифтом на высоте 4 см от его дна. Сливали воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден шрифт. Далее определили высоту столба позволяющего читать шрифт и измерили её линейкой (Приложение 2). Измерения повторили три раза и вычислили среднее арифметическое значение измерений. Высота столба оказалась равной 20 см, что соответствует оценки прозрачности – средне мутная (Приложение 3).

Опыт 2. Определение интенсивности запаха воды.

Различают две группы запахов: запахи естественного и искусственного происхождения. Запахи естественного происхождения обусловлены живущими и отмирающими в воде организмами, влиянием берегов, дна, почв, грунтов и т.д. Запахи искусственного происхождения возникают при загрязнении вод промышленными и сельскохозяйственными отходами[5]. Характер запаха определяли при температуре 20 °С. Для усиления интенсивности запахов воду можно подогреть до 60 °С.

Оборудование:ведро, чистая пластиковая бутылка

Ход определения: В коническую колбу налили исследуемую воду на 2/3 объема, закрыли пробкой и сильно встряхнули. Затем открыли колбу и определили характер и интенсивность запаха (Приложение 4).

Нами были взяты пробы воды в двух местах:

- район стадиона и общественной бани;

- окраина посёлка, возле лесного массива.

В первом случае вода имела заметный болотный запах, а во втором случае запах у воды был рыбный, по интенсивности слабый.

Опыт 3. Определение температуры воды.

Температура – это показатель, который определяет скорость химических и биологических процессов, происходящих в водоёме [6]. Измерения проводились в конце августа 2016 года.

Оборудование:

Термометр в металлической оправе.

Ведро.

Метр.

Ход определения: Температуру поверхностных вод в реке нами определялась с использованием ртутного термометра в металлической оправе (цена деления 0,1 °С), сразу после отбора пробы. Измерения на водной поверхности проводились нами на поперечном профиле русла в трех точках – у берегов и по центру. В ведро были поочередно отобраны пробы воды, и проведены измерения температуры. У берегов и в центре русла значения температуры поверхностных вод отличались. Среднее значение температуры воды составило +17 °С.

Опыт 4. Определение цветности.

Цветность является важным физико-химическим показателем качества питьевой воды, от которой зависят ее органолептические свойства [7].

Питьевая вода должна быть бесцветной. Цветность воды определяет присутствие соединения железа, металлов, а также содержащихся в воде растворенных органических веществ, например водорослей. Сточные воды, попадающие в реку, могут придавать воде различные оттенки. Например, красноватый цвет вода приобретает, если попадают в неё стоки с химических заводов.

Цветность воды мы определяли визуальным способом, сравнивая с дистиллированной водой.

Оборудование:

Стеклянный прозрачный цилиндр с плоским дном.

Белый лист бумаги.

Ход определения: пробирку заполнили водой до высоты 10-12 см и ставим на лист белой бумаги. Рядом с отобранной пробой поставили такой же цилиндр с дистиллированной водой и сравнили цвета. При достаточном боковом освещении (дневном, искусственном) определили цветность воды, выбирая подходящий оттенок, приведённый в таблице (Приложение 4). В ходе данного опыта, мы выяснили, что вода в реке имела слабо-желтый цвет, близкий к бесцветному.

Мы провели исследования физического состава воды верхнего течения реки Ворсклы. Итоги анализа приводятся в таблице 2.

Таблица 2. Физические свойства воды верхнего течения реки Ворсклы

Опыт 5. Определение нитратов и нитритов

Всему живому на земле необходим азот, так как из него состоят белки о нуклеиновые кислоты. В водной среде азот присутствует в молекулярном виде и в составе ионов. Нормальным считается содержание нитрат-ионов 10 мг/л., а нитрит-ионов – 1 мг/л.

Оборудование:

Бумажные индикаторы.

Реактив  Грисса

Ход определения:

Для определения в воде нитратов и нитритов использовали два способа:

Нами были взяты пробы воды, в которые опускали бумажные индикаторы (полоски) и определили наличие нитратов и нитритов.

Содержание нитратов и нитритов в воде оказалось равным 0,02 мг/л (Приложение 5).

В воду помещали реактив Грисса, нагревали до кипения и оценивали цвет воды. Вода приобрела едва заметный бледно-розовый оттенок, что свидетельствует о допустимой норме.

Таким образом, в ходе проведенных нами опытов, были сделаны следующие выводы:

Вода в реке средне-мутная.

Вода имеет заметный болотный запах в районе стадиона и общественной бани. Вода имеет слабый рыбный запах на окраине посёлка.

Средняя температура воды в конце августа составила 17 °С.

Цвет воды в реке слабо-жёлтый.

Нитраты и нитриты содержаться в норме.

Река Ворскла протекает по территории поселка Томаровка в благоприятных условиях. Об отсутствии сильного загрязнения свидетельствует анализ проб воды, взятые в нескольких точках поселка.

Биологический мир бассейна

Нами была обследована долина реки в пределах пгт. Томаровка. Растительный мир представлен влаголюбивыми растениями: лапчаткой, рогозом узколистным, ивой, ольхой, осокой береговой, аиром, рдестом гребенчатым, ирисами, местами встречается камыш. Растений, которые раньше росли на реке (кувшинки, лилии) сейчас не произрастают или очень мало, но очень много ряски, которая покрывает большую часть реки, на обследуемых участках. 

Фауна представлена видами: прудовик обыкновенный, жук плавунец, пиявки. Среди ила были обнаружены тритоны обыкновенные и паук серебрянка. В речке обитает около 30 видов рыб: вьюны, плотва, ерш, красноперки, окуни, щуки, лини, встречается карп.

В последние годы на реке поселились бобры. В Ворскле немало раков, что говорит про чистоту воды. Можно встретить налима и личинку краснокнижной миноги [8].Из млекопитающих встречается выдра. Мир насекомых представлен стрекозами. Из птиц – дикие утки (кряква, чирки), встречается серая цапля. В XVII веке река Ворскла была судоходной, преобладали промысловые ценные виды рыб – лещ, сазан, судак, сом, подуст, голавль. Промышленного рыболовства в посёлке Томаровка нет, рыбоводством занимаются в основном частные пруды, базы. К таковым относится база «Земляне», где можно отдохнуть и порыбачить (Приложение 6). Уловом может быть царская рыба – судак.

Проблемы загрязнения вод реки Ворскла

На территории поселка Томаровка расположены два крупных производства по переработке мясной и молочной продукции. Это ЗАО «Томаровский мясокомбинат» и ЗАО «Томмолоко», которые обеспечивают своей высококачественной продукцией не только Белгородскую область, Россию, но и поставляют свою продукцию за границу. Мощь экономического потенциала также представляют предприятия промышленного, перерабатывающего и сельскохозяйственного назначения: ООО «Белгранкорм-Томаровка» им. Васильева», ООО «Белгранкорм» производство «Томаровская свинина», ЗАО «Томмолоко», ОАО «Томаровский авторемонтный завод», ОАО «Томаровский кирпичный завод», ЗАО «Томаровское», ООО «Мебель-Сервис», ООО «Палитра», Сельский потребительский торговый кооператив «Томаровский», индивидуальные предприниматели [14]. Как и положено, на заводах имеются очистные сооружения, но изредка продукты переработки попадают в водоёмы, принося вред экосистеме. Таким образом, водам свойственна повышенная минерализация, что обусловлено как особенностями литологии водовмещающих пород, так и сбросом сточных вод. Антропогенное воздействие проявляется в повышении содержания в воде таких веществ, как железо, фосфаты, нитриты, аммонийный азот, фенолы и органические вещества [11].

В последнее время изменение климата приводит к увеличению вероятности неблагоприятных гидрометеорологических явлений в бассейне реки Ворскла, а хозяйственная деятельность человека на водосборе и в русле реки – к количественному и качественному изменению основных характеристик гидрологического режима, снижению биоразнообразия и деградации речных экосистем. Река Ворскла на протяжении десятилетий подвергается интенсивному техногенному воздействию [9].

Река требует заботы, своевременной очистки. Необходимо сажать деревья по берегам реки для закрепления склонов и защиты от оползней. По руслу реки можно встретить родники, которые питают реку. Учащиеся нашей школы ежегодно весной убирают бытовой мусор, сухие ветки, которые могут попасть в русло реки. Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, не только для человека. Ярким проявлением такого процесса является антропогенная эвтрофикация [2]. Со стоками от животноводческих ферм попадают большие количества органических соединений азота и фосфора. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода[7].

В результате нами были сделаны следующие выводы:

Необходимо регулировать стоки животноводческих хозяйств.

Очистные сооружения должны эффективно работать.

Своевременно утилизировать бытовой мусор.

Закреплять склоны для предотвращения водной эрозии.

Экологическое состояние и охрана реки

Загрязнение реки начинается с места первых улиц, прямо к реке выходят огороды жителей, поэтому в воде преобладают химические вещества фосфора, аммиачной селитры - это вещества, входящие в состав удобрений, используемых на огородах. Ворскла испытывает воздействие неорганизованного стока с селитебной­ промышленной территории. Селитебная территория — территория, предназначенная для размещения жилищного фонда, общественных зданий и сооружений, отдельных коммунальных и промышленных объектов[1]. В реку попадают вещества потоками выносимые из сельскохозяйственных угодий, а также в неё попадают сточные воды Яковлевского рудника[4].

Мы провели социологический опрос среди учеников нашей школы. Он показал, что практически все понимают значение реки, как природного объекта, ее значимость как источника питания более крупных рек, ее значение в круговороте воды в природе, использовании в хозяйственной деятельности: для полива и ловли рыбы.

Для нас, учеников обучающихся в МБОУ «Томаровская СОШ №1» – это уникальное место для учебных экскурсий по географии и биологии.

Заключение

В ходе исследования изучена и систематизирована информация о реке Ворскла. Анализ литературных источников показывает, что не происходило значительных естественных процессов, которые могли бы координально повлиять на режим и питание реки. Климатические изменения, которые происходят, приводят к неблагоприятным гидрометеорологическим явлениям. Деятельность человека оказывает влияние на естественное состояние бассейна реки. В результате чего, река местами мелеет, нарушается экологическое равновесие.

В ходе проведенных исследований установлено, что на экологическое состояние реки Ворсклы в пределах пгт. Томаровка активное влияние оказывает техногенное воздействие.

В результате исследовательской работы нами были сделаны следующие выводы:

Исследуемая река Ворскла течёт к западу поселка Томаровка. Имеет среднюю глубину 70 см, с небольшой скоростью течения 1м/с, шириной 5-7 м.

Физико-химический анализ воды показал, что вода средне-мутная, запах воды на исследуемых участках присутствовал болотный и рыбный, по интенсивности – слабый. Средняя температура воды летом +17С, зимой +7С. Вода имеет слабо-жёлтый цвет. Нитраты и нитриты содержатся в норме.

Флора и фауна разнообразна. Произрастают растения рогоз, осока, камыш, которые способны уменьшать концентрацию загрязняющих веществ. Наличие в реке раков, говорит о чистоте речного бассейна. В реке много рыбы.

Главными источниками загрязнения реки Ворсклы являются предприятия промышленного, перерабатывающего и сельскохозяйственного назначения, а также жилой фонд.

Для улучшения экологического состояния реки необходимо проводить комплекс мер по охране реки Ворсклы: - создавать «Зелёные патрули» и экологические отряды, которые защищали окружающую среду и содействовали росту экологической культуре общества; - проводить акции «Трудовой десант» по очистки реки Ворсклы и её притока Нетригуз, проводить субботники, по уборке лесных массивов вдоль берегов рек; - брать под охрану родники; - вдоль берегов реки можно развесить щиты с текстом, призывающим людей не мусорить на берегах рек;
- внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод; - внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов на производстве; - произвести реконструкция и ремонт очистных сооружений и канализационных сетей; - нельзя использовать пойму реки под огороды, вырубать ивы, разводить костры; - проводить работы направленные на уменьшение водной эрозии почв;- использовать родники, как источники чистой воды для питья, а реку как эталон живописного пейзажа «Малых рек России»; - создание законов, нарушение которые влекли за собой штрафы, как в европейских странах.

В нашем пгт. Томаровка, в перспективе намечено обустройство рекреационных зон: рекреационная зона в районе балки «Прудки» и рекреационная зона в районе реки Ворскла. Эти проекты запланированы администрацией поселка на срок 2016 – 2020 годы [15]. В районе планируются работы по очистке и расширению русла реки Ворскла с дальнейшим обустройством зоны отдыха. Мы очень надеемся, что всё намеченное воплотится в реальность!

Литература

Вронский В.А. Экология: Словарь-справочник. - Ростов на Дону: Феникс, 1997. 

Дадюн Т.В. Экологический практикум «Мир воздуха» // Биология в школе (журнал в журнале) 2005 №3, №4. 

Джувеликян Х.А. Экология и человек. - Воронеж: Издательство ВГУ, 1999. 

Колмыков С. Н. Гидрохимическийанализ состояния рек, подверженных влиянию горнодобывающей промышленности на территории Белгородской области. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2008.

Крикунов Е.А и др. Экология: Учеб. 9 класс, для общеобразоват. учеб. заведений. - М.: Дрофа, 1995. 

Поздиеева Н.В.. Жуковин И. Б. Глобальные экологические проблемы // География в школе. 2000. №8. с.27-32. ... 

Практические работы школьников по экологии. Ч.З.Природные условия и экологические проблемы Белгородской области и Земли Северный Рейн-Вестфалия / Науч. ред. А.В. Присный. - Белгород: Изд-во БелГУ, 1999. 

Практические работы школьников по экологии. 4.4. Красная книга Белгородской области и Земли Северный Рейн-Вестфалия / Науч. ред. А.В. Присный. - Белгород: Изд-во БелГУ, 1999. 

Петин А.Н., И.Л. Новых и др. Экология Белгородской области.- М.: Издательство Московского университета 2002. 

Ром В.Я., Дронов В.П.. География России: Население и хозяйство: Учеб. для 9 классов общеобразоват. учеб. заведений. - М.: Дрофа, 1998. 

Состояние окружающей природной среды Белгородской области в 1999 году (Ежегодный доклад). - Белгород: Гос. комитет по охране окружающей среды  Белгородской обл., 2000.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

База отдыха «Земляне»