XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка состояния воды реки Волги в Ярославской области посредством экологического мониторинга

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рябинина А.М. 1Сапрыкина А.В. 1

---

1СОШ № 24 имени Бориса Рукавицына

Никулина Е.В. 1

---

1СОШ № 24 имени Бориса Рукавицына,

Работа в формате PDF

5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В мае 2016-го Министерство природных ресурсов и экологии вынесло на рассмотрение правительства РФ приоритетный проект «Оздоровление Волги». Реализовать его планируют до 2025 года. В рамках «Оздоровления» сократят объем загрязненных сточных вод, ликвидируют «объекты накопленного вреда окружающей среде» (стройки и хранилища отходов), приведут в должное состояние водоохранные зоны и зоны санитарной охраны, реконструируют старые и построят новые очистные сооружения. Бюджет проекта — порядка 200 миллиардов рублей. Для улучшения экологического состояния реки Волги и её притоков паспортом проекта предусмотрено решение ключевых задач по снижению антропогенного воздействия и сокращению сброса загрязнённых сточных вод, ликвидации объектов накопленного экологического вреда окружающей среде, представляющих экологическую угрозу водным объектам Волжского бассейна¹(Приложение 1 – рис.1).

Река Волга, экологические проблемы которой наконец-то стали решаться на самом высоком уровне, является основным водным ресурсом Ярославской области. На ней сконцентрированы города и крупные поселки (Приложение 2 – рис.2). В связи с этим задача проведения мероприятий по охране и рациональному использованию её выходит сегодня на первый план для всех жителей области. Одной из мер по решению данной задачи является развитие экологического мониторинга за состоянием окружающей среды, проведение научных исследований, просветительские программы и информирование населения о необходимости рачительного отношения к водным объектам, развитие волонтёрства.

На сегодняшний день существует немало работ, посвященных исследованию экологических проблем реки Волги, написанных учеными. В целом проблемы реки Волги привлекают к себе пристальное внимание учёных и общественности из-за того, что транзитные воды реки поступают затем и в нижерасположенные по течению регионы, где они в структуре водохозяйственного баланса играют еще большую, чем в Ярославской области роль.

Актуальность проблемы состояния воды реки Волги была подчеркнута летом 2017 года исполняющим обязанности губернатора Ярославской области Дмитрием Мироновым на совещании с председателем правительства РФ Дмитрием Медведевым в Волгограде. А в августе 2017 года по инициативе тогда еще исполняющего обязанности губернатора Ярославской области Миронова Д.Ю. стартовал региональный исследовательский проект «Дети — Волге: проектируем будущее», в котором принимают участие команды школьников городов Рыбинска, Ярославля, Углича, Мышкина, Тутаева, Пошехонья, Некрасовского и Брейтовского районов (приложение 3 – рис 3). В команде города Рыбинска в проекте участвовала и наша школа. Исследования, проведенные нашей командой в ходе проекта, стали существенным дополнением в комплексное исследование реки Волги и ее притоков, которое в течение нескольких лет ведется нашим кружком «Биологи». Результаты первого года «удивляли, настораживали, заставляли бить тревогу». В 2018 году проект получил продолжение и мы вновь участвовали в нем.

Решение экологических проблем крупной артерии России – реки Волги было и остается главной задачей всех жителей области. Ведь Волга для жителей волжских городов является главным источником воды, используемой для питьевых целей.

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения как можно больше достоверных сведений о состоянии реки Волги от независимых экспертов-исследователей, которыми могут быть обучающиеся, занимающиеся исследовательской деятельностью, направленной на изучение, охрану, восстановление водных ресурсов реки Волги. Ведь дети тоже не должны стоять в стороне от такого важного и нужного дела, они могут активно включаться в экологические акции по очистке берегов реки, проводить исследования. И самое главное они могут информировать населения городов и сел области о состоянии проблемы, возможностях ее решения и мерах, которые применяются для улучшения состояния волжской воды, и действиях каждого жителя области, направленных на рачительное отношение к водным объектам. Проблема рационального использования и охраны водных ресурсов - одна из самых острых как во всем мире, так и в России, так и в нашей местности. Кто, если не мы, кому предстоит жить и трудиться в третьем тысячелетии на планете Земля, позаботимся о чистоте окружающей среды, чтобы дышать чистым воздухом, есть незагрязненную посторонними примесями пищу и пить чистую воду. Актуальность работы подчеркивается значением чистой воды: где вода – там жизнь.

Новизна работы состоит в том, что в нем обобщены результаты исследования проб воды реки Волги по физико-химическим и органолептическим показателям за два года как по Ярославской области в целом, так и по городу Рыбинску в частности. Подобной информации ни в одном источнике мною не было найдено.

Гипотеза работы: если провести одновременное исследование по физико-химическим и органолептическим показателям проб воды реки Волги, взятых в одно время в разных точках забора Ярославской области, то сравнивая результаты, можно установить самые проблемные места, где состояние реки Волги не соответствует предельно допустимой концентрации (ПДК) по ряду интегральных показателей.

Цель работы: на основе экологического мониторинга проб воды реки Волги установить в каких районах Ярославской области состояние реки Волги не соответствует предельно допустимой концентрации по нескольким интегральным показателям.

Задачи работы:

Познакомиться с экологическими проблемами реки Волги.

Провести отбор проб воды реки Волги в городе Рыбинске.

Провести исследование воды по органолептическим и физико-химическим показателям.

Проанализировать полученные результаты.

Провести сравнительный анализ проб воды реки Волги, взятых в разных точках забора Ярославской области.

Познакомить общественность с полученными результатами.

Предложить пути решения проблемы загрязнения реки Волги.

Объект изучения: река Волга.

Предмет исследования: вода реки Волги, взятая в различных точках забора Ярославской области побережья.

Методы исследования: изучение литературы и других источников информации по теме исследования; наблюдение; эксперимент;сравнительный анализ;анкетирование.

Практическая значимость работы: суммирование результатов всех команд, участвующих в проекте «Дети — Волге: проектируем будущее», поможет увидеть реальную картину состояния реки Волги на всей территории Ярославской области. И очень хочется верить, что анализ результатов, представленный администрации региона, будет принят к серьезному рассмотрению и станет шагом к принятию конкретных мер по улучшению состояния реки Волги. Информирование населения Ярославской области о результатах проекта будет способствовать рачительному отношению к водным объектам. каждого жителя региона и возможно увеличит число добровольных помощников по уборке загрязненных мусором берегов нашей реки.

Глава 1. Литературный обзор

Экологические проблемы Волги

История великой реки Волги насчитывает сотни миллионов лет, связана со многими природными катаклизмами, определившими направление ее движения и размеры, облик, конфигурацию речной сети, объемы стока, физико-химический состав воды, разнообразие флоры и фауны. В течение нескольких тысячелетий Поволжье привлекает внимание людей как удобный речной путь с севера на юг, с благоприятными для поселений и жизнедеятельности территориями, исключительно богатыми лесами, растительностью и животным миром, уникальными запасами по количеству и, особенно, по качеству рыбы [1].

При оценке экологического состояния региона и перспектив его развития ключевое значение имеет состояние водных ресурсов, во многом определяющее здоровье населения. В то же время, водные ресурсы являются наиболее уязвимым звеном биосферы. Это определяется тем, что:

- во-первых, все виды загрязнения атмосферы и почвы, в конечном счете, поступают в водоемы вместе с поверхностным стоком и суммируются со стоком из точечных источников загрязнения;

- во-вторых, гидробионты (особенно рыбы) являются наиболее чувствительным звеном водных биоценозов, для которых вода (в том числе и загрязненная) является постоянной средой обитания [2].

Волга – крупнейшая река Европы, водосборный бассейн которой составляет 1360 тыс. км². Это 62% поверхности Европейской территории, равной территориям Франции, Италии, ФРГ и Великобритании вместе взятым. По протяженности Волга – первая река Европы, пятая в России и шестая в мире. Это мощная транспортная артерия в центре огромной страны. Сегодня «Большая Волга» – это один из крупнейших в мировом хозяйстве и ведущий в России природно-социальный комплекс. Здесь проживают около 60 млн. человек, в том числе 45 млн. горожан, производится 45% промышленной и около 50% сельскохозяйственной продукции России. На территории Волжского бассейна, составляющей всего лишь 8% всей площади России, находится 426 из 1057 российских городов (40.3%), в том числе 7 городов с населением свыше 1 млн. человек и 10 городов с населением от 500 тысяч до 1 млн. человек. Иными словами, Волжский бассейн является наиболее плотно заселенным регионом России. Ежегодное потребление свежей воды в бассейне Волги в недалеком прошлом превышало 30 млрд. кубометров или 40% общероссийского, а сегодня составляет почти 26 млрд. кубометров или почти 38% [8].

Комплексная оценка современного экологического состояния бассейна Верхней Волги и причин, его определяющих, позволила выявить два основных блока экологических проблем Верхневолжского региона. Первый из них – многократное зарегулирование стока реки и образование водохранилищ. Второй – антропогенное загрязнение [9], [11], [12]. Строго говоря, это не собственно экологические проблемы, а техногенные проблемы, порожденные непродуманной природопреобразующей деятельностью и неконтролируемой хозяйственной активностью на водосборной площади. Вопреки расхожему мнению о том, что основной и чуть ли не единственной причиной резкого ухудшения состояния водных экосистем Волжского бассейна является антропогенное загрязнение, мы полагаем, что негативные долговременные последствия зарегулирования стока не менее значимы, а загрязнение многократно их усилило. Мы имеем в виду так называемые вторичные эффекты загрязнений, возникающие в водохранилищах, которые благодаря резко замедленному водообмену превратились в «водогноилища» – «отстойники» поступающих в них высокотоксичных загрязнений, таких как соли тяжелых металлов, металлоорганические комплексы, труднорастворимая органика, многие соединения с длительным периодом полураспада, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и полихлорированные бифинилы (ПХБ). Рано или поздно эти временно «захороненные» высокоопасные для гидробионтов токсиканты, благодаря диффузным процессам и факторам, ускоряющим эти процессы, выйдут из донных отложений и окажутся вновь в толще воды и в гидробионтах. Глубина и масштабы экологических последствий вторичных эффектов загрязнений трудно предсказуемы, а потому весьма опасны.

И все же, как ни велики негативные последствия антропогенного загрязнения водных и наземных экосистем, в случае снижения, а тем более полного прекращения выбросов и сбросов загрязняющих веществ, они обратимы, причем в достаточно короткие сроки. Значительно сложнее обстоит дело с устранением негативных экологических последствий многократного зарегулирования стока. Конечно, в идеале, для снятия негативного воздействия водохранилищ следовало бы просто «разгородить» Волгу, то есть убрать плотины. Возможно, в отдаленном будущем так оно и будет. Но сегодня драматичность положения состоит в том, что полный спуск водохранилищ, так же как в свое время их заполнение, связано с огромными экономическими затратами на ликвидацию негативных последствий для народнохозяйственного комплекса бассейна, адаптированного к этим искусственным водоемам». Конструктивный выход из сложившейся чрезвычайно сложной ситуации состоит в коренном пересмотре приоритетов в комплексном использовании водных ресурсов Волжского бассейна на основе всесторонне обоснованных представлений о том, что основная, природой обусловленная функция воды на Земле – жизнеобеспечивающая. Вода является, прежде всего, средой обитания большей части живых существ планеты, а также источником питьевого водоснабжения для человека и животных. Все остальные виды водопользования (гидроэнергетика, судоходство, промышленность) допустимы лишь в той степени и до тех пор, пока они не влияют на жизнеобеспечивающую функцию воды [8], [9], [10], [11].

Для коммунально-бытовых и сельскохозяйственных стоков свойственно высокое содержание взвешенных веществ, органических веществ и биогенов. В каждой области региона имеются бытовые свалки и полигоны твердых и жидких отходов. Со свалок и полигонов загрязняющие вещества с поверхностным и грунтовым стоком попадают в водоемы и водотоки [2].

Водохранилища и реки Поволжья активно используются для судоходства и рекреации. Главные виды перевозок - нефтепродукты, руды и инертные сыпучие материалы [2].

По данным экспертов, нагрузка на водные ресурсы Волги в восемь раз выше, чем нагрузка на водные ресурсы в среднем по России. Это неизменно сказывается на экологии одной из главных водных артерий страны [3].

В сложившейся кризисной ситуации по контролю за экологическим состоянием водохранилищ Волжского каскада особое значение приобретает объединение усилий различных природоохранных и контролирующих организаций с целью выполнения мониторинга экологического состояния водохранилищ [2].

На всем своем протяжении Волга испытывает воздействие антропогенных факторов. Водные экосистемы не справляются с токсичными веществами, поступающими со стоками. Их объем и токсичность превышают возможности самоочищения. В результате река пополняется загрязняющими веществами, содержащимися в сточных водах, сбрасываемых предприятиями и коммунальным хозяйством [5].

Проблемы состояния воды реки Волги в Ярославской области

Состояние воды реки Волги - проблема очень актуальная, поскольку волжскую воду потребляют угличане, рыбинцы, ярославцы, тутаевцы, а также жители Брейтовского, Некоузского, Мышкинского и Некрасовского районов. Среди основных проблем Волги и Волжского бассейна эксперты и экологи отмечают несколько. Первая - это сильное загрязнение и плохое качество воды, в ряде случаев достигающее критического уровня. Причин у низкого качества питьевой воды несколько. Это неконтролируемый сброс в Волгу отходов предприятий частных канализаций. Только 12 процентов промышленных предприятий региона имеют официально оформленное разрешение на сброс в Волгу той воды, которая поучаствовала в их технологических циклах. Часть стоков вообще учету не поддается. Например, в Ярославле неподалеку от железнодорожного моста через Волгу в прошлом веке располагалась технологическая площадка сажевого завода. Сегодня производство переведено за город и соответствует всем технологическим и экологическим нормам. А со старой площадки в Волгу понемногу течет так называемое зеленое масло – смесь органических веществ, которая тяжелее воды. Субстанция растекается по дну и отравляет находящуюся там флору и фауну. Предприятия в центре города давным-давно нет, а проблема осталась. Еще одна причина плохого качества воды - изношенность водопроводных сетей Ярославской области. При общей длине 2821 км ремонта требуют около 1500 км трубопроводов. В Рыбинске замены требуют 93,9% водопроводных сетей, в Переславле - 86,3%. В Брейтовском районе нужно обновить 74,1% сети, в Переславском - 66,3%, в Пошехонском - 58,3%. У 90% артезианских скважин, предназначенных для питьевого водоснабжения населения, срок эксплуатации превысил нормативный.

Другой проблемой реки являются затонувшие суда - по подсчетам экспертов на дне Волги лежит не менее 3 тыс. затонувших и брошенных нефтеналивных, пассажирских и грузовых судов. 

Не менее важной проблемой реки Волги является проблема состояния Рыбинского гидроузла. За время его существования это сооружение просто износились. Ресурс прочности бетонных конструкций шлюзов практически исчерпан. Проект Рыбинского шлюза, построенного в 1935 - 1941 годах, был несовершенным. Со временем это все сильнее дает о себе знать. Но конструктивные недостатки нельзя устранить без полной реконструкции объекта. Износ всего гидротехнического сооружения еще в 2000 году достиг 62%. Коррозийный износ клапанных затворов в обеих камерах шлюза составляет 25 - 27%, эти показатели почти в два раза превышают предельно допустимое значение.

В настоящее время Волга – это уже не река, а каскад водохранилищ с малой проточностью, лишь 80 километров течения, что проходит намного ниже города Ярославля, относятся к статусу реки.

Для решения проблем загрязнения водоема весной 2017 года Министерство природных ресурсов и экологии России подготовило и внесло в правительство РФ проект паспорта приоритетного проекта "Оздоровление Волги". Бюджет проекта - 257 млрд рублей до 2025 года. В результате реализации проекта на Волге планируется на 4,5 куб. км сократить объем загрязненных сточных вод, ликвидировать объекты накопленного вреда окружающей среде, оказывающие негативное влияние на реку, а также реконструировать или построить комплексы очистных сооружений, работа которых позволит снизить негативное воздействие на водные объекты.

1.3.Проблемы Волги – проблемы здоровья населения

По данным экспертов, нагрузка на водные ресурсы Волги в восемь раз выше, чем нагрузка на водные ресурсы в среднем по России. Это неизменно сказывается на экологии одной из главных водных артерий страны.

Загрязненность волжской воды влияет на ее обитателей. Увеличивается число рыб мутантов. Так по данным исследований за 2007 год, доля рыб-мутантов на разных участках реки составляет около 90%. В 2008 году число врожденных уродств у отдельных популяций мальков достигло 100%. У личинок рыбы обнаружили изменение количества лучей в грудном плавнике. Улов местных рыбаков составляют в основном черноморские бычки. Хотя они имеют способность приспосабливаться к сложным условиям среды, эта рыба тоже мутирует. Бычки имеют не свойственный им черный цвет.

Люди, живущие на берегу Волги пьют не очень качественную воду, едят больную рыбу, что способствует ухудшению здоровья людей.

От качества воды, которую мы употребляем и в которой мы купаемся летом зависит наше здоровье, а так же это прямой путь к развитию эпидемий разных заболеваний у населения. Качество воды открытых водоемов в 1997 году по микробиологическим показателям в сравнении с 1997 годом улучшилась. Процент неудовлетворенных проб снизился с 41.2 до 36 % . Санитарно-химические показатели качества воды р. Волга за последние три года улучшились. За период наблюдения в 2003-2014 гг. в р. Волге не отмечалось превышение предельно-допустимых концентраций тяжелых металлов, ядохимикатов.

Но несмотря на снижение загрязнений речной воды органическими веществами, о чем свидетельствует общесанитарные показатели БПК, ХПК. В настоящее время самым экологически и экономически эффективным направлением решения экологических проблем является форсированное развитие и упорядочение «внеприродных» отраслей и видов деятельности, т.е. альтернативные варианты. Среди них можно выделить структурную перестройку экономики, которая позволяет резко уменьшить общее потребление природных ресурсов в результате сокращения их структурного «перепотребления».

В области насчитывается 11 тысяч колодцев, однако качество воды в 40% из них не отвечает нормативам питьевой воды по уровням химических загрязнений, а в остальных 60% не соответствует нормативным микробиологическим показателям. В Некоузском районе содержание железа в питьевой воде превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) в 33 раза, в Даниловском - в 15 раз, Брейтовском - в 10 раз.

Причин у низкого качества питьевой воды несколько. Это неконтролируемый сброс отходов предприятий в Волгу. Сброс частных канализаций в ту же Волгу. Еще одна причина заключается в изношенности водопроводных сетей Ярославской области. Я уже отмечала, что при общей длине 2821 км ремонта требуют около 1500 км трубопроводов. [15].

Выводы по главе 1

Все вышесказанное дает нам возможность сделать следующие выводы:

- экологическая проблема Волги обостряется в связи с большой плотностью населения в бассейне реки, большим количеством «грязных» городов в ее бассейне;

- ухудшают экологическую ситуацию водохранилища и плотины,

- грязные бытовые и промышленные стоки,

- требуется замена трубопроводов, ремонт очистных сооружений;

- как следствие всего: некачественная питьевая вода, способствующая ухудшению здоровья людей.

Глава 2. Экспериментальная часть

2.2. Проект «Дети — Волге: проектируем будущее»

Проведение регионального исследовательского проекта «Дети – Волге: проектируем будущее» было инициировано Департаментом образования Ярославской области. Главная цель проекта - привлечения обучающихся к исследовательской и практической деятельности, направленной на изучение, охрану, восстановление водных ресурсов реки Волги (Приложение 4 рис. 4) Этот проект имеет не только исследовательскую, но и профориентационную составляющую, поскольку реализуется в рамках «Школы будущих профессий».

Проведение Проекта осуществляетгосударственное образовательное автономное учреждение дополнительного образования Ярославской области «Центр детей и юношества» (далее – ГОАУ ДО ЯО «Центр детей и юношества»).

Участники проекта: обучающиеся образовательных организаций Ярославской области в возрасте 15 - 18 лет, проживающие в муниципальных районах Ярославской области, через которые протекает река Волга.

Цель проекта:

Изучить состояние воды реки Волги на территориях муниципальных районов Ярославской области, через которые протекает река Волга.

Этапы работы участников проекта

- Знакомство с проблемами реки Волги (из информации представленной, организаторами проекта и других источников).

- Знакомство с целями, задачами, участниками проекта.

-Знакомство с этапами реализации проекта (правилами отбора проб, показателями исследования воды, планируемыми результатами).

-Проведение отбора проб.

На первом этапе мы производили отборы проб воды из различных точек реки Волга (таблица 1).

Заборы проб были проведены в августе 2017 года, ноябре 2017 года и сентябре 2018 года.

Точки для забора проб были на всех этапах одни и те же. Забор проб проводился с помощью катера вместе с сотрудниками МЧС (Приложение 5 рис. 5-17).

Таблица 1 Точки отбора проб воды реки Волги участниками проекта на территории протекания реки Волги в пределах Ярославской области

Забор проб был проведен в двух точках: выше города Рыбинска по течению и ниже города, согласно методике, представленной в приложении 6. На следующий день после забора проб мы проводили их исследование в лаборатории кафедры «Охрана труда и природы» химико-технологического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Ярославский государственный технический университет».

2.2. Методики исследования

Для проведения экспериментальной части были использованы стандартные методики

- Определение присутствия органических загрязнений в воде органолептическим методом (методика Муравьёва А.Г.) [16] позволило установить интенсивности запаха воды. Для выводов использовались таблицы «Характер и интенсивность запаха» и «Определение интенсивности запаха воды» (Приложение 7 таблицы 1, 2).

- Определение присутствия посторонних примесей (веществ, ионов) в воде визуально-колориметрическим методом (методика Муравьёва А.Г.) [16] позволило определить цветность и мутность воды. Для выводов использовалась таблица «Шкала цветности на основе дихромата калия и сульфата кобальта» (Приложение 7 таблица 3)

Мутность определяли как качественный показатель визуально – по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке. Пробу описывали следующим образом: - прозрачная; - слабо опалесцирующая; -опалесцирующая; -слабо мутная; -мутная; -очень мутная (ГОСТ 1030).

- Методика определения активной реакции воды - водородного показателя (рН) с помощью индикаторной универсальной бумаги. При этом реакцию воды желательно определить сразу после взятия пробы. Это объясняется тем, что с течением времени реакция среды может измениться из кислой или нейтральной в слабощелочную вследствие выделения угольной кислоты.

- Методика определения карбонатной жесткости воды.

Для определения карбонатной жесткости в склянку 10 мм анализируемой воды добавляют 5-6 капель фенолфталеина. Возникновение розовой окраски говорит о наличии карбонат-ионов. Если окраска не появляется, то карбонат-ионы  в пробе отсутствуют

- Методика анализа содержания ионов железа Fe³⁺ в воде. Результаты исследования сравнивались с данными таблицы «Зависимость интенсивности окраски от концентрации ионов железа Fe³⁺ » (Приложение 7 таблица 4)

- Методика проведения качественного анализа ионов хлора в воде.

Для определения наличия ионов хлора достаточно использовать раствор нитрата серебра. Выпадение осадка будет свидетельствовать о наличии данных ионов в воде.

2.3. Исследование проб

Затем мы провели исследование проб воды по органолептическим показателям лаборатории кафедры «Охрана труда и природы» химико-технологического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Ярославский государственный технический университет» (Приложение 8 рис.18 - 28). Результаты исследования занесли в таблицу «Результаты исследования проб воды реки Волги по органолептическим и физическим показателям г. Рыбинск».

Таблица 2. Результаты исследования проб воды реки Волги по органолептическим и физическим показателям г. Рыбинск – август 2017

Таблица 3 Результаты исследования проб воды реки Волги по органолептическим и физическим показателям г. Рыбинск – сентябрь 2018

Определение качества воды методами химического анализа мы проводили на следующий день в лаборатории Ярославского государственного технического университета.

На кафедре «Охрана труда и природы» химико-технологического факультета с использованием специального оборудования мы изучили физико-химические показатели качества отобранной воды: содержание нефтепродуктов, органических веществ, тяжелых металлов, а также еще раз рассмотрели такие показатели, как цветность, мутность, запах, водородный показатель. Результаты исследования занесли в таблицу «Результаты исследования проб воды реки Волги по физико-химическим показателям г. Рыбинск»

Таблица 4. Результаты исследования проб воды реки Волги по физико-химическим показателям показателям г. Рыбинск – август 2017

Таблица 5. Результаты исследования проб воды реки Волги по физико-химическим показателям показателям г. Рыбинск – сентябрь 2018

 Выводы: в результате проведенного исследования органолептических показателей и химического анализа проб воды из разных источников, было установлено:

- обе пробы воды показали большой процент отклонения от нормы по таким показателям, как мутность и цветность;

- выше нормы оказались и такие показатели, как: в первый год содержание ионов железа, ХПК и нефтепродуктов, во второй год содержание ионов железа.

2.4. Сравнительный анализ результатов исследования по всем пробам.

В ходе работы над проектом и обсуждения результатов я объединила результаты по всем точкам забора и сделала обобщающие диаграммы по каждому из показателей, по которым были отклонения хотя бы в одной из точек забора.

Диаграмма 1. Содержание общего железа в пробах воды реки Волги

Содержание общего железа в пробах воды реки Волги превысило в несколько раз ПДК в сентябре 2018 практически во всех местах забора проб. Лишь в Угличе этот показатель в норме и Мышкина чуть выше нормы.

Диаграмма 2. Химическое потребление кислорода в пробах воды реки Волги.

А вот химическое потребление кислорода превышало ному в августе 2017 во всех районах, в сентябре же 2018 оно стало гораздо ниже ПДК.

Диаграмма 3. Содержание нефтепродуктов в пробах воды реки Волги.

Показатель содержания нефтепродуктов превышал ПДК в августе 2017 лишь в Рыбинске. А в сентябре 2019 этот показатель во всех районах равен 0.

Диаграмма 4. Цветность воды в исследуемых пробах воды реки Волги

Цветность превышает норму и в августе 2017 и в сентябре 2018 практически во всех точках забора проб. Удивляет, что этот показатель в Рыбинске и Тутаеве в сентябре оказался выше, чем в августе. Хотя «цветение воды», обусловленное их бурным размножением с осеннее время уже должно быть минимальным.

Диаграмма 5. Мутность воды в исследуемых пробах воды реки Волги.

Мутность воды – еще один показатель, превышающий норму в несколько раз, особенно в Рыбинске и Тутаеве, при чем в сентябре 2018 этот показатель достиг пика.

2.5. Выводы

Результаты проведенного исследования позволяют судить о том, что в районе города Рыбинска в двух разных местах забора проб воды сходными оказались показатели низкого качества воды.

Если учесть такой факт, что содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. А Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Эти обрастания вторично ухудшают органолептические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций.

Повышенный показатель ХПК – химическое потребление кислорода – свидетельствует о большом содержании в воде органических веществ – загрязнителей воды. Радует, что в сентябре 2018 года этот показатель по всем районам – в норме.

Повышенная цветность говорит о большом содержании сине-зеленых бактерий, что также ухудшает качество воды. Вероятно, это объясняет факт того, почему из кранов в нашем городе течет сильно хлорированная вода. Таким способом на очистных сооружениях пытаются решить проблему очистки воды.

Если выстроить диаграмму всех точек забора по всем показателям за 2018 год, то самыми проблемными, как и в 2017 году остаются водные ресурсы в Рыбинске и Тутаеве. Но улучшение состояния водной системы по ряду показателей: ХПК и нефтепродукты прежде всего, позволяет говорить о положительной динамике данной проблемы.

Диаграмма 6. Сентябрь 2018.

Заключение.

Проведенный нами анализ литературы и интернет-источников показал, что к экологическим проблемам, имеющим федеральное значение в области относятся проблемы, связанные со строительством и эксплуатацией Верхне-Волжских водохранилищ Углическое, Рыбинское, Горьковское. Прежде всего, это проблемы, связанные существующим режимом ГЭС, характерными уровнями и другими характеристиками Рыбинского водохранилища, не учитывающими требования санитарно-эпидемиологической службы, интересы ряда отраслей народного хозяйства, кроме энергетики. В Волжском бассейне как в целом, так и по Ярославской области идет деградация природных экосистем, нарастание токсичной нагрузки на водные объекты. Река Волга отнесена к водоемам качественного истощения. Значительное негативное воздействие на экологическое состояние Волжского бассейна оказывает промышленный, энергетический, сельскохозяйственный потенциал области, промышленные и бытовые отходы, неудовлетворительное состояние малых рек области.

Несмотря на снижение загрязнений речной воды органическими веществами, о чем свидетельствует общесанитарные показатели БПК, ХПК, согласно различным источникам, в реальности эти показатели остаются далеки от нормы и требуют более серьезного подхода к решению этой важной для здоровья населения проблемы.

Наша работа рассмотрела подробно лишь одну проблему – загрязнение Волги. Но мы постарались показать, что загрязнение Волги – это проблема, которая сопровождает или является следствием всего комплекса экологических проблем нашей области. Мы считаем, что это исследование представляет интерес, как для школьников, кому не безразлична экология региона, в котором они живут, так и для специалистов, работающих в данном направлении. Мы так же считаем, что проблемы реки Волги надо решать комплексно и начинать нужно с экологического воспитания детей.

Поэтому мы провели в старших классах нашей школы занятия по экологии, на которых рассказали о проекте «Дети-Волге: проектируем будущее», о тех результатах, которые мы получили. Накануне занятий мы проводили анкетирование ребят, чтобы выяснить их экологическую осведомленность. В анкетировании участвовало 92 человека – учащиеся 9-11 –х классов. Целью анкетирования было узнать отношение учащихся к проблемам реки Волги.

По итогам анкетирования, были сделаны следующие выводы:

- чуть более 65% опрошенных оценивают экологическую ситуацию в городе, как плохую. Следует заметить, что остальные 35% затрудняются ответить, и среди опрошенных не оказалось тех, кто расценивает экологическую ситуацию в городе как хорошую.

- по мнению участников анкетирования плохая экологическая ситуация выражается в первую очередь в том, что на улицах грязь и мусор (100% опрошенных), плохая вода и воздух (около 75%) и мало зелёных насаждений (50%).

- информацию об экологической ситуации учащиеся получают: из интернета (10%), из телепередач и книг (20%), от родителей (25%), составляют мнение из личных наблюдений (45%).

- в оценке экологической ситуации опрошенным помогают: беседы со знающими людьми и выступления известных ученых (7%), учебный процесс в школе (7%), телевидение (13%), внимание к экологическим проблемам в стране в последние годы (33%), личный опыт (40%).

- на вопрос о том, как учащие оценивают состояние реки Волга были получены такие (усредненные) ответы: «плохое», «трудно назвать хорошим», «вода недостаточно чистая» и т.п. Встречались ответы «ужасное», «отвратительное», сопровождавшиеся такими пояснениями как: «засорена», «можно увидеть плавающий мусор», «в нее выбрасываются отходы».
- 100% опрошенных убирают за собой мусор, отдыхая на водоёмах. Из них 6% считают, что чистота водоёмов не зависит от них, а 96% считают, что зависит и объясняют это таким образом: «Да, убирать мусор, не выбрасывать отходы в водоёмы, следить за людьми, которые выбрасывают мусор рядом с водоёмами и принимать какие-то меры». Некоторые ребята считают, что нужно ужесточать контроль и меры наказания за загрязнение водоёмов и ставить водоочистительные сооружения.

- все опрошенные подтвердили, что их здоровье зависит от качества питьевой воды. Чтобы улучшить его, 64% опрошенных предлагают пользоваться в каждом доме фильтрами, 20% предлагают устанавливать очистные сооружения и 16% не знают, каким образом можно улучшить качество питьевой воды.

После проведенной нами беседы наши одноклассники предложили в этом учебном году провести в День воды лекторий для родителей и учащихся 1-8 классов. Ведь экологическое просвещение – одна из действенных мер по решению экологических проблем.

В конце октября в Ярославле прошла встреча участников проекта, на котором были подведены еще одного года его работы (приложение 9 рис.30-32). На подведении итогов каждая группа озвучила свои выводы о качестве воды в Волге на территории региона. При этом в докладах групп часто звучали сведения о превышении предельно допустимой концентрации тех или иных веществ и неудовлетворительных органолептических показателях.

Сравнительный анализ помог подтвердить гипотезу исследования, он указал на то, что самыми проблемными в Ярославской области являются водные ресурсы городов Рыбинска и Тутаева. Вероятней всего это связано с промышленным потенциалом этих городов, близостью к гидроэлектростанции, некачественно организованных стоках предприятий, экологическим беспорядком на берегу, оставляемым после отдыха жителями города.

В целом данное исследование помогло нам освоить новые для нас методики исследования окружающей среды (водной), изучить степень загрязненности реки Волги на разных участках по органолептическим и физическим показателям, по физико-химическим показателям, что позволило в итоге провести оценку факторов и причин, способствующих нарушениям природного баланса.

Так как экологическая ситуация в нашем городе оставляет желать лучшего, а качество воды в Волге продолжает ухудшаться, необходимо срочно предпринимать меры, и привлекать как можно больше людей разных возрастов и профессий. Важно, чтобы правительство играло главную роль в защите окружающей среды, в данном случае в очищении волжской воды и сохранении её видового состава. Мы же, школьники, студенты и взрослые люди можем делать следующее:

1. Самостоятельно следить за состоянием окружающей среды;

2. Следить за собой и не загрязнять окружающую среду;

3. Делать замечания тем, чьи действия наносят вред окружающей среде;

4. Объяснять своим друзьям, знакомым, как важно заботиться о состоянии окружающей среды.

5. С самого детства знакомить детей с понятиями экология и охрана окружающей среды.

Возможны следующие нововведения на региональном уровне:

1.Проведение массовых экологических акций в городах оьласти;

2.Укрепление административных и законодательных мер в целях предотвращения посягательств пригодные к использованию водосборные площади;

3.Введение экологии в школах в качестве обязательного общеобразовательного предмета, использование на уроках биологии краеведческий и природоохранный материал.

4. Применение там, где это необходимо, принципа "загрязнитель платит" ко всем видам источников загрязнения, на промышленных объектах и за их пределами;

5. Поощрение строительства очистных сооружений для бытовых и промышленных сточных вод, разработка соответствующих технологий с учетом местной практики;

6.Установление норм в отношении сброса сточных вод и тех вод, в которые они сбрасываются;

7.Обязательная экологическая экспертиза всех крупных водохозяйственных проектов, способных нанести ущерб качеству воды и водным экосистемам;

8.Разработка и применение экологически чистой технологии;

9.Очистка и безопасное повторное использование коммунально-бытовых сточных вод в сельском хозяйстве;

10.разработка биотехнологии для обработки отходов,

11.Защита подземных вод: разработка сельскохозяйственных методов, которые не приводят к деградации подземных вод;

12.Проектирование и эксплуатация мусорных свалок на основе надежной гидрогеологической информации и экологической экспертизы с использованием наиболее целесообразной технологии.

И, наконец, повторимся: необходимо качественное экологическое воспитание населения, начиная с дошкольного возраста.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Найденко, В.В. Великая Волга на рубеже тысячелетий. От экологического кризиса к устойчивому развитию / В.В. Найденко. – Том 2. - Нижний Новгород : Издательство «Промграфика», 2003. – 368 с., ил. ISBN 5-901915-04-6

Литвинов, А.С. Экологические проблемы водоемов верхней Волги в современных условиях и пути их решения : экологический атлас / А.С. Литвинов, Л.Г. Корнева, А.И. Копылов [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.eco.ulstu.ru

Насирбейк, А. Экологические проблемы реки Волги : справка / А. Насирбейк [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://eco.rian.ru/documents/20090714/177327889.html

Бухарицин, П.И. Экологические проблемы малых рыбохозяйственных водоемов низовьев Волги : сборник / П.И. Бухарицин, Лабунская / под ред. проф., д.м.н. Н.Н. Ильинских [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://tele-conf.ru/sborniki-nauchnyih-trudov/

О состоянии и об охране окружающей среды Саратовской области в 2009 году : доклад. – Саратов, 2010. – 280 стр.

Адамеску, А.А.Возрождение Волги - шаг к спасению России [Текст] / А.А. Адамеску, П.П. Анисимов, В.И. Борисов [и др.]. - М. : Экология, 1997. - 511 с.  ISBN 5-71120-0781-9

Федеральная целевая программа «Оздоровление экологической обстановки на реке Волге и ее притоках, восстановление и предотвращение деградации природных комплексов Волжского бассейна», 2007.- [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lawrussia.ru/texts/legal_689/doc689a781x136.htm

Актуальные проблемы экологии Ярославской области: Материалы Второй науч.-практич. конференции. Том 1. – Ярославль: Издание ВВО РЭА, 2002. – 270 с.

Ласкорин Б.Н., Лукьяненко В.И. О качестве воды Волго-Каспийского бассейна // Вестник АН СССР, 1990, №10, с.14-25.

Лукьяненко В.И. О генеральной концепции охраны водоемов от загрязнений // Вестник АН СССР, 1990, №4, с.75-81.

Лукьяненко В.И., Ривьер И.К., Литвинов А.С., Копылов А.И. Экология Верхней Волги: современное состояние, проблемы и пути их решения. Ярославль: Издание ИБВВ РАН, 1994. 45 с.

Лукьяненко В.И. Экология водоемов. Охрана и рациональное использование рыбных запасов бассейна Волги (концепция, цели, задачи). Тольятти: Издание Института экологии Волжского бассейна РАН, 1993. 30 с.

http://вода-рф.рф/Регионы_России/2524/Ярославская_область

http://meridian12.ru/ekologicheskie-problemy-volgi/

https://www.yar.kp.ru/daily/26238/3120978/

Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд., доп. И перераб. – СПб.: «Крисмас+», 2009.

Приложение 1

Рис .1. Карта Волжского бассейна

Приложение 2

Рис. 2. Река Волга на территории Ярославской области

Приложение 3

Рис. 3. География участников проекта

Приложение 4

Рис. 4 Логотип проекта «Дети – Волге: проектируем будущее»

Приложение 5

Фотографии сделаны в августе 2017 года членом команды проекта Великановой Е.

Рис 5. Команда исследователей Рис. 6. У места забора пробы

Рис. 7. Забор пробы 1 Рис. 8 Забор пробы 2

Рис 9. Проведение исследования Рис. 10

Рис 11. Проведение исследования Рис. 12.

Фотографии сделаны в сентябре 2018 года

Рис 13. Команда исследователей Рис. 14. Забор пробы

Рис. 13. Проведение исследования Рис. 14

Рис 15. Проведение исследования Рис. 16

Рис 17. Проведение исследования

Приложение 6

Порядок работы по отбору, хранению и транспортировке проб воды реки Волги

Порядок отбора проб воды реки Волги основан на ГОСТ 31861-20123 «Вода. Общие требования к отбору проб» и рекомендациях Р 52.24.353-2012 «Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод».

Для отбора проб требуется:

- устройство для отбора проб, состоящее из стеклянного трехлитрового баллона, закрепленного на тросе (шнуре, веревке или в специальной сетке). К баллону для утяжеления необходимо прикрепить груз или поместить его в тяжелую оправу. Для проверки прочности и работоспособности устройства необходимо провести предварительные испытания.

- 3 пластиковых бутыли с пробками емкостью 1,5 литра (неиспользованных, приобретенных в магазине упаковки) с этикетками, на которых указано место отбора проб и номер пробы.

- пластиковая воронка - универсальная индикаторная бумага

- водный термометр для измерения температуры воды (при отсутствии водного термометра можно использовать обычный воздушный термометр, опущенный в стеклянную банку (емкость 250 мл) с отобранной исследуемой водой. В этом случае нужна дополнительно стеклянная банка емкостью 250 мл).

Определение места отбора проб

Для оценки качества воды по отношению к нормативам содержания (предельно допустимых концентраций) в ней показателей чаще всего используется точечный отбор проб (см. Понятия и термины). При выборе точного места отбора необходимо, чтобы проба была репрезентативной (адекватной водному объекту в данном месте), т.е. вода должна быть отобрана в створе (см. Понятия и термины) ее полного смешения. Для упрощения проведения отбора проб рекомендуется проводить его на стрежне реки (см. Понятия и термины).

Процесс отбора проб

Предварительная подготовка: в большой емкости в течение 10 минут прокипятить стеклянный трехлитровый баллон и банку емкостью 250 мл, которые будут использоваться для отбора проб воды и определения рH и температуры. После остывания баллон и банку закрыть чистыми пластиковыми крышками. Перед выходом на отбор к баллону прикрепить трос (шнур, веревку), привязать груз, крышку снять непосредственно перед отбором проб.

Для отбора проб баллон, закрепленный на тросе с прикрепленным грузом, опустить в воду. После заполнения баллон поднять из воды. Провести определение Рh и температуры (важно сделать это сразу после отбора пробы). Для определения температуры из стеклянного баллона в банку емкостью 250 мл налить исследуемую пробу воды, опустить в нее термометр и через 3 минуты снять показания, не вынимая термометр из воды. Затем в ту же банку опустить часть полоски универсальной индикаторной бумаги, через 1 минуту вынуть полоску и сравнить ее цвет с эталонной шкалой на упаковке.

Определить по шкале показания рH. Результаты записать. Воду из стеклянного баллона перелить в пластиковую бутылку, предварительно ополоснув ее 3 раза исследуемой водой. Переливать воду из баллона через воронку нужно аккуратно, так, чтобы она стекала в бутылку по ее стенке (очень важно для результатов исследования). Бутылку наполняют водой до переливания через край, после чего закрывают пробкой так, чтобы в бутылке не оставалось пузырьков воздуха (наличие воздуха в бутылке может исказить результаты исследования). К бутылке прикрепляют этикетку (если это не было сделано ранее). Для достоверности результатов исследования в каждой точке отбора необходимо взять 3 пробы, каждый раз набирая воду в стеклянный баллон и проводя все ранее описанные действия, включая измерения pH и температуры каждой пробы.

Хранение и транспортировка проб

Для дальнейших исследований пробы необходимо доставить в лабораторию в течение следующих 24 часов. Для сведения к минимуму процессов, изменяющих первоначальный химический состав проб воды, их необходимо хранить в холодильнике при температуре от 2⁰ до 5⁰С в темноте. При транспортировке проб в лабораторию необходимо создать условия, препятствующие нагреванию проб, излишнему взбалтыванию и самопроизвольному открытию пробок бутылок.

Понятия и термины

Точечная проба воды – проба воды, получаемая однократным отбором необходимого объёма воды в точке отбора проб.

Створ - условное поперечное сечение водоема или водотока, в котором производят комплекс работ для получения данных о показателях состава и свойствах воды.

Стрежень реки – линия, проходящая по наибольшим глубинам и по струе течения наибольшей скорости. Стрежень реки обычно совпадает с меженным фарватером, но далеко не всегда и везде совпадает с серединой реки.

Приложение 7

Таблица 1

Характер и интенсивность запаха

Таблица 2

Определение интенсивности запаха воды.

Таблица 3

Шкала цветности на основе дихромата калия и сульфата кобальта

Таблица 4

Зависимость интенсивности окраски от концентрации ионов железа Fe³⁺

(реагент NH₄CNS).

Приложение 8

Фотографии сделаны в сентябре 2018 года автором данного проекта Сапрыкиной А.

Рис. 18. Исследование воды в лаборатории Рис. 19.

Рис. 20. Исследование воды в лаборатории Рис. 21.

Рис. 22. Исследование воды в лаборатории Рис. 23.

Рис. 24. Исследование воды в лаборатории Рис. 25.

Рис. 26. Исследование воды в лаборатории Рис. 27.

Рис. 28. Исследование воды в лаборатории

Рис. 29. Команды исследователей.

Приложение 9

Рис.30. Участники проекта

Рис. 31 Подведение итогов года Рис.32