XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Состояние воды в реке Юца
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Вода – красота всей природы. Вода жива, она бежит или волнуется ветром, она движется и дает жизнь и движение всему ее окружающему.
Иван Аксаков
Ни один из живых организмов нашей планеты не может существовать без воды. На протяжении всей своей жизни человек ежедневно имеет дело с водой. Он использует ее для питья и приготовления пищи, для умывания, хозяйственной деятельности. Воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. Плохое состояние источников питьевого водоснабжения, устаревшие во многих районах водопроводные сети, неудовлетворительная очистка и обеззараживание пагубно отражается на состоянии здоровья людей. В действие приводят разные методы очистки, но у нас нет уверенности, что вода, которую мы пьем, действительно чистая и пригодная для питья. Эта проблема очень актуальна сегодня. Именно поэтому объектом моей исследовательской работы стала вода.
В районе города Пятигорска протекают две реки: Подкумок – это более крупная река, и малая река Юца, которая впадает в Подкумок. Из этих рек берётся вода для городского водопровода. Тревогу вызывает катастрофическое положение, сложившееся на малых реках, в том числе и на реке Юца. От малых рек, ручьев и родников зависит состояние больших рек. Малые реки особенно чувствительны к воздействию со стороны людей. Теперь этим рекам всё чаще грозят обмеление, загрязнение вод, а то и полное исчезновение. Вдоль берегов этой реки идёт строительство жилых домов, промышленных предприятий, сбросы и сточные воды от которых попадают прямо в реку. Не оберегаются, а в большей части разрушаются и уничтожаются родники и ручьи, которые питают Юцу. Я решила провести исследование воды из реки Юца.
Город Пятигорск может считаться достаточно благополучным в отношении чистоты окружающей среды, по сравнению со многими другими субъектами РФ. Но и он в последние годы подвергается антропогенному воздействию: растет число жителей и отдыхающих, следовательно, растет число автотранспорта и мусора (слайд с мусором). Наиболее сильному воздействию подвергается воздушная среда, но состояние почвы и гидросферы также вызывает тревогу. Поэтому вопрос оценки качества воды города является на сегодняшний день очень актуальным.
Цель научного проекта: исследовать качественный состав воды реки Юца.
Задачи:
1. Определить значение воды для жизни человека
2. Провести исследование качества воды в реке Юца
3. Определить экологическое состояние реки Юца
Объект исследования: вода трех районов вблизи истока реки, в районе городской водокачки, около лицея №20, а также вода, сбрасываемая в реку водокачкой.
2. Методика исследований
Работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической части я изучала, систематизировала и обобщала материалы по интересующим вопросам, а в практической части проводила исследовательские эксперименты.Исследовала состояние воды по методикам, описанным в Практикуме по экологии авторы С.В.Алексеев, Н.В.Груздев, А.Г.Муравьев, Э.В.Гущина. 2005 г.Определение органолептических показателей и химический анализ воды проводили в условиях школьной химической лаборатории силами школьников и преподавателя химии (руководителя) на доступном современном оборудовании.
Во время опытов соблюдались меры техники безопасности и гигиены. Исследования воды реки Юца проводилось по следующим параметрам: органолептические показатели; кислотность; содержание растворенного кислорода; органические примеси; жесткость. Полученные результаты в процессе исследования воды реки Юца сравнивались с общими требованиями к составу и свойствам воды (Сан Пин 2.1.5 980-00).
3. Результаты работы
3.1 Обзор литературы
3.1.1. Географическое положение реки Юца
Река Юца протекает по территории Ставропольского края. Исток расположен на западном склоне хребта Джинал около города Кисловодска. Название тюркское, переводится как – чистая вода. Река Юца имеет длину 41 километр, площадь бассейна водосбора составляет 254 км 2. Притоки расположены, в основном, с правой стороны, всего их 39 и они составляют общую длину - 55 километров. Питание смешанное: атмосферные осадки, родниковая с горных хребтов и речная вода из притоков. Характер ее притоков горный на всем протяжении. Большим рукавом данного водного объекта является речка Джуца, которая имеет длину 7,5 тысяч метров.
3.1.2. Основные источники загрязнения природных вод.
Вода самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества- соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Источники загрязнения водных объектов многообразны. Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий, сбрасываемые в водоемы без предварительной отчистки.
Туда же попадают воды загрязненные отходами со свалок, ядохимикатами и удобрениями с сельскохозяйственных угодий. Во многих регионах мира загрязнения вод все больше происходит из-за кислотных дождей. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Доля промышленности в загрязнении поверхностных вод в некоторых регионах составляет около 70-80 %. Наиболее распространённым, опасным и повсеместным загрязнителем воды стали нефтепродукты. Этому способствует широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях хозяйства, добычи нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, потери при её транспортировке. Попав в водоём, одна тонна нефти растекается на его поверхности на площади 12 км2 . Особенно сильные бедствия происходят во время аварий при добыче и транспортировке нефти. Даже незначительное содержание её (0,2-0,4мг/л) придаёт воде специфический запах, который в течение долгого времени не удаётся устранить никакими способами. В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые не только придают воде резкий, неприятный запах, но и нарушают биологические процессы в водоёмах. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительные количества цинка и меди. Появившиеся в последние десятилетия в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно небольшие концентрации их ведут к прекращению роста водной растительности, неприятному запаху, иногда образуют стойкие скопления пены. Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоёмы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоёмов, нарушают их термический, гидрохимический и гидробиологический режимы. Ежегодно в атмосферу Земли с промышленными выбросами поступает более 50 млн. тонн оксидов азота, 200 млн. тонн оксида углерода, около 150 млн. тонн пыли и 120 млн. тонн золы. Воздушные потоки перемещают твердые частицы на большие или меньшие расстояния , а по пути они нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли и водных объектов в виде кислотных дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от места их зарождения.
Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков, наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Ливневые стоки с городских территорий, площадь которых измеряется десятками, сотнями и тысячами квадратных километров, включает значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных стоков их большей частью не подвергают очистке. Эти стоки поступают в водоёмы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.
Один из крупных источников загрязнения вод - сельское хозяйство. Основные загрязняющие ингредиенты в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий - частицы почвы, органическое вещество (гумус) , удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесённых на склоновые земли удобрений вымывается до 20 % азота,2-5 % фосфора и 10-70 % калия. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами огромна. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды и приводят к нарушению процессов самоочищения.
Многие реки, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего на тех участках, где осуществляют молевой сплав. До 10 % брёвен тонут и остаются лежать на дне. На дно же оседает и кора, сдираемая с брёвен при их ударах о камни, друг о друга и о берега. Затонувшая древесина медленно разлагается, поглощая из воды кислород и отравляя её фенолами и другими вредными веществами. В некоторых районах водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых.
За последние десятилетие существенным источником загрязнения рек и водоёмов стала рекреация, особенно такие её виды, как массовое купание и прогулки на маломерных судах.Часто загрязняют реки и озёра и сами жители. Летом, выезжая на речку отдохнуть, оставляют мусор, не затушенный костер, битые бутылки, моют машины в реке.
Итак, деятельность человека существенно изменила химический состав водоёмов, в результате чего водные объекты стали представлять собой сложнейший раствор многочисленных веществ и в некоторых случаях превращаются в мёртвые водоёмы.
И сегодня человечество вынуждено решать проблему очистки воды уже глобально.
3.1.3. Основные требования к качеству вод используемых
для хозяйственно – бытовых нужд.
Оценка качества водной среды зависит от цели и характера использования их водных ресурсов. Разумеется, что хозяйственно – питьевое и культурно – бытовое водопользование населения, ведение рыбного хозяйства, орошение сельскохозяйственных земель и различные виды промышленного водоснабжения предъявляют различные требования к качеству воды. К качеству воды для водоснабжения населения предъявляются наиболее высокие требования (экологические и гигиенические).
В водном законодательстве Российской Федерации в основе наиболее распространённых гигиенических критериев качества воды лежат следующие требования: вода, используемая населением для питьевых и других целей, должна соответствовать физиологическим потребностям человека по органолептическим свойствам (запах, привкус, окраска) и солевому составу, быть безвредной и безопасной при её использовании. Действующие гигиенические нормативы играют большую организующую роль при проектировании новых и реконструкции старых промышленных предприятий. Они дают научно обоснованный критерий качества воды для оценки санитарной охраны водных объектов. Во многих случаях эти нормативы способствовали совершенствованию методов очистки сточных вод промышленных и коммунально – бытовых предприятий. Требования к качеству вод, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд приведены в таблице.
Требования и нормативы к питьевой воде
|
Показатели |
Требования и нормативы |
|
Плавающие примеси (вещ-ва) Запахи, привкусы Окраска Реакция (рН) Минеральный состав Биохимическая потребность в кислороде Бактериальный состав Токсичные химические вещества |
На поверхности водоёма не должны обнаруживаться плавающие плёнки, пятна минеральных масел и скопления других примесей. Вода не должна приобретать запахи и привкусы более 2 баллов, обнаруживаемые непосредственно или при последующем хлорировании. Не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см Не должна выходить за пределы рН 6,5-8,5 Не должен превышать по сухому остатку 1000 мг/л, в т.ч. СI- – 350 мг/л и SO42-- 500 мг/л Полная потребность воды при 20˚ С не более 3 мг/л Вода не должна содержать возбудителей кишечных заболеваний. Число бактерий группы кишечных палочек (коли - индекс) не более 10000 в 1 л воды. Не должны содержаться в воде в концентрациях, превышающих нормативы |
3.2. Результаты исследований.
Параметр №1. Цвет
Определяем цвет воды. Чистая вода бесцветная, а если вода имеет оттенок, то это значит, что вода непригодна для питья. Присутствиев воде растворенного железа и марганца - такая вода первоначально прозрачна, но при отстаивании или нагреве приобретает желтовато - бурую окраску, что является причиной ржавчины подтеков на сантехнике. При повышенном содержании железа вода также приобретает характерный «железистый» привкус.
Берём пробирку и наливаем в неё по очереди каждый из образцов и с обратной стороны приложить к ним лист бумаги.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
бесцветная |
бесцветная |
желтая |
бесцветная |
Вывод: образцы под номером 1,2,4 отвечают требованиям СанПина
Параметр № 2. Запах
Необходимо определить запах воды. Для этого нужно будет нагреть воду до 50-60С, для этого нам понадобится термометр. Когда вода будет нагрета, определим запах. Запах зависит от загрязнения воды химическими веществами, живущими и отмирающими микроорганизмами.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Без запаха |
Без запаха |
Затхлый, неприятный запах |
Запах железа |
Вывод: образцы под номером 1,2 отвечают требованиям СанПина
Параметр № 3. Прозрачность
Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмом, содержания химических соединений.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Прозрачная |
Небольшая мутность |
Мутная |
Прозрачная |
Вывод: образцы под номером 1,4 отвечают требованиям СанПина
Параметр № 4.Осадок
Осадок состоит из органических элементов; нерастворенных в воде неорганических солей. При контакте с кислородом растворимые соединения окисляются и выпадают в осадок, принимая нерастворимую форму. Основная причина осадка — железо, марганец (их высокое содержание).
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Без осадка |
Без осадка |
Гелевидный осадок |
Серо- белый песок |
Вывод: образцы под номером 1,2 отвечают требованиям СанПина
Параметр № 5.Плавающие примеси
На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Нет |
Нет |
Нет |
Нет |
Вывод: все образцы отвечают требованиям СанПина
Параметр № 6. Определение РН-фактора воды
Определить pH-фактор воды. Я налила в банки образцы воды и опускала лакмусовые бумажки. Потом оценила их цвет.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
5 pH |
7pH |
8pH |
6pH |
Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Значение рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5 - 8,5.
Вывод: все образцы отвечают требованиям СанПина
Параметр № 7. Количество кислорода в воде
Определение кислорода в воде. Я взяла 4 баночки и налила в каждую воду и оставила на сутки. На стенках ёмкости появились пузырьки, что означает наличие кислорода в воде, чем больше кислорода в воде, тем больше пузырьков.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Нет |
Немного |
Нет |
Немного |
Вывод: все образцы отвечают требованиям СанПина
Параметр № 8. Наличие в воде органических примесей
Определение в воде органических веществ. В каждый образец нужно добавить раствор перманганата калия (марганцовки), и если окраска останется прежней, значит, что органических веществ в воде не содержится.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Без изменений |
Незначительное изменение цвета |
Значительное изменение цвета |
Без изменений |
Вывод: образцы под номером 1,2,4 отвечают требованиям СанПина
Параметр № 9. Жёсткости воды
Жёсткость воды зависит от содержания в ней катионов кальция и магния, которые присутствуют в воде в составе сульфатов, гидрокарбонатов, хлоридов. При воздействии высоких температур будут осаждаться соли кальция, магния и будет образовываться накипь.
|
Вблизи истока |
Около водокачки |
Около лицея №20 |
Сброс из водокачки |
|
Малое количество осадка |
Небольшое количество осадка |
Большое количество осадка |
Небольшое количество осадка |
4. Заключение и выводы
Более 85% всех обменных процессов в организме происходит в водной среде. В насыщенном водой организме кровь содержит до 94% воды, а идеальное содержание воды внутри клетки должно быть примерно 75%. Следовательно, вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья человека.
Проведенное исследование качества воды в реке показало, что воду в реке на выбранных участках можно считать чистой (вблизи истока, около водокачки), либо слабозагрязненной (около лицея №20). Качество воды в реке Юце можно считать удовлетворительным. Сброс из водокачки имел запах железа, я думаю, это связано с тем, что вода вытекает из старой проржавевшей трубы и, в результате приобретает соответствующий запах. Протекая через город, река становится более грязной (это показывают пробы, взятые около лицея №20). Следовательно, основными источниками загрязнения являются граждане, живущие рядом с рекой, и отдыхающие, которые оставляют на берегах реки мусор и различные отходы.
Для сохранения целостности экосистемы необходимо предотвращать засорения русла реки в пределах города, регулярно производить очистку прибрежной территории, вести постоянный контроль качества воды, контролировать образование несанкционированных свалок в пойме реки, вести разъяснительную работу со школьниками и населением.
Выводы:
1.Определила значение воды в жизни человека и пришла к выводу, что чистая вода необходима для здоровья человека.
2. Провела исследование качества воды на 3-х определенных участках реки Юца и выя вила следующее: воду в реке на выбранных участках можно считать чистой (вблизи истока, около водокачки), либо слабозагрязненной (около лицея №20) и слабозагрязненную воду нельзя употреблять без предварительной очистки (фильтрование и кипячение)
3. Определила экологическое состояние реки Юца – близко к сильному загрязнению из – за несанкционированных свалок и сброса сточных вод.
5. Литература
1. Алексеев С.В., Груздев Н.В., Грушина Э.В. Экологический практикум школьника. М.: Учебная литература, 2005 г.
2. Багдасарян Г.А. и др. Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу воды поверхностных водоемов. М., 1981 г.
3. Бутенко Н.И. и др. Физическая география Ставропольского края. Ставрополь: Сервисшкола, 2000 г.
4. Вишнякова В.Ф. и др. Экология Ставропольского края. Ставрополь: Сервисшкола, 2000г.
5. http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/8/8514/
6. http://www.pyatigorskgid.ru/nature/river/reka-yutsa.html
Вблизи истока Около водокачки
Около МБОУ лицея №20
На окраине с. Юца
Пробы из рек Исследование воды