XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ЛЕВОБЕРЕЖЬЕ ОКИ ВБЛИЗИ МИКРОРАЙОНА ПЕТРОВСКОЕ г. АЛЕКСИН

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Головченко Е.С. 1

---

1МБОУ "СОШ №9" г. Алексин Тульской области

Чадалина Н.Н. 1

---

1МБОУ "Гимназия №13" г. Алексин Тульской области

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность работы. Одной из проблем нашего времени является экологическое состояние окружающей среды. Мы не подозреваем, что при нашем легкомысленном отношении к природе, нарушаем не только установленные природой законы, но и на корню губим свое существование. Это проявляется в том, что на сегодняшний день мы уже не можем порадоваться натуральной пище, свежему воздуху и чистой воде. Проблему комплексного исследования источников подземных вод, питающих Оку, считаем актуальной.

Цель работы: дать оценку экологического состояния источникам подземных вод, расположенных на левобережье Оки на участке Петровское - Красное.

Задачи:

1. Изучить гидротехнические и гидрогеографические особенности родников.

2. Дать оценку экологическому состоянию местности, где расположены источники подземных вод.

3. Определить физико-химических показателей воды источников, расположенных на левобережье Оки на участке Петровское - Красное.

4. Сравнить полученные результаты и сделать выводы

Объект исследования: источники подземных вод, расположенных на левобережье Оки на участке Петровское - Красное.

Предмет исследования: местоположение, обустройство источников, изучение физико-химических показателей воды этих источников.

Глава 1. Экологическое состояние реки Оки

Главной проблемой верхней Оки, да, пожалуй, и не проблемой, а настоящей трагедией, является изменение русла и катастрофическое обмеление в результате варварской «хозяйственной» деятельности человека. В первую очередь это бездумная и порой полностью бесконтрольная добыча нерудных материалов, как в многочисленных прибрежных карьерах, так и непосредственно из самой реки. Работы не прекращаются даже в период нереста.

В результате такой деятельности уродуется формировавшееся веками природное русло реки, меняется ее глубина, ширина, скорость течения, оползает берег, пропадают некогда знаменитые окские пляжи, уничтожаются нерестилища и прибрежные биоценозы. А ведь несколько десятилетий назад именно верхняя Ока считалась самым благополучным с точки зрения устойчивости русла и богатства ихтиофауны участком реки.

Значительное влияние на обмеление реки оказывает также забор воды на различные хозяйственные нужды: для полива расположенных в пойме сельскохозяйственных угодий, работы ТЭЦ, но самое главное, в районе села Красное построена водозаборная станция. Отсюда вода направляется в крупный промышленный центр – Тулу.

По оценкам экологов за последние годы уровень воды на участке Калуга-Алексин опустился примерно на 1,5 - 3 метра и продолжает неуклонно падать. Если подобные темпы обмеления сохранятся, то лет через десять «самая русская из всех русских рек» превратится в ручей. Уже сейчас судоходство на верхней Оке прекращено. Каждый год на реке появляются новые островки, которые постепенно зарастают ивняком и сливаются с береговой линией. Подпитывают Оку маленькие речушки и ручейки, которые начинаются родниками. Поэтому их важно сохранить.

Глава 2. Методика выполнения работы

2.1. Краткое описание маршрута

И сследование водных объектов, которые подпитывают Оку, было начато в 2019 году. Был определён маршрут от микрорайона Петровское, где мы проживаем, до границы с Калужской областью, приблизительно восемь километров.

Р ис.1. Пункты отбора проб воды

На этом участке реки, в Оку впадают три небольших речки: Любимка и Ковшина, в междуречье которых в 1776-1778 гг. возникло сельцо Петровское, и река Пыталь, начинающаяся в Ферзиковском районе Калужской области.

К роме поверхностных вод в Оку впадают родниковые ручьи подземных источников. Была поставлена задача: выявить эти источники на левом берегу Оки и на берегах её притоков, дать оценку их экологического состояния.

Н ами было выявлено пять родников на склонах реки Любимки, и пять в долине Оки. Пункты отбора проб воды показаны на рис 1.

2.2. Методика гидрохимических исследований

В пунктах исследования описывали геологические условия выхода подземных вод, рельеф, экологическое состояние окружающий родник территории, состояние родникового ручья, определяли расход воды, температуру воды в источнике и родниковом ручье с помощью электронного термометра. Физико-химические показатели воды из родников определяли в школьной химической лаборатории. Так как в школе отсутствуют специальные полевые лаборатории, химический анализ воды проводили исходя из реактивов и оборудования, имеющихся в школе. Более точный химический анализ воды из источника №5, расположенного в долине Любимки, провела бывший член экологического объединения школы, а ныне студентка химического Вуза Москвы, Ерохина Наталья (см. приложение 1, таб.1).

Физические показатели качества воды

Запах: определяется при температуре 50-60⁰С. Необходимо заполнить пробирку исследуемой водой, нагреть, закрыть пробкой, взболтать, а затем открыть пробку и понюхать.

Определения вкуса и привкуса

Питьевая вода должна быть приятного, освежающего вкуса, без какого-либо постороннего привкуса. Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (соленый, кислый, щелочной, металлический и т.д.). Брать пробы можно только из источников питьевой воды

Прозрачность и мутность: определяется по способности воды пропускать видимый свет. Для количественного определения прозрачности воды можно использовать стакан из прозрачного бесцветного стекла ёмкостью 40-50 мл. Налив воду в сосуд и подложив под него бумагу с текстом, определяют уровень, с которого сквозь воду видны буквы. С помощью линейки измеряют высоту столбика воды – показателя прозрачности. Доступная прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см.

Цветность: цвет зависит от наличия в воде примесей органического и минерального происхождения и обусловлен содержанием гуминовых веществ, которые вымываются из почвы.

В пробирку из бесцветного стекла диаметром 10-15 мм и высотой 10-12 см наливают 8-10 мм исследуемой питьевой воды и сравнивают с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Хорошая питьевая вода должна иметь цветность ниже 20⁰С. Допускается цветность до 40⁰С.[1,3,4]

Химические показатели качества питьевой воды

Выполнение анализа на pH:

В пробирку наливают анализируемую воду (5мл). Добавляют пипеткой 3-4 капли (около 0,10 мл) раствора универсального индикатора, встряхивают пробирку. Окраску раствора сразу же сравните с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.

Выполнение анализа на хлориды:

В пробирку наливают 10 мл анализируемой воды. Добавляют пипеткой 3 капли раствора хромата калия. Герметично закройте склянку пробкой и встряхните, чтобы перемешать содержимое. Постепенно добавляйте в содержимое пробирки раствор нитрата серебра при перемешивании до появления неисчезающей бурой окраски.

Выполнение анализа на сульфаты:

В пробирку наливают 10 мл анализируемой воды. Добавляют в пробирку 0,5 мл соляной кислоты (1:5) и 2мл 5% раствора хлорида бария. Закрывают склянку пробкой и перемешивают содержимое. Наблюдают за выпадением осадка. 

Жёсткость воды: обусловлена содержанием в воде солей кальция и магния. Анализ жёсткости воды в лабораторных условиях довольно сложен.

Для оценки жёсткости можно использовать мыльный раствор. Наполнив чистую склянку исследуемой водой, добавляют к ней немного мыльного раствора, склянку взбалтывают: в жёсткой воде мыльная пена почти отсутствует. В мягкой воде её будет много.

Сухой остаток. По количеству сухого остатка судят о степени минерализации воды. Его определяют при выпаривании одного литра отфильтрованной воды и высушивании остатка при температуре 110⁰С до постоянной массы. Обращают внимание на цвет сухого остатка.[5,6,7,8]

Глава 3. Результаты исследования

3.1. Гидротехнические и гидрогеографические сведения о родниках

Родники, расположенные в долине речки Любимки

В ходе рекогносцировочного обследования четырёх родников, расположенных на склоне Любимки, установлено следующее. Все родника находятся на крутом правом склоне речки, которая протекает по дну глубокого оврага, среди старых хозяйственных построек.

Р одник №1. Выход воды на поверхности заделан брёвнами. Над родником расположен металлический навес с полочкой. Вода вытекает из металлической трубы, диаметром 0,12 м. Вода вытекает сильной струёй, спокойно (рис.2).

Высота родника над уровнем воды в Любимке 8 м, расстояние до уреза речки 200 м. Дно родника песчано-каменистое. Родник и родниковый ручей находится под кроной деревьев. Дно ручья загрязнено растительной ветошью, заилено.

Рис. 2. Родник №1на правом склоне р. Любимки

Ширина родникового ручья достигает 0,15 м, глубина 0,02 м. Температура воды в роднике в летнее время 6⁰С, в ручье 9⁰С. Расход воды - 0,2 л/сек., скорость течения воды в ручье -0,056 м/сек. Вода используется населением для питья, его воды подпитывают речку Любимку.

Р одник 2. Выход воды на поверхность происходит на высоте 5 м над уровнем воды в Любимке через глинисто-песчаный пласт. Место выхода воды на поверхность заросло бурьяном. Вода вытекает из металлической трубы длиной 4 м, диаметром 0,05 м. Вода из трубы вытекает спокойно. Родник и родниковый ручей находятся под кроной деревьев. Дно ручья захламлено листовым опадом, сучьями, бытовым мусором, заилено. Ширина родникового ручья у истока 0,5-0,52 м, потом ручей сужается до 0,12 м., глубина ручья – 0,04м. Температура воды в роднике летом - 6⁰С, в ручье 9⁰С градусов, расход воды 0,2 л/сек.

Родник не обустроен. Вода из родника населением не используется (рис.3).

Рис. 3. Родник №2 на правом склоне р. Любимки

Р одник №3. Выход воды осуществляется через нержавеющую трубу, диаметром 0,05м, закрытую металлической пробкой с отверстием. Пласт, из которого вытекает подземная вода глинисто-каменистый. Вода вытекает спокойной струйкой. Высота источника над уровнем воды в реке 6-7 м, расстояние от уреза речки – 15 м. Над источником расположен металлический навес с полочкой.

Дно родникового ручья глинистое, его ширина 0,1- 0,15 м, глубина 0,02 – 0,03 м. Скорость течения воды в ручье 0,16 м/сек. Расход воды 0,04 л/сек. Температура воды в роднике летом – 5⁰С, в ручье 6⁰С градусов.

Рис.4. Родник №3 на правом склоне р. Любимки

Родник пользуется наибольшей популярностью у местных жителей. К роднику ведут земляные ступеньки, есть перила (рис.4).

Р одник №4. Пласт, из которого вытекает вода глинистый. Выход воды на поверхность осуществляется по металлической трубе. Водоисточник обустроен металлическим кольцом с крышкой. Его высота над уровнем воды в реке 1,5 - 2,0 м, расстояние источника от уреза речки 5м. Источник подпитывает ручей, впадающий в Любимку. Температура воды в роднике летом - 5⁰С, в ручье -7⁰С .

Ширина родникового ручья 0,15- 0,20 м., глубина 0,30- 0,35 м, скорость течения воды в ручье 0,03 м/сек. Дно родникового ручья глинистое, загрязнено растительной ветошью. Расход воды составляет 0,08 л/сек (рис.5).

Рис.5. Родник №4 на правом склоне р. Любимки

Родник №5. Расположен на левом склоне р. Любимки у основания 1-ой террасы. Рядом проходит автомобильная трасса. Пласт, из которого выходит вода на поверхность, образован суглинками. Источник находится на открытой местности. Вода вытекает из металлической трубы сильной струёй. Дно родника каменистое. Дно родникового ручья заросло травянистой растительностью, загрязнено растительным опадом. Ручей течёт в неглубокой ложбине, ширина ручья 0,5-0,6 м, глубина 0,15- 0,25 м. Скорость течения воды в ручье 0,3 м/сек. Через 20 м ручей впадает в Любимку, подпитывая её своими водами. Расход воды 0, 42 л/сек. Температура воды 5⁰С (рис.6).

Рис.6. Родник №5 на левом склоне р. Любимки

Родники, расположенные в долине реки Оки

Р одник №6. Расположен на первой надпойменной террасе, в 50 метрах от Оки, на высоте 3метров над уровнем воды в реке. Вода выходит на поверхность тремя ключами. Пласт, из которого выходит вода, песчано-каменистый. Родник не обустроен. К нему ведёт заросшая с двух сторон ивняком тропинка. Родниковый ручей течёт в неглубокой ложбине, ширина у истока 0,4м, скорость течения воды 0,25 м/сек. Его воды размывают береговой склон, способствуют эрозии почвы. Температура воды в роднике в летний период 5⁰С, в ручье 7⁰С. Русло родникового ручья заросло крапивой, осоками, иван-чаем (рис.7).

Рис.7. Родник №6 на левом склоне р. Оки

Родник №7. Расположен в 0,5 км от микрорайона Петровское, на первой надпойменной террасе крутого левого склона реки Оки. На склоне расположен сосновый лес (рис.8).

Пласт, из которого вытекает вода, представлен суглинками. Выход родника на поверхность происходит через железобетонную конструкцию.

В ода вытекает из металлической трубы, диаметром 0,20 м., стекает по жёлобку из нержавеющей стали. Вода вытекает сильной струёй, бурлит. На расстоянии 3 м в землю вставлено металлическое кольцо, диаметром 2,2 м. Вода заполняет эту ёмкость, глубиной 1,3 м, образуя своеобразную купальню. Дно родника выложено мелкой галькой, чистое.

Рис.8. Родник №7 на левом склоне р. Оки

Высота источника над уровнем воды реки Оки – 5м., расстояние до реки – около 1 км. Источник и родниковый ручей находятся на открытой местности. К источнику ведёт грунтовая дорога и тропинка. Родниковый ручей впадает в Оку, подпитывая её.

Дно родникового ручья земляное, его ширина от1,0 м, в 0, 2 м. Глубина ручья 0,10-0,15 м, температура воды в роднике – 6⁰С, в ручье – 10⁰С.

Р одник №8, в народе - Колотовка.

Родник расположен на расстоянии 6 км от микрорайона Петровское, у основания второй прирусловой террасы. Вода просачивается через слой земли, образуя колодец, глубиной 0,6 м. Дно родника песчаное. Родник находится на высоте 10 м над уровнем воды в Оке (рис.9).

Рис.9. Родник №8, Колотовка

Рядом с родником проходит грунтовая дорога, к роднику ведёт тропинка. Родниковый ручей протекает под мостиком из бетонных плит в лощине, глубиной 1,5 м. Ширина родникового ручья 0,6 м. И родник, и родниковый ручей расположены под кронами деревьев и кустарников. Температура воды в роднике летом 4⁰С.

Р одник №9. Святой источник в честь икон Божией Матери «Всех скорбящих радость» и «Взыскание погибших».

Родник расположен в глубокой лощине, высота склонов которой 70-80 метров. На расстоянии 0,5 км от него проходит граница с Калужской областью. У основания второй террасы родник выходит на поверхность. Пласт, из которого вытекает родник, состоит из песка и глины. Высота источника над уровнем воды в Оке 8-10 м. (рис. 10).

Рис.10. Родниковый колодец

Расстояние от родника до реки около 500 метров. Выход родника на поверхность выложен бетоном. Вода стекает в колодец, диаметром 1,3 м.

Сверху колодец прикрыт металлической решёткой в виде купола. От колодца отходят три нержавеющие трубы. Одна выходит в купель, две другие служат для набора воды. Одна купель прямоугольной формы, другая – округлая. Глубина купелей около 1,5 м. Над источником – купол в форме богатырского шлема (рис.11).

Р одниковый ручей образуется при слиянии воды, вытекающей из купелей и двух труб для набора воды. Дно ручья каменистое. Ширина ручья у места его образования 1,8 м, глубина 0,05-0,06 м. Из труб вода вытекает мощной струёй. Скорость течения 0,4 м/cек, расход воды 0,25 л/сек. Температура воды в роднике 4⁰С, в ручье - 5⁰С

Рис. 11. Святой источник в деревне Красное

Р одник №10. «Змеиный колодец». Родник находится на границе с Калужской областью. Расположен на первой прирусловой террасе, на высоте 8м над уровнем воды в Оке, на расстоянии 300 м от реки. Выход воды на поверхность происходит через пластиковую трубу, диаметром 0,9 м., заделанную в бетонную плиту. Труба проходит под грунтовой дорогой (рис.12). Вода стекает по плитам, образуя родниковый ручей, шириной 1,8-1,2 м.

Дно родникового ручья загрязнено растительной ветошью, заросло водорослями. Скорость течения воды в ручье 0,1м/сек. Вода из трубы вытекает спокойно. Расход воды 0,15 л/сек. Температура воды в роднике 4⁰С, в ручье - 5⁰С. Дно родникового ручья каменистое.

Рис. 12. «Змеиный колодец»

3.2. Определение качества воды в родниках по физическим показателям

Результаты исследований физических свойств воды из десяти природных источников представлены в таблицах 1и 2.

Таблица 1

Результаты исследования проб воды по физическим показателям из источников, расположенных на склонах реки Любимки

Талица 2

Результаты исследования проб воды по физическим показателям из источников, расположенных на левобережье Оки

В результате анализа таблиц 1 и 2 можно сделать вывод, что пробы воды из десяти природных подземных источников по физическим показателям соответствуют ГОСТ-у 3351-74 «Вода питьевая».[2]  

Температуру воды в родниках и родниковых ручьях измеряли в августе при температуре воздуха 20⁰С (рис.14).

Рис.14. Температура в градусах по Цельсию в родниках

3.3. Определение качества воды в родниках по химическим показателям

Результаты исследований химических свойств воды из десяти подземных источников представлены в таблицах 3и 4.

Таблица 3

Результаты исследования проб воды по химическим показателям из источников, расположенных на склонах реки Любимки

Таблица 4

Результаты исследования проб воды по химическим показателям из источников, расположенных на левобережье Оки

Во всех пробах значение рН не выходит за пределы нормы (рис. 15). В пробах из источников 1-5, 7 и 10 содержится небольшое количество хлоридов. Небольшое количество сульфатов содержится в пробах воды из источников 1,3,4, 6.

Рис.15. Значения водородного показателя в учатках отбора проб

Результаты анализа таблиц 3 и 4 позволяют сделать вывод, что по химическим показателям пробы воды из десяти подземных источников соответствуют ГОСТ-у 3351-74 «Вода питьевая» [2]

Выводы по работе

1. В ходе выполнения работы изучены гидротехнические и гидрогеографические особенности родников, расположенных на склонах речки Любимки и на левобережье Оки от микрорайона Петровское до границы с Калужской областью.

2. Дана оценка экологическому состоянию местности, где расположены источники подземных вод. Экологическое состояние территории, прилегающей к родникам 1-4 неудовлетворительное. Склон вокруг родников покрыт сорной растительностью, зарос бурьяном. Вокруг родников хаотичные свалки бытового мусора. Спуск к родникам крутой и неудобный.

3. Были проведены исследования проб воды из десяти источников подземных вод по физическим и химическим показателям.

4. Сравнение полученных результатов позволило сделать вывод, что пробы вода во всех источниках соответствуют ГОСТ-у 3351-74 «Вода питьевая» [2]. 

5. По результатам анкетирования (участвовали 32 респондента) можно сделать вывод, что у местного населения наибольшей популярностью пользуется родник №5, расположенный на правом склоне Любимки (приложение 1, диаграмма 1). Жители микрорайона Петровское предпочитают брать воду из родников 3 и 7. Святой источник в честь икон Божией Матери «Всех скорбящих радость» и «Взыскание погибших» известен своей далеко за пределами Алексинского района. Вода из источника обладает целебной силой, снимают скорбь с души и самым чудодейственным образом оздоравливает тело от болезней.

Регулярно членами экологического объединения проводится акция «Живи, родник» по очистке родников и прилегающей к ним территории.

Используемые источники

1. Буйволов Ю.А. Физико-химические методы изучения качества природных вод: Методическое пособие. - М.: Экосистема, 1997.

2. Вода питьевая.ГОСТ 3351-74.Москва.Издательство стандартов.1988.

3.     Исследование воды и водоемов в условиях школы /Дружинин С.В.- М.:Чистые пруды, 2008.(Библиотечка «Первое сентября», серия «Биология». Вып.20)

4. Исследовательские работы школьников по экологии / Под ред. проф. Л.А.

Коробейниковой — Вологда, 1997. — 128 с.

5. Ихер Т.П. Исследование источников питьевой воды: Методическое пособие для педагогов и школьников. – Тула, ТОЭБЦу, 2000.

6. Ихер Т.П., Шиширина Н.Е., Тарарина Л.Ф. Экологический мониторинг объектов водной среды: Методическое пособие для педагогов, студентов и школьников / Под. ред. проф., док. биол. наук Л.Ф.Тарариной. – Тула, ТОЭБЦу, 2003.

7.      Школьная полевая практика: Беспозвоночные. Методическое пособие/Р.П. Софронов.-Я.:ЯГУ 2006

8. Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие /Под ред. Т.Я.Ашихминой.-М.:Агар,2000.

Приложение 1Таблица 1.Сведения о качестве воды в источнике №5, расположенном на правом склоне речки Любимки. Дата анализа 08.06.2018г.

Диаграмма 1. Анализ соцопроса « Источники использования питьевой воды населением микрорайона Петровское г. Алексин» (в % от общего количества респондентов (25), участвующих в анкетировании)