XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Комплексная характеристика ручья Чистый (Первомайский район г. Мурманска)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Касьянов А.Ю. 1

---

1МБОУ г. Мурманска "Гимназия №6"

Ковальчук Е.А. 1Киршина М.Н. 1

---

1МБОУ г. Мурманска "Гимназия №6"

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

По количеству и красоте рек наша область не уступает другим регионам страны. На территории области – 111609 озер площадью более 10-ти га и 21000 рек, с общей протяженностью 63 тыс. км., что в 1,5 раза больше длины экватора Земли.

Водными объектами Мурманской области являются поверхностные водотоки (реки, ручьи, каналы) и водоемы (озера, водохранилища, болота), подземные воды и их проявления – родники. Помимо этого, в Мурманской области известно 10 месторождений подземных вод и около 70-ти родников; 40% площади области занимают болота. [3]

Я живу в Первомайском районе города Мурманска. С самого детства мы с родителями и друзьями посещаем горнолыжный спуск и базу отдыха «Норд Стар» в разное время года. Одной из достопримечательностей этого места является ручей Чистый, мы любим играть на его берегах, строить запруды. Мне всегда было интересно посмотреть, откуда ручей берет свое начало, и вообще, узнать о нем побольше. И я решил найти это место на карте и, с помощью педагога, используя доступные приборы, исследовать ручей в разные сезоны. Актуальность работы обусловлена интересом к изучению гидрологического объекта микрорайона проживания и тем, что подобных исследований ручья Чистого до настоящего времени не проводилось.

Цель работы - составить комплексное описание ручья Чистый.

Задачи:

изучить литературу о малых реках и ручьях Мурманской области;

провести морфометрические измерения и охарактеризовать русло ручья;

отобрать пробы воды и провести органолептический и физико-химический анализ в школьной лаборатории.

Объект : ручей Чистый.

Предмет: комплексная характеристика ручья.

Методы: картографический, наблюдение, описание, анализ органолептических и физико-химических свойств воды, гидробиологический анализ.

Оборудование: рейка для промера глубин, термометр, самодельный флюгер, поплавок, рулетка, планшет с компасом, секундомер, родниковый термометр, чашки Петри, предметные стекла для микропрепаратов, пипетки стеклянные, бумажный фильтр, тест система «Биосенсор-Аква-GH», лабораторные стаканы, цифровой микроскоп МИКМЕД-LCD, цифровой микроскоп LEVENHUK.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования полученных данных для проведения экскурсий со школьниками младшего и среднего возраста по предметам окружающий мир и география для знакомства с природой Кольского Заполярья.

Глава 1 Характеристика внутренних вод Мурманской области

Гидрологические особенности области определены комплексом условий, зависящих, прежде всего, от климата и рельефа. Мурманская область относится к району избыточного увлажнения: годовое количество осадков в горах достигает 1000 мм, на Мурманском побережье – 600-700 мм, в остальных местах – 500-600 мм. Но из-за короткого холодного лета испаряется всего 100-200 мм. Остальная часть воды стекает: в Хибинских и Ловозерских горах – 800 мм в год; на севере области – 500-600 мм; в других районах 400-500 мм.

Большая масса воды, стекающая по горному рельефу, способствует обилию небольших горных рек с порогами и водопадами, особенно в западной и северной частях региона. Горные реки с порогами и водопадами замерзают или с большим опозданием, или вовсе не замерзают, и, значит, несут большое количество растворенного в холодной воде кислорода. Поэтому зимние заморы рыб заполярному региону почти не свойственны, хотя в равнинных районах Севера с такой же 7-8 месячной зимой это - обычное природное бедствие.

Следующая ландшафтная особенность, обусловленная избыточным увлажнением, а также горным и ледниково-моренным рельефом с замкнутыми котловинами, - огромное количество озер. Наличие на мурманских реках водопадов, также является особенностью региона.

Переувлажненность воздуха и обилие котловин влияют также на образование болот и торфяников. Особенно интересны торфяники в замкнутых котловинах.

1.1. Характеристика ручьев

Согласно географической энциклопедии, ручей - это небольшой постоянный или временный водный поток, формируемый снеговыми или дождевыми водами, а также выходящими на земную поверхность подземными водами в виде источников. Чёткой границы между ручьём и малой рекой нет. [4, 5]

Для ручьев характерны недоразвитые долины в виде оврагов или балок (зачастую присутствует зона вымывания без зоны аккумуляции, отсутствуют меандры и старицы). Колебания уровня воды, силы течения и проточности - резкие сезонные и погодные, обусловленные малым размером. Поскольку долины ручьев не выработаны, уклон русла часто довольно большой, но скорость течения небольшая, объясняется сопротивлением дня при небольшой глубине. В осенний период русла ручьев заполняются листовым опадом. Освещенность обусловлена наличием береговой растительности. Ручьи более остальных водоемов связаны с наземной экосистемой.

Ручьи часто бывают временные или периодически распадающиеся на серии луж. Обычно в них почти нет планктона, и вообще мало своих продуцентов. Органика в основном внешняя (аллохтонная) – смывается с суши и падает с деревьев. Единственная группа собственных продуцентов – водоросли-обрастатели донных субстратов. Донные субстраты бывают любыми, но часто отдельные субстраты лежат такими мелкими пятнами, что не образуют собственных сообществ бентоса. Фауна специфическая и различная для постоянных ручьев с грунтовым питанием, пересыхающих и «распадающихся» ручьев [1].

По питанию ручьи можно разделить на несколько групп:

1.       Ручьи с преобладающим грунтовым питанием – уже прорыли свою долину до водоносного горизонта, это ручьи с постоянным поступлением воды. Такие ручьи (имеющие родники) обычно не замерзают зимой и не пересыхают летом, именно в них развиты специфические ручьевые (реокренные) сообщества, несколько сходные с таковыми рек (хотя набор видов в них в основном другой).

2.       Ручьи с болотным питанием – вытекают из понижений местности, где застаивается дождевая вода. Питание их не столь постоянно, течение обычно слабое, фауна формируется из видов, присущих заболоченным лужам и устойчивых к пересыханию. В более крупных из таких ручьев развивается водно-болотная растительность.

3.       Ручьи с дождевым питанием – не имеют явного истока, но служат коллектором всех вод, стекающих по поверхности земли. Они существуют несколько часов или дней после сильного дождя, затем пересыхают. Фауна их состоит из почвенных животных, устойчивых к затоплению, и немногих водных микроорганизмов, устойчивых к длительному высыханию. Макрофауна и планктон чаще всего отсутствуют вообще.

Характер питания, течения и фауны ручья, а потом и реки изменяется вдоль его долины – сначала довольно быстро, потом медленно и плавно. Закономерности постепенной смены условий вдоль течений рек связаны с увеличением размера реки и расстояния от истока [1].

Глава 2. Общая характеристика ручья Чистый

Для описания ручья были использованы полевые практикумы по географии и экологии для старшеклассников и студентов педагогических ВУЗов [7].

2.1. Морфометрические характеристикиручья

Ручей Чистый находится в Первомайском округе города Мурманска, протекает с северо-востока на юго-запад, меняя свое направлению на запад. До застройки этой местности на картах можно проследить его течение до впадения в Кольский залив. Исследуемая часть ручья лежит между проездом Ледокольный и Восточно-Объездной дорогой в пределах горнолыжной базы отдыха «Норд Стар», координаты: 68.919452 с.ш. 33.110792 в.д.

Рис.1 Карта местности ручья Чистый

Долина ручья хорошо выработана, имеет v образную форму, северный борт более крутой, южный - пологий.

Горные породы в долине ручья не выходят на поверхность и повсеместно перекрыты подзолистыми и торфяно-подзолистыми почвами. Однако можно предположить, что основные порода -гнейсы и граниты [3].

Растения в долине ручья - береза, осина, рябина (в основном с прямым стволом, высотой до 4-5 метров), в нижнем ярусе- брусника, черника, таволга, дерен шведский, вороника, дягиль норвежский, борщевик Сосновского (фрагментарно), травянистые многолетники.

Метеоусловия

Для наблюдения метеоусловий были выбраны даты: 24 сентября и 27 ноября 2021 года. Результаты наблюдений представлены в таблице.

Таблица1

Можно отметить, что температура воздуха 27 ноября в долине ручья была на 2⁰ С ниже, чем на самой площадке горнолыжной базы, что связано с застаиванием холодного воздуха в понижение рельефа (илл.1).

Таблица 2

Морфометрические параметры

Рис.2 Расчет длины ручья

Таблица 3

Характеристика русла

Ручей Чистый относится к малым водотокам, для которых характерно смешанное питание с преобладанием дождевого. Так как ручей не перемерзает и в сильные морозы, можно предположить, что частично он питается подземными водами.

В годовом ходе уровня воды четко выражены весеннее половодье, летняя и зимняя межени. При дальнейших наблюдениях мы планируем, зафиксировать эти изменения.

2.2 Органолептические и физико-химические свойства воды

14.09.21 и 27.11.21 произведен забор воды в чистые прозрачные пропаренные емкости. Отбор пробы осуществлялся в месте наиболее сильного течения в фарватере ручья. В школьной лаборатории и в домашних условиях проведено исследование проб на определение:

органолептических

физико – химических свойств воды, отобранной из ручья Чистого.

Органолептические свойства воды

1. Определение мутности/прозрачности

 Когда вода имеет незначительные окраску и мутность, и их определение затруднительно, пользуются показателем прозрачность.

     Мера прозрачности - высота столба воды, при которой можно различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа. Результаты выражаются в сантиметрах.

Для определения прозрачности воды мы использовали цилиндр с плоским дном, под который поместили белый лист с черным шрифтом с высотой букв не более 2 мм, налили воды в цилиндр и при столбе воды, который оказался выше 30 см, мы с легкостью смогли прочитать шрифт (илл. 2).

2. Определение цветности

 Под цветностью воды понимается показатель качества воды, который характеризует интенсивность окраски воды и зависящий от содержания окрашенных соединений. Цветность можно определить, сравнив окраску исследуемого образца воды с образцами дистиллированной воды. 

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Определение цветности: сравнение с дистиллированной водой (образец №1), образец № 2 – вода из ручья (илл.3).

3. Определение запаха

По характеру запахи делятся на две группы:

- естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.);

- искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Таблица 4

     Интенсивность запаха оценивают по шкале:

Запах определяли при комнатной температуре (20^оС) и при нагревании до 60^оС. При комнатной температуре запах определяли из банок, в которых доставлены ​​пробы. Открывали банки и слегка втягивали в нос воздух у самой горловины.

Определение запаха при нагреве производили в колбе с широким створом емкостью 200 мл, в которую наливали 100 мл исследуемой воды, помещали на электрическую плитку и подогревали до 60 °. Затем круговыми движениями взбалтывали воду и определяли запах.

Запах не ощущался, как и при естественном отборе проб, так и при лабораторном нагревании (илл.4).

Таблица 5

Органолептические свойства воды ручья Чистого

Исходя из проведенных исследований образцов воды, взятых из ручья Чистого в сентябре и ноябре 2021 года, мы можем сказать, что вода в ручье Чистом прозрачная, желтоватого цвета, запаха не имеет.

Физико - химические свойства воды

1.Измерение температуры воды

Температуру воды определяли с помощью родникового термометра.

24 сентября t⁰ воды составила +4⁰ , а 27 ноября -

+1⁰ С. Длительность погружения термометра в воду

– 5 минут (илл.5).

2. Определение взвешенных примесей

     Взвешенные твердые примеси, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды. 

   Содержание в воде взвешенных примесей, измеряемое в мг/л, дает представление о загрязненности воды частицами, в основном, условным диаметром более 10 (в -4 степени) мм.

1. Определение взвешенных частиц в исследуемой пробе воды от 27.11

Метод фильтрования (илл 6.)

m₁ – вес чистого сухого фильтра

m_{1 =} 1,07 г

m₂ – вес сухого фильтра с частицами

m₂ = 1,08 г

V – объем воды для анализа

V H₂O для анализа = 200 мл=0,2 л

Обработка результатов измерений:

Массовую концентрацию взвешенных частиц в анализируемой пробе воды X в мг/л, рассчитываем по формуле:

X= (m₂ – m₁₎ / V * 100

Где 1000 - коэффициент пересчета из г в мг

Х = 1,08*1,07 / 0,2 * 1000= 50 мг/л

3. Определение жесткости воды

 Жесткость воды обуславливается наличием в воде ионов кальция, магния, стронция, бария, железа, марганца. В естественных условиях ионы кальция и магния, определяющие жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного углекислого газа с карбонатными минералами (которых не на Кольском полуострове) и других процессов растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах.

     По значению общей жесткости природные воды делят на группы.

Таблица 6

Классификация воды по жесткости

Иллюстрация 7

Таблица 7

Химические свойства воды

Итак, проведя исследования на определение взвешенных частиц и жесткости воды, мы пришли к выводу, что вода в ручье Чистом мягкая и прозрачная (с содержанием взвешенных частиц 50 мг/ л).

2.3. Гидробиологическая характеристика воды

О качестве воды в пресноводном водоеме, а также о его экологическом состоянии, можно судить с помощью обитающих в водоеме живых организмов – гидробионтов. Соответствующие методы оценки называют гидробиологическими.

В число основных гидробиологических показателей при контроле состояния водных объектов суши входят следующие экологические группы водных организмов: фитопланктон, зоопланктон.

Гидробиологический анализ заключается в оценке, с помощью метода микроскопирования, видового состава и количественного развития сообщества фитопланктона и зоопланктона.

Фитопланктон является важнейшим элементом водных экосистем и участвует в формировании качества вод, поскольку свободно парящие в водной толще водоросли осуществляют такой мощный внутрисистемный процесс как фотосинтез. Являясь продуцентами органического вещества, водоросли выделяют кислород при фотосинтезе, а при избыточном своем развитии вызывают "цветение" воды и ухудшение ее качества.

В нашем исследовании мы попытались оценить качество воды ручья Чистый по основным гидробиологическим показателям.

Оборудование, используемое при исследовании: чашки Петри, предметные стекла для микропрепаратов, пипетки стеклянные, лабораторные стаканы, цифровой микроскоп МИКМЕД-LCD, цифровой микроскоп LEVENHUK (илл.8)

При микроскопическом изучении исследуемых образцов воды зафиксированы единичные представители фитопланктона – одноклеточные зеленые водоросли (илл. 8). Такая низкая численность может быть следствием неблагоприятного температурного и светового режима в изучаемый период времени года (ноябрь), проточностью водоёма.

Представители зоопланктона не обнаружены. Это объясняется достаточно низкой температурой воды и отсутствием фитопланктона, который является для него основной пищей.Так же, в исследуемых образцах отмечено малое количество биологически разлагающейся органики (илл.9). Это свидетельствует о низкой степени насыщения воды органическими веществами в изучаемый период времени (сапробность воды низкая).

Таким образом, можно сделать вывод, что в исследуемый период времени вода характеризуется очень низким уровнем сапробности, малым количеством фитопланктона и отсутствием зоопланктона.

Выводы

В результате работы была изучена литература о водных объектах Мурманской области, подробнее о малых реках и ручьях, проведены морфометрические измерения и дана характеристика русла ручья, отобраны пробы воды и проведены органолептический и физико-химический анализы в школьной лаборатории.

Заключение

Вся наша жизнь связана с водой – живем на берегу Баренцева моря, отдыхаем на берегах рек Кола и Тулома, любуемся Кольским заливом прямо из окон квартиры. Мы живем в краю, богатом водными ресурсами, даже в черте города Мурманска расположено несколько гидрологических объектов – ручьи - Фадеев, Варничный, озера - Ледовое, Семеновское, река -Роста.

В ходе работы над исследованием нами составлена первая в своем роде комплексная характеристика части ручья Чистый.

Перспективами работы видим проведение исследования ручья и дополнения его характеристики фактическими данными, полученными в весенний и летний сезоны. Мы планируем разработку эколого-географического маршрута для проведения экскурсий в природу в разные сезоны года для младших школьников.

Список литературы :

1. Анализ и оценка качества поверхностных вод:учебное пособие / А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. – 252 с.

2. Биология. Бактерии,грибы, растения. 5 кл. : учебник / В.В. Пасечник. – 5-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2016. – 143 с.

3. География Мурманской области: учебное пособие для обучающихся 6 класса общеобразовательных учреждений Мурманской области. Мурманск: МОИПКРОиК, 2007.-160с.

4. Каталог родников Мурманской области.

5. Мидоренко Д.А., Краснов В.С. Мониторинг водных ресурсов: Учеб. пособие. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2009. – 77 с.

6. Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы: Учебно-методическое пособие / сост. О.В. Гагарина. / Ижевск: Издательство «Удмуртский университет». - 2012. - 199 с.

7. Полевой практикум по экологии : Учебное пособие для студентов вузов и учащихся старших классов / Под ред. А.А. Семенова. – М.: Тайдекс Ко, 2003. – 144 с.

8. «Химия воды. Аналитическое обеспечение лабораторного практикума» В. И. Аксенов, Л. И. Ушакова, И. И. Ничкова издательство уральского университета 2014г – 140с.

9. Филоненко-Алексеева А.Л., Нехлюдова А.С., Севастьянов В.И. Полевая прктика по природоведению:Экскурсии в природу: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений.- М.: Гуманит.изд.центр ВЛАДОС, 2000. - 384 с.

10. Экологический мониторинг: учебное пособие/ С.М. Чеснокова, О.В. Савельев; под ред. д.б.н., проф. Т.А. Трифоновой; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. – Владимир.: Изд-во ООО «Аркаим», 2016. – 84 с.

Электронные ресурсы

https://www.kolamap.ru Кольские карты.