Экологическая оценка состояния пруда СНТ «Зорька»

XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022

Экологическая оценка состояния пруда СНТ «Зорька»

Вострикова К.А. 1
1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Гимназия № 1 г. Саратова"
Ким Е.П. 1
1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Гимназия № 1 г. Саратова"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Проблема сохранения функциональных систем малых водоемов на сильно урбанизированных территориях, особенно в городской черте, важна и сложна. Водоемы являются элементами ландшафта, украшающими населенные пункты, излюбленным местом активного отдыха.

На прилегающей к водоемам территории формируется благоприятный микроклимат в том случае, если функциональная система гидробиоценоза не нарушена. Учитывая большое значение водоемов сильно урбанизированных территорий как объектов рекреации, оценка состояния их экосистемы является актуальной.

Цель работы: оценить экологическое состояние пруда, принадлежащего кооперативу СНТ «Зорька».

Задачи:

определить некоторые органолептические и физико-химические показатели воды пруда,

оценить степень загрязнения (эвтрофикации) прудов, используя Биотический индекс Вудивисса,

оценить степень загрязнения (эвтрофикации) прудов, используя индекс Майера.

Обзор изученной литературы и материалов

Работа с литературой позволила нам выбрать доступные методы оценки экологического состояния водной среды и грунтов водоема. Очень полезными для нас были книги Ашихминой Т.Я. (1999),Глаголева С.М. (1999) и Дружинина С.С. (2008), так как они содержат инструкции и рекомендации по контролю за состоянием водной среды.

При рекогносцировочном обследовании прудов ценным методическим пособием для нас явилась работа В.А. Абакумова (1983), в которой приводятся характеристики и изображения наиболее распространенных водных растений.

Работа с литературой помогла нам разобраться в разных методах определения состояния экосистемы пруда. В настоящее время большинство исследователей считают, что наиболее эффективно использовать индексы, основанные на соотношении численности и биомассы крупных таксонов животных макрозообентоса (Баканов А.И., 1996, Березина Н.А., 2000).

Для оценки загрязнения водоема по сообществу макрозообентоса нами был использован Биотический индекс Вудивисса (1977). Метод Вудивисса основан на уменьшении разнообразия фауны и характерном изменении состава макробентоса при увеличении загрязнения. Метод Вудивисса предполагает сбор только качественных проб, без учета обилия животных и допускает определение гидробионтов до уровня отрядов и семейств. Для того чтобы оценить состояние водоема по методу Вудивисса, нужно выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемом водоеме (Глаголев С.М., 1999, Чертопруд М.В., 2003). Для определения значения индекса пользовались шкалой.

В стоячих водоемах сбор гидробионтов должен производиться в прибрежной зоне, где донная фауна наиболее разнообразна (Чертопруд М.В., 1999).

Методика Майера основана на том, что группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. Индекс Майера применяется для любых типов водоемов (Финогенова Н. П., 1995).

Сборы гидробионтов проводились сачком методом кошения и единичного лова, также на каждой станции проводился ручной сбор малоподвижных животных с погруженных в воду растений и других объектов. Обработка проб, включающая определение таксономической принадлежности животных, проводилась в лабораторных условиях. Найденные организмы – индикаторы относили к одному из трех разделов представленных в таблице №1 и таблице № 2.

Для определения гидробионтов пользовались кратким определителем беспозвоночных животных центральной части России авторов М.В. Чертопруд, Е.С. Чертопруд (Чертопруд М.В., 2003), таксономическая принадлежность высших водных растений определялась по В.А. Абакумову (1983).

2. Характеристика места исследования

Данный вопрос изучался автором работы при непосредственном осмотре пруда весной и летом 2021 г.; отдельные сведения были почерпнуты из справочной литературы и беседы с местными жителями.

Пруд был искусственно создан в 1958 году. В эти годы существовала Зоринская автобаза, которая снабжала Саратов товарами. Пруд вырыли, чтобы появился доступ к воде, которую качали насосами. Сейчас пруд принадлежит кооперативу СНТ «Зорька», по берегам пруда находится 90 дачных участков. Названия у пруда нет.

Берега водоема топкие, поросшие деревьями. На мелководьях заросли прибрежно-водных высших растений - рогоза узколистного, погруженная растительность развита слабо и образована рдестом гребенчатым. Грунты представлены илом черного цвета, содержащим остатки высших водных растений, имеет неприятный запах сероводорода, что косвенно свидетельствует о присутствии сульфатов и разлагающихся органических веществ, имеющих способность восстанавливаться до сероводорода и метана. Питание водоема происходит за счет атмосферных осадков, талых вод. Местные жители рассказали, что раньше в пруду в большом количестве обитали раки, караси, белый амур, карпы. В последнее время, по мнению дачников, обитателей пруда стало меньше из-за загрязнения водоема бытовым мусором и стоком загрязненных вод с прилегающих территорий. Но дачники всеми силами пытаются восстановить экосистему: 5 лет подряд запускают малька белого амура. Пруд используется для орошения приусадебных участков, рыбной ловли, рекреации.

3. Материал и методика изучения водоема

Материалом для изучения водоемов явились пробы воды и донных организмов из грунта и придонных слоев, отобранные в летний период 2021 года. Всего было отобрано по 8 проб на 4 постоянных станциях, расположенных вдоль берегов по общепринятым в гидробиологической практике методикам. Сборы гидробионтов проводились сачком методом кошения и единичного лова, также на каждой станции проводился ручной сбор малоподвижных животных с погруженных в воду растений и других объектов. Обработка проб, включающая определение таксономической принадлежности животных, проводилась в лабораторных условиях. (Ашихмина Т.Я., 1999, Абакумов В.А., 1983, Глаголев С.М., 1999, Дружинин С.С., 2008, Привезенцев Ю.А., 1973).

Для оценки качества воды нами были определены некоторые органолептические и физико-химические показатели: наличие запаха и его интенсивность, водородный показатель среды, исследование воды на содержание хлорид-ионов (Ашихмина Т.Я., 1999, Дружинин С.С., 2008, Привезенцев Ю.А., 1973).

Метод Вудивисса предполагает сбор только качественных проб, без учета обилия животных и допускает определение гидробионтов до уровня отрядов и семейств. Для того чтобы оценить состояние водоема по методу Вудивисса, нужно выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемом водоеме (Глаголев С.М., 1999, Чертопруд М.В., 2003). Для определения значения индекса пользовались шкалой.

Таблица № 1. Биотический индекс Вудивисса

Индикаторные группы

Число видов

Общее число групп

0-1

2-5

6-10

11-15

16

Личинки веснянок

Более одного

-

7

8

9

10

Один вид

-

6

7

8

9

Личинки поденок

Более одного

-

6

7

8

9

Один вид

-

5

6

7

8

Личинки ручейников

Более одного

-

5

6

7

8

Один вид

4

4

5

6

7

Бокоплав

(личинки мошек)

 

3

4

5

6

7

Водяной ослик

 

2

3

4

5

6

Олигохеты и (или) личинки хирономид

 

1

2

3

4

-

Все вышеназванные группы отсутствуют, виды с воздушным дыханием (крыска)

 

0

1

2

-

-

Методика Майера основана на том, что группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. Эта методика накладывает определенные ограничения на количество групп водных беспозвоночных, но с систематической точки зрения они являются очень разнообразными.

Найденные организмы–индикаторы относили к одному из трех разделов, представленных в таблице № 2

Таблица №2. Индекс Майера

Обитатели чистых вод

Организмы средней степени

чувствительности

Обитатели загрязненных

водоемов

Личинки веснянок

Личинки поденок

Личинки ручейников

Личинки вислокрылок

Двустворчатые моллюски

Бокоплав

Речной рак

Личинки стрекоз

Личинки комаров – долгоножек

Моллюски – катушки,

Моллюски - живородки

Личинки комаров – звонцов

Пиявки

Водяной ослик

Прудовики

Личинки мошки

Малощетинковые черви

Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела - на 2, а из третьего – на 1. Получившиеся цифры складывают. X х 3 + Y х 2 + Z х 1 = S

По значению суммы S (в баллах) оценивается степень загрязненности водоема.

Рассчитав индексы Вудивисса и Майера, определяли класс качества воды, используя эколого-санитарную классификацию В.Н. Жукинского и др.

Таблица № 3.

Определение класса качества воды по В. Н. Жукинскому (Жукинский В.Н., 1983).

Класс качества

воды

Разряд

Индекс Вудивисса

Индекс Майера

1 (чистая)

1 а (чистая)

1 б (вполне чистая)

>10

9

более 22 баллов

22 балла

2 (удовлетворительной чистоты)

2 а (достаточно чистая)

2 б (слабо загрязненная)

8

7-6

19-21

18-17

3 (загрязненная)

3 а (умеренно загрязненная)

3 б (сильно загрязненная)

4-5

2-3

16-14

13-11

4 (грязная)

4 а (грязная)

4 б (предельно грязная)

<2

0

10-5

менее 5

4. Результаты и их аналитическое рассмотрение

4.1. Химический анализ воды из водоема

Для анализа использовали пробы воды, взятые на 3 станциях, расположенных вдоль берегов, а четвертая – в центре пруда. Определение органолептических и физико-химических показателей воды проводилось в июне 2021 года.

Вода, собранная на всех четырех станциях, имела гнилостный запах. При температуре 200С интенсивность запаха на всех станциях соответствовала категории «заметный» (3 балла), а при нагревании интенсивность запаха повышалась до «отчетливого» (4 балла). (Привезенцев Ю. А., 1973).

Исследование кислотности воды

Для определения кислотности среды воды из анализируемого пруда провели исследование с помощью универсальной индикаторной бумаги. Цвет индикаторной бумаги во всех четырех пробах был примерно одинаковый (желтый), что свидетельствует о нейтральной кислотности среды (Рисунок 1).

Рис. 1. Определение кислотности среды с помощью индикаторной бумаги.

Для более точного определения кислотности проб воды использовали цифровые измерительные модули рН из модульной системы экспериментов PROlog по химии. (Рисунок 2).

Рис. 2. Цифровые измерительные модули рН из модульной системы экспериментов PROlog.

Результаты анализа показали, что пробы воды, взятые на станциях, имеют слабощелочную среду. Данные, полученные нами, представлены на рисунках. В центре пруда рН воды имеет наименьшее значение, кислотность практически близка к нейтральной. Показатели определения рН среды представлены на Рисунке 3.

Станция 1

Станция 3

Станция 2

Станция 4

Рисунок 3. Показатель рН на разных станциях пруда.

Предполагаемая причина полученных результатов – деятельность человека: вдоль берегов наблюдается более повышенная концентрация гидроксид ионов ОН- вследствие растворения в воде бытовых средств (стирального порошка, мыла, моющих средств и т.п.). По мере удаления от берегов концентрация гидроксид ионов уменьшается, кислотность среды понижается.

Исследование воды на содержание хлорид-ионов

Поскольку в составе пищевых отходов, а также в составе моющих средств содержатся хлорид-ионы Cl-, мы предположили, что эти анионы могут присутствовать в составе воды водоема. Для обнаружения хлорид-ионов использовали качественную реакцию с нитратом серебра. О наличии ионов хлора свидетельствует появившийся белый осадок.

Ag+ + Cl-  AgCl

Примерное количественное содержание ионов хлора пропорционально количеству выпавшего осадка (порции исследуемой воды и используемого в качестве реагента нитрата серебра в каждом эксперименте одинаковы). Из каждой пробы исследуемой воды забирали по две порции: в пробирке со стикером – контрольная проба, в пробирке без стикера – опытная. Результаты проведенных нами исследований представлены на Рисунке 4.

Станция 1

Станция 2

Станция 3

Станция 4

Рисунок 4. Исследование воды на содержание хлорид-ионов

Сравнив полученные результаты, сделали заключение о том, что в водоеме присутствуют хлорид-ионы, в центре водоема – наибольшее содержание ионов хлора. Данные представлены на Рисунке 5.

Рисунок 5. Сравнение содержания хлорид-ионов на разных станциях пруда.

Вода в пруду содержит хлористые соединения, что указывает на сток загрязняющих веществ с прилегающей территории.

4.2. Оценка степени загрязнения по методам Вудивисса и Майера.

В качественных пробах гидробионтов из водоема нами обнаружены представители 2 типов и 4 классов: Тип Членистоногие Класс Насекомые Отряды: Стрекозы, Клопы, Жуки, Двукрылые, Класс Ракообразные: Отряд Дафниеобразные, Отряд Амфиподы (Разноногие), Тип Кольчатые черви, Класс Малощетинковые. Список таксонов представлен в Таблице №4.

Таблица №4. Биотический индекс Вудивисса

Перечень индикаторных таксонов

Пруд

Тип Членистоногие

Класс Насекомые

Отряд Стрекозы

Коромысло личинки

+

Красотки личинки

+

Лютки личинки

+

Отряд Клопы

Водяной скорпион

+

Гребляк

 

Отряд Жуки

Жук водолюб

+

Отряд Двукрылые

Хирономиды (Комары-звонцы) личинки

+

Класс Ракообразные

Бокоплав

+

Тип Кольчатые черви

Трубочники

+

Биотический индекс

5

Класс качества воды

Умеренно-загрязненная

Качественный состав беспозвоночных в пруду представлен следующими таксонами, а именно представителями Класс Насекомые: отряд Двукрылые род Хирономиды (Комары-звонцы), отряд Стрекозы: Коромысло, Красотки, Лютки; отряд Клопы: Водяной скорпион, Гребляк; отряд Жуки: Жук водолюб; Ракообразные: бокоплавы; Тип Кольчатые черви, Класс Малощетинковые: Трубочники. Качественный состав гидробионтов в пруду беден, здесь преобладали организмы, наиболее устойчивые к загрязнению.

Оценка степени загрязнения по индексу Вудивисса.

В пруду индикаторной группой были бокоплавы. Индекс Вудивисса в пруду соответствует категории «средняя степень загрязнения».

Оценка степени загрязнения по индексу Майера. Согласно методике Майера все таксоны, зарегистрированные в пробах, были разделены на три группы, подсчитана сумма баллов. Данные представлены в Таблице 5.

Таблица 5. Оценка степени загрязнения по индексу Майера.

Станции

Индикаторные группы беспозвоночных

Сумма баллов

Класс качества воды

Обитатели чистых вод

Организмы средней

чувствительности

Организмы

загрязненных

водоемов

Пруд

 

-бокоплав

-личинки стрекоз

- речной рак

-олигохеты

-личинки хирономид

8

4 А грязная

Индекс Майера на разных станциях составляет 8, следовательно, водоем относится к загрязненным.

Экологическое состояние пруда оценено нами как удовлетворительное, но накопление на дне прудов ила может привести к снижению количества кислорода в придонных слоях и вторичному загрязнению. Кроме того, эрозия почвы, смыв с прилегающих территорий способствуют поступлению в пруд органики и процессу его естественного эвтрофирования. Это дает основание прогнозировать ухудшение состояния водоема.

Заключение

Проведенная нами экологическая оценка состояния пруда позволяет сделать следующие выводы:

на всех станциях вода обладала неприятным гнилостным запахом соответствующим категории заметный, при нагревании – отчетливый,

вода содержала хлористые соединения, что указывает на сток загрязняющих веществ с прилегающей территории

согласно индексу Вудивисса класс качества воды в пруду соответствует категории «слабо загрязненная»,

согласно индексу Майера класс качества воды в пруду соответствует категории "загрязненная".

экологическое состояние пруда вызывает тревогу, так как усиление антропогенной нагрузки может способствовать дальнейшему заилению, загрязнению и нарушению равновесия его экосистемы.

Список использованных эмпирических материалов и литературы:

Абакумов В.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. - М.: Агар, 1999.

Баканов А.И. Мониторинг состояния р. Оки по зообентосу // Экология. - 1996. - № 2. - С. 156-160.

Березина Н.А. Практикум по гидробиологии. - М.: Агропромиздат, 1983.

Глаголев С.М. Летние школьные практикумы по гидробиологии. - М.: Добросвет, 1999.

Дружинин С.С. Исследование воды и водоемов в условиях школы. - М.: Чистые пруды, 2008.

Жукинский В.Н. и др. Методические приемы использования эколого- санитарной классификации поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. - 1983. Т. 19, № 5. - С. 74-78.

Мелихова О.П., Егорова Е.И. Биологический контроль окружающей среды. - М.: Академия, 2007.

Привезенцев Ю. А. Гидрохимия пресных водоемов. - М.: Пищевая промышленность, 1973.

Финогенова Н. П., Алимов А. Ф. Оценка степени загрязнения вод по составу донных животных // Гидробиологический журнал. - 1995. Т. 31, № 5. - С. 95-106.

Чертопруд М.В. Краткий определитель беспозвоночных пресных вод центра Европейской части России. - М.: Добросвет, 2003

Просмотров работы: 24