XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка качества воды двух разных водоемов методами биоиндикации и химического анализа

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Украинченко Э.В. 1

---

1МКОУ "Озерская СОШ"

Деменко Г.А. 1

---

1МКОУ "Озерская СОШ"

Работа в формате PDF

163.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение:

Проблема.

Уровень загрязнения водоёмов растет с каждым годом все больше и больше. Это происходит под влиянием различных факторов живой природы.

В пример биотических факторов можно предположить стремительное развитие фитопланктона. Сине-зеленые водоросли не только лишают света водную растительность, нарушая кислородный баланс водоёма, но и чрезвычайно токсичны. А в пример антропогенного воздействия - засорение пресных водоёмов самим человеком (бытовые сточные воды, сток промышленных вод, работа гидростанция и многое другое).

Определив уровень загрязнённости водоёмов, можно будет сделать вывод, насколько сильно засорена вода в данных водохранилищах и как можно будет предотвратить ещё большее загрязнение.

Гипотеза.

Я предполагаю, что с помощью метода биоиндикации можно определить оценку качества воды, но по причине малочисленной популяции ряски в водоеме, исследование нельзя считать абсолютно достоверным.

С применением физико - химического анализа данные будут достоверные. Однако, без специального оборудования полное обследование водоёма сделать не удастся.

На мой взгляд, в ходе исследования можно убедится, что в пруду загрязненность воды превышает норму, а в реке соответствует.

Актуальность.

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов является наиболее актуальной, т.к. всем известно выражение - «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. С помощью моего исследования, люди увидят насколько сильно загрязнена вода на двух водоёмах и сделают выводы. А так же, я смогу проверить эффективность методов оценки качества воды.

Объект исследования:оценка качества воды двух разных водоемов методами биоиндикации и химического анализа.

Предмет исследования: физико-химические свойства воды в оценке загрязнённости реки Айчонок; ряска как биоиндикатор качества воды в пруду.

Цель:сравнить методы оценки качества воды на примере двух разных водоёмов. Определить степень загрязнения воды в реке Айчонок и пруду в её пойме.

Задачи исследования:

Познакомить слушателей с методами исследований проб сточных вод.

Изучить строение ряски и функции этого растения как биоиндикатора.

Определить качество воды в пуду с помощью ряски. Дать оценку уровня загрязнённости.

Изучить метод физико-химического анализа.

Исследовать пробу воды из реки Айчонок. С помощью специального оборудования для используемого метода индикации загрязнения дать оценку чистоты воды.

Сравнить методы и определить наиболее эффективный из двух использованных.

Глава1. Теоретическая часть

Главные причины загрязнения рек.

Экология рек в современном мире вызывает беспокойство и опасения, ввиду сильного загрязнения речных систем (это составляющая более серьёзной проблемы - глобального загрязнения воды). Экологическое состояние большинства рек в мире является критичным, и при этом ситуация со временем лишь ухудшается.

Главными причинами загрязнения рек являются:

Промышленные отходы. Являя собой концентрат вредных химических веществ, они наносят огромный ущерб водоемам.

Слив сточных вод. Традиционно сброс отходов жизнедеятельности осуществляется именно в реки, ещё с давних времён. Отличие лишь в том, что к настоящему времени количество отходов увеличилось многократно, да и содержание химических веществ в них также возросло.

Сельское хозяйство. Различные химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, в результате обычно оказываются в реках (хотя бы частично), особенно если для орошения полей используются реки и их притоки.

Качество воды: способы исследований, физические и химические показатели.

Качество - это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами. Исследуется качество с помощью нескольких типов исследования проб сточных вод:

Химический способ – в нём применятся весовой и объёмный метод индикации.

Биоиндикация – метод, основанный на наблюдении за составом и численностью видов индикаторов.

Лабораторный - это общее определение проверок качества воды, выполненных в специальных условиях.

Качество воды определяется с помощью показателей, которые подразделяются на: физические и химические.

К физическим показателям воды относятся: температура, запах, привкус, цветность, мутность, прозрачность, электропроводность.

К химическим показателям относятся: водородный показатель (рН), жесткость, кислотность для определения которой используют различные рН-меры, щелочность, окисляемость, микроэлементы, ионный состав, радиоактивные вещества.

Глава 2. Практическая часть: Биоиндикация воды с помощью ряски

2.1. Ряска: функции, особенности, строение.

Размер одного растения ряски обычно не превышает сантиметра. Ряска на воде образует плотный зеленый слой. Она не имеет ярко выраженного стебля, её вегетативное тело представлено листецом, похожим на пластину. С боков к листецу прикрепляется множество других мелких пластин, а снизу крепится корень. Пластинки толстые, мясистые, сверху окрашены в светло-зелёный цвет, а снизу – белые или желтоватые. Корни тонкие, не разветвленные, выглядят как длинные одиночные или собранные в пучок нити.

2.2 Анализ загрязнения воды в пруду с помощью биоиндикатора.

Прежде, чем нырять в речку или озеро, посмотрите, какая ряска плавает там у берега. По ее внешнему виду можно судить о том, стоит ли плавать или брать воду из этого водоема.

В загрязненном водоёме щитки ряски обычно имеют повреждения: черные и бурые пятна. Это некроз — патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме. Или пожелтение – хлороз - болезнь растений, при которой нарушается образование хлорофилла в листьях и снижается активность фотосинтеза.

В водоёмах, загрязнённых органическими веществами, ряска быстро размножается вегетативным способом, поэтому каждое растение имеет несколько таких щитков. По количеству щитков у одного растения и по доле повреждённых щитков можно оценить загрязнение водоёма.

В наших водоемах чаще всего встречается ряска малая. Это светло-зеленое маленькое растение, ее листецы овальной формы, от нижней поверхности каждого листеца отходит в воду корешок с утолщением на конце. Ширина листеца ряски малой 2-3 мм, но она имеет относительно длинные корни - до 10 см. Но встречаются и другие виды:

- Ряска трехдольная: корень один, щиток вытянутый, на верхушке заострённый.

- Ряска малая: щиток округлый, вздутия на нижней стороне нет.

- Ряска горбатая: щиток округлый, с нижней стороны щитка отчётливо видно выраженное вздутие.

- Многокоренник обыкновенный: корней несколько, если корни не развиты – материнский щиток крупный (5-10 мм).

Для проведения экспресс-оценки качества воды в пруду необходимо выбрать место отбора. Им оказался левый край пруда, где ряски было значительно больше. Необходимо было ограничить поверхность воды участком площадью примерно 0,5 м² – для этого я использовала рамку, которую легко сделать из проволоки. На этом участке с помощью небольшого ведра собрала все плавающие растения ряски.

Среди выловленных растений с помощью определителя выбрала экземпляры ряски малой. Подсчитала количество особей ряски определенного вида в каждой пробе, результат занесла в таблицу.Для каждого растения в каждой пробе определила общее число щитков и среди них - число щитков с повреждениями. Результаты зафиксировала. После чего мной были подсчитано суммарное количество щитков у всех проверенных растений ряски и количество щитков с повреждениями.К повреждениям относятся черные, бурые пятна и пожелтение. Количество и размеры пятен не учитывались.

Таким образом, таблица с данными полностью заполнена (Таблица 1), и осталось лишь дать саму оценку загрязнения.

Таблица 1.

Это можно сделать с помощью «Таблицы экспресс-оценки качества воды по ряске» (Таблица 2).

В верхней строке расположен первый показатель (число щитков/число особей.) Отношение числа щитков к числу особей в моем эксперименте равно 2,5. В верхнем левом столбце «% щитков с повреждениями» моим показателем является 6%, поэтому выбираем строку «10» (так как подойдут все значения от 1 до 10). На пересечении удовлетворительного для моих значений столбца и строки стоит цифра 4. Чтобы дать оценку загрязнения воды я использую шкалу загрязнённости:

1 – очень чистая

2 – чистая

3 – умеренно загрязнённая

4 – загрязнённая

5 – грязная

2.3. Итоги анализа. Заключение по использованному методу биоиндикации.

С помощью метода биоиндикации я выяснила, что в пруду вода -загрязнённая. Так как именно в загрязненном водоёме щитки ряски будут иметь повреждения (хлороз или некроз). В водоёмах, загрязнённых органическими веществами, ряска быстро размножается вегетативным способом, поэтому каждое растение имеет несколько таких щитков.

Плюсом биоиндикации является её простота, скорость и дешевизна определения качества среды.

К минусам относится тот факт, что приходится извлекать организм из его естественной среды обитания, что ведёт к его стрессированию (особенно если тест-объект относится к классу живых организмов)

Однако биоиндикация зачастую включает в себя лишь серии визуальных наблюдений за жизнью тест-объектов в их природной экосистеме, а это иногда невозможно или трудоёмко в силу их размеров, если исследование необходимо. К тому же простое наблюдение не способно распознать патологические или оздоровительные симптомы в их латентном периоде, что немаловажно.

Таким образом, получается, что с помощью метода биоиндикации можно определить оценку качества воды, но не всегда это удастся сделать точно и достоверно.

Глава 3. Практическая часть: физико-химический анализ воды в реке Айчонок.

3.1 Значимость чистоты воды в реках.

Многие источники загрязнения воды имеют разрушительные последствия для водных организмов. Рыбы и водные млекопитающие в верхней части пищевой цепи подвергаются воздействию более высоких уровней токсинов из-за того, что они подвергаются воздействию их в воде и косвенно при употреблении в пищу других зараженных животных.

3.2 Технология физико-химического анализа: оборудование, условия проведения.

Чтобы оценить уровень загрязнённости в реке Айчонок, я решила использовать метод физико – химического анализа. Такое исследование можно провести как в лаборатории, так и самостоятельно, при условии наличия необходимого набора для тестирования или оборудования. Проведение экспресс анализа не требует специального образования и квалификации, многие лаборатории продают специальные наборы, с помощью которых люди могут провести исследование самостоятельно.

В своем эксперименте я использовала: колбу из прозрачного стекла, газету, водный термометр, универсальную индикаторную бумагу для анализа рН среды, нитратов, железа, хрома и хлора в воде, а также таблицу «общие требования к составу и свойствам воды природных водоёмов.» (таблица 3)

Таблица 3.

Водный термометр для того, чтобы померить температуру воды в 2х пробах. Сначала на поверхности, а потом на глубине 30 см. Для этого термометр погружают в воду примерно на 3 минуты, а затем записывают показания, не вынимая его их воды.

Цветность воды определяют визуально, а оценку дают с помощью «шкалы цвета воды»:

Запах воды оценивается после встряхивания колбы с пробкой. После чего, нужно открыть пробку и быстро определить характер и интенсивность запаха. Дать результат, используя таблицу «интенсивности запаха воды».

Мерой прозрачности может служить высота столба воды (в см). Воду нужно хорошо перемешать и налить в высокий цилиндр с дном из плоско отшлифованного стекла. Для проверки прозрачности воды мне и потребуется газета. Её нужно положить под дно емкости. Так, неподвижно установив цилиндр над стандартным шрифтом, необходимо просмотреть на него сверху через столб воды. Далее, найти высоту столба воды ещё позволяющую читать шрифт и сравнить результаты с нормами прозрачности.

Если под рукой не окажется полосок индикатора рН среды, то их можно сделать самим заранее. Для этого необходимо взять продукт, который имеет в своем составе химическое вещество – антоциан. Это может быть краснокочанная капуста, ягода или листья роз. Если в качестве примера взять краснокочанную капусту, то сперва её листья нужно пробить блендером, предварительно добавив туда кипяток. Пропустив смесь через сито, мы получим чистый индикаторный раствор, в который и поместим нарезанные листочки бумаги. Полежав в там несколько минут у нас получатся индикаторные полоски, с помощью которых мы сможем определить водородный показатель, с помощью которого можно определить уровень рН в воде.

3.3 Анализ загрязнения воды методом физико-химических проб

Перед тем, как исследовать физические и химические показатели воды, я провела визуальное изучение объекта и определила наиболее загрязнённые участки. Ими оказались те места, по которым проезжали машины, в попытках переехать на другую сторону реки. А также её берег, куда постоянно ходили коровы за питьем.

Вторым шагоммоего исследования является сбор воды. В колбу я набрала воду. (Обычно пробы берут в 5 - 10 метрах от берега и на глубине 50 см.) По инструкции проведения экспресс-анализа определила цветность, прозрачность и запах воды. Оказалось, что цветность воды превышает норму – Х. А по моим измерениям цвет в реке Айчонок желтовато – зеленый, что равно ХI – XII единицам. Прозрачность же соответствует. По требованиям к составу воды она должна быть менее 10. По моим показателям прозрачность равна более чем 10 единицам. Определив запах, он не превышает норму 2х баллов.

Просмотрев показатели по таблицам и зафиксировав оценки, я принялась за изучение уровня рН среды, а также хрома, хлора, железа и нитратов. Используя индикаторные полоски, я убедилась, что содержание нитратов и железа равно нулю. А количество хлора и хрома не значительно. Норма рН среды в водоёмах равна 6,5 – 8,5 баллов. Мои показатели не превышают норму и являются положительными для состава реки.

Шкала рН среды:

К концу эксперимента таблица с данными была полностью заполнена. (таблица 4)

Таблица 4:

3.4 Итоги анализа. Оценка качества воды.

Таким образом, результаты физико – химического анализа показали, что качество воды в реке Айчонок соответствует нормам, но превышена цветность воды. В течении времени, пока производился анализ воды, к реке подошло стадо коров на водопою. Тем самым, мы видим биотический фактор, который оказывается на данный водоём. Из-за воздействия животных, а также машин, проезжавших на другой берег через реку, вода в этой реке имеет превышенный по нормам цвет.

С помощью физико - химического анализа выявляются достоверные данные о структуре и свойствах водоёма. Такой метод исследования проб является надёжным и достаточно простым. Оборудование для его проведения не дорогостоящее, а сам анализ очень интересный и занимательный.

Заключение:

Метод биоиндикации оказался не самым лучшим и достоверным для определения оценки качества воды у пруда. Но с помощью ряски было доказано загрязнение водоёма.

Метод физико – химического анализа является более точным индикатором загрязнения воды у реки.

С помощью такого анализа я определила, что вода в реке Айчонок соответствует нормам, но превышена цветность воды.

Вывод:

Проанализировав воды двух водоёмов и методы исследования их качества, я подтвердила гипотезу: с помощью метода биоиндикации можно определить оценку качества воды, но не всегда это удастся. А с помощью физико - химического анализа можно получить достоверные данные. Но все же, без специального оборудования полное обследование водоёма сделать не удастся.

Загрязненность воды пруду превышает норму, а в реке соответствует практически по всем требованиям к свойству и составу воды природных водоёмов.

Список информационных источников:

https://fb.ru/article/325482/gde-rastet-ryaska-opisanie-i-polza-rasteniya

https://www.liveinternet.ru/users/kuma_1/post287526996

https://studme.org/109774/ekologiya/obschee_predstavlenie_biotestirovanii_bioindikatsii

https://o-vode.net/vodosnabzhenie/analiz/vidy-i-metody/ekspress

https://alminda.ru/about/4957/14283/14304/

https://moya-planeta.ru/travel/view/pochemu_voda_v_rekah_raznogo_cveta_38345

https://ru.wikihow.com/самостоятельно-сделать-тест–полоски-для-определения-уровня-pH

https://www.liveinternet.ru/users/kuma_1/post287526996/#:~:text=Одним%20из%20самых%20заметных%20растений-индикаторов,широко%20распространенное%20в%20природе%20растение

Кривицкий С.В. Гидроэкология: улучшение качества воды в водоеме // ЭКИП.-2007.-№7.- С.18-22.

Гляденов С.И. Очистка сточных вод: традиции и новации // ЭКиП: Экология и промышленность России.-2001.-N2.-С.15-17.

Хотунцев Ю.Л. "Человек, технологии, окружающая среда" Москва: Устойчивый мир, 2001 г.