Изучение экологического состояния водоемов г. Рязани по различным показателям

XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Изучение экологического состояния водоемов г. Рязани по различным показателям

Пантелеева А.А. 1
1ОГБУДО «Центр одаренных детей «Гелиос»
Бердникова Н.Г. 1
1ОГБУДО «Центр одаренных детей «Гелиос»
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

В Рязани раньше было много речек, ручьев, прудов, которые со временем упрятали в трубы, засыпали землей и застроили. По данным администрации Рязани на территории города расположено более 100 различных водоемов. Большая часть из них не имеет названий. И это не случайно. Многочисленные рязанские водоемы созданы людьми, время создания их установить сегодня практически невозможно. Они появились в пригородных деревнях и селах, а сегодня входят в состав города как микрорайоны. Водоемы обеспечивали жителей водой для полива огородов, в них разводили рыбу, стирали белье. При присоединении деревень к городу появилось центральное водоснабжение и воду из прудов не использовали. Но многие пруды сохранились до настоящего времени. В настоящее время основными функциями водоемов являются микроклиматическая, экологическая, оздоровительная и эстетическая. Водоемы оказывают большое влияние на экологическую обстановку в городе. Поверхность прудов выполняет роль естественного фильтра, способствует очищения атмосферного воздуха. В летний жаркий день у водоема температура воздуха на несколько градусов ниже, движение воздуха сильнее. Вместе с зелеными зонами водоемы образуют определенный ландшафтный дизайн для отдыха горожан. Также они обеспечивают регулирование отвода поверхностного и грунтового стока.

По проведенным исследованиям Роспотребнадзором прудов города Рязани ни один водоем не соответствует санитарным нормам и в них запрещено купаться. А несколько десятков лет назад во многих прудах города купались.

Мы решили исследовать экологическое состояние несколько водоемов в разных местах города и выяснить насколько они загрязнены.

Цель исследования: определение экологического состояния водоемов Рязани.

Задачи:

1. Изучение методик проведения исследований;

2. Провести визуальное изучение ручья;

3. Изучение растительности водоемоемов;

4. Изучение донных отложений водоемов;

5. Провести исследования воды по разным показателям.

Характеристика района исследования:

В районе Дашково – Песочня у поликлиники №11 есть пруд «Серая шейка» на котором из года в год остаются зимовать утки. Раньше пруд не замерзал, так как в него сбрасывались сточные воды больницы. Сейчас сброс прекратился. В морозные зимы пруд замерзает, остается небольшая полынья, где ютятся утки. В 2022 г. пруд по просьбе жителей микрорайона был почищен с помощью плавающих экскаваторов и другой техники. Было вынуто со дна пруда большое количество донных отложений, часть из них была вывезена, а остальную органику использовали для укрепления берегов, которые планируют засеять травой.

Ручей Быстрец берет свое начало в поселке Соколовка, протекает около дворца спорта «Олимпийский» и НИТИ, а потом по оврагу между улицами Боголюбова и Тимуровцев течет к Кальному в приокские луга. Ручей зарос по берегам ивой, тростником. В воде много бытового мусора. При строительстве многоэтажных домов в него сливались отходы. У магазина Лента пруд закрыт в трубу. Быстрец протекает в Кальном, где строится новая школа.

В поселке Южном есть несколько прудов рядом с садовым товариществом, все они заросшие травой и не пригодны для купания. По берегам много тростника, растут деревья, в воде много травянистой растительности, которая после отмирания дает много органики. Дно водоема илистое, с илистым запахом. На дне встречается бытовой мусор.

Для исследования качества воды в водоемах мы пользовались различными методиками.

Исследование качества воды и ила водоёмов аппликационным методом – автографии на фотобумаге.

В водоемах из -за присутствия аэробных или анаэробных микроорганизмов происходят окислительно – восстановительные реакции. Отмирающие растительные и животные организмы образуют много органики, которая оседает на дне, перегнивая образуется ил, при этом наблюдается недостаток кислорода, происходят анаэробные процессы. Органические остатки в илах разлагаются в результате деятельности микроорганизмов. Таким образом бактерии могут служить биоиндикаторами окислительно – восстановительных условий в исследуемом донном отложении.

Методика.

Метод автографии [2] основан на восстановлении бромистого серебра, находящегося в эмульсии засвеченной фотобумаги, восстановительными веществами изучаемого донного грунта. В результате этого воздействия в эмульсионном слое фотобумаги образуется большое количество частиц металлического серебра в виде бурых и черных пятен. Чем выше восстановленность среды в местах соприкосновения фотоэмульсии бумаги с илом тем больше интенсивность окраски пятен. Поскольку восстановительные условия в донных отложениях происходят в основном в результате деятельности анаэробов, на фотобумаге отпечатывается уровень активности этих микроорганизмов в грунте. Аэробы не изменяют цвета фотобумаги, она остается практически такой же, как и была. На полученных отпечатках, называемых автографиями, распределение окисленных и восстановленных зон носит очаговый характер. Таким образом, одновременно определяется и уровень восстановленности среды, и уровень активности анаэробных микроорганизмов в исследуемом субстрате.

Определение цветности воды визуальным методом.

1. Наливаем по 10 мг. воды из исследуемых водоёмов в пробирки. За контроль берём дистиллерoванную воду.

2. На фоне белого листа бумаги сравниваем цветность воды из пробирок, сопоставляем с контрольным образцом.

3. На основе стандартной таблицы определяем цветность каждой пробы воды.

Таблица: “ Определение цветности воды”

Oкрашивание сбоку

Окрашивание сверху

Цветность

нет

нет

0

нет

едва заметное бледно-желтоватое

10

нет

очень слабое желтоватое

20

едва уловимое бледно-желтоватое

желтоватое

40

более заметное бледно-желтоватое

Слабо жёлтoе

50

Oчень бледно-желтое

Желтoе

100

Бледно зеленоватое

Интенсивно-желтое

150

Определение качества воды из прудов по её запаху.

1. Наливаем исследуемую воду на 2/3 объёма колбы с притёртой пробкой, взбалтываем, после открытия пробки определяем запах.

2. Чтобы усилить интенсивность запаха воду нужно нагреть до 60 градусов, и снова определить запах.

3. согласно стандартных таблиц определяем характер и род запахов воды .

Таблица: “ Характер и род запаха воды естественного происхождения

Характер запаха

Примерный род запаха

Ароматический

Огуречный, цветочный

Болотный

Илистый, тинистый

Гнилостный

Фекальный, сточной воды

Древесный

Мокрой щепы, древесной коры

Землистый

Прелый, свежевспаханной земли, глинистый

Плесневый

Затхлый, застойный

Рыбный

Рыбы, рыбьего жира

Сероводородный

Тухлых яиц

Травянистый

Скошенной травы, сена

Неопределенный

Не подходящий под предыдущие определения

Таблица: “ Интенсивность запаха воды”

Баллы

Интенсивность запаха

0

--------------

1

Очень слабая

2

Слабая

3

Заметная

4

Отчётливая

5

Очень сильная

Определение содержания взвешенных частиц в прудах.

1. Методом фильтрования 0.5 л воды образца через бумажный фильтр с последующим высушиванием осадка до постоянной массы определяем содержание взвешенных частиц во взятых пробах воды.

2. По формуле рассчитываем содержание частиц в пробе:

(M1 - M2) х 1000 / v,

где M1 - масса бумажного фильтра с осадком (гр.)

M2 - масса бумажного фильтра до опыта (гр.)

v - объем воды для анализа (л)

ПДК = 10 мг/л

Определение степени загрязнения прудов визуальным методом.

1. Осмотр прибрежной зоны на загрязнение.

2. Определяем наличие источников загрязнения в прибрежной зоне шириной 10 метров.

3. Осматриваем поверхность воды на наличие масляных пятен технического происхождения. Оцениваем степень загрязненности в соответствии со стандартной таблицей.

Таблица: «Степень загрязнения водоёма по внешним признакам».

Баллы

Характеристика загрязнения

0

Нет пятен и пленок

1

Отдельные пятна и серые плёнки на поверхности

воды

2

Пятна и иррадиирующие плёнки

3

Отдельные примазки нефти на берегах

Практическая часть.

Провели визуальное изучение ручья, определили наиболее загрязнённые места.

Изучили водную и прибрежную растительность, растущую вдоль водоема.

Взяли пробы воды и донных отложений. Пробы брали с берега. Определили цвет, запах ила по таблице (прил. 2)

Ил поместили в банку 0.5 л. Нарезали полоски рентгеновской пленки и фотобумаги 4×9 см. (фотобумага не должна быть на свету более 15 минут) и опустили их в банку с илом, залили водой из пруда и поставили в темное прохладное место на 72 часа).

По прошествии этого времени фотобумагу вынули из субстрата, промыли водопроводной, а затем дистиллированной водой и затем поместили в 25%-ый раствор гипосульфита натрия (закрепителя), затем снова промыли водой.

Высушили полоски располагая их вверх эмульсионным слоем.

Провели анализ полученных результатов.

Также определили кислотность ила с помощью индикаторной бумаги. Для этого образец ила с водой размешали в стакане и опустили в него индикаторную бумагу на несколько секунд. Вынули бумагу и сравнили полученные данные с индикаторной шкалой.

Химическое исследование воды

Обнаружение хлоридов и сульфатов.

1. Хлориды определяли добавляя в пробирку с исследуемой водой 3 капели 10% раствора AgNO3. В пробирке образовался белый осадок, что указывает на наличие хлоридов.

2. Приближённую количественную оценку произведем в соответствие со стандартной таблицей:

Таблица: « Определение содержания хлоридов”.

Осадок или помутнение

Концентрация хлоридов, мг/л

Слабая муть

1 -10

Сильная муть

10-50

Образуются хлопья, но осаждаются не сразу

50-100

Белый объёмистый осадок

Более 100

Для обнаружения сульфат-ионов в пробирку исследуемой воды добавили

5 % BaCl2 . По характеру выпавших осадков определим ориентировочно содержание сульфат-ионов, сравнивая результаты с данными стандартной таблицы.

Таблица:” Определение содержания сульфатов”

Характер осадка

Концентрация сульфатов, мл/л

Отсутствие мути

Менее 5

Слабая муть, появляющаяся через несколько минут

5-10

Слабая муть, появляющаяся сразу

10-100

Сильная, быстро оседающая муть

Более 100

Обнаружение свинца

В пробирку с пробой воды добавляем по 1 мг 50% раствора уксусной кислоты и перемешивают. Затем добавляем по 0,5 мл 10% раствора дихромата калия. Пробирку встряхивают и через 10 мин приступают к определению. Содержимое пробирки рассматривают сверху на черном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывают со стороны света картоном. Если выпадает желтый осадок, это свидетельствует о наличии в исследуемой пробе ионов свинца (хромат свинца).

Концентрацию свинца в анализируемой воде рассчитывают по формуле

С = а / V (мг/л),

где а – содержание свинца в соответствующей пробирке шкалы, мг; V - объем взятой на анализ воды, л.

Обнаружение железа

Предельно допустима концентрация общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л.

В пробирку наливаем 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.

Результаты исследования:

В результате исследования мы определили, что у ила в пруду «Серая шейка» характер запаха неопределенный. Интенсивность запаха слабая. Вода мутная, не прозрачная. Кислотность воды по индикаторной шкале соответствовала 7.3.

В ручье Быстрец характер запаха ила также неопределенный. Интенсивность запаха слабая. Кислотность воды по индикаторной шкале соответствовала 5.5 (слабокислая). Вода прозрачная, цветность воды едва заметное бледно-желтоватое. Содержание взвешенных частиц 0.5 мг/л.

Вода в пруду в п. Южном прозрачная, характер запаха слабый. Окрашивания сверху и сбоку нет (по шкале цветности 0). Рн воды 6.9. (таб. 1)

Химический анализ показал наличие в водоемах хлоридов, сульфатов, нитратов, железа и свинца (таб.2).

При определение уровня восстановленности среды в донных отложениях водоемов с помощью автографии на фотобумаге мы отметили, что в донных отложениях всех водоемов много анаэробных микроорганизмов. Восстановленные и окисленные участки на фотобумаге четко различаются по цвету. Более тёмные пятна свидетельствуют о продуктах жизнедеятельности анаэробов. Светлые пятна на поверхности фотобумаги показывают на наличие аэробных микроорганизмов.

При проведении анализа воды из пруда на железо появилось розовое окрашивание, что соответствует содержанию железа 0,1 мг/л. При анализе на свинец выпал желтый осадок хромата свинца. Также обнаружены хлориды и сульфаты.

Выводы и предложения.

Из проделанной нами работы можно сделать вывод, что вода в исследуемых водоемах загрязнена органикой и бытовым мусором. Берега водоемов заросли тростником и кустарником, к водоемам сложно подойти. Дно водоемов илистое.

При обследовании пруда выяснили причины загрязнения.

Основные причины загрязнения водоёмов:

Поступление большого количества органики в виде опавших листьев, веток, отмерших растений. с

Поступление в воду бытового мусора.

Возможные бытовые стоки.

Все исследуемые водоемы не пригодны для купания и отдыха.

Если вырубить деревья вдоль водоемов, очистить дно от ила, посадить растения получится живописные уголки для отдыха, ведь в городе так мало живописных мест с водоемами. В литературе встречается информация об очистке прудов с помощью микроорганизмов, за сезон можно очистить пруд от ила. Хотелось бы чтобы администрация города обратила внимание на водоемы, т.к. в жаркую погоду горожанам негде отдохнуть.

Список литературы:

Ашихмина Т.Я. «Школьный экологический мониторинг» М. «Агар», 1999г

Гривко Е. В. Оценка качества поверхностных вод : методические указания / Е. В. Гривко, А. А. Шайхутдинова, С. В. Шабанова; Оренбургский гос. унт. – Оренбург : ОГУ, 2016. – 54 с

Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум:

Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – 2-е изд., испр. – СПб.: Крисмас+, 2012. – 176 с.: ил.

Литусов Н.В. Физиология бактерий. Иллюстрированное учебное пособие. –

Федорова А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учебное пособие для студ. высш. уч. заведений. [Текст] / А.Н. Федорова, А.Н. Никольская.// М.:Гуманит.. изд. центр Владос. 2001.-288с.

Приложение 1

Органолептические свойства воды из прудов (таб.1)

Водоемы

Характер и род запаха воды

Интенсивность запаха

Цветность воды

содержания взвешенных частиц

Прозрачность воды

Пруд «Серая шейка»

неопределенный

слабая

очень слабое желтоватое

(20)

0.5 мг/л.

мутная

Пруд в п.Южном

неопределенный

слабая

Нет

0

0.1 мг/л.

прозрачная

Ручей Быстрец

неопределенный

слабая

бледно-желтоватая

(10)

0.5 мг/л.

прозрачная

Определения качества воды прудов химическим анализом (таб.2)

Водоемы

Содержание хлоридов

Содержание сульфатов

Содержание железа. свинца

Содержание

нитратов мг азота/л

Рн воды

Пруд «Серая шейка»

1-10 мг/л.

10-100

нет

0,2

7.3

Пруд в п.Южном

1-10 мг/л.

5-10

0.1мг/л/

желтый осадок

0,2

5.5

Ручей Быстрец

10-50 мг/л.

10-100

нет

0,4

6.9

Приложение 2

Месторасположение пруда

Фото пруда в микрорайоне Южный

Пруд «Серая шейка»

Место взятие пробы ручей Быстрец

Подготовка ила к исследованию

Р.Быстрец

Полученные результаты отпечатков на фотобумаге и рентгеновской пленке в

ручье Быстрец (1) и в пруду на Южном (2).

Пруд на Южном

Пруд «Серая шейка»

Проба на хлориды Проба на сульфаты

проба на свинец

Просмотров работы: 42