XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение экологического состояния водоемов г. Рязани по различным показателям

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пантелеева А.А. 1

---

1ОГБУДО «Центр одаренных детей «Гелиос»

Бердникова Н.Г. 1

---

1ОГБУДО «Центр одаренных детей «Гелиос»

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

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”

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

Таблица: “ Интенсивность запаха воды”

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».

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”.

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”

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)

Определения качества воды прудов химическим анализом (таб.2)

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