XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Мониторинг и оценка экологического состояния реки Малая Березина в черте города Рудня
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Воде была дана волшебная власть стать соком жизни»
(Леонардо да Винчи)
В настоящее время, проблема загрязнения водных объектов без всяких сомнений является 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 жестоко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами.
В данной работе рассмотрена проблема загрязнения реки Малая Березина, которая относится к числу малых рек и в силу своей природной уязвимости в первую очередь реагирует на хозяйственную деятельность человека.
Сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, потому что назрела острая необходимость принятия действенных мер для восстановления чистоты и полноводности наших малых рек.
Актуальность данной проблемы стала основанием выбора темы нашей работы «Мониторинг и оценка экологического состояния реки Малая Березина в черте города Рудня».
Для объективной оценки экологического состояния реки Малая Березина в черте города в работе представлена практическая часть, которая включает в себя комплексное исследование экологического состояния реки и позволяет дать объективную оценку на основе полученных результатов.
Основная цель данной работы:оценить динамику экологического состояния реки Малая Березина в черте города Рудня с учетом полученных результатов исследований на протяжении 6-и лет.
Для достижения нашей цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить научную литературу по данному вопросу, освоить методики для проведения исследований.
2. Ознакомиться с планом работы ОС МУП "Руднятеплоэнерго" по оздоровлению реки Малая Березина и результатами исследований органолептических и химических показателей воды «Центром гигиены и эпидемиологии в Смоленской области»
3. Оценить визуально экологического состояния реки Малая Березина.
4. Определить гидрохимические параметры проб воды из реки Малая Березина в условиях школы, проанализировать полученные результаты, сделать выводы.
5. Внести предложения по оздоровлению реки Малая Березина и определить перспективы на будущее.
6. Оформить экологический паспорт реки Малая Березина.
Объект исследования: участок реки Малая Березина в черте города Рудня.
Предмет исследования: экологическое состояние реки Малая Березина в городской черте.
Методы:
Теоретические: поиск и анализ информации, встречи, соцопрос.
Эмпирические методы: наблюдение, описание, измерение, сравнение.
Видеосъемка, фотосъемка.
Новизна: изучение экологического состояния природных водоемов родного края.
Гипотеза: река Малая Березина, протекающая в городской черте города Рудня, находится в удовлетворительном экологическом состоянии.
Место проведения: городская черта города Рудня.
Продолжительность проекта: 3 года.
Практическая значимость:
приобщение к проблеме улучшения экологического состояния реки Малая Березина;
развитие любви к родному краю, интереса к экологии, чувства причастности к решению экологических проблем.
Глава 1. Река Малая Березина как объект исследований
Наша исследовательская работа начиналась с теоретической части, в ходе которой была изучена литература по данному вопросу, подобраны и освоены методики для проведения исследований. Мы использовали литературные источники, практикумы, ресурсы Интернет, которые позволили нам получить необходимую информацию и объективные результаты исследований.
1.1. Краткая характеристика реки Малая Березина
Началом работы с литературой стал сбор информации для характеристики реки Малая Березина. Из литературы мы узнали, что территория Смоленской области богата водными объектами: естественными реками и многочисленными искусственными водоемами. Всего их насчитывается около полутора тысяч. Самую обширную и многочисленную группу составляют малые реки, среди которых и река Малая Березина.
Река Малая Березина – левый приток Березины, протяженность ее около 43 км. Исток реки в деревне Переволочье на Руднянской гряде. Устье в деревне Приволье. Притоки слева: Лешня (Готынка), Ольшанка. Направление течения юго-восток. На реке расположен город Рудня [4].
1.2. Проблема реки Малая Березина
Р
Рис. 1. Река Малая Березина,
протекающая ниже г. Рудня
аботая с литературой, мы узнали, что в 2015 году по результатам мониторинга водных объектов на брифинге начальник регионального департамента по природным ресурсам и экологии Роман Захаров рассказал, что «Самой грязной рекой на территории Смоленской области стала река Малая Березина, протекающая ниже г. Рудня» рис.1.
В целом по всем исследованным водоемам за весь контрольный период зарегистрировано превышение установленных ПДК по 13 показателям — отметил руководитель ведомства Роман Захаров [5].
Этот факт стал основанием проведения многолетних исследований.
1.3. Анализ мониторинга по определению гидрофизических и
гидрохимических параметров проб воды из реки Малая Березина в
2016 и 2019 году
Первые исследования проводились нами в 2016 оду.
Гидрологическим постом для всех проводимых нами исследований был определен участок реки Малая Березина в черте города Рудня
Полученные результаты гидрофизических и гидрохимических показателей проб воды из реки Малая Березина в 2016 году превышали нормы ПДК для природных водоемов. В 2019 году мы получили результаты по данным параметрам, которые имели допустимые значения ПДК для природных водоемов.
Исследования включали в себя: замеры температуры воды в 2-х точках, определение мутности, цветности, прозрачности и запаха воды, а также определение кислотности и содержания растворенного в воде кислорода в пробах воды из реки Малая Березина.
Для определения гидрофизических и гидрохимических показателей проб воды из реки Малая Березина были выбраны методики авторов: Ашихминой Т.Я., Гусейнова А.Н., Александровой В.П., Нифантьевой Е. А., Пугал Н.А., Евстигнеева В.Е. Кроме, того был использован метод Снеллена для определения прозрачности воды. Все исследования проводились в осенне-зимний период.
1.4. Исследование органолептических и химических показателей
воды «Центром гигиены и эпидемиологии в Смоленской области»
Чтобы убедиться в достоверности полученных нами положительных результатов и расширить список исследований, поскольку в условиях школы наши возможности были ограничены, то мы решили обратиться за помощью в ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Смоленской области».
Для этого нами была подана заявка на проведение исследований воды в реке органолептических и химических показателей в количестве – 16.
Местом отбора проб воды была определена точка 1 – ниже течения.
Для достоверности полученных результатов к протоколу лабораторных испытаний к заявке было приложено экспертное заключение.
По результатам протокола лабораторных исследований №16308 от 27 декабря 2019 г. и экспертного заключения №16308 от 30 декабря 2019 года по результатам лабораторных испытаний установлено: в исследуемой пробе воды водоема 2 категории водопользования-р. Малая Березина присутствует осадок заметный, илистый, коричневого цвета; на поверхности воды плавающие примеси не обнаружены: цветность составляет 144+- 14 градусов, мутность менее 1 ЕМФ; жесткость 5,1+- 0.8 0 Ж; окисляемость перманганатная-30,4+- 3,0 мг О2/дм3.
По исследованным санитарно-химическим показателям проба воды соответствует гигиеническим нормативам.
По результатам исследований было дано заключение, в котором указано, что качество воды, отобранной из водного объекта 2-ой категории водопользования – река Малая Березина(возле моста железнодорожного переезда) по адресу: Смоленская область, Руднянский район, г. Рудня, по исследованным санитарно-химическим показателям соответствует действующим государственным санитарным нормам и гигиеническим нормативам: СанПиН «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» .
Таким образом, все проведенные нами исследования в 2019 году говорят нам о том, что экологическое состояние реки Малая Березина – улучшилось. Это подтвердилось результатами наших исследований и заключением ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Смоленской области».
1.5. Работа ОС МУП "Руднятеплоэнерго" по оздоровлению реки
Малая Березина
Нас не мог не заинтересовать вопрос: почему результаты исследований изменились? Поэтому продолжением работы стала встреча с директором ОС МУП "Руднятеплоэнерго" Сапожниковым Анатолием Николаевичем и ознакомление с планом работы ОС МУП "Руднятеплоэнерго», направленной на улучшение экологического состояния реки Малая Березина.
В ходе беседы мы выяснили, что их организация следит за состоянием канализационных систем, два раза в год под контролем Роспотребнадзора проводится забор воды из реки Малая Березина на определение вредных веществ. Ежегодно в зимнее время чистят улицы и дороги от снега, содержащего реагенты, чтобы с приходом оттепели они не попадали в реку. Для перекачки стоков служат две насосных станции, самотечный и напорный коллектор с производительностью 184куб м/сутки.
Кроме того, из беседы мы узнали, что за это время были проведены: плановые мероприятия ОС МУП "Руднятеплоэнерго" по выявлению несанкционированного сброса сточных вод юридическими и физическими лицами, введено ограничение по сбросу вредных веществ в систему очистки сточных вод, которые позволили улучшить показатели сбрасываемых сточных вод. В перспективе планируется дальнейшее улучшение результатов сбрасываемых сточных вод и реконструкция ОС.
Таким образом, ОС МУП "Руднятеплоэнерго была проделана необходимая работа по устранению причин загрязнения реки Малая Березина, что привело к улучшению экологического состояния реки Малая Березина, ее оздоровлению.
1.6. Визуальная оценка экологического состояния реки
Малая Березина в черте города
Свои исследования мы продолжили в 2022 году. Гидрологическим постом по-прежнему был выбран участок реки Малая Березина в черте города Рудня, но несколько были смещены точки, так как на прежней 1 точке идет строительство городского моста.
Наши исследования начинались с визуальной оценки экологического состояния реки Малая Березина в черте города.
По результатам наблюдений было отмечено, что по берегам реки произрастают деревья, кустарники и многолетние травы. В основном деревья и кустарники находятся в разросшемся состоянии. При наблюдениях, мы также отметили, что река зарастает и сильно обмелела.
Что касается санитарного состояния берегов реки, то они загрязнены преимущественно бытовым мусором особенно в весенний период. Силами МУП «Руднятеплоэнерго» ежегодно проводится работа по очистке берегов реки от мусора и учащимися нашей школы при проведении акции «Чистый берег».
Наблюдения за рекой в теплое время показали, что на поверхности воды нет пленок и других плавающих примесей.
На основании наблюдений,мы сделали вывод, что экологическое состояние реки Малая Березина, протекающей в черте города Рудня, находится в удовлетворительном экологическом состоянии, но необходимо проводить просветительно-профилактическую работу, направленную на формирование сознательного и бережного отношения к водным ресурсам, а также проводить работы по очистке берегов реки от мусора.
Для более объективной оценки состояния качества воды было принято решение определить гидрохимические показатели в пробах воды из реки Малая Березина.
Для этого был произведен отбор проб воды с последующим использованием в лабораторных условиях школы без консервации.
Отбор проб воды производился по методике авторов Гусейнова А.Н., Александровой В.П., Нифантьевой Е. А. [2].
Глава 2. Определение гидрохимических показателей проб воды в
реке Малая Березина
2.1. Определение кислотности воды
Методика определения кислотности воды природного водоема
При определении кислотности воды осуществлялось по методикеавторов Пугал Н.А., Евстигнеева В.Е. [3].
При проведении исследований проб воды, мы брали пробирки и ополаскивали их несколько раз анализируемой водой, затем наливали в пробирки по 5 мл исследуемой воды и опускали индикаторные полоски в образец анализируемой воды на несколько секунд. Далее сравнивали имеющуюся окраску полоски с эталонными показателями цветной шкалы1. (точность определения значения кислотности воды с помощью индикаторных полосок составляет 0, 5)
Для достоверности мы определили рН с помощью рН-метра. Полученный результат был –7,45. рис. 2.
А
Рис. 2. Определение кислотности воды
нализ полученных результатов показал, что во всех взятых нами пробах был аналогичный результат – светло-зеленая окраска, чтосоответствует 7,5 баллам и слабощелочной среде и не превышает нормы ПДК для природных водоемов.
Вывод: кислотность воды имеет допустимые значения.
2.2. Определение содержания растворенного в воде кислорода
Методика определения растворенного в воде кислорода
В ходе работы была использована методика авторов Гусейнова А.Н., Александровой В.П., Нифантьевой Е. А. [2].
Мы соблюдали правила техники безопасности при обращении с химическими веществами и растворами и общими правилами поведения в лаборатории.
Для определения общего количества растворенного в воде кислорода, мы сначала отфильтровали в химический стакан (50 мл) пробы воды.
Затем к 10 мл отфильтрованной воды добавляли 0,5 мл 30-процентной серной кислоты и 1мл 0,01 н раствора перманганата калия. Далее тщательно перемешали содержимое и оставляли на 20 мин, при температуре 200С.
Затем оценивали полученный результат, используя данные табл.1.
Таблица 1. Качественно-количественные соотношения растворенного кислорода в воде
|
Цвет раствора |
Концентрация растворенного кислорода, мг/л |
|
Ярко-розовый |
1 |
|
Лилово-розовый |
Более 2 |
|
Слабо-лилово-розовый |
4 |
|
Бледно-лилово-розовый |
6 |
|
Бледно-розовый |
8 |
|
Розово-желтый |
12 |
|
Желтый |
16 |
Анализ полученных результатов показал, что во всех пробах воды раствор был бледно-розового цвета, что соответствует концентрации растворенного кислорода – 8 мг/л.
На основании анализа мы сделали вывод, что уровень содержания кислорода в пробах воды имеет допустимые значения с учетом ПДК для природных водоемов.
2.3. Определение нитратов и нитритов с помощью
индикатора «НИЛПА Тест-нитрат»
М
Рис. 3. Определение нитратов
етодика определения. Для того чтобы определить нитраты с помощью индикатора «НИЛПА Тест-нитрат», мы поместили в мерный стаканчик 5 мл тестируемой воды рис. 3.
Затем добавили 1 лопатку (без горки) порошка из контейнера, закрыли стаканчик крышкой и перемешали содержимое круговыми движениями руки в течение 15 секунд. Далее сняли крышку и к содержимому добавили 5 капель индикатора из флакона №1, закрыли стаканчик и перемешивали в течение 3-5 секунд. Затем сняли крышку и к содержимому добавили 5 капель индикатора из флакона №2, закрыли стаканчик и перемешали в течение 3-5 секунд. Далее мы помещали мерный стаканчик с тестируемым раствором на белый фон в центре цветовой шкалы на 5-7 минут и сопоставляли цвет раствора в стаканчике с цветными секторами шкалы и определили уровень концентрации нитрат-ионов в воде. Значения от 5-20 мг/л считаются допустимыми.
Анализ полученных результатов в пробах воды показал содержание нитрат-ионов – 5 мг/л
На основании анализа полученных результатов, мы сделали вывод, что содержание нитрат-ионов в пробах воды не превышает нормы ПДК для природных водоемов.
Далее мы определили содержание нитритов в воде с помощью индикатора «НИЛПА Тест-нитрит».
Для этого мы наливали в мерный стаканчик 5 мл тестируемой воды. Затем добавили 3 капли индикатора, закрывали стаканчик крышкой и перемешивали содержимое круговыми движениями воды.
Затем помещали мерный стаканчик на белый фон в центре цветовой шкалы на 5-7 минут, но не более 7 минут, т.к. изменился бы контрольный цвет. Далее сопоставляли цвет раствора в стаканчике с цветными секторами шкалы и определяли уровень концентрации нитрит-ионов в воде рис. 4.
Анализ полученных результатов в пробах воды показал содержание нитрат-ионов – 0 мг/л
Рис. 4. Определение нитритов
Вывод: содержание нитрит-ионов в пробах воды не обнаружено.
2.4. Определение сульфатов в пробах воды
Методика определения
При определении сульфатов в пробах воды, мы использовали методику Ашихминой Т.Я. [1].
Для этого мы наливали в пробирку 10 мл проб воды. Затем прибавляли 0,5 мл соляной кислоты и добавили 2 мл 5 % раствора хлорида бария. Далее все перемешивали и определяли содержание сульфатов по наблюдаемой реакции
При содержании 5-50 мг/л сульфатов возникает слабое помутнение, при более высокой концентрации выпадает осадок. По характеру осадка определяли содержание сульфатов.
Осадок или помутнение:
отсутствие мути – менее 5 мг/л;
слабая муть, появляющаяся не сразу, а через несколько минут – 5-10 мг/л;
слабая муть, появляющаяся сразу после добавления хлорида бария – 10-100 мг/л;
сильная, быстро оседающая муть более 100 мг/л – высокое содержание сульфатов.
Анализ полученных результатов показал, что в ходе наблюдений не было обнаружено мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, что означает, что в пробах воды сульфатов содержится менее 5 мг/л;
На основании анализа полученных результатов, мы сделали вывод, что содержание сульфатов в пробах воды не превышает нормы ПДК для природных водоемов.
2.5. Определение хлоридов в пробах воды
Методика определения хлоридов
При определении хлоридов в пробах воды мы также использовали методику Ашихминой Т.Я. [1].
Для этого мы брали по 5 мл воды,добавили по 3 капли 10% раствора нитрата серебра и далее определили содержание хлоридов по реакции. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению.
Осадок или помутнение:
- 8слабая муть – 1-10 мг/л;
- сильная муть – 10-50 мг/л;
- образуются хлопья, но осаждаются не сразу – 50-100 мг/л;
- белый объемистый осадок более 100 мг/л;
Анализ полученных результатов показал, что в ходе наблюдений была обнаружена слабая муть, появляющаяся сразу после добавления хлорида бария.
Вывод: содержание хлоридов в пробах воды не превышает нормы ПДК для природных водоемов.
2.6. Определение железа в пробах воды
Методика определения железа
Определение железа в пробах воды осуществлялось методике Ашихминой Т.Я. [1].
Мы наливали в пробирку 10 мл воды, добавляли 1 каплю НNO3 (конц.), затем добавлялинесколько капель раствора перекиси водорода (Н2О2) и далее приливали 0,5 мл раствора роданида калия (КSСN).
Наличие железа, и его количество определялось по следующей шкале:если железа 0,1 мг/л. - появится розовое окрашивание; если железа больше, чем 0,1 мг/л. - то красное окрашивание.
Анализ полученных результатов показал во всех пробах отсутствие окрашивания, следовательно, содержание железа в пробах составляет 0 мг/л.
Вывод: содержание железа в пробах воды отсутствует.
Таким образом, сделанные нами выводы при определении гидрохимических параметров проб воды позволяют нам дать удовлетворительную оценку ее качества и предположить, что за 7 лет, после проведенных исследований в 2015 году, состояние качества воды в реке Малая Березина улучшилось. Это подтверждается результатами наших исследований.
2.7. Оформление экологического паспорта реки Малая Березина
Используя результаты выполненной работы, мы оформили паспорт реки Малая Березина.
Целью оформления экологического паспорта реки Малая Березина было составить аргументированное экспертное заключение о функциональной пригодности реки.
Оборудование, приборы и материалы. Отработанная рабочая тетрадь по водному объекту реки Малая Березина, бланк экологического паспорта водного объекта, дневник наблюдений, протокол №16308 от 27 декабря 2019 г. и экспертное заключение №16308 от 30 декабря 2019 года по результатам лабораторных испытаний.
Название: река Малая Березина.
Адрес: г. Рудня, Руднянский район.
Географическое положение реки: Руднянский район, относится к бассейну Атлантического океана, является левым притоком реки Березины, впадает в Днепр.
Водосборный бассейн: площадь водосборного бассейна составляет 938 км2, имеет притоки: Ольшанка, Лешня, Ельня и Смердячка.
Питание реки: смешанное.
Гидрологический режим: периодически изменяющийся.
Санитарное состояние водосборного бассейна: соответствует действующим государственным санитарным нормам и гигиеническим нормативам: СанПиН «Гигиенические требования к охране поверхностных вод
Характер использования реки: для питьевого и технического водоснабжения, мойки транспортных средств.
Анализ выполнения работы показал, что функциональная пригодность
Реки Малая Березина увеличена по сравнению с 2015 годом.
Вывод: использование природного ресурса увеличено.
2.8. Предложения
Учитывая результаты исследований, мы предложили:
1. Продолжать работу, направленную на проверку эффективности работы локальных очистных сооружений.
2. Довести до сведения жителей информацию о системе штрафов за экологические нарушения.
3.Усилить административную ответственность за нарушения несанкционированных сбросов сточных вод в реку.
4.Провести силами ОС МУП "Руднятеплоэнерго" и учащихся школы акцию «Чистый берег» по очистке берегов от мусора.
5. Ввести как обязательный предмет «Экология» в учебный план.
Перспективы на будущее: продолжить работу, направленную на проведение физико-химических исследований показателей проб воды из реки Малая Березина в черте города Рудня.
Заключение
Основываясь на наших общих наблюдениях и проведенных исследованиях, мы пришли к следующим выводам:
Экологическое состояние реки Малая Березина, протекающей в черте города Рудня – удовлетворительное, что подтверждается полученными результатами исследований:
визуальной оценки;
гидрофизических и гидрохимических параметров проб воды;
протоколом лабораторных исследований №16308 от 27 декабря 2019 г., экспертным заключением №16308 от 30 декабря 2019 года по результатам лабораторных испытаний органолептических и химических показателей воды; Используя результаты исследований, оформлен паспорт реки Малая Березина.
Определены перспективы на будущее по улучшению экологического состояния реки Малая Березина и сделаны предложения.
Оформлен экологический паспорт реки Малая Березина
В заключении хочется сказать, что экологическое состояние реки Малая Березина находится в удовлетворительном состоянии благодаря участию самого человека. На этот счет хочется сказать: «Все – в наших руках!»
Руководству г. Рудня и его жителям невозможно было принять недвусмысленное выражение «После нас, хоть потоп», высказанное в СМИ. Вряд ли надо было убеждать всех в том, что необходимо помнить о том, что останется после нас: полноводная чистая речка или зарастающее грязное болото. Руководство города Рудня и население сделали правильный выбор, но работа должна продолжаться.
Река нуждается в продолжение действенных мер по бережному отношению к водным ресурсам. В этом могут помочь сами жители города, его руководство, если будут с полной ответственностью относиться к окружающей среде и создавать все необходимые условия для её сохранения.
Литература
1. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие /Под ред. Т.Я. Ашихминой – М.: АГАР, 2000.
2. Гусейнов А.Н., Александрова В.П., Нифантьева Е. А. Изучение водных экосистем в урбанизированной среде»: практикум с основами экологического проектирования. 10 – 11 классы. – М.: ВАКО, 2015. – 112 С.
3. Пугал Н.А., Евстигнеев В.Е. Методические рекомендации по проведению экологического практикума. М.: ООО «Химлабо», 2008.
Интернет-ресурсы
4.Характеристика реки Малая Березина
https://yandex.ru/search/?lr=12&text=%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B8%20
5.Самая грязная река региона протекает в Руднянском районе
https://smoldaily.ru/samaya-gryaznaya-reka-regiona-protekaet-v-rudnyanskom-rayone
6.Карта гидрологического поста.
https://yandex.ru/images/search?p=2&source=wiz&text=%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B0%20%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%BD%D0%B8%20%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8&pos=65&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Fwww.gulevich.net%2Fstatiy.files%2Fgpcs.files%2Fimage009.gif&lr=12&stype=image