XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сплавина - экологическая проблема озера Верхний Кабан

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Абдрашитов А.Т. 1

---

1МАОУ "Лицей № 121"

Миннулина Е.В. 1

---

1МАОУ "Лицей № 121"

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В нашем городе располагается древнее озеро Кабан. Оно состоит из трех обособленных частей – нижней, средней и верхней или Ближний Кабан, Дальний Кабан, Верхний Кабан. Большинство ученых полагают, что эти озера по происхождению долинные и являются старицей р. Волга. Об этом свидетельствует их вытянутая и слегка изогнутая форма в сечении дна. Все озера узкие, длинные, вытянутые по надпойменной террасе р. Волги, что позволяет специалистам называть Кабан долинно-карстовым озером. Волга протекала здесь 30-40 тысяч лет назад, затем прорыла себе новое русло и ушла на несколько километров западнее. Если это так, то возраст озерной системы оценивается в 25-30 тысяч лет.

Целью научно-исследовательской работы является изучение загрязнения и зарастание прибрежных зон озера Верхний Кабан , сплавинами , и методы их очищения.

Задачи:

1. Собрать общие сведения об озере.

2. Определить мутность воды(прозрачность)

3. Определить осадок воды путем отстаивания.

4. Определить запах воды.

5. Узнать способы очистки прибрежной зоны.

Предмет исследования : сплавины озера Верхний Кабан.

Гипотеза: Если есть озеро в черте города, то оно должно быть обустроено для общего населения с целью отдыха.

Актуальность: я считаю, что тема моего исследования актуальна, так как в наше время большое внимание уделяется экологии озер и водоемов в черте города.

Методы: изучение литературы, анализ полученных данных, наблюдение.

Теоретическая часть

1.1 Общие сведение об озерах.

Нижний Кабан находиться в черте городской застройки. Длина его до 1,8 км, ширина до 300 м, глубина до 12 метров (по данным бурения 1986 г. колонка ила достигает 18 метров). Нижний Кабан с одной стороны соединяется с каналом Булак (спрямленное русло древней речки Булак – приток Казанки), с другой стороны со Средним Кабаном - ботанической протокой до 1 км.

Средний Кабан – самое крупное озеро системы. Длина более 3 км, ширина до 500 м, глубина 6-7 метров (в дальней широкой части озера расположена котловина глубиной более 20 м).

Верхний Кабан – находится у пос. Борисково. Длина около 1 км, ширина до 250 метров, глубина до 14 метров. Уровень его на 2 метра выше, с нижним и средним озерами не соединяется.

Озерная система, находясь в городской черте, испытывает сильное антропогенное воздействие. В озера Нижний Кабан и Средний Кабан до сих пор поступают условно очищенные промышленные и хозбытовые стоки ряда заводов и фабрик. Нередко наблюдались случаи поступления аварийных (неочищенных) сбросов сточных вод.

В озеро Верхний Кабан не поступают промышленные стоки, но это не говорит об экологическом благополучии водоема. Озеро испытывает начительное антропогенное воздействие от

интенсивной рекреационной и хозяйственной нагрузки.

Исследователи озера – ученые Казанского Государственного Университета (Бутлеров, 1866, Лангель 1929) высоко ценили качество кабанной воды и рекомендовали ее как ценную питьевую воду, полагая, что мягкость и чистота её обусловливается «содержанием самородных ключей и алкалической соли на дне». Через сто лет (1980 г.) ученые этого же университета объявили озеро мертвым, а воду оценили, как недостаточно хорошо очищенные сточные воды.

Чистых водоёмов становится всё меньше и меньше, и вместо того, чтобы наслаждаться отдыхом, приходится долго искать не заваленный мусором пляж и аккуратно купаться, чтобы не пораниться о разбитую пивную бутылку или корягу. Затем водоём постепенно зарастает водорослями и камышом, начинает мелеть и со временем превращается в болото. Для того, чтобы этого не случилось, его надо периодически чистить.

Сегодня разработано несколько проектов по очистке озера Кабан. Благоустраиваются берега озера, очищается дно, строятся ливневые канализации. Работы по оздоровлению продолжаются, не всё идет гладко, но уникальный эксперимент по спасению 30-тысячелетнего озера дает, пока очень маленькие, но положительные результаты.

Особенное внимание, на мой взгляд, стоит обратить на озеро Верхний Кабан. Оно располагается в 1,3 км от озера Средний Кабан, не соединяясь с остальными водоемами системы. По размерам оно самое маленькое – его длина около 930 м, ширина 250-300 м, средняя глубина 6,5 м (наибольшая глубина 14 м), Северная и южная части озера заболочены, зарастают ивняком.

2. Сплавины

Озера, чаще всего зарастают путем образования сплавин.

Спла́вина (от плавать и сплав (по реке) и сплав, в качестве соединения или срастания) — начальное состояние образования болот и зыбунов: когда плавающий растительный сор в большом количестве собирается у берегов и со временем обрастает околоводной растительностью, который — в свою очередь, уплотняясь, превращается в зыбун или большие зыбины; отрываясь от береговой сплавины или зыбуна, образуются небольшие плавающие куски под наименованием плавина. Постепенно, уже в непроточном заросшем водоеме, образуется и разрастается большое количество плавин и зыбин, которые сплошным покровом полностью

затягивает водоем.

.

Сплавина разрастается постепенно, уплотняясь и превращаясь в зыбуны После заполнения водоема большим количеством ила, на его месте развивается болото.

Основным источником накопления илов в озере В. Кабан являются отмирание водных растений, животных организмов и склоновый снос грунта с окружающих урбанизированных территорий поселка Борисково на западном берегу озера и садовые товарищества – на восточном, а так же использование прибрежных территорий как рекреационной зоны.

Таким образом, для поддержания экологического состояния озера, В.Кабан следует разработать гидротехнические оздоровительные мероприятия по очистки от сплавин, которых на водоеме множество и они способствуют заболачиванию.

Волонтёры и другие общественные организации ежегодно наводят порядок на берегах озёр,  рек и водоемов, но по каким то причинам проводятся в разное время и берется один и тот же участок. Данный проект иметь можно использовать как  чёткое распределение берега реки за волонтёрами и регулярную работу по очистке берегов, а также очистка самих озер.

3. Растительность и животный мир озера Верхний Кабан

В результате наблюдений мы выяснили, что по берегам озера произрастают ива и ольха. Эти деревья выглядели не очень опрятно, видны были поломанные ветки и стволы. Это говорит о том, что люди, отдыхавшие здесь, небрежно обращались с растениями. Под деревьями, в кустах, на траве были разбросаны кучи мусора: бумаги, бутылки, полиэтиленовые пакеты, пластик. Вероятно все это осталось после летних пикников.

В озере можно поймать такую рыбу как карась и краснопёрка. А наши наблюдения летом показали, что на озере живет множество насекомых: комары, стрекозы, водомерки. Летом со стороны озера всегда слышится кваканье лягушек, что говорит о заболоченности озера

По результатам опроса рыболовов-любителей рыбу, пойманную на озере в пищу употребляют не все, потому что она имеет специфический запах болота.

4. Ход работ по выявлению качества воды

С давних времён люди обязательно выбирали место вблизи воды - большой или малой. Вода была необходима человеку для питья, водопоя домашних животных, полива выращиваемых растений. Озеро Верхний Кабан используется жителями города как зона для отдыха. Расположения рядом с озером дачных участков и дороги негативно сказывается на состоянии растительного и животного мира озера. Люди очень часто засоряют берега озера и само озеро: кидают мусор, моют машины. С каждым годом ухудшается санитарно – гигиеническое состояние побережья, качество воды, теряется эстетическая ценность. Я решил провести лабораторные опыты и узнать уровень загрязненности озера.

Для проведения исследования качества воды я использовал пробирки и чистую посуду.       Для изучения качества воды в озере я взял пробу воды.  Исследование проводил в августе 2022г. Воду для изучения отбирали в чистую посуду, предварительно 2-3 раза ополоснув исследуемой водой. 

4.1. Опыт №1

Определение запаха  воды озера Верхний Кабан.

Оборудование: колба с водой

Налил в колбу исследуемую воду, закрыл пробкой колбу.

Через час открыл пробку, и определил запах воды с помощью взмаха руки.

При определении запаха руководствовался предложенными таблицами.

Вывод: по результатам наблюдений заполнил таблицу, используя приведенные таблицы.

4.2. Опыт №2

Определение мутности (прозрачности) воды

Для определения мутности использовал метод качественного определения мутности.

Оборудование: пробирка стеклянная высотой 10–12 см, лист тёмной бумаги (в качестве фона).

Выполнение опыта: Для определения прозрачности одну пробирку заполнил исследуемой водой до высоты 10–12 см.

Мутность воды определил, рассматривая пробирку  на тёмном фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном).  увидел, что в озёрной воде заметны мелкие частицы песка, которые не оседают, но при этом сохраняется прозрачность воды. Используя таблицу, определил что, вода слабо мутная.

Вывод: вода   мутная, так как содержит мелкие частички песка

4.3. Опыт №3

Изучение осадка путем отстаивания воды

        Для определения осадка я налил исследуемую воды в цилиндр и отстаивал в покое на 1 час. Осадок оценивали количественно (нет, незначительный, заметный, большой) и  качественно (песчаный, глинистый, илистый, кристаллический, хлопьевидный).

Вывод: в результате отстаивания воды образовался заметный песчаный осадок

5..Технология очистки водоемов с утилизацией сплавины и илов в удобрения.

Мало кто догадывается, что очищая озеро от растительности, водорослей, торфа и сапропеля (сплавины), он выбрасывает высокоэффективное органо-минеральное удобрение так необходимое сельскому хозяйству.

Первоначально на озере производится зондирование торфо-иловой залежи, определяется глубина и условия ее залегания, количество и ассортимент растительности, отбираются пробы сырья для лабораторного анализа. В лаборатории проводится полный качественный анализ сплавины и торфо-сапропелевых илов. Делается заключение о пригодности растительного материала для производства удобрений, рекомендуется их рецептура и технология производства. Важным является подсчет запасов растительно-илового сырья на водоеме, чтобы определиться с типоразмером очистного и перерабатывающего оборудования, его производительности и комплектации.

Расчистка озера:

Учитывая размеры озера, характер и состояние береговых склонов, наличие свободной территории, обеспечивающей возможность устройства стоянок для  техники, а также характер проводимых работ, может быть принято решение использовать в качестве основного оборудования для проведения намечаемых в проекте работ плавучий земснаряд.

Техника для намыва – это земснаряды, которые имеют разную производительность, разные размеры и разные цены соответственно. Земснаряд размывает подводный грунт и с помощью насосов отправляет его на берег вместе с водой, тем самым углубляя водоём. В зависимости от мощности и типа дна техника может намывать за смену от 15 до 500 кубометров грунта. Обычно земснаряды используют для размыва песчаного или илистого дна.

Очистка водоема осуществляется миниземснарядом, который позволяет очищать водную поверхность от растительности, а сам водоем — от донных илов, извлекать их и подавать на подготовку и переработку. Подготовка извлекаемой растительно-иловой массы, обычно, включает в себе ее доставку на берег и обезвоживание, подсушку до требуемой влажности, подачу массы на переработку и последующую фасовку с упаковкой готового продукта.

Плавучий земснаряд, Данным механизмом выполняются следующие работы: расчистка акватории озера от водной растительности; расчистка дна озера от донных отложений. Берега на части озера топкие заболоченные, с широкой зоной прибрежной растительности: тростник рогоз осока. При расчистке акватории, незначительные береговые участки с камышовой и кустарниковой растительностью остаются в естественном состоянии для обитания  гусей, уток и других водоплавающих птиц.

При работе миниземснаряда использован способ гидромеханического рыхления донных отложений (а также поверхностного растительного слоя очищаемого водоема) и дальнейшая транспортировка полученной смеси на расстояние до 150 м от земснаряда. Расстояние транспортировки зависит от массы поднимаемой смеси, высоты подъема и скорости перемещения ее по гибкому пульпопроводу. Консистенция пульпы получаемое смеси должна обеспечить свободное перемещение ее по всей длине трубопровода. На раме (опорной платформе) миниземснаряда смонтирована одна бензиновая мотопомпа и гидронасосная станция . Работа мотопомпы заключается в удалении с забоя полученной смеси состоящей из размытых донных отложений и мелких частиц растительного поверхностного слоя с доставкой ее на берег. Миниземснаряд по водоему перемещается с помощью механизма передвижения. Ведение дноуглубительных работ ведется по показаниям лага-глубиномера.

В комплект миниземснаряду могут предлагаться геотубы. В геотубах извлекаемая смесь из водоема обезвоживается и складируется до ее употребления на переработку.

Переработка сплавины и донного ила осуществляется после подсушки сырья до определенной влажности. Для этого используют естественный климатический фактор или сушилку в помещении цеха. Перерабатывающее оборудование состоит из измельчителя от грубой до мелкой фракции, мельницы-диспергатора, фасовочно-упаковочного оборудования. Причем, получаемые при этом сыпучие удобрения впоследствии можно капсулировать или таблетировать. Для этого применяется после помола на диспергаторе валковый пресс. Причем, в качестве связующего компонента таблетирования или прессования можно использовать органический донный ил водоема — сапропель.

сыпучие удобрения  и капсулированные 

Чем больше участников процесса, тем больше возможностей убрать мусор и по количеству и по площади загрязнения. Поэтому необходимо подумать кого еще пригласить по мимо простых волонтеров на такие мероприятия — экологов, спасателей-водолазов, клубы различные  (напр. аквалангистов), транспортные организации для сбора и вывоза мусора, мусороперерабатывающий завод, да и вообще любую организацию можно привлечь, для них будет социальным событием на ряду со своими профессиональными задачами помочь справиться экологической проблемой.

Для очистки водоёма вам понадобится как минимум 2 человека – оператор земснаряда и водитель экскаватора. Также крайне желательно, чтобы у были эколог и инженер, которые будут управлять работой и разрабатывать проекты по очистке водоёмов.

6. Основной принцип - "не навреди"!

Механическая очистка создает условия для запуска биологических процессов восстановления экологического баланса озера или водоёма. С помощью специальных биологических методов  создаются благоприятные условия для быстрого размножения полезных микроорганизмов. В результате улучшается естественный иммунитет озера и его способность к сопротивлению неблагоприятным воздействиям извне.

В предлагаемом методе очистки в водоём не вносятся чужеродные микроорганизмы, во избежание микробиологического заражения и развития неконтролируемых процессов

Заключение

В течение всей исследовательской  работы, я понял, что озеру необходимо помочь. Исследуя воду, я пришел к выводу, что оно пригодно для существования в нём живых организмов, а значит, озеро живое и в нём можно купаться.

Я очень хочу, чтобы наше озеро всегда было полноводным, красивым, чтобы в нём было много рыбы.

Лично я тоже могу многое сделать для нашего озера, например, вместе с семьей мы весной  пойдём   вдоль  озера,  и  будем расчищать загрязненные места после зимних «пикников».

Выводы:

1. В водоёме присутствуют животные, которые защищают его от загрязнения, поедая сгнившую растительность.

2. В результате наблюдения выявлено, что набережную водоёма засоряют мусором отдыхающие и рыбаки, часть мусора попадает в воду. У берегов есть заболоченность, есть донные отложения.

3. При определении качества воды озера выяснили:

а) вода, взятая из озёра, имеет болотный запах, род запаха илистый, тинистый. Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья.

б) вода  слабо мутная, так как содержит мелкие частички песка.

в) в результате отстаивания воды образовался заметный песчаный осадок.

Мы также выяснили, что такое сплавины и что их можно убирать с помощью земснарядов.

Список литературы .

1. Л.А. Коробейникова «Экологический мониторинг в школе», Волгоград, 2000

2.Журнал « Химия в школе» №2, №8 – 2002 год.

3. Полевой В. В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989 г. – 464 .

4. Энциклопедический словарь юного химика – М.: Педагогика, 1982 г. – 141 с.

Интернетисточники:

1.htt:// ru.wikihpedia.org

2.htt:// www.viytawater.ru