XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка качества воды в реке Мацеста методом биоиндикации

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Олифиренко В.В. 1

---

1 МОБУ гимназии №16 г. Сочи

Танцура М.Г. 1Горбунова Т.Л. 2

---

1 МДОУ д/с №67 г. Сочи

2РУДН (Сочинский филиал)

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Количество рек Сочинского Причерноморья, впадающих в Чёрное море, около 40.

Обширная часть территории вокруг Большого Сочи включена - это особо охраняемые природных территорий, куда входит Кавказский биосферный заповедник, Сочинский Национальный парк и другие памятники природы местного, краевого и федерального значения. В связи с этим побережье Черного моря в районе города Сочи подвержено антропогенному воздействию, связанному с интенсивным развитием курорта и его инфраструктур. Вследствие этого наблюдается ухудшение экологического состояния природных территорий.

Цель: оценка экологического состояние реки Мацеста по видовому разнообразию макрозообентоса

Задачи: выбор точек отбора проб; отбор материала; определение видовой принадлежности макрозообентоса; расчет качества водной среды на основе определения биотического индекса и уровня сапробности воды по системе Пантле и Букк; формулировка выводов

Гипотеза: загрязнённость природных вод зависит от антропогенной нагрузки

1. Обзор литературных источников

1. 1. Река Мацеста. География.

Название реки Мацеста в переводе с убыхского языка означает буквально «огненная вода», ввиду того, что кожа человека после погружения в сероводородные источники реки приобретает красноватый оттенок. На берегу реки Мацеста находится крупнейший лечебный бальнеологический Мацестинский курорт . Река берёт своё начало на южных склонах кавказского горного хребта Алек на высоте примерно 900 метров над уровнем моря и впадает в Чёрное море.
Река  имеет много притоков. [1]

1. 2. Загрязнение. Качество водной среды. Оценка качества водной среды на основе биотического индекса

Загрязнение – попадание в окружающую среду чего-либо., способного ухудшать ее качество. Существует много источников химического загрязнения пресных водотоков и водоемов, например, бытовые и промышленные стоки, смывы удобрений с полей. Эвтрофикация – поступление в водные объекты избыточного количества питательных веществ – приводит к ухудшению водотоков и водоемов. Наличие загрязняющих веществ в воде можно определить химическими методами, но можно понаблюдать за обитателями водной среды. Так как беспозвоночные присутствуют в водной среде постоянно, изменение качества среды отражается на их численности. Для оценки качества вод по обитающим в них беспозвоночным, можно подсчитать биотический индекс, используя индивидуальные коэффициенты каждой группы животных. Более высокий коэффициент характерен для чувствительных к загрязнению беспозвоночных (нимф веснянок, и большинства поденок), тогда как для устойчивых к загрязнению животных (кольчатые черви, личинки комаров-звонцов) величина коэффициента мала.[2]

1. 3. Индекс сапробности воды по методу Пантле и Букк

По методу Пантле и Букк количественная оценка гидробионтов учитывает относительную частоту и отношения отдельных видов к пяти известных степеням сапробности. Сапробность – это свойство организма жить в воде с той или иной степенью загрязнения. Формула для вычисления индекса сапробности.

Метод Пантле-Букк, где

S - индекс сапробности, s - индикаторная значимость вида (s: = 1 - олигосапробы, = 2 - альфа-мезосапробы, = 3 - бета-мезосапробы, = 4 - полисапробы); h - относительное количество особей вида (h: = 1 - cлучайные находки, = 3 - частая встречаемость, = 5 - массовое развитие). При S = 4.0-3.5 - полисапробная зона, = 3.5-2.5 - мезосапробная зона, = 2.5-1.5 - мезосапробная зона, = 1.5-1.0 - олигосапробная зона, = 0.5-0 - ксеносапробные воды. Метод Пантле-Букк широко применяется гидробиологами в оценке загрязнения природных вод по фито - и зоопланктону и зообентосу. [3]ПриложениеБ.

2. Материалы и методы.

Исследования проводились летом 2022 года на реке Мацеста.

Отбор биологических проб проводили в июле, августе и октябре. Были определены точки отбора материала: верхнее течение, среднее течение и нижнее течение (устьевая зона). Пробы отбирались с поверхности камней. Каждая проба отбиралась в трех повторностях (заводь, порог и течение) и с использованием рамки, ограничивающей площадь дна до 0,25м ² и с поверхности камней. Количество определенных видов и особей рассчитывалось на 1м². Макрозообентос с помощью пинцетов переносили в емкости, обрастания с находящимися в них обитателями соскребали с помощью ножа и переносили в емкости. Пробы фиксировались 75% этанолом. В лаборатории производилось определение основных видов беспозвоночных с помощью микроскопа МБС-10, после чего просчитывалась численность каждого вида в пробе. [4] [5][6]. На каждой станции визуально оценивали факторы воздействия на качество среды и проводили органолептическую оценку качества речной среды (цвет, запах), проводили фосфат-тест, определяли рН водной среды. Для определения антропогенного влияния на водоем рассмотрены методы определения общей сапробности по методу Пантле и Букка и оценка качества водной среды на основе биотического индекса (БИ). В ходе работы всего было отобрано и проанализировано 27 проб.

3. Результаты исследований

Результаты гидрологических исследований.

Река протекает через густонаселенный район с развитой инфраструктурой. Вдоль русла проложена автодорога. Недалеко от верхней станции, ул.Измайловская свалка мусора. В нижнем течении русло реки Мацеста зарегулировано, что затрудняет естественное развитие биоценозов водоема и замедляет процессы самоочищения. На правом берегу рядом с устьевой зоной расположены СТО и автомойка. Каменистое дно водотоков на станциях покрыто иловыми осадками и слизистыми обрастаниями. На некоторых участках наблюдали забор грунта из русла реки, что также негативно отражается на состоянии гидробиоза. В русле наблюдали мусор: пластиковые бутылки, арматура, пэт пакеты, природный мусор: коряги, ветки, сухая трава.

В августе и октябре русло изменено вследствие осадков.

В июле, августе и октябре в среднем и нижнем течении вода в реке имела слабый запах сероводорода, и сероватый оттенок. В октябре в нижнем течении вода имела желтоватый оттенок. [PO 4]3− тест в пробах июля и августа равен 0мг/л, в октябре- 0,5 мг/л.

Показатели рН среды на протяжении всего мониторинга равны 6-7 (нейтральная среда).

Таблица 1

Результаты [PO 4]3− -теста и значения рН на станциях отбора проб

Таблица2

Значения биотических идексов и идексов сапробности по Пантле Букку на разных станциях

По результатам наших расчетов, в июле вода в р. Мацеста в верхнем среднем течении расчетам индекса сапробности Пантле Букка относится к β-мезосапробная зона -вода умеренно грязная. Нижнее течение реки - α-мезосапробная зона, вода характеризуется как загрязненная. По расчетам Значения БИ: верхнее и среднее течение реки относится к 3-му классу качества воды. Вода «умеренно грязная». Устьевая зона - 4-й класс качества воды. Вода «загрязненная».

По результатам августовских расчетов по методу Пантле Букка гидробиоз относится к β-мезосапробной зоне, которая характеризуется как умеренно грязная. Оценка экологического состояния по БИ показала верхнее и среднее течение реки – з-й класс качества - вода «умеренно грязная». Устьевая зона - 4-й класс качества воды. Вода «загрязненная».

По результаты октябрьского мониторинга, река Мацеста относится к β-мезосапробной зоне, которая характеризуется как умеренно грязная по методу Пантле Букка. По БИ показала верхнее и среднее течение реки – з-й класс качества - вода «умеренно грязная». Устьевая зона - 4-й класс качества воды. Вода «загрязненная».

В таких водоемах интенсивно идут процессы окисления органики, часто наблюдается заиление грунта. Содержание О2 и СО2 колеблется в зависимости от времени суток: днем, дефицит СО2 и избыток О2. Ночью-наоборот. Ил желтый, идут окислительно-восстановительные процессы, много детрита. Приложение А. Приложение Б.

График 1

Динамика биотического индекса в разных точках (по месяцам)

Организмы-индикаторы на станции верхнее течение чувствительны к качеству воды - личинки ручейников, личинки поденок, веснянки, двукрылые, в нижнем течение присутствуют виды, устойчивые к загрязнению водной среды - малощетинковые черви, личинки комаров, моллюски.

График 2

Динамика индекса сапробности методом Пантле-Букка по месяцам

4. Выводы

Проведя исследования по оценке экологического состояние реки Мацеста, изучив видовое разнообразие макрозообентоса пришли к выводу: река Мацеста по степени загрязнения относится к β-мезосапробнй зона, которая характеризуется как умеренно грязная.

Анализ сапробности в разные месяцы, в разных точках показал, что наиболее загрязненной была вода в реке в устьевой зоне в июле (S = 2,8) (БИ = 5,4) (Таблица 2).

Нижнее течение реки - α-мезосапробная зона, вода характеризуется как загрязненная. По характеру биохимических процессов близка к полисапробной. Протекают окислительно-восстановительные процессы, начинается аэробный распад органических веществ, образуется аммиак и СО2. Кислорода мало. Ил серого цвета, в нем содержатся организмы, приспособленные к недостатку О2 и высокому содержанию СО2. Присутствует сероводород.[3] По данным [PO 4]3− -теста в октябре на станциях среднее и нижнее течение наблюдали концентрацию 0,5мг/л. рН тест показал нейтральную реакцию водной среды на всех станциях в июле, августе и октябре.

Данные наших исследований подтверждают то, что река подвержена влиянию сброса хозяйственно-бытовых сточных вод и ливневой канализации неочищенных или недостаточно очищенных сельскохозяйственных стоков. Наша гипотеза подтвердилась.

Список использованных источников

1. https://turistleto.ru/?p=3300

2. Олтон Р., Беббингтон А., Беббингтон Д.Пресноводные беспозвоночные. Определитель основных форм пресноводных беспозвоночных. РМОО «Экологическое образование» (АсЭкО), перевод на русский язык, адаптация, 2001

3. https://studbooks.net/1253712/ekologiya/indeksy_saprobnosti#:~:text=%D0%92%20%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B8%D0%B5%20%D0%BE%D1%82%20%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%86%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85%20%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%B2%2C,%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%20%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B0%20%D1%81%D0%B1%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%B0%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D0%B2%D0%BE%D0%B4

4. Абакумов, В.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений // Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды.Л.: Гидрометеоиздат.-1983.-240с.

5. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий: в 6-и т. / ред. С.Я. Цалолихин. – С.- Петербург: Наука, 1997-2000.

6. Горбунова Т.Л. Место биологических индикаторов качества водной среды в системе оценки прогресса устойчивого развития территории города-курорта Сочи / Т.Л.Горбунова //  Регионы России в новых экономических условиях:  материалы научно-практической конференции. 2016. С. 31-39.

7. https://yandex.ru/images/search?p=1&source=serp&text=%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B0%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B5%20%D0%B2%20%D1%81%D0%BE%D1%87%D0%B8&pos=38&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Fsochi.ru%2Fupload%2Fiblock%2F84f%2F84ff282882141baece9019c096e6b1df.jpg&lr=23

Приложение А

Приложение Б

Пример расчета качества воды по Биотическому индексу (БИ)

Таблица1

Беспозвоночные, обнаруженные в пробе. Верхнее течение.

БИ =(5+7+10+6+10+5+1+4)/8=6

Значение БИ=6, 3-й класс качества воды. Вода «умеренно грязная»

Таблица2

Беспозвоночные, обнаруженные в пробе. Среднее течение.

БИ =(5+7+10+6+10+5+1+4+8+3)/10=5,9

Значение БИ=5,9, 3-й класс качества воды. Вода «умеренно грязная»

Таблица3

Беспозвоночные, обнаруженные в пробе. Нижнее течение.

БИ =(5+10+6+10+5+1+4+8+3+2)/10=5,4

Значение БИ=5,4, 4-й класс качества воды. Вода «загрязненная»

Таблица 4

Пример оценки качества воды методом Пантле и Букка

Верхнее течение Дата:17.07.2022г.

S1=2х27+2х7+1х5+2х31+2х42+2х32+0х32+2х17+2х29+2х17+2х20+2х27+2х7+4х2+2х5+2х5/27+7+5+31+42+32+32+17+29+17+20+27+7+2+5+5=545/305=1,8

Вывод: верхнее течение, по результатам наших расчетов - β-мезосапробная зона, которая характеризуется как умеренно грязная.15