XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение качества воды реки Томь в районе Кузнецкого моста г. Кемерово.

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Бозиев Э.Р. 1

---

1МБОУ Лицей№23 г. Кемерово

Качаева Л.А. 1Иванова Л.Я. 1

---

1МБОУ Лицей№23 г. Кемерово

Работа в формате PDF

1.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы. Томь – река, протекающая в Западной Сибири, правый приток Оби. Начала свое Томь берет на западном склоне Абаканского хребта.

Длина – 827 километров, ширина поймы достигает 3 километра, перепад высот от истока до устья – 185 метров. Основные притоки: Кондома, Мрас-Су, Бель-Су, Тутуяс, Уса, Аба, Иня. Река дала свое имя городу Томск. Кроме Томска, на реке стоят города Междуреченск, Новокузнецк, Кемерово, Юрга, Северск.

В 1975 году на реке Томь было начато строительство Крапивинской ГЭС у поселка Зеленогорский (Кемеровская область), но в 1989 – приостановлено.

Река имеет очень важное хозяйственное значение, так как используется в качестве хозяйственно-питьевого, санитарно-бытового и рыбохозяйственного водоема. Ведь по своим свойствам вода Томи может быть поставлена в один ряд с уникальными пресными водотоками.

Гипотеза проекта: река Томь в настоящие момент находится в очень плохом состоянии и является большой угрозой для экологии.

Цель проекта заключается в изучении реки Томь и исследовании ее экологической ситуации.

Задачи проекта:

• рассмотреть общую характеристику реки Томь;

• изучить экологическое состояние реки Томь;

• провести исследование и представить результаты;

• выявить последствия загрязнения рек для экологии и человека;

• представить мероприятия по восстановлению экологического состояния реки Томь.

Объектом проекта выступает река Томь.

Предметом проекта является экологическая оценка реки Томь.

Практическая значимость проекта состоит в том, что в современном мире тема загрязнения рек и озер, достигла глобальных масштабов, именно поэтому данное исследование имеет очень хорошие предпосылки для дальнейшего исследования и изучения экологических проблем различными организациями и научными деятелями,

Методологическую основу проекта составляют изучение и обобщение, наблюдение, анализ, эксперимент и сравнение.

Структура работы состоит з введения, двух глав, заключения и списка литературы.

Основная часть

1.Общая характеристика реки Томь

Томь – крупная река в Западной Сибири, самый большой правый приток Оби, второй по водности после Иртыша.

Длина реки – 827 км, ширина поймы до 3 км, перепад высот от истока до устья – 1185 м, площадь водосбора – 62 тыс. км². Среднемноголетний расход воды и годовой сток соответственно: 1100 м³/с и 35,0 км³/год. Средняя скорость течения – 0,33 м/с, на перекатах – 1,75 м/с. Замерзает в конце октября – начале ноября, вскрывается в конце апреля. Средняя продолжительность ледостава – 158–160 дней, в среднем 175 дней в год свободна от льда.

Дождевое питание реки составляет 25–40 %, снеговое – 35–55 % и грунтовое – 25–35 % годового стока.

Исток Томи находится на западных склонах Абаканского хребта на высоте более 972 м над уровнем моря, на болотистом склоне между северными отрогами хребта Карлыган и горой «Вершина Томи». Первые километры течёт по заболоченной долине в юго-западном направлении под названием Правая Томь.

В конце 1960-х годов существовало предложение соединить Томь и Обь судоходным каналом в 50-60 километрах выше по течению от места впадения Томи. Предполагалось, что этот канал на несколько десятков километров сократит транспортный путь для судов, курсирующих по маршруту Томск–Новосибирск. Кроме того, Томск мог бы получить новый чистый источник водоснабжения – биологический и химический состав воды реки Оби к тому времени стал чище воды реки Томи.

В 1975 году началось строительство Крапивинской гидроэлектростанции на Томи в Кемеровской области у посёлка Зеленогорский. В 1989 году строительство было заморожено. Дальнейшая судьба гидроузла не определена.

В районе Томска из русла добывают песчано-гравийную смесь, что привело к понижению уровней воды почти на 2,5 м, деградации пойменных ландшафтов, обнажению скального порога в русле реки. 6 мая 1982 года ряд томских учёных и специалистов опубликовали в газете «Известия» письмо, в котором выразили озабоченность этой деятельностью. До 1980-х годов река была судоходна от устья до Новокузнецка, ныне – от устья до Томска.

Водозаборы – Драгунский водозабор в районе села Атаманово используется Новокузнецким водоканалом.

Судоходство на Томи на участке Томск – Новокузнецк ныне находится в упадке. Причины – падение уровня воды из-за масштабной добычи гравия и вырубки леса по берегам, а также экономическая ситуация, делающая пассажирские перевозки нерентабельными. Ещё в 1980-е годы из Томска выполнялись регулярные рейсы на СПК «Ракета» в направлении Колпашево, Стрежевого, Каргасока, Новосибирска. В направлении Кемерово и Юрги курсировали скоростные суда на воздушной подушке типа «Заря». Также было организовано пассажирское движение на участке Кемерово – Новокузнецк и пригородное сообщение из портов Томска, Кемерово и Новокузнецка. В 1964 году началось использование теплоходов «Заря» на перевозках между Кемерово и Новокузнецком. А с 1967 года началось использование теплоходов «Заря» между Кемерово и Томском. Теплоходы «Заря» эксплуатировались в Новокузнецком порту до 2015 года.

В бассейне реки Томи расположены промышленные предприятия, использующие воду для своих нужд (приложение 1).

В реке обитают плотва, язь, окунь, щука и лещ.

Характерными загрязняющими веществами рек бассейна Томи являются: нефтепродукты (1,4–1,7 редко до 10,6 ПДК), фенолы (1-2 реже до 6 ПДК), железо общее (1,1–6,5 ПДК, в единичных случаях до 13,1), в отдельных створах – соединения азота (до 1,5, реже 6,7 ПДК), органические соединения (до 1,1, редко 3,2 ПДК), тяжёлые металлы (Mn −1,2-2,5 ПДК, единичные замеры до 39,8, Cu – 1,3-1,4 ПДК, редко до 7 ПДК). В Томи в течение зимы прошлого года в створе выше Новокузнецка зарегистрировано 8 случаев теплового загрязнения. Максимальные превышения ПДК загрязняющих веществ наблюдались:

• нефтепродукты – Томь в районе Крапивинского (15,6),

• фенол – Томь в районе Славина (6) и Ускат и устье Абы (по 5),

• азотистые соединения – Томь в районе Славина и Ускате (9,1 и 9,6 соответственно),

• органические соединения – Томь в районе Славина (3,2),

• железо общее – Томь в районе Крапивинского (8,1), устье Абы (8,8), Кондома (13,1)

• марганец – в Абе (до 16-22), в Искитимке (до 39,8), медь – в Ускате (7).

2. Экологическое состояние реки Томь

Реки Томь и Иня являются основными источниками водоснабжения Кемеровской области.

В Кузбассе самой большой по размерам и полноводной рекой является река Томь, приток Оби. Но откуда произошло слово – Томь, и что оно означает? В древние времена в Кузнецкой котловине жили кеты – предки остяков. Они и дали имя реке. В основе имени лежит удивление, эмоциональное восхищение, гордость: «То-о-ом», что означает «большая река». Кеты считали ее одной из самых могучих, самых больших, полноводных рек. Томь в переводе с кетского, означает «темный». Кеты низовьев видели, как Томь впадает в Обь, в этом месте она темная. Ученые доказали, что каждая река имеет свой собственный оттенок, который непосредственно зависит от физикогеографической среды. Томь по своему характеру горная и имеет каменистое галечное дно. Вот, например, Обь, которая по своему характеру равнинная, течет по песчаному руслу, несет размытые пески и глину, и поэтому она белая. Когда эти две реки сливаются, Томь действительно имеет темный цвет.

Река Томь очень важна для Кузбасса. Энергетика, машиностроение, пищевая, лесная и легкая промышленности не могут развиваться без водных ресурсов Томи. Самыми крупными городами Кузбасса являются: Междуреченск, Новокузнецк, Прокопьевск, Киселевск, Кемерово. Все эти города связаны с Томью. Во-первых, Томь снабжает водой поселки, города и предприятия. Во-вторых, она восстанавливает жизненные функции огромного количества использованных вод. Томь – это источник энергии, которая является самой дешевой в Сибири. Томь – это архитектурный стержень строительства городов и поселков. Томь – это транспортный путь для грузовых и пассажирских речных судов и моторных лодок. Томь – это основа рыбного хозяйства, которое сейчас находится под угрозой и ждет своего восстановления. Томь – место, где могут отдыхать трудящиеся. Она предоставила людям свои пляжи и острова, свои берега для домов отдыха, дач, санаториев, лагерей, свои плесы и перекаты для спортивного рыболовства.

Начинается Томь на западном склоне Абаканского хребта, а затем впадает в реку Обь. Длина реки Томи составляет 827 км, а её протяженность на территории Кемеровской области – 596 км. Бассейн реки протянут в северозападном направлении на 485 км. Он занимает Горную Шорию, межгорную Кузнецкую котловину и склоны Кузнецкого Алатау.

37 предприятий Кузбасса являются потребителями водных ресурсов реки Томь.

С индустриализацией водные ресурсы Томи начинают приобретать все большую значимость. Сейчас нельзя воду считать неисчерпаемым даром природы. Как элемент сырья и энергии для материального производства, она стала самым главным фактором развития производительных сил региона.

На данный момент река Томь, к сожалению, является одним из наиболее загрязненных и крупных притоков реки Оби. Протекая по территории Томской и Кемеровской областей, она принимает в себя сточные воды крупнейших промышленных центров таких, как Новокузнецк, Междуреченск, Томск, Кемерово. В Томь выбрасывается около половины стоков Западной Сибири. Самый большой объем загрязняющих веществ исходит из металлургической и топливной промышленности Кемеровской области. В Кемеровской области воды рек подвержены загрязнениям фенолами, нефтепродуктами, органическими веществами, солями тяжелых металлов. Концентрация перечисленных веществ находится на уровне 4-8 ПДК: содержание нефтепродуктов составляет 3,8 ПДК; железа – 3,7 ПДК.

Состояние водоемов дошло до таких критических пределов, что становится необходимым применение жестких законодательных мер, относящихся ко всем водопользователям.

Никем не управляемое хозяйствование в русле и на пойме реки (добыча песчано-гравийных смесей, подрезка берегов и склонов, вырубка и сплав леса, и прочее) привело к тому, что русло реки начало заиливаться, стало происходить обмеление фарватера и снизились ее судоходные возможности.

Исследованиями предыдущих лет было установлено, что наиболее высокие уровни загрязнения воды в реках Кузбасса происходят в периоды мощных ливневых стоков и весеннего половодья, так же когда происходит массовый смыв техногенных продуктов с бассейнов водосборов.

Крайне острая ситуация с бактериальными загрязнениями. Томь практически полностью потеряла свое рыбохозяйственное значение.

Охрана водных объектов – одно из самых важных направлений экологической программы Сибирской генерирующей компании. Обеспечение безопасности экологии водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение, предусмотрено законодательством Российской Федерации, поэтому каждый год создаются мероприятия по искусственному воспроизводству биоресурсов, которые компенсируют влияние водозаборов кузбасских станций.

Ежегодно в самую главную водную артерию Кузбасса – Томь, Сибирская генерирующая компания воспроизводит десятки тысяч мальков рыб: таймень, хариус, щука. В 2016 году на мощнейшей электростанции региона – Томь – Усинской ГРЭС СГК – начал свою работу проект по использованию современных рыбозащитных устройств, которые значительно помогут уменьшить попадание в водозаборы рыбной молоди. Импульсная рыбозащитная система создает в водоподводящем потоке непреодолимую для рыбы зону за счет того, что периодами пропускается электрический ток через межэлектродное пространство, в это же время подается также акустический сигнал. Такой комплексный раздражающий фактор заставляет рыбу покидать зону водозабора ГРЭС.

Вода является важнейшей составляющей в жизни каждого человека. Она есть в составе каждого организма, и каждый организм использует ее в своей деятельности. Поэтому нужно бережнее относиться к ресурсам, которые нам дает природа.

3.Методика проведения исследования

Для определения качества воды реки Томь я брал 3 пробы 01.08.22г 01.09.22г и 01.10.22г воды из реки Томь в районе Кузнецкого моста г. Кемерово. Определял показатели качества воды такие как рН, мутность, цвет и прозрачность. После чего полученные показатели воды сравнивал с показателями дистиллированной воды, которую я брал за эталон сравнения.

Исследования я проводил в «Новом исследовательском центре, строительная лаборатория» г. Кемерово пр. Советский, 17.

1. Определение содержания ионов водорода в воде: рН-фактор воды реки Томь. рН дистиллированной воды 7.0

С помощью данного исследования можно определить содержание ионов водорода в воде.

Оборудование и реактивы:

• пробы воды;

• универсальная индикаторная бумага;

• цветная шкала рН.

Ход работы: отобрали воду из реки, определили значение рН с помощью бумажных индикаторов (универсальная индикаторная бумага) немедленно после снятия пробы, поскольку изменение температуры воды влияет на значение рН.

Вывод: индикаторная бумага стала бесцветной, по шкале соответствует рН=6,8 (среда нейтральная).

2. Исследование влияния температуры воды на ее качество

Оборудование:

• водный термометр.

Ход работы: опускали водный термометр в воду на 2 минуты на глубину 10 см.

Не вынимая термометра из воды, определили температуру воды.

Вывод: температура воды в реке на 01.09. 22. составляла 0 градусов.

3. Исследование мутности воды реки Томь.

Мутность воды - мера содержания в ней взвешенных частиц, различных по происхождению. Это могут быть частицы глины, ила, планктонные организмы.

Оборудование:

• весы лабораторные,

• бумажный фильтр.

Ход работы: взвесили бумажный фильтр, определили массу фильтра, отфильтровали 1литр речной воды, высушили использованный фильтр, взвесили высушенный фильтр и определили его массу, вычислили разницу массы фильтра до и после фильтрования.

Разница в массе и есть величина мутности в мг/л (допустимая мутность питьевой воды 2 мг/л).

Вывод: взвесили фильтр, его масса 500мг/л. После фильтрации масса фильтра составила 501мг/л. Мутность воды реки Томь равняется 1 мг/л.

4. Исследование цвета воды

Цвет природной воды обусловлен наличием в нем кислот, загрязнений промышленных предприятий, соединений железа, цветущих водорослей. Для описания цвета воды используют обычные его названия: желтый, светло-желтый, зеленоватый, бурый и т.д.

Вывод: вода, в реке Томь, бесцветная.

5. Исследование воды на содержание нитритов и нитратов

Азот является важным элементом, необходимым для построения белков и нуклеиновых кислот всеми живыми организмами. В водных экосистемах азот присутствует в молекулярном виде и в составе ионов.

Оборудование и реактивы:

• пробы воды,

• бумажные индикаторы для обнаружения связанного азота.

Ход работы:

Бумажный индикатор (одна полоска) опускали в исследуемую воду.

Нормальным считается содержание нитрат-ионов 10мг/л., а нитрит-ионов -1мг/л.

Вывод: мы определили содержание нитрат-ионов, их содержание в воде оказалось равным 0,02мг/л.

6. Определение прозрачности воды реки Томь.

Суммарное количество взвешенных частиц в воде влияет на ее прозрачность.

Ход работы:

• налили в стеклянный мерный цилиндр высотой 30 см. Речную воду.

• на столе разместили газетный текст стандартного шрифта.

• цилиндр с водой находится над текстом на высоте 5 см.

• прочитали текст сквозь водяной столб.

• прозрачность исследуемой воды оценивается по одной из трех характеристик: прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная.

Вывод: вода реки Томь малопрозрачная.

7. Определение запаха воды реки Томь.

Запах воды определяют при комнатной температуре и при нагревании до 50-60С, характеризуется качественно (запах ароматический, гнилостный, болотный, землистый и т.д.) и количественно (приложение 2).

Вывод: запах воды реки Томь не ощущается и составляет О баллов

8. Определение индекса качества воды (ИКВ) реки Томь.

Мы провели много экспериментов для определения содержания в воде тех или иных веществ. Все они влияют на качество воды. Качество воды оценивают по суммарным результатам основных тестов, что позволяет рассчитать так называемый индекс качества воды (ИКВ). Используя этот индекс, можно проследить за изменением качества воды одного и того же водоема со временем, сравнить качество воды разных водоемов. Для определения ИКВ я использовал методическое пособие авторов: Алексеев С.В., Груздева Э.В., Муравьева А.Г., Гущина Э.В. «Практикум по экологии» – М., АО МДС, 2016.

Определение индекса качества воды (ИКВ).

• для определения ИКВ использовали таблицу из методической литературы.

• занесли во вторую графу таблицы найденные нами численные значения по всем тестам.

• с помощью показанных графических кривых определили качество воды по каждому фактору.

• внесли все найденные значения по каждому фактору в третью графу таблицы.

• умножили каждое найденное значение качества на коэффициент значимости, указанный в четвертой графе. Данные коэффициенты показывают степень влияния, т.е. значимость каждого фактора для определения ИКВ. Чем больше коэффициент, тем значимей фактор.

• вычислили значение ИКВ. Для этого сложили все значения последней графы (приложение 2).

Вывод: индекс качества воды в реке Томь по результатам пяти тестов составляет – 3,56.

4. Последствия загрязнения реки Томь

Загрязнение рек происходит уже более двух тысяч лет. И если ранее эту проблему люди не замечали, то сегодня она достигла глобального масштаба. Сложно сказать, остались ли на планете реки с более-менее чистой водой, пригодной для использования без предварительного очищения.

В зависимости от различных загрязнений, в реках увеличивается количество водорослей, которые в свою очередь вытесняют животных и рыбу. Это становится причиной изменения местопребывания популяций рыб и других речных обитателей, но многие виды просто умирают.

Грязная вода рек плохо очищается, прежде чем попадать в водопроводы. Ее используют в качестве питьевой. В результате увеличиваются случаи заболевания людей, потому что они пили неочищенную воду. Регулярное употребление загрязненной воды способствует появлению некоторых инфекционных и хронических заболеваний. Иногда некоторые люди могут и не знать, что причина проблем со здоровьем – это грязная вода.

Если проблему загрязнения рек так и оставить, то многие водоемы могут перестать самоочищаться и существовать. Очистительные мероприятия должны проводится на государственному уровне многих стран, устанавливая различные очистительные системы, проводя специальные мероприятия по очистке воды. Однако свою жизнь и здоровье можно обезопасить тем, чтобы пить только чистую воду. Для этого многие люди используют очистительные фильтры. Основное, что может сделать каждый из нас – это не бросать мусор в реки и помочь сбережению экосистем водоемов, меньше использовать чистящие средства и стиральные порошки. Следует помнить, что очаги жизни зародились в бассейнах рек, поэтому нужно всячески способствовать процветанию этой жизни.

5. Мероприятия по восстановлению экологического состояния

Экологическое восстановление рек – это долгосрочный процесс, требующий взаимодействия многих заинтересованных сторон. Для достижения наилучших результатов процесс восстановления может потребовать повторения мероприятий с последующим постоянным мониторингом. В связи с этим возникает ряд проблем, основными из которых являются получение достаточного финансирования на несколько лет и участие общественности в проводимых работах.

Комплекс инженерно-экологических мероприятий по реконструкции и восстановлению реки Томь, с целью улучшения ее экологического состояния, включает в себя следующие виды работ:

• постоянный мониторинг водных объектов;

• очистка водоема от мусора, отходов;

• мероприятия по предотвращению попадания загрязнений в водные объекты;

• сокращение сброса загрязненных сточных вод;

• очистка русла и дноуглубительные работы;

• работы по улучшению дна;

• берегоукрепительные работы;

• ремонт, реконструкция или строительство подпорных сооружений и водопропускных труб;

• водоохранные мероприятия прибрежной зоны: противоэрозионные, противооползневые мероприятия и сооружения;

• водоохранное озеленение и благоустройство.

Учитывая экологическое состояние реки Томь, основным видом работ в комплексе восстановительных мероприятий является очистка реки от всех химических и физических загрязнений.

Современное состояние реки Томь требует принятия срочных мер по сохранению и улучшению количественных и качественных показателей. Для этого необходимо:

• провести эколого-экономическую оценку состояния реки;

• повысить эффективность правового режима водоохранных зон и прибрежных защитных полос: они должны защищать водные объекты от загрязнения, засорения, заиления и истощения, сохранять среду обитания;

• ввести экологические ограничения на использование водных объектов для хозяйственной деятельности;

• проводить водоохранные мероприятия на реке;

• повысить эффективность очистки сточных вод;

• провести работы по очистке русла и дноуглубительные работы на самой реке, для этого необходимо получить достаточное финансирование на несколько лет;

• провести научные исследования по оценке экологического состояния реки Томь и использовать различные методы ее восстановления;

• улучшить экологическое просвещение населения.

Заключение

1. рН воды реки Томь - 6.8.

2. Мутности воды реки Томь 1 мг/л.

3. Цвет воды реки Томь светло желтый соответствует цвету воды рек.

4. Прозрачность воды реки Томь - прозрачная.

Сравнив полученные показатели с ГОСТ показателями дистиллированной воды, я пришел к выводу, что качество воды реки Томь в районе Кузнецкого моста, соответствуют нормам, вода чистая в этом месте, нет промышленных сбросов.

Также я разработал буклет для учеников пятых классов г. Кемерово с основными характеристиками главной реки Кузбасса Томь. Приложение 3.

Река Томь очень важна для Кузбасса, промышленность не может развиваться без водных ресурсов Томи.

Вода является важнейшей составляющей в жизни каждого человека. Она есть в составе каждого организма. Поэтому нужно бережнее относиться к ресурсам, которые нам дает природа.

Список использованных источников и литературы

1. Евсеева Н. С. География Томской области. (Природные условия и ресурсы.). – Томск: Изд-во Томского ун-та, 2015. – 223 с.

2. Евсеева Н.С. География Томской области: население и хозяйство: Учебное пособие. – Томск: издательство Томского университета, 2015. – 168 с.

3. Томь // Словарь современных географических названий / Рус. Геогр. О-во. Моск. Центр; под общ. Ред. Акад. В. М. Котлякова. Институт географии РАН. – Екатеринбург: У-Фактория, 2016. ­– 50 с.

4. Экологическое состояние реки томи. 2017. URL: https://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/RM/2017/RM17/pages

/Articles/0901005-.pdf (режим доступа: 14.11.2022)

5. Река в Томской области превратилась в тягучий мазут. URL: https://nangs.org/news/ecology/reka-v-tomskoj-oblasti-prevratilas-v-tyaguchij-mazut (режим доступа: 14.11.2022)

6. Алексеев С.В., Груздева Э.В., Муравьева А.Г., Гущина Э.В. «Практикум по экологии» – М., АО МДС, 2016

Приложение 1

Фото и географические особенности реки Томь

Фото. Река Томь

Рис. 1. География реки Томь

Фото. Кузнецкий мост г. Кемерово где брались пробы воды

Приложение 2

Определение запаха воды

Определение индекса качества воды (ИКВ)

Приложение 3