XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Родники Ставрополья

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Злепко Л.Д. 1

---

1ГБОУ СК «Гимназия № 25»

Березюк Е.Г. 1

---

1ГБОУ СК «Гимназия № 25»

Работа в формате PDF

13.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Гуляя по лесу или лугу в жаркий летний день, мы сталкиваемся с чувством жажды. И встречаем на пути родник. С виду источник заманчив – тихо журчит чистая, прозрачная вода. Сразу возникает желание напиться из родника. Но все ли родники безопасны? Или их вода может таить опасность для человека? Эта тема всегда актуальна.

Цель исследовательской работы – узнать, каким физическим и химическим составом обладают родники Ставрополья.

Задачи исследовательской работы:

1. Узнать, где берет начало родник?

2. Узнать, откуда произошло понятие «Святой источник»?

3. Узнать, какие химические элементы могут находиться в родниковой воде?

4. Узнать, в каких концентрациях эти элементы полезны, а в каких вредны?

Методы исследования:

1. Изучение информации в литературных источниках и Интернете.

2. Собеседование с ученым.

3. Посещение 24 родников Ставрополья с целью забора воды.

4. Физический анализ особенностей воды.

5. Проведение химических опытов по определению свойств родниковой воды.

Гипотеза моего исследования – не из всякого родника вода пригодна и полезна для питья.

Вид исследовательской работы – учебно-исследовательский.

С 2016 г. по поручению покойного главы города Ставрополя Андрея Джатдоева разрабатывается проект «Родники города Ставрополя», одна из целей которого – привлечь горожан к наведению порядка у родников, обустройство их как зон отдыха, а также исследование на предмет возможного использования родниковой воды.

Основная часть

Глава 1. Теоретические аспекты исследования родников

1.1. Природа происхождения родника

Родником, источником или ключом называется небольшой водный поток, бьющий непосредственно из земли, самостоятельно изливающийся на поверхность (Приложение А, рис. А.1).

Ключ, по Владимиру Далю, – «родник, водяная жила, источник, отпирающий недра земли».

Я спросила дедушку Свинцицкого Святослава Брониславовича, кандидата геолого-минералогических наук, откуда берет начало родник? Вот что он рассказал: существование родника говорит нам о том, что где-то в земных глубинах есть водоупорный пласт (чаще глина), подстилающий водоносные пласты (песчаные, карбонатные). Воды, проникающие в эти пласты-коллекторы, движутся в места естественных обнажений и разгружаются на земную поверхность.

По современной классификации естественных выходов подземных вод родники подразделяются на две крупные группы – наземные и подводные.

По характеру выхода на поверхность наземные родники делятся на восходящие (напорные) и нисходящие (безнапорные).

Родники являются возобновляемыми источниками подземных вод, среди которых имеются как находящиеся близко к поверхности земли, и пополняемыми дождевыми водами или за счет фильтрации речных вод в небольших количествах, так и связанные по трещинам с глубокозалегающими водоносными горизонтами. В результате высокого содержания ионов кальция образуется жесткая вода. В грунтовых водах могут содержаться растворенные или взвешенные примеси твердых веществ, а также присутствует множество простейших живых микроорганизмов, не видимых невооруженным глазом, микробов, бактерий и вирусов.

К качеству питьевой воды применяются нормативы, которые включают нижние и верхние пределы содержания химических веществ, различных ионов и элементов, присутствующих в воде. Кроме того, устанавливаются пределы, до которых допустимо содержание определенных загрязняющих веществ, влияющих на такие характеристики, как мутность, запах, цвет и другие. Питьевая вода должна быть безопасна и безвредна по химическому составу.

Родниковая вода доходит до нас в своем первозданном, природном по своему гидрохимическому составу виде. Многое зависит и от месторасположения самих родников. Если источники расположены вдали населенных пунктов, на дне оврага, в лесной местности, где нет промышленных объектов, не ведутся сельскохозяйственные работы, в стороне от автомагистралей, то такая родниковая вода пригодна для питья и полезна для здоровья (Приложение А, рис. А.2).

В прошлые времена такие ключи выходили рядом со Ставропольской крепостью со всех сторон. Жители брали из них воду, обустраивали их. Многие ключи исчезали, и на их местах пролегали улицы города. Тогда родники пробивались в новых местах (Приложение А, рис. А.3).

В 1955 году в город пришла вода из Сенгилеевского водохранилища, оттуда происходит водоснабжение г. Ставрополя и сейчас (Приложение А, рис. А.4). Забор подземных вод для питьевых целей у города в настоящее время отсутствует. Некоторые из родников сейчас оборудованы, обустроена зона отдыха с открытыми бассейнами для купания.

1.2. Определение святого источника

Почитаться святыми могут родники и колодцы.

Вода считается святой в том случае, если известно, что родник открылся молитвами святого или явления на нем святой иконы. Около таких источников принято строить часовни, церкви, монастыри, купели. Иногда святые колодцы выкапываются святыми собственноручно и носят, как правило, их имя.

Часто вода из святых источников содержит в своем составе множество полезных для организма человека элементов (Приложение А, рис. А.5).

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Посещение родников Ставрополья

Вместе с моим дедушкой я побывала на 24-х родниках: в городах Ставрополе и Кисловодске, в селах Татарка, Подлужное, Красное, в поселке Рыздвяном, на хуторах Верхнерусском и Грушевом, на горе Стрижамент (Приложение Б). Забор воды осуществлялся в стерильные пластиковые контейнеры для сбора биоматериалов.

2.1.1. Бучинский источник

Бучинский источник находится на северном склоне горы Бучинки.

Прежде струя из трубы была намного мощнее, но со временем из-за оползневых процессов часть воды избрала иной путь. Ручей впадает в лесное озеро.

2.1.2. Татарский источник

В лесном массиве близ села Татарка расположен целебный святой источник.

В народе его прозвали Татарским. По преданию жительнице села Татарка во сне явился старец и сказал, что эта ключевая вода способна исцелять недуги. Священники отслужили у родника молебен и поставили крест.

Сейчас при роднике действует мужской монастырь в честь иконы Пресвятой Богородицы «Всех скорбящих радость».

2.1.3. Серафимовский источник

Источник со святой водой, носящий название в честь святого Серафима Саровского, расположен в г. Ставрополе, на краю Члинского леса.

Он известен с конца XVIII в. Я прочитала в книге Василия Гаазова «Путешествие по ожерелью Северного Кавказа» [1], что прежде родник называли Глазным или Врачебным, поскольку считалось, что освященная вода помогает избавиться от слепоты. Сейчас рядом с источником находится Иоанно-Мариинский женский монастырь.

2.1.4. Травертиновый источник

Травертиновый источник находится г. Ставрополе, в Русском лесу, на левом склоне балки Бучинской Гремучки.

Родник распложен в подножье обрыва, сложенного водоносным комплексом морских ракушечников и песков, подстилаемого глиной. За тысячи лет по всему днищу балки отложился пласт травертинов толщиной до 8 м. В настоящее время травертин не образуется, а происходит процесс выщелачивания ранее отложившихся растворимых минералов.

2.1.5. Михайловский источник

Михайловский источник расположен в Северо-Западном районе г. Ставрополя, в Таманском лесу, вблизи улицы Васильева.

Раньше вода из родника по трубам подавалась для снабжения железнодорожной станции г. Ставрополя.

В настоящее время источник оборудован, обустроена зона отдыха с открытыми бассейнами. Пользуется вниманием любителей закаливания и купания «моржей» в течение всего года.

2.1.6. Источник «Корыта»

Источник Корыта находится г. Ставрополе, на опушке Мамайского леса, на левом берегу р. Гремучки, вблизи военного гарнизонного госпиталя.

Раньше родник был главным источником водоснабжения пригорода Ставрополя. Название «Корыта» возникло потому, что у источника находились большие дубовые корыта, из которых поили скот. Василий Гаазов в книге «Ставрополь и его окрестности» [2] указывает, что раньше это место называлось Стойло, т.к. здесь останавливались конные экипажи.

В настоящее время родник оборудован, обустроена зона отдыха с открытыми бассейнами.

2.1.7. Источник «Чаша»

В г. Ставрополе, в Мамайском лесу, в балке р. Гремучки находятся пять Гремучих источников.

Свое название они получили из-за характерного шума воды при выходе на поверхность. Раньше родники по трубам питали нижнюю часть города. Самый известный из Гремучих – источник «Чаша». Небольшой каменный бассейн горожане и сейчас используют для купания.

2.1.8. Юнкерский (Лагерный) источник

Юнкерский (Лагерный) источник расположен в г. Ставрополе, на опушке Мамайского леса, в овраге р. Мамайка.

В юго-западной части города когда-то базировался лагерь Ставропольского казачьего юнкерского училища. От него родник и получил свое название. Когда-то от источника построили водовод, который питал немалую часть города. Здесь сохранилась выложенная известняком-ракушечником арка и отделения, где отстаивалась вода. До сих пор можно увидеть остатки дореволюционного водопровода – фрагменты труб и колодцев.

2.1.9. Холодные родники

Холодные родники расположены в г. Ставрополе, в Таманском лесу, внизу от мемориала Холодный родник по ул. Ленина, вблизи площади 200-летия.

Это группа родников, бьющих из пласта песков, перекрытых известняками. Находятся они в тенистом лесу, в глубокой балке, из-за чего и получили свое название. Сливаясь в ручей Холодный, они дают начало р. Ташле. Раньше вода из родников по трубам подавалась для снабжения горожан.

2.1.10. Осетинские родники

Осетинские родники находятся в г. Ставрополе, на территории леса Архиерейская дача, вблизи Краевой больницы и улицы Семашко.

В конце XIX столетия жители города использовали воду родников для собственных нужд. Около источника были сооружены древесные корыта, из которых поили скот. Осетинские родники располагаются недалеко от Осетинской поляны, на которой когда-то размещался Осетинский кавалерийский полк. Солдаты брали воду из этих источников.

В настоящее время родники оборудованы, обустроена зона отдыха с открытыми бассейнами, дорожками, спортивными площадками.

2.1.11. Иоанновский источник

Святой источник Рождества Иоанна Предтечи находится на краю Московского леса вблизи п. Рыздвяного.

Возле родника с целебной водой оборудованная купель, находятся часовня и храм в честь святого Иоанна Крестителя.

2.1.12. Всецарицинский источник

Источник Божией Матери Всецарицинский находится на краю х. Верхнерусского.

Возле родника есть оборудованная купель. Святой источник издавна почитается верующими.

2.1.13. Лесничий источник

Недалеко от заказника «Беспутские поляны» в Русском лесу расположен Лесничий источник.

Рядом с родником находится домик лесника, откуда он и получил свое название.

2.1.14. Золотой источник

В окрестностях с. Подлужного, у правого притока р. Ташлы, расположен Золотой источник.

Родник находится в живописном лесу Красной балки. К нему проложена дорога, он благоустроен и часто посещается жителями близлежащих сел.

2.1.15. Серебряный источник

В окрестностях с. Подлужного, у левого притока р. Ташлы, расположен Серебряный источник.

Родник находится в глубине леса Красной балки. Из-за удаленности для пешеходов реже посещаем.

2.1.16. Подлужный источник

В Красной балке, на правом склоне левого притока р. Ташлы, распложен Подлужный источник.

Родник находится рядом с прудом и жилыми домами. Многие годы используется местными жителями для своих нужд.

2.1.17. Вишневый источник

Источник находится на х. Грушевом, в истоке р. Вишневой.

В живописном тенистом лесу оборудован водоприемник, а вода истекает из нержавеющей трубы.

2.1.18. Источник Вечной молодости

Источник находится вверху левого склона балки р. Спицевка.

По легенде этот родник ангел подарил доброй старушке. Помолодевшая женщина по доброте раскрыла жителям секрет вечной молодости. Тогда ангел лишил родник этой силы. И источник стал молодить только душу.

Родник оборудован в виде колодца. Сейчас к нему легко спуститься по удобным ступенькам, испить и набрать живительной воды.

2.1.19. Красный источник

Источник также находится на склоне балки р. Спицевка, недалеко от Источника Вечной молодости.

Однако из-за оползневых процессов оборудование родника разрушилось и сместилось, так что вода в трубу попадает уже не из самого источника, а из ручейка, в который попадают истлевшие листья и упавшие ветки нависающих деревьев.

2.1.20. Родник Вербовой балки

Родник находится в Северо-Западном районе г. Ставрополя, на правой стороне балки р. Вербовки.

Вода бьёт ключом на самом дне оврага.

2.1.21. Исток реки Вербовка

Родник находится в Северо-Западном районе г. Ставрополя, в истоке р. Вербовка.

Вода здесь также бьёт ключом на самом дне оврага, что и отличает родники р. Вербовки от остальных источников.

2.1.22. Каменнохаосский источник

Источник находится на северном склоне горы Стрижамент, около нагромождения камней «Каменный хаос» [3].

Родник распложен в очень живописном месте экологической тропы.

2.1.23. Святой Никольский источник

В г. Кисловодске в Курортном парке у подножия Крестовой горки, на берегу р. Ольховки есть святой источник святителя Николая Чудотворца.

Родник обустроен. Имеется металлический павильон с главкой и крестом наверху. Над струей чистой воды установлен каменный образ Николая Чудотворца. Святой источник пользуется вниманием горожан и отдыхающих.

2.1.24. Источник Белый

На окраине г. Кисловодска, за п. Белореченским, у истока р. Белой, недалеко от конного клуба «Золотая подкова» находится источник Белый.

Родник расположен у самой дороги. В настоящее время оборудован сам источник, стоянка для машин и ведущая к нему удобная дорожка.

2.2. Физико-химические исследования родниковой воды

2.2.1. Физические особенности воды

При исследовании родников согласно рекомендаций Колбовского, приведенных в книге «Изучаем малые реки» [4], я определила физические особенности воды: цвет, запах, вкус, осадок (Приложение В).

Осадок был обнаружен в Бучинском, Травертиновом и Красном источниках.

Неприятный запах был у Красного источника.

Результаты физических особенностей воды я занесла в Приложение В, таблица В.1.

2.2.2. Определение качества воды химическими методами

При исследовании родников я провела 8 химических опытов по определению качества воды (Приложение Г).

Опыт 1. Определение водородного показателя (показателя рН-среды)

Вода не должна иметь щелочной или кислотной реакции. Согласно санитарным нормам и правилам Российской Федерации от 2021 года рН должен соответствовать уровню от 6 до 9.

Определение щелочной реакции. Приготовила 2%-ный раствор фенолфталеина из порошка фенолфталеина и этилового спирта. В пробирку, наполовину заполненную исследуемой водой, добавила несколько капель фенолфталеина. Наблюдала, окрасится ли вода в розовый цвет (щелочная реакция).

Определение кислотной реакции. В пробирку, наполовину заполненную исследуемой водой, добавила несколько капель метилоранжа. Наблюдала, окрасится ли вода в розовый цвет (кислотная реакция).

Уровень рН определяли с помощью универсальной индикаторной бумаги.

У всех источников уровень рН был от 6 до 9. Кислотной реакции ни в одном источнике обнаружено не было. Щелочная реакция обнаружена только в Красном источнике. Данные я занесла в Приложение Г, рисунок Г.1.

Опыт 2. Определение сероводорода

Сероводорода в питьевой воде быть не должно.

К 50мл исследуемой воды прибавляла по каплям спиртовой раствор йода. Наблюдала, окрасится ли жидкость от прибавления йода в коричневый цвет или начнёт мутнеть от появляющихся частиц серы.

Сероводород ни в одном источнике обнаружен не был.

Опыт 3. Определения уровня нитратов в воде

Уровень нитратов должен соответствовать уровню не более 40-45 мг/л.

Использовала индикацию нитрат-теста «Нилпа».

Повышенный уровень нитратов был обнаружен Серафимовском источнике и роднике Вербовой балки.

Опыт 4. Определения уровня нитритов в воде

Нитритов в питьевой воде быть не должно.

Использовала индикацию нитрит-теста «Нилпа».

Были обнаружены в Лесничем, Золотом, Серебряном источниках, источнике «Корыта», роднике Вербовой балки, истоке реки Вербовка.

Опыт 5. Определения уровня аммиак-аммония в воде

Аммиак-аммония в питьевой воде быть не должно.

Использовала индикацию аммиак-аммоний-теста «Нилпа».

Аммиак-аммоний ни в одном источнике обнаружен не был.

Опыт 6. Определения уровня фосфатов в воде

Уровень фосфатов должен соответствовать уровню не более 3,5 мг/л.

Использовала индикацию фосфат-теста «Нилпа».

Уровень фосфатов во всех источниках либо не был обнаружен, либо был в пределах нормы.

Опыт 7. Определение ионов железа в воде

Соли железа должны отсутствовать.

Приготовила 5%-ный раствор “жёлтой кровяной соли” из порошка “жёлтой кровяной соли” и дистиллированной воды. Раствор “жёлтой кровяной соли” по каплям приливала к исследуемой воде. Наблюдала, окрасится ли вода в синий цвет (присутствие солей железа).

Ионы железа ни в одном источнике обнаружены не были.

Опыт 8. Определение органических соединений в воде

Органические соединения должны отсутствовать.

Приготовила насыщенный раствор перманганата калия из порошка перманганата калия и дистиллированной воды. В пробирку с исследуемой водой приливала немного раствора перманганата калия и нагревала до кипения в колбе на спиртовке. Наблюдала, появится ли в воде коричневый осадок от наличия органических веществ.

Органические соединения были обнаружены в Бучинском, Лесничем, Золотом источниках, роднике Вербовой балки, истоке реки Вербовка.

Результаты химических методов определения качества воды я занесла в Приложение Г, таблица Г.1.

По результатам опытов были выявлены родники с недопустимыми химическим показателями и категорически не пригодные для питья. Это Лесничий, Золотой, Серебряный источники, источник «Корыта», исток реки Вербовка - в них были обнаружены нитриты. В роднике Вербовой балки были также обнаружены нитриты и очень высокий уровень нитратов. В этот список попал Серафимовский источник в связи с близким к критическому количеством нитратов. Почти во всех указанных родниках содержались органические соединения воде. Остальные родники для питья пригодны.

Теперь подробнее о тройке победителей (Приложение Д, рис. Д.1). Третье место занимает Иоанновский источник. Второе место – источник Белый. Первое место по праву достается источнику Вечной молодости. Вода в этих родниках наиболее всего соответствует оптимальным показателям питьевой воды.

2.3. Результаты работы

В исследовательской работе выполнены комплексные гидрохимические исследования водных источников Ставропольской возвышенности, дана оценка качества воды.

Выявлены родники, не пригодные для питья. Попытаемся разобраться почему?

Откуда берутся нитриты в воде? Основные источники загрязнения нитритами – удобрения, стоки промышленных и животноводческих предприятий, канализация, биологическое разложение (Приложение Е, рис. Е.1).

Источник «Корыта» расположен вблизи многоэтажной застройки, рядом находится военный госпиталь. Раньше вблизи родника было кладбище. Возможно, до сих пор происходит вынос остатков захоронений водоносным пластом.

Лесничий источник расположен в живописном месте – в лесу. На первый взгляд загрязнению не откуда взяться. Но несколько лет тому назад на Беспутской поляне был питомник деревьев для озеленения города. Возможно, в нем использовались сильные химические удобрения для ускорения роста саженцев. Они глубоко дренировали в почву и до сих пор выносятся водоносным пластом.

Золотой и Серебряный источники находятся недалеко от ферм. Возможно, отходы животноводства дренируют в почву и попадают в воду.

Откуда берутся нитраты в воде? Основные источники загрязнения нитратами – удобрения, самое опасное – селитра, промышленные стоки и стоки бытовой химии (Приложение Е, рис. Е.2).

Серафимовский источник расположен в центре многоэтажной застройки, рядом находятся промышленные предприятия Северо-Западного района. Возможно, происходит загрязнение промышленными стоками.

Откуда берутся органические соединения в воде? Органические загрязнения попадают в воду из-за естественных биохимических процессов, например, гниения растительных и животных остатков, происходящих на поверхности земли, но из-за сильных осадков или таяния снегов оказывающихся в родниковой воде. А также в результате человеческой деятельности – сельскохозяйственные, промышленные стоки (Приложение Е, рис. Е.3).

Все вышеуказанные не пригодные для питья родники, загрязненные нитратами и нитритами, имели также признаки органических соединений в воде.

Единственный Бучинский источник, содержащий органические соединения в воде, по всем остальным химическим показателям пригоден для питья. При заборе воды труба имела явные признаки водорослей. Скорее всего, органические соединения попали в воду именно от трубы.

А теперь о самом загрязненном роднике Вербовой балки. Недалеко от источника нами была обнаружена свалка трупов крупного рогатого скота. И властям города надо бы знать об этом (Приложение Е, рис. Е.4).

Заключение

Физико-химический состав вод родников изменяется со временем, что обусловлено двумя главными причинами:

1) Природными геологическими (оползнями, тектоническими разломами и подвижками);

2) Антропогенными (производственной, хозяйственной деятельностью человека).

Теперь мы знаем, что путешествуя в жаркий день по лесу или лугу и испытывая жажду, нежелательно пить воду из первого попавшегося родника. Вода может быть небезопасна для здоровья. Хотя большинство исследуемых в работе источников для питья пригодны. Советую посетить три самых благоприятных для питья родника – источники Вечной молодости, Белый и Иоанновский. Вы сможете полюбоваться живописными пейзажами и отведать вкусной, полезной родниковой воды.

Список использованных источников и литературы

1. Гаазов В.Л. Путешествие по ожерелью Северного Кавказа / В.Л. Гаазов. – Ставрополь, 2004. – 264 с.

2. Гаазов В.Л., Лец М.Н. Ставрополь и его окрестности. – Москва, 2015. – 984 с.

3. Кузьминых Ю. В. Путеводитель по окрестностям Ставрополя. – Ставрополь, 2011. – 56 с.

4. Колбовский Е.Ю. Изучаем малые реки. – Ярославль, 2004. – 223 с.

Приложения

Приложение А.
Природа происхождения родника

Рисунок А.1 - Ключ, родник, источник – водный поток, бьющий непосредственно из земли

Рисунок А.2 - Схема возникновения родника

Рисунок А.3 - Ставропольская крепость

Рисунок А.4 - Сенгилеевское водохранилище

Рисунок А.5 - Святой источник

Приложение Б.
Посещение родников Ставрополья

Приложение В
Физические особенности воды

Таблица В.1 – Анализ физических свойств воды из источников (родников)

Приложение Г
Определение качества воды химическими методами

Опыт 1. Определение водородного показателя (показателя рН-среды)

Рисунок Г.1 - Сравнительная характеристика уровня рН

Опыт 2. Определение сероводорода в воде

Опыт 3. Определения уровня нитратов в воде

Опыт 4. Определения уровня нитритов в воде

Опыт 5. Определения уровня аммиак-аммония в воде

Опыт 6. Определения уровня фосфатов в воде

Опыт 7. Определение ионов железа в воде

Опыт 8. Определение органических соединений в воде

Таблица Г.1 – Результаты опытов по определению химических свойств воды из источников (родников)

Приложение Д.
Источники (родники) - победители по результатам физических и химических методов определения качества воды

Рисунок Д.1 – Источники (родники) - победители по результатам исследования
физическими и химическими методами и определения качества воды

Приложение Е.
Загрязнение родников

Рисунок Е.1- Источники загрязнения воды нитритами

Рисунок Е.2 - Источники загрязнения воды нитратами

Рисунок Е.3 – Источники поступления органических соединений в воду

Рисунок Е.4 – Свалка трупов крупного рогатого скота рядом с родником
Вербовой балки