XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Мониторинг экологического состояния сельского пруда

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Михеев-Джан Е.М. 1

---

1МБОУ СОЩ №4

Дворядкина В.Н. 1

---

1МБОУ СОШ №4

Работа в формате PDF

467.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы работы.

В современном мире вопросы экологии и сохранения природных ресурсов становятся все более актуальными. Особое внимание уделяется состоянию водных экосистем, так как вода является одним из основных ресурсов, обеспечивающих жизнь на Земле. В последнее время остается все меньше пресных водоемов, с ненарушенной экосистемой. Загрязнение водоемов - это серьезная проблема, требующая постоянного контроля и мониторинга. Основные источники загрязнения воды могут быть как естественного происхождения, так, и вызваны воздействием человеческой деятельности. Сельские пруды, как важные элементы водных систем, подвержены воздействию различных факторов. Территории бассейнов пресных водоемов в пределах населенных пунктов постоянно испытывают антропогенное воздействие. Сила и характер этого воздействия связаны, прежде всего, с низкой обшей экологической культурой населения. В связи с этим происходит ухудшение экологического состояния пресных водоемов. Это становится серьезным фактором, разрушающим природные экосистемы. Загрязнение водоемов является в последнее время проблемой не меньшей, чем истощение запасов пресных вод. Пруд, находящийся в черте села Петровского не является исключением (рис.1. Сельский пруд).

(рис.1. Сельский пруд. Фото автора 2022 год 2024 год ).

Он является единственным местом отдыха населения и рыбалки. Но с каждым годом наблюдается ухудшение экологического состояния пруда, его зарастание и загрязнение. Если не принять мер, водоём может погибнуть.

Проблема. В последние годы, буквально на наших глазах, экосистема сельского пруд, находящийся в черте села Петровского разрушается. Наблюдается захламление территории пруда бытовым мусором, ухудшается санитарно – эпидемиологическая ситуация, происходит зарастание и обмеление пруда. На прибрежной территории происходит выпас скота. Отдыхающие и рыбаки прибывают к месту отдыха на личном автотранспорте, что приводит к загрязнению водоема и окружающей среды. Под воздействием антропогенного воздействия происходит деградация сложившейся экосистемы пруда.

Гипотеза: экологическое состояние пруда ухудшается в результате воздействия антропогенных факторов.

Цель работы: оценить экологическое состояние пруда в селе Петровском Отрадненского района Краснодарского края.

Основные задачи:

1. Изучить способы и методы оценки экологического состояния водной экосистемы пруда.

2. Проанализировать антропогенную нагрузку на водный объект.

3.Установить степень загрязненности исследуемого водоема с помощью различных методов.

3. Провести полевые и лабораторные исследования, направленные на изучение экологического состояния пруда.

4. Привлечь внимание общественности к решению данной проблемы.

Объектом исследования является пруд села Петровского Отрадненского района Краснодарского края.

Предмет исследования современное экологическое состояние водоема.

Новизна. Информация по данной теме в каких-либо источниках отсутствует.

Исследования экологического состояния Петровского пруда не проводились, поэтому материалы, собранные в ходе работы, отличаются не только новизной, но и имеют краеведческую ценность. Впервые дана оценка экологического состояния водной экосистемы. Выявлены естественные и антропогенные причины изменения экологического состояния.

Для реализации поставленных целей и задач были использованы следующие методы исследования: 1). Анализ литературы и интернет источников; 2). Визуальное обследование водоема; 3) Для оценки качества воды использовались органолептические методы; 4). В работе использовались стандартные методики сборов беспозвоночных зообентоса[1].

Информационной базой для настоящей работы послужили собственные данные, полученные в ходе полевых и лабораторных исследований в 2022 году и в 2024 г. Данный временной промежуток позволяет сделать заключение о степени экологического неблагополучия водоема, так как оно дается только на основании анализа значений основных показателей в течение периода времени не менее года. При этом отбор проб производился раз в два месяцав 2022 и 2024 годах. В 2023 году исследование не приводилось. Для реализации поставленных целей и задач нами были проанализированы топографические, спутниковые, карты (для установления размеров пруда). Исследование экологического состояния проводился по практическому пособию: «Основы экологического мониторинга» под общей редакцией И.С. Белюченко, А.В. Смагина(4) – Краснодар: КубГАУ, 2012. – 252 с (раздел экологический мониторинг качества воды).

Для анализа воды отбирались пробы из пруда в соответствии с рекомендациями для отбора проб из прудов, озер, водохранилищ[1].

Для проведения исследования экологического состояния пруда определили три точки забора проб (рис.2.Фрагмент карты с. Петровского и сельского пруда с точками отбора проб. Яндекс карты).

(рис.2. Фрагмент карты с. Петровского и сельского пруда с точками отбора проб. Яндекс карты).

Выбор точек забора проб обоснован тем, что точки расположены в различных местах береговой линии пруда, имеют удовлетворительные условия для подхода к воде. Бралась серия проб с глубины не менее 20 см (ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб).

Интенсивность запаха определяли по 5-бальной шкале[1]. Температура определялась с помощью мобильной естественно-научной лаборатории ЛабДиск (рис. 3. Измерение температуры воды с помощью ЛабДиск).

(рис. 3. Измерение температуры воды)

Также был определен кислотно – щелочной баланс прудовой воды с помощью универсального индикатора.

В работе использовались стандартные методики сборов беспозвоночных зообентоса[1] по индексу Майера - наиболее простая методика биоиндикации. Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она имеет большое преимущество – в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы – индикаторы относят к одному из трех разделов. Определение беспозвоночных проводилось по источнику Кутикова Л.А., Старобогатов Я.И. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977г. [3]. Беспозвоночные изучались и фотографировались с помощью цифрового микроскопа (рис.4.Работа с цифровым микроскопом по определению в пробах беспозвоночных).

(рис.4.Работа с цифровым микроскопом по определению в пробах беспозвоночных)

Глава 1. История возникновения пруда

Село Петровское, территориально относящееся к Благодарненскому сельскому поселению, Отрадненского района Краснодарского края, расположено в западной окраине Ставропольской возвышенности, на относительно ровном месте. В южной части территории села находится пруд, который в 2022 и 2024 г.г. стал объектом нашего исследования. По воспоминаниям старожилов села пруд был создан в 1961 году в результате запруды на реке Сухой ручей. Речка протекает по центральной части села с запада на восток через огороды жителей по ул. Мира. Появилась из родника, питание дождевое и подземными водами. До 1990 года основная часть река была подземная и выходила на поверхность несколькими родниками в районе балки в южной стороне села. Воды подземной реки вызывали подмачивание почвенного слоя и водой заполнялись подвалы жителей улиц Мира и Светлая. В 1990 году пруд спустили, а между улицами Ленина и Мира от западной окраины до центра прорыли канаву глубиной от 2 до 1,5 метров, здесь и течет теперь река. Ширина реки колеблется от 30 до 80 см., глубина 20-40 см. В 1992 году дамбу заделали, и котловина снова наполнилась водой. В долине этой реки размещаются 5 прудов, один из которых, расположен на территории села Петровского. В 2013 году предприниматель Мозуляко С.В. перегородил дамбой реку выше сельского пруда с целью создание собственного пруда. В дамбе проложена труба, через которую теперь вытекает вода, наполняющая Петровский пруд. Вода в месте вытекания застаивается, в результате чего началось заболачивание, и зарастание пруда в западной части высшими растениями (рогоз, тростник, камыш, осока). Изменилась и фауна пруда: появились серые цапли, утки – лысухи, утки – кряквы, кулики, выпи, лебеди. Обитают такие животные: прудовые лягушки, ужи, прудовая черепаха. Водятся щуки, карпы, караси, сазан.

Глава 2. Оценка экологического состояния пруда.

2.1. Визуальная оценка экологического состояния пруда.

Пруд с общей площадью зеркала воды 25 113 м 2 (2,51 га), Длина пруда примерно 253 метра, ширина в самой широкой части около 98 м., в узкой части около 30м. Размеры пруда определялись по топографической карте на сайте Яндекс карты. Северный берег пруда пологий, с зарослями камыша и рогоза. Вдоль берега заросли белой акация, бузины, шелковицы крапивы. Южный берег пруда крутой, лишённый древесной растительности, на нем до 2000 года располагался МТФ и химический склад. В настоящее время местные жители здесь выпасают коров, овец и коз. По периметру пруда отмечены стоянки рыболовов-любителей. Рыбаки, в целях исключения вылавливания рыбы сетями, забросали его ветками. В прибрежной части пруда наблюдается большое скопление бытового мусора. По всему периметру дно пруда закоряженное, заиленное; наблюдается скопления коряг, сучьев, полуразложившихся растительных остатков. Практически на всей поверхности водоѐма видно загрязнение бытовым мусором: бутылки, пластмассовые пакеты, размокшая бумага, жестяные банки и т. д. При попадании в пруды органических и минеральных веществ содержащийся в них азот и фосфор служат питанием для водорослей, которые разрастаются, закрывают друг другу свет, идет процесс массового отмирания и гниения. Этим объясняется большой слой донных отложений. При глубине пруда 1.50 м, слой донных отложений достигает 60 см. Измерение проводилась при помощи шеста с нанесенными на него делениями. За последние годы возникла проблема обмеления и зарастание пруда высшими растениями. Обмеление пруда происходит, особенно в северо - западной и западной его части. Об этом говорит разросшаяся в этой части пруда прикрепленная к дну растительность: рогоз, тростник, осоки. Степень зарастания водоема высшими растениями тесно связанна с процессами эвтрофирования. Для нормального функционирования водной экосистемы макрофитами должно быть покрыто не более 25 % площади пруда. Если в 2022 года макрофитами было покрыто только 20% площади пруда, то в 2024 году уже 55 %.

Чрезмерно разрастающаяся растительность истощает почву дна, ухудшает газовый режим, вызывает его заболачивание и закисание почвы ложа. Площадь зеркала воды снизилась с 2,5 га. до 1,2 га. По береговой линии и зеркалу воды хорошо заметно, что уровень воды в пруду заметно снизился по сравнению с 2022 годом. Происходит смена одного сообщества другим. Если этот процесс не остановить, то через несколько лет произойдет полное зарастание водоема. У жителей села это вызывает определенную тревогу. Мы считаем, что это связано с заилением пруда и его загрязнением. Также на обмеление пруда повлияла засуха и частичный прорыв дамбы в июне 2023 г. из – за увеличением количества воды в пруду за счет дождей в мае – начале июня 2023 г.

Вывод. Анализ текущего состояния сельского пруда позволил выявить проблемы, связанные с загрязнения. Визуальная оценка экологического состояния пруда выявила, что степень загрязнения водоёма очень высокая, и за последний год экологическая обстановка ухудшилась, в результате загрязнения водоема бытовым мусором. Внешний вид наблюдаемого водоема свидетельствуют об интенсификации процессов эвтрофирования. Под воздействием антропогенного воздействия происходит угнетение сложившейся экосистемы пруда. В связи с этим необходимо решать проблемы загрязнение и обмеления пруда. Со времен своего существования очистка пруда не проводилась ни разу.

2.2 Органолептические показатели воды

К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус. Органолептические исследования проводили при дневном освещении, в помещении, где нет посторонних запахов

Для анализа воды отбирались пробы из пруда в соответствии с рекомендациями для отбора проб из прудов, озер, водохранилищ [1].

При определении прозрачности и цветности воды использовался градуированный цилиндр, наполняемый исследуемой водой на величину делений до тех пор, пока различался стандартный шрифт. Было установлено, что в зимний период воды пруда отличаются высокой прозрачностью (столбик воды, через который прочитывался текст размером шрифта 12 п.т. более 25 см) (рис.5. Исследование степени прозрачности воды). К концу лета и осенью прозрачность заметно снижается (10 см.). Кроме того, в этот же период пробы воды в точках 2 и 3 приобретают светло - желтоватую окраску. Как мы полагаем, желтоватый оттенок придают примеси естественного происхождения (перегной, глинистые примеси), приносимые течением ручья. Отсутствие цветности воды в апреле-мае объясняется увеличением количества вод в пруду за счет дождей.

Рис.5. Исследование степени прозрачности воды

Цветность воды определял при рассеянном свете (смотрел сверху и сбоку мерной колбы). Рядом поставил такую же колбу с дистиллированной водой в качестве эталона. Вода в точках 2 и 3 имеет слабый свело – жёлтую окраску, в точке 2 вода окраски не имеет. Так же вода в точках 2 и 3 имеет незначительный осадок, по качеству илистый, вода слабо мутная, что соответствует нормальному показателю, в точке 1 осадок не обнаружен.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Для определения запаха вода наливалась в колбу на 2/3 объема с притертой пробкой, сильно встряхивалась в закрытом состоянии. После перемешивания воды колба была быстро открыта. Характер запаха мы определяли при 28 ⁰С и 60⁰С. Для этого в конические колбы внесли по 250 мл проб - № 1, № 2, № 3 при 2 8 ⁰С. Колбы закрыли пробками и их содержимое несколько раз тщательно взболтали. После этого колбы открыли и тотчас же определили запах. Другие колбы с пробами нагревали на водяной бане до 60⁰С, горлышки прикрывали стеклом. Содержимое колб перемешали и тотчас определили запах и его интенсивность. Для определения интенсивности запаха, мы пробы разбавляли дистиллированной водой до его исчезновения [6]. При температуре 28⁰ С запах проб не ощущался, а при температуре 60⁰С пробы воды из точек два и три имели слабый тинистый запах, что свидетельствует о наличии в воде водорослей и активному зарастанию береговой линии высшими растениями, вода в первой точки забора запаха не имеет, это объясняется тем, что здесь находится устье ручья, наполняющей пруд и вода течет чистая родниковая. Отмечено, что в зимний период вода в точках запаха не имела, появление тинистого запаха происходит в летний период и осенью. Интенсивность запаха в этот период 1 балла - запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды) (таблица 1. Шкала определения интенсивности запаха)

Таблица 1. Шкала определения интенсивности запаха.

Таким образом, органолептические показатели воды по сравнению с 2022 не изменились. На вкус мы воду не пробовали.

2.3 Гидрохимические результаты

Определение кислотно-щелочной характеристики воды производилось с помощью универсального индикатора, а так же дублировали с помощью это тест-полоски[4].В пробирку, сполоснутую несколько раз анализируемой водой, наливают 5 мл исследуемой воды, прибавили 3–4 капли универсального индикатора, перемешивали и по окраске раствора оценивают величину рН. Окраску оценивали при рассеянном свете, на белом фоне, на расстоянии 20–25 см в слегка наклоненном положении. Средний показатель рН прудовой воды с 2022 г. не изменился и составил - 6 (светло – жёлтая), что позволяет отнести её к слабо –кислой. Экспрес тест полосками подтвердил результат.

Жёсткость воды, наличие нитратов и нитратов определяли при помощи тест – полосок. Жесткость составила 210 ppm,т.е. 5-8 мг-экв/л (среднежёсткая.) С 2022 года количество нитратов в воде не изменилось около 45 мг/л (Это допустимая концентрация нитратов в воде[8].

2.4. Биоиндикация пруда на основе зообентоса.

Отбор проб зообентоса производится водным сачком в разных биотопах в апреле месяце. Так как благоприятными периодами для обследования водоемов является весна и начало осени, когда вылет насекомых не начался или закончился, а их личинки достигли сравнительно крупных размеров. Основных биотопов 3: собственно грунт, камни на дне и заросли макрофитов (высшей водной растительности). Биоиндикация водоёма была проведена с помощью методики - индекс Майера. Это простая методика, основные преимущества которой: никаких позвоночных не нужно определять с точность до вида; методика годится для любых видов водоема. Метод использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоёмам с определенным уровнем загрязнённости. Организмы-индикаторы распределены на три группы (таблица 2. Индекс Майера).

Таблица 2. Индекс Майера

Нужно отметить, какие из приведенных в таблице групп обнаружены в пробах. Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2, а из третьего раздела – на 1.   Получившиеся цифры складывают и по значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема (Таблица 3. Класс качества вода) [3] [4] [5] .

Таблица 3. Класс качества вода

Количество баллов	Характеристика водоема	Класс качества
более 22 баллов	водоем чистый	1 класс качества
17-21 баллов	практически чистый	2 класс качества
11-16 баллов	умеренная загрязненность	3 класс качества
менее 11	водоем грязный	4-7 класс качества.

таблица 4. Значение Майера для сельского пруда.

2022 год	2024 год
Личинки ручейника Личинки стрекоз Личинки комара звонца Бокоплавы Пиявки Моллюски катушки Водяной клоп	Личинки стрекоз Личинки комара звонца Малощетинковые черви Пиявки
(1х3)+(4х2)+(2х1) =12 б. 3 класс качества – умеренно загрязненный	(1х2) +(3х1) =5б 4-7 класс качества - водоем грязный

Беспозвоночные изучались и фотографировались с помощью цифрового микроскопа (рис.7. Беспозвоночные обнаруженные в пробах придонного осадка с помощью цифрового микроскопа).

(рис.7. Беспозвоночные обнаруженные пробахпридонного осадка с помощью цифрового микроскопа).

Проведение мониторинга методом биоиндексации на основе зообентоса вывило умеренную степень загрязнения водоёма (3 класс качества) в 2022 году. Организмы-индикаторы, которых  встретил в водоеме, отнесены к одному из трёх разделов (Таблица 2. Индекс Майера).Результаты исследования 2024 года указывали на очень сильную степень загрязнения водоема (таблица 4. Значение Майера для сельского пруда).

В то же время нужно понимать, что состояние населения водоёмов может зависеть не только от загрязнения. Например, обилие ила в стоячем водоёме снижает количество растворённого в воде кислорода, и обитать там могут лишь немногие виды беспозвоночных, и такая ситуация близка к состоянию населения загрязнённого водоёма, кроме того в результате засухи 2023 и 2024 годов уменьшилось количество воды, и многие  водные животные могли остаться не в прибрежной зоне, а на суше, в результате чего погибли. Таким образом биоиндексация по индекс Майера показывает, что за последние 3 года экологическая обстановка ухудшилась, в результате загрязнения водоема, обмельчания и заиливания.

Таким образом, биоиндикация в мониторинге загрязнения водоемов является существенным элементом в оценке экологического состояния водных ресурсов. Этот подход позволяет выявлять отклонения в качестве воды и своевременно принимать меры по улучшению экологической ситуации в водоемах.

Заключение

Таким образом анализ текущего состояния сельского пруда позволил выявить проблемы, связанные с биоиндикацией загрязнения, влиянием сельской среды.

1. Выявлена антропогенная нагрузка в виде выпаса скота, и складирования твердых бытовых отходов в прибрежных зонах, загрязнения поверхности водоема бытовым мусором.

2. Исследования по методикам   Майера  показали, что по состав зообентоса изменился в 2024 г по сравнению с 2022 г. в сторону сокращения видов беспозвоночных, в результате ухудшения экологического состояния водоема. По организмам зообентоса определено заключение об изменении чистоты воды водоема с умеренно загрязненной в 2022 г., до сильно загрязненной в 2924 г.

3. Доказано, что деятельность человека и естественные факторы оказывают существенное влияние не только на органолептические показатели воды, но и на биологическое разнообразие.

4. Определено, что за последние 3 года экологическая обстановка ухудшилась, в результате загрязнения водоема, обмельчания и заиливания.

Хочется верить, что эта работа будет способствовать повышению экологической культуры детей и взрослых. Наша цель достигнута, гипотеза об ухудшении экологическое состояние пруда села Петровского Отрадненского района в результате воздействия антропогенных факторов, частично подтвердилась.

С данными, полученными во время работы над проектом, мы обратились к администрации Благодарненского сельского поселения, а так же Атаману Благодарненско - Петровского станичного казачьего общества с просьбой оказать помощь в уборке береговой части пруда от бытового мусора. Весной 2024 года учащимися школы была проведена уборка береговой линии и зеркала воды сельского пруда от бытового мусора (Рис8. Работа учащихся школы по очистки береговой линии пруда и установке табличек).

С помощью листовок и через соцсети провели среди жителей села и рыбаков разъяснительную работу о недопустимости свалок, также установили таблички с просьбой не мусорить.

К сожалению, на просьбу об очистки котловины пруда от ила, и полноценному восстановлению дамбы нам отказали в администрации, сославшись на то, что пруд на балансе не стоит и средств нет.

Рис8. Работа учащихся школы по очистки береговой линии пруда и установки табличек..

Результаты исследования подчеркивают необходимость комплексного мониторинга сельского пруда для обеспечения его экологической устойчивости. Необходимость контроля за воздействием человеческой деятельности на водоемы становится очевидной для поддержания устойчивого и здорового экологического состояния водных ресурсов.

Литература и источники.

1.«Основы экологического мониторинга» под общей редакцией И.С. Белюченко, А.В. Смагина(4) – Краснодар: КубГАУ, 2012. – 252 с (раздел экологический мониторинг качества воды)

2.Ашихмина Т.Я..Экологический мониторинг. Учебно – методическое пособие. Киров: изд-во ООО «Типография «Старая Вятка», 2012. – 95 с

3. Кутикова Л.А., Старобогатов Я.И. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977г.

4. Олигер И.М. Краткий определитель позвоночных животных средней полосы Европейской части СССР. М. «Просвещение», 1971

5. Хейсин Е.М. Краткий определитель пресноводной фауны. – М.: Госуд. Учебно-педаг. изд-во Мин-ва Просвещения РСФСР, 1962.

6.Пасечник В.В. Школьный практикум. Экология. 9кл. – М.: Дрофа, 1998. – 64с.

7.Попова Т.А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: Методическое пособие- М.:ТЦ Сфера, 2005 г

8. Комплект карт – инструкций для учебно –лабораторного оборудования по экологии, химии, биологии. Уфа: изд-во ООО «Компания «Базис»,2012.-32с.

9. http://greenologia.ru/eko-problemy/gidrosfera/problemy-zagryazneniya-vody.html - Сохраним нашу планету зеленой

10. http://scout-kg.narod.ru/library/l_geoek.eko.prob.vodoemov.html -экологические проблемы водоемов и пути тих решения.