XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование и облагораживание родника в районе Ново-Берёзовского микрорайона Свердловской области
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В начале учебного года мы пошли в поход в район железнодорожной станции Березит. На пути, не доходя до реки Пышмы, которая протекает недалеко от станции, нам сказали, что где-то вблизи находится родник с чистой питьевой водой. Мы ожидали увидеть просторное облагороженное место, но вместо этого с трудом, в зарослях травы, нашли родничок. Мы не рискнули даже попробовать воды из него, так как место находилось в неприглядном и запущенном состоянии. А нам рассказывали, что из него можно пить воду. По крайней мере, так было несколько лет назад…
Мы не столько разочаровались в увиденном, сколько задались целью очистить ручей от мусора и заросшей травы. Для этого мы надели перчатки и собрали мусор вокруг родника в мешки, а потом выбросили его на оборудованной мусорной площадке. В процессе уборки места вокруг родника у нас появилась идея по его благоустройству и дальнейшей работе по его очистке.
Исходя из этого мы сформулировали цель своей работы: создать малую мобильную группу одноклассников по направлению выбранной деятельности, то есть очистке родника, благоустроить его. Мы хотим дать шанс ему на новую жизнь с тем, чтобы из него любой путешественник мог без сомнений пить воду. Для достижения цели нами были сформулированы задачи проекта:
-
Изучить литературу с целью понимания принципа существования родников в природе.
-
Ознакомиться с территорией, на которой мы обнаружили родник, а также определить, есть ли еще родники поблизости для создания карты родников в районе Ново-Березовского микрорайона.
-
Придумать, разработать и воплотить (в перспективе) идею об облагораживании и обустройстве родника в районе Ново-Березовского микрорайона.
-
Определить качество воды в роднике, предварительно взяв из него пробы воды.
Актуальность изучаемой темы заключается в том, что родники вблизи мегаполиса очень часто исчезают как бы сами по себе, но это только кажущееся явление. На самом деле это происходит из-за отношения людей к природе и воде. Родник иссушается, потому что нарушается микроклимат вокруг него. Именно в этом бывает виноват человек. А мы этого никак не хотим допустить!
Объектом нашего исследования является природные источники воды – родники, а предмет исследования – родник в районе Ново-Березовского микрорайона.
Гипотеза: если мы создадим мобильную группу из учеников нашего класса для благоустройства родника, то родник будет существовать очень долго и радовать путников!
Методы исследования, которые мы использовали при работе над обозначенным вопросом, ниже:
1. Наблюдение, анализ, работа с источниками литературы,
2. Моделирование,
3. Конструирование.
Практическая значимость нашей работы велика, так как мы помогаем выжить роднику в экстремально-экологических условиях, а чистая вода является источником жизни на земле.
Основная часть
1. Теоретическая часть
1.1. Изучение родника как естественного источника воды в природе
Родни́к (исто́чник, ключ, крини́ца) – естественный выход подземных вод на земную поверхность на суше или под водой (подводный источник) [1]. Образование естественных источников может быть обусловлено различными факторами:
• пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа (например, речными долинами, балками, оврагами, озёрными котловинами),
• геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород),
• фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и др.
Родники бывают: восходящими – напорными и нисходящими – безнапорными; временно действующими (сезонными) и постоянно действующими и др. По температуре родники делятся на холодные, тёплые, горячие и кипящие.
Фото 1. Виды родников в природе
Так же у родников есть три группы источников, в зависимости от питания подземными водами. Общая схема каждого из них изображена на фото 1.
1.2. Почему образуются родники в природе?
Родники образуются из-за выхода подземных вод на поверхность Земли. Глубоко под землёй, где расположены твёрдые горные породы, есть пустые участки, заполненные водой – «зона подземных вод». Вода поступает туда с верхнего слоя земли от растаявших снегов, льда, от дождей. Часть этой воды остаётся в верхних слоях почвы, питает корни растений, испаряется под действием жарких лучей солнца, но большая часть проникает в подземный слой и заполняет пустоты между скальными породами.
Подземная вода выходит на поверхность Земли через отверстия в земной коре. В основном это происходит в низких местах: долинах, впадинах между гор, низинах. Это связано с тем, что вода всегда течёт только вниз, вверх она течь не может и всегда падает обратно под силой своей тяжести.
Образование родников может быть обусловлено и другими факторами, например, пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа, геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород), фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород.
Родники являются стратегическими объектами природы. При возникновении чрезвычайной ситуации они могут выступать как единственные источники питьевой воды для населения.
В отличии от родниковой воды, все другие воды требуют очистки с помощью различных технологий (адсорбция, обратный осмос, ионообменные смолы) изменяющих физико-химический состав и природную структуру воды. Это связано с тем, что присутствующие в исходной воде в повышенной концентрации различные вещества требуют значительных преобразований для достижения водой соответствия нормам СанПин для питьевой воды.
Верховодка и грунтовые воды. Верховодка – подземные воды, которые накапливаются над временным подпором (промерзлой почвой и тому подобное). Залегают вблизи поверхности (выше горизонта грунтовых вод), склонны к резким колебаниям, легко загрязняются. Верховодка – временное или сезонное скопление безнапорных подземных вод с ограниченным водоупорным ложем. Образуется вследствие просачивания атмосферных осадков и конденсации водяного пара.
Грунто́вая вода́ – гравитационная вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность. Обычно над ней нет сплошной кровли из водонепроницаемых пород.
Фото 2. Схема образования родника – верховодки.
Артезиа́нские во́ды (от Artesium, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) – напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определённых геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 60 до 1000 метров.
Источники первой группы, питающиеся верховодкой, располагающиеся обычно в зоне аэрации, имеют резкие колебания дебита (вплоть до полного иссякания), химического состава и температуры воды.
Фото 3. Образование родника – верховодки.
Источники, питающиеся грунтовыми водами, отличаются большим постоянством во времени, но также подвержены сезонным колебаниям дебита, состава и температуры. Они подразделяются на эрозионные (появляющиеся в результате углубления речной сети и вскрытия водоносных горизонтов), контактные (приуроченные к контактам пород различной водопроницаемости) и переливающиеся (обычно восходящие, связанные с фациальной изменчивостью пластов или с тектоническими нарушениями).
Источники артезианских вод отличаются наибольшим постоянством режима; они приурочены к областям разгрузки артезианских бассейнов.
Химический и газовый состав воды источников разнообразен; он определяется, главным образом, составом разгружающихся подземных вод и общими гидрогеологическими условиями района.
По признакам выхода вод на земную поверхность родники подразделяются на три типа: реокрены, лимнокрены и гелокрены.
Реокрен образует узкий и быстрый ручей, который течет по склону и впадает в другой более крупный водоём. Характерен для склонов или у основания холмов, на склонах речных долин или иных эрозионных врезах.
Лимнокрен на выходе образует небольшой проточный водоём, так называемую «ванну», из которой вытекает ручей. На дне лимнокреновой ванны часто наблюдаются грифоны (ключи), по которым поступают подземные воды на дневную поверхность. Грифон – водоподводящий канал (стержень), заканчивающийся у поверхности чашеобразной впадиной.
Множественные небольшие выходы подземных вод на относительно ровную поверхность образуют гелокрен, обычно выраженный топким, заболоченным местом. Совокупность нескольких близко расположенных гелокренов составляет кренополе. Обычно из гелокрена или кренополя берут начало один или несколько родниковых ручьев с небольшим дебитом. Гелокрены в зимний период, как правило, не промерзают до дна [2].
Самые большие родники в мире:
1. Воклюз (Франция)
2. Красный Ключ (Россия)
3. Ааштопф[en] (Германия)
1.3. Родник в районе Ново-Березовского микрорайона Свердловской области
Город Березовский, расположенный в Свердловской области, славится своими природными богатствами, в том числе источниками чистой воды. Одним из таких уникальных природных объектов является родник Березит. Родник получил свое название от города, в окрестностях которого он расположен – Березовский. Также название Березит может подчеркивать связь с березовыми лесами, характерными для этого региона. Недалеко от родника находится железнодорожная станция Березит Свердловской железной дороги.
История родника Березит насчитывает десятилетия чистоты и природной неприкосновенности. Сам родник стал объектом внимания местных жителей и природолюбителей благодаря своей прозрачной воде и живописному расположению. Значение родника для местного сообщества огромно! Родник Березит не только служит источником питьевой воды для местных жителей, но и стал своеобразным символом города. Местные жители бережно относятся к природным богатствам своего региона и активно поддерживают инициативы по сохранению чистоты родника.
Экологическая значимость родника Березит трудно переоценить. Его вода обладает высоким качеством, а окружающая природа способствует поддержанию баланса в экосистеме. Местные организации и власти активно работают над тем, чтобы обеспечить устойчивое использование и защиту данного природного ресурса.
Популярность среди туристов и рыбаков, которые проводят свое время на берегах реки Пышмы, протекающей чуть ниже родника, велико! Родник Березит привлекает не только местных жителей, но и туристов, стремящихся насладиться природной красотой и попробовать чистейшую воду.
Из истории родника, описанной лицеистами. История родника Березит насчитывает десятилетия чистоты и природной неприкосновенности. Сам родник стал объектом внимания местных жителей и путешественников благодаря своей прозрачной воде и живописному расположению. В далеком 2008 году лицеисты предприняли попытки по очистке и благоустройству родника, а также обеспечению его общедоступности. К сожалению попытки, не увенчались успехом. В 2014 году родник снова был обустроен группой учеников нашего лицея, проведены несколько экологических десантов по очистке родника. Была установлена возле родника скамейка. Взяты пробы воды из родника, которые показали, что вода чистая, пригодная для питья, но в походных условиях ее лучше кипятить или обеззараживать.
В 2023 году мы ходили в поход с классом, предварительно собрали информацию о роднике в интернете. Автор статьи описывал место возле родника: «Вокруг родника развивается инфраструктура для отдыха, что способствует развитию туризма в регионе». Исходя из данного в интернете описания, в богатом воображении путешественника рисуется шикарное место вокруг родника, где можно отдохнуть путнику в знойный летний день и испить прохладной водицы. К сожалению, описание не совпадало с действительностью: мы не увидели, следов благоустройства родника. А единственная дорога, которая вела к нему, заросла. Родник находился в заброшенном состоянии, а территория вокруг него утопала в мусоре.
Нам подумалось: вода настолько не почитается жителями и путешественниками, что один взгляд на место у родника приводит в ужас и смятение… Недалеко от родника – мусорка, грязь, свалка старой мебели. Еще четыре года назад такой печальной картины не было. Конечно, мы убрали мусор, пластиковые бутыли в мусорные мешки и донесли их до оборудованной мусорки.
Мы решили, что необходимо срочно прекратить распространение несанкционированных свалок вокруг родника и начать его благоустройство! Тем более, что родник Березит является важным элементом природного наследия города Березовский в Свердловской области. Его история и значение для местного сообщества подчеркивают важность сохранения природных богатств и устойчивого подхода к использованию водных ресурсов.
После похода мы шли домой в расстроенных чувствах по причине столь плачевного состояния природного источника. Мы приняли решение, что необходимо проводить регулярные работы по его очистке и обустройству территории вокруг родника: можно рассмотреть установку лавочек и навеса, информационных табличек об истории и названии родника, а также необходимости не сорить и забирать мусор с собой. Также можно еще рассмотреть создание специальной дорожки для удобства путников. Родник можно облагородить камнем или деревом. Свои мысли мы решили материализовать в практической части проекта по благоустройству родника Березит.
2. Практическая часть
2.1. Программа облагораживания естественного источника воды в природе родник на Березите в районе Ново-Березовского поселка
Родники – мощный магнит, который притягивает к себе людей творческих, талантливых. Каждый питьевой источник дарит нам не только хрустальную влагу, но и многое другое – красоту родной земли, напоминание о прошлом и обещание будущего, благодарность людям, украшающим жизнь своими трудами. Родник находится недалеко от поселка Березит, который входит в состав муниципального образования «город Екатеринбург» в Свердловской области, подчинен Орджоникидзевскому району города Екатеринбург. Поселок очень маленький, площадь поселка составляет всего 0,730 км/2
Родник Березит входит в список родников и источников Свердловской области. Родник «Березит» находится на юге от железнодорожной станции «Березит», в 1,3 километра от нее, севернее кольцевой автодороги, в 0,6 километра от моста, в Орджоникидзевском районе города Екатеринбурга
Фото 4. Дорога к роднику Березит.
Используя программу Навигатор на смартфоне, мы определили геопозицию родника. Используя Яндекс-карты, нанесли расположение родника на карте местности (фото 5).
Фото 5. Геолокация родника Березит
2.2. Изготовление действующего макета по благоустройству территории вокруг родника Березит
Родник «Березит» включен в перечень родников, расположенных на территории муниципального образования «город Екатеринбург». Данный водный объект относится к необустроенным природным родникам.
В связи с тем, что родник заброшен и редко используется местными жителями, то единственная дорога, которая вела к нему, очень заросла. И человеку, незнающему о существовании ключа придется долго побродить по окрестностям в поисках родника.
Фото 6. Идеи облагораживания территории вокруг родника
Для того, чтобы родник стал востребованным и появилась его более точная геолокация на картах, необходимо проверить качество воды, расчистить дорогу от зарослей, облагородить территорию, установив скамейки.
Мы с одноклассниками продумали выполнение действующего макета родника по облагораживанию территории вокруг него. Провели классный час с целью популяризации бережного отношения человека к природе, в частности, к родникам, которые находятся в районе нашего микрорайона. Необходимо начинать с себя: кто, если не мы! Именно от нас и нашего отношения к природе зависит будущее нашей планеты!
Фото 8. Родник Березит, осень 2023 года
Макет по благоустройству территории вокруг действующей модели родника Березит мы представили на классном часе.
Фото 9. Проведение классного часа в марте 2025 года.
2.3. Методы очистки родниковой воды в полевых условиях.
Чтобы использовать родниковую воду, необходимо убедиться в том, что она пригодна для питья и является безопасной. Для этого я предлагаю несколько способов очистки родниковой воды;
-
С помощью подручных средств (носовой или головной платок, чистая футболка и т.п.).
-
Кипячение. Эффективный способ очистить воду из реки или озера. Процесс должен длиться не менее 10 минут, а в некоторых случаях и около часа. Прерывать кипячение или добавлять в ёмкость сырую воду нельзя.
-
Отстаивание.
-
Фильтрование через песок.
-
Использование шерстяной нити.
-
С помощью поваренной соли.
-
С помощью рябины.
-
С помощью банановой кожуры.
-
С помощью специального походного фильтра
-
Марганцовка
-
Лабораторный способ
В Приложении 1 представлена Инструкция по очистке родниковой воды различными методами, в том числе, и в походных условиях. Эту инструкцию планируем разместить на информационном стенде у родника. Важно помнить, что какой бы способ мы не применили в походных условиях, необходимо в любом случае воду из родника кипятить.
Заключение
В заключение работы над творческим проектом мы отмечаем, что работу, начатую по благоустройству родника в районе Ново-Берёзовского поселка, поддержали наши одноклассники и родители. Мы продумали идею благоустройства родника, которую можем воплотить в начале нового учебного года совместно с родителями. Наше предложение по поводу экологических десантов тоже было поддержано. К сожалению, наступает неблагоприятный период, когда появляются клещи, поэтому уборку территории мы тоже оставили на конец лета. Считаем, что цель проекта достигнута, задачи решены, но работу по благоустройству и очистке родника будем продолжать!
Перспектива развития темы нами видится в том, чтобы исследовать состав воды родника на предмет ее чистоты и качества с тем, чтобы понять, можно ли родниковую воду использовать для питья.
Список литературы интернет-источников
-
М.С. Ахманов «Вода, которую мы пьем» Издательство Эксмо – 2007г
-
Е. Хохрякова «Фильтры для очистки воды» Издательский Центр «Аква-Терм» -2013г.
-
Родники Свердловской области. 2011: областная программа "Родники" 2001-2011. М-во природных ресурсов Свердловской области; [ред.-сост. Р. Печуркина]
-
https://energomash.pro/clauses/gidrogeologiya/obschie-dannye-o-rodnikakh-i-istochnikakh/
-
https://papik.pro/risunki/74833-risunok-podzemnye-vody-49-foto.html
-
https://ru.wikipedia.org/wiki/Файл:Hydro.JPG
-
https://ru.wikipedia.org/wiki/Родник
-
https://triptonkosti.ru/22-foto/shema-rodnika-v-razreze.html
-
Березовский.рф
-
Уездные заметки (интернет канал)
-
А.К. Матвеев «Географические названия Урала. Топонический словарь». – Екатеринбург: «Сократ», 2008.
-
LIVEJOURNAL
-
Википедия.
-
Яндекс
-
https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.51b1b823-67ed7076-8422eaf1-74722d776562/https/en.wikipedia.org/wiki/Water_purification
Приложение 1. Инструкция путнику «Методы очистки родниковой воды в полевых условиях»
Дорогой путник! Помни!
Чистая родниковая вода потому и чистая, что ее очищает ПРИРОДА.
Не загрязняй родник!
Несколько советов и пояснений, как очистить родниковую воду
(на всякий случай)
-
С помощью подручных средств (носовой или головной платок, чистая футболка):
Процеживание через бинт или ткань. Подходит для прозрачной питьевой воды, в которой есть крупный мусор, например, листочки или травинки. Бинт или ткань складывают в 4–5 слоёв и пропускают через них воду. Избавиться от песка, грязи и более мелкого сора такой способ не поможет.
Кипячение. Эффективный способ очистить воду из реки или озера. Процесс должен длиться не менее 10 минут, а в некоторых случаях и около часа. Прерывать кипячение или добавлять в ёмкость сырую воду нельзя.
Отстаивание. Самый простой метод очищения воды. Мутную грязную жидкость наливают в большую ёмкость и оставляют на 12–15 часов. В результате осадок упадёт на дно, а сверху останется чистая питьевая вода.
Фильтрование через песок. В качестве фильтра подойдёт хорошо просеянный, промытый и прокалённый на огне песок. Необходимо взять пластиковую бутылку, отрезать у неё верхнюю часть, а в днище проделать несколько небольших отверстий. Сверху поместить сложенный в 5–6 слоёв бинт или марлю, насыпать подготовленный песок и влить загрязнённую воду. Снизу подставить пустую тару, в которую будет собираться фильтрованная влага.
Использование шерстяной нити. Один конец нитки опускают в посуду с грязной водой и ставят её повыше. Под вторым концом нужно установить пустую ёмкость. Стекая по нитке из одной тары в другую, вода фильтруется и становится пригодной для питья.
С помощью поваренной соли. Обычная столовая соль обладает неплохими обеззараживающими свойствами. В литр жидкости всыпают 1 чайную ложку соли, перемешивают и дают постоять минут 40.
С помощью рябины. Ягоды рябины содержат кислоты, убивающие грибок, микроорганизмы и нейтрализующие нитраты. Если поместить в ёмкость с водой горсть ягод, то жидкость не только очистится, но и обогатится витаминами и полезными веществами.
С помощью банановой кожуры. Измельчённую кожуру нужно завернуть в марлю и процедить сквозь неё воду, требующую очистки. Такой способ позволит избавить жидкость от некоторых химических веществ и тяжёлых металлов.
-
С помощью специального походного фильтра. Метод очистки родниковой воды с помощью специального походного фильтра включает несколько этапов:
Загрязнённая вода попадает в фильтр под воздействием насоса или самотеком. Керамический или волоконный элемент отделяет микроорганизмы, мелкие частицы и личинки паразитов. Жидкость перетекает в угольный фильтр, который борется с органическими загрязнениями и устраняет неприятные запахи. Очищенная вода поступает в резервуар и используется для питья либо проходит цикл химической или термической обработки.
Походные фильтры бывают разных видов:
Помповые. Используются, когда очищаемая вода поступает прямо из источника или водоёма. Вода прокачивается через фильтр с помощью ручной помпы. Чаще всего такие фильтры комплектуются длинным шлангом, который позволяет закачивать воду из труднодоступных или мелких водоёмов.
Гравитационные. Состоят из бака, под которым располагается картридж. Жидкость проходит через систему фильтрации под действием гравитации, вмешательство человека не требуется.
-
Лабораторный способ.
-
Марганцовка. Метод очистки родниковой воды марганцовкой (перманганатом калия):
Добавить в воду несколько кристалликов марганцовки (2–3 на 1 литр). Вода должна приобрести слабый бледно-розовый цвет. Дать воде отстояться в течение 30 минут. Отстаивание необходимо, чтобы марганцовка полностью растворилась. Это нужно, чтобы не получить химический ожог, если нерастворившийся кристаллик перманганата калия попадёт на слизистую желудочно-кишечного тракта. Важно: раствор марганцовки эффективен против микроорганизмов, но злоупотреблять им не стоит. Передозировка марганцовкой может вызвать ожог пищевода и желудка, а также дисбактериоз.
Какой бы способ мы не применили в походных условиях,
необходимо в любом случае воду из родника кипятить!