Комплексное эколого-географическое исследование малых рек Подмосковья на примере реки Малодельня

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Комплексное эколого-географическое исследование малых рек Подмосковья на примере реки Малодельня

Головлев  Н.С. 1Зверев  А.Н. 1
1Одинцовская лингвистическая гимназия
Миляева  Л.Н. 1
1Одинцовская лингвистическая гимназия
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

В XXI веке проблема охраны окружающей среды становится всё более актуальной повсеместно, распространяясь на наиболее удалённые, даже ненарушенные и малонарушенные участки Земли. Это связано с тем, что антропогенная нагрузка на все компоненты природно-территориальных комплексов увеличивается. Водные ресурсы вовсе не являются исключением, скорее иллюстрацией для данного правила.

Даже на особо охраняемых природных территориях (ООПТ), сохранность которых так необходима для поддержания устойчивости биосферы, водные ресурсы могут деградировать – стать менее качественными и дефицитными.

Частью этой большой проблемы деградации водных ресурсов является проблема малых рек, весьма актуальная в Европейской части России, в особенности в Подмосковье. Это подтверждает и тот факт, что приблизительно 150 лет назад в Подмосковье число малых рек было на 25-30% больше.1

Малые реки обладают природной повышенной уязвимостью к антропогенным воздействиям, так как из-за меньшего объёма и более медленного расхода вод их способность к саморегуляции ниже. Среди видов антропогенного вмешательства, которые вызывают пересыхание и загрязнение малых рек – вырубка лесов, распашка земель, осушение территорий (зачастую истоки малых реки расположены на заболоченных участках), забор воды на орошение, замусоривание территорий.2

Их роль в экосистемах, напротив, весьма высока. Всем известно, как малые реки служат главным источником полноводности крупных водотоков, они также тесно связаны с древесной растительностью в лесах и поддерживают мягкий микроклимат, способствуют очищению воздуха. В малых реках и по их берегам создаются условия для жизни многих видов и эти экосистемы необходимы для поддержания биоразнообразия территорий.

Как следует из вышесказанного, малые реки очень ценны в экосистемах, особенно малонарушенных, и их состояние тесно связано с характером и интенсивностью природопользования прилегающих территорий. Поэтому по их состоянию можно судить и о состоянии прибрежных экосистем.

Данная исследовательская работа нацелена на осуществление подобной оценки состояния природных территорий по состоянию водных ресурсов одной из многочисленных малых рек Подмосковья.

Объект исследования – река Малодельня, расположенная в Одинцовском районе Московской области. Река протекает по территории ООПТ местного значения – природного резервата «Хвойно-широколиственные леса водораздела рек Дубешни и Малодельни».

Цель работы – провести комплексное эколого-географическое обследование реки для определения экологического состояния данного водного объекта и прилегающих особо охраняемых природных территорий. По итогам обследования был составлен экологический паспорт реки Малодельни (см. Приложение 1), в чём заключается практическая значимость и новизна работы.

В этой связи, предмет исследования – физико-географические и экологические характеристики реки Малодельня.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

изучить литературу, посвящённую экологическим проблемам малых рек, в том числе Подмосковья, а также реке Малодельне;

освоить методики определения основных эколого-географических характеристик водотоков, приобрести практические навыки применения этих методик;

сделать выводы об экологическом состоянии реки, составить экологический паспорт реки Малодельни, указать рекомендации, которые могут помочь улучшить (если необходимо) экологическое состояние исследуемого водного объекта.

Гипотеза, принятая нами в начале исследования, заключалась в том, что экологическое состояние реки Малодельня не является идеальным и отклонения от нормальных значений исследуемых параметров даст информацию о видах природопользования и, следовательно, об антропогенных нарушениях прилегающих к реке территорий.

Методы, применявшиеся в ходе исследования, делились на две группы:

Теоретические: анализ и синтез информации;

Эмпирические: наблюдение, измерение, фотографирование. Методики измерений и исследований приводятся в основной части работы в разделах, посвящённых отдельным характеристикам реки.

Исследование проводилось в сентябре-октябре 2017 года.

Данная исследовательская работа содержит оценку экологических рисков для участка Одинцовского района, так как данные о состоянии одной из малых рек позволяют сделать предварительный вывод об экологическом благополучии прилегающих территорий.

Работа носит эколого-краеведческий характер, поскольку она связана с изучением и защитой природных богатств родного края.

Глава I. Общая физико-географическая характеристика объекта исследования

Общая характеристика реки Малодельня

Река Малодельня является левым притоком реки Москва. Длина составляет 16 км, площадь водосборного бассейна – 75,5 км². По данным государственного водного реестра России относится к Окскому бассейновому округу.3

Исток реки расположен у села Андреевское, от которого Малодельня течёт в юго-восточном направлении, преимущественно через леса. Помимо Андреевского, вдоль реки расположены следующие населённые пункты: Иглово, Ивано-Константиновское, Хаустово, Андрианково, Спасское, Сергиево, Каринское и Устье. Несмотря на небольшую численность постоянного населения, в данных населённых пунктах располагаются садовые товарищества, идёт коттеджное строительство, в непосредственной близости от реки проходит автодорога. Над рекой Молодня проходят два автомобильных моста. Именно поэтому была поставлена соответствующая гипотеза (см. Введение).

Полевое исследование началось с визуальной оценки экологического состояния реки.

Визуальная оценка экологического состояния реки

Данный метод основывается на изучении объекта с помощью сенсорных систем органов исследователя: зрения, слуха, обоняния и т.д. Оборудование, приборы и материалы: фотоаппарат, ручка, блокнот.

Ниже приводятся результаты визуального исследования реки Малодельня на протяжении её течения: в истоке, среднем течении, у запруды, в устье.

Исток реки Молодня находится около села Андреевское. Преобладает широколиственный хвойный лес. Дно илистое. Растительность: ели, ольха, кустарник, рябина, разнотравье, голубика, грибы. Ширина реки: 0,3-2м.

Среднее течение реки было исследовано перед деревней Хаустово. Растительность: березы, осины, ольха, кустарник, ива, крапива, разнотравье. Дно каменистое. Ширина: 1- 6 м. Глубина: 0,3-0,5 м.

Запруда находится в деревне Хаустово. Растительность: осины, кустарник, крапива, разнотравье, хвощи, рогоз, борщевик, злаковые, кувшинки. Глубина: 2-3 м. Ширина: 70-100 м. Дно илистое.

Устье реки Молодня находится около деревни Устье. Растительность: березы, кустарник, разнотравье. Ширина: 2-6 м. Дно песчаное. Коренной берег подмывается. Глубина: 0,5-0,8 м.

Глава II. Определение морфометрических параметров

бассейна реки Малодельни

2.1. Построение поперечного профиля речной долины

Речная долина – отрицательная линейно вытянутая форма рельефа, образованная главным образом эрозионной деятельностью реки. Долина р. Малодельня узкая и глубокая с V–образным поперечным профилем, также врезана до горизонта твердых пород.

Рис. 1. Поперечный профиль речной долины реки Малодельня.

2.2. Определение площади живого сечения русла реки

Площадь живого сечения реки – площадь, ограниченная сверху водой, а с боков и снизу подводным очертанием реки. Для расчета площади живого сечения необходимо измерить ширину и глубину реки. Площадь живого сечения будет равна сумме площадей двух треугольников и определенного числа трапеций, которые рассчитывают по соответствующим формулам.

Оборудование, приборы и материалы: мерный трос, рулетка, фотоаппарат, блокнот, ручка.

Sж.с. = 375см²+825см²+1000см²+1200см²++1250см²+600см²=5250см²=0,53м².

Рис. 2. Площадь живого сечения реки Молодня в среднем течении составляет 0,53м².

2.3. Измерение скорости течения воды в реке

Измерение скорости течения воды можно проводить с помощью поплавков или брусков. Поплавки пускают по одному выше верхнего створа. В момент прохождения поплавка через верхний створ включают секундомер, а при прохождении через нижний створ его останавливают. Скорость течения – это отношения расстояния между створами к времени движения поплавка. Средняя скорость течения рассчитывается как среднее арифметическое всех скоростей. Оборудование, приборы и материалы: поплавки, секундомер, рулетка, блокнот, карандаш.

Табл. 1. Измерение скорости течения воды в среднем течении реки Малодельня.

Средняя скорость течения в среднем течении: 0,16 м/с=0,58 км/ч.

Табл. 2. Измерение скорости течения воды в устье реки Молодельня.

Средняя скорость течения в устье: 0,49 м/с=1,76 км/ч.

2.4. Определение расхода воды и стока

Расход воды (Q) – количество (объём) воды, протекающей за определенную единицу времени через поперечное сечение потока, произведение площади живого сечения на среднюю скорость воды в реке.

Сток (W) – количество воды, протекающей через поперечное сечение водотока за определенное время. Сток рассчитывают как произведение расхода на продолжительность интересующего периода.

Q = Sж.с.*Vср. W = Q*t

Расход воды Q = 0,53 м²*0,16 м/с = 0,0848 м³/с = 84,8 л/с.

Сток воды за час W = 0,0848 м³/с*3600 с = 305,28 м³.

Глава III. Определение гидрофизических параметров воды

3.1 Определение температуры воды, мутности (прозрачности)

воды в реке

Температура является важнейшим параметром, определяющим состояние водоема и качество воды в нем. От температуры воды зависят многие параметры состояния водоемов и водотоков.

Температура в реке: 7°C (7 окт. 2017 г. 12:11).

Температура в разных точках замера не отличается.

3.2 Определение цветности, запаха воды

Запах воды илистый. Оценка интенсивности запаха 1 балл. Цветность воды в реке практически не отличается от проточной воды (имеется желтоватый оттенок).

Глава IV. Определение гидрохимических параметров воды

В процессе работы нами был изучен Протокол испытаний от 31.10.2017 Лаборатории ОАО «Одинцовский водоканал», содержащий гидрохимические показатели воды из реки Малодельня и нормативные данные.

Измерения проводились в аккредитованной лаборатории по методикам, данным в природоохранных нормативных документах федерального уровня.

Данные лаборатории показывают нейтральную кислостность воды (7,6). Превышения нормативных значений наблюдается по показателям содержания аммоний-ионов, нитрит-ионов, фосфат-ионов, железа и взвешенных веществ. Это свидетельствует о наличии химического загрязнения реки, потенциально, канализационными и сельскохозяйственными стоками (удобрениями и/или животноводческими стоками). Как видно из общей характеристики района (Глава I), в котором протекает река, это непосредственно связано с типом природопользования на прилегающей территории. Таким образом, гипотеза подтвердилась.

Глава V. Экологический мониторинг поверхностных вод на территории Одинцовского муниципального района за 2015-2017 годы

Администрация Одинцовского муниципального района на протяжении ряда последних лет проводит экологический мониторинг воздушного бассейна, почв, поверхностных вод и донных отложений рек, родников для поддержания экологического благополучия территории нашего района. Для этого администрация ежегодно заключает договоры с испытательными лабораториями Липецка, Санкт-Петербурга и др. Особую тревогу в районе вызывает экологическое состояние загрязнённых рек, таких как Бутынь, Ликова, Рудь и некоторых других. В испытание входит физико-химическое исследование содержания тяжёлых металлов, таких как свинец, кадмий, мышьяк, никель, кобальт, марганец, хром, литий, цинк и др. Этими исследованиями были охвачены все реки Одинцовского района, в том числе и река Малодельня.

Вывод: содержание тяжёлых металлов в воде реки Малодельня соответствует предельно допустимой концентрации. Особую настороженность вызывает повышенное содержание свинца, возросшее за последний год в 2 раза, связанное с увеличением антропогенной нагрузки, с возрастающим потоком машин и грузового транспорта для обеспечения нужд района.

Значительные количества железа поступают в водоемы со сточными водами, сельскохозяйственными стоками. Концентрация железа в воде зависит от рН и содержания кислорода в воде. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот, так называемое, органическое железо.

Насыщенными железом оказываются подземные воды в толщах юрских глин. Поэтому содержание железа превышает норму в 3 раза.

Также тревогу вызывают периодические подъёмы содержания нефтепродуктов в воде. Так в 2016 году было зафиксировано превышение ПДК в 4 раза. Мы связываем это с работой авиационной техники на аэродроме «Кубинка» и издержками автомобильного транспорта.

Лабораторий контроля качества вод было проведено микробиологическое исследования воды в реке Малодельня, которое показало, что содержание колиформных, термоталерантных, патогенных бактерий и колифагов находится в пределах нормы, что свидетельствует об удовлетворительном бактериологическом состоянии поверхностных вод для рекреационного пользования, а также в черте населённых мест.

Вывод: Поскольку река Малодельня протекает по территории ООПТ «Хвойно-широколиственные леса водораздела рек Дубешни и Малодельни», любое повышение уровня концентрации загрязняющих веществ может привести к сокращению и даже исчезновению видов редких и уязвимых представителей органического мира.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное эколого-краеведческое исследование посвящено малой реке Подмосковья – реке Малодильня, протекающей по территории ООПТ местного значения в Одинцовском районе.

Были проведены визуальные осмотры состояния реки на протяжении всего течения, а также изучены потенциальные источники антропогенного воздействия.

Исследование реки включало построение поперечного профиля речной долины, определение площади живого сечения русла реки, измерения скорости течения воды в реке методом поплавков, определение расхода воды и стока. Были также определены гидрофизичекие параметры воды (температура, мутность, цветность, запах). В ходе работ автором были получены практические навыки применения методик гидрологических измерений, которые необходимы для исследования малых рек.

Комплексное эколого-географическое исследование реки, представленное в данной работе, позволило не только составить общую характеристику некоторых параметров реки, но и судить о наиболее ярко выраженных экологических нарушениях и потенциальных рисках. Информацию об экологическом состоянии реки дал анализ результатов гидрохимического исследования проб воды из реки, которое выявило превышение содержания некоторых химических веществ над нормативными значениями.

Экологический паспорт реки Малодельня (см. Приложение 1) можно считать итогом и продуктом проведённого исследования.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусейнов А.Н., Александрова В.П., Нифантьева Е.А. Изучение водных экосистем в урбанизированной среде: практикум с основами экологического проектирования. 10-11 классы. – М.: ВАКО, 2015. – 112с.

2. Алексеев С.В. Практикум по экологии: учебное пособие / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина; СПб.: Паритет, 2004.

3. Белова Н.И. Экология в мастерских. М.; СПб.: Паритет, 2004.

4. Географический энциклопедический словарь. Понятия и термины. М.: Сов. Энциклопедия, 1988.

5. Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы. Методики. Оснащение: учебное пособие / Под ред. проф. Л.А. Коробейниковой. СПб.: Крисмас+, 2002.

6. Жигарев И.А. Сборник задач, упражнений и практических работ к учебнику «Основы экологии. 10(11) класс» / И.А. Жигарев, О.Н. Пономарева, Н.М. Чернова; под ред. Н.М. Черновой. М.: Дрофа, 2001.

7. Кургузкин М.Г. Элементы мониторинга водоемов. Экологический практикум. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1995.

8. Ласуков Р.Ю. Обитатели водоемов. Карманный определитель. М.: Рольф, 1999.

9. Мазаев А.В. Экологический мониторинг малых рек. М.: Изд-во МГГА, 2000.

10. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающеё средой нашего города. Школьный практикум. 9-11 классы. М.: ВЛАДОС, 2001.

11. Москва: геология и город / Под ред. В.И. Осипова и О.П. Медведева. М.: Московские учебники, 1997.

12. Новенко Д.В. География: практические работы на местности. Школьный практикум. 6-9 классы. М.: Дрофа, 1997.

13. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.

14. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология. М.: Дрофа, 2004.

15. Справочник по гидрохимии / Под ред. А.М. Никанорова. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Экологический паспорт водного объекта

Название реки:Малодельня (альтернативное название: Малодня).

Адрес реки:Одинцовский район.

Географическое положение реки:берёт начало у села Андреевское, впадает в Москва-реку. Относится к Окскому бассейновому округу. Протекает в границах природного резервата «Хвойно-широколиственные леса водораздела рек Дубешни и Малодельни» – особо охраняемой природной территории местного значения.

Водосборный бассейн:75,7 км², притоков нет.

Долина реки, элементы речной долины и поймы:долина р. Малодельня узкая и глубокая с V–образным поперечным профилем, также врезана до горизонта твердых пород. Имеется небольшая пойма, расположенная недалеко от устья реки, в деревне Хаустово располагается запруда.

Русло реки:длина реки составляет 16 км, средняя ширина составляет около 1-2 м, площадь живого сечения составляет 0,53 м², средняя глубина около 0,5-1 м.

Питание реки:смешанное.

Гидрологический режим:типичный для рек умеренного пояса Европейской части России. Весеннее половодье связанное с таянием снега, паводок в любое время года, летняя межень. Расход воды – 84,8 л/с. Сток воды – 305,28 м3/ч.

Санитарное состояние водосборного бассейна:вдоль реки расположено несколько населённых пунктов, берега реки слабо замусорены бытовыми отходами, имеются несколько кострищ.

Характер использования реки:воды реки используются для сельскохозяйственных нужд, а сам водный объект имеет рекреационное значение.

Физико-химические показатели воды:

Наименование показателей

Единицы измерений

Нормативные данные

Результаты испытаний

Цветность

-

-

Бесцветная

Мутность

-

-

Прозрачная

Запах

баллы

-

1 балл

Запах илистый

Водородный показатель (pH)

ед. pH

-

7,6

Перманганатная окисляемость

мг/дм³

-

6,53

БПК-5

мгO2/дм³

2,0

2,0

Аммоний ион

мг/дм³

0,5

4,93

Нитрит-ион

мг/дм³

0,08

0,30

Нитрат-ион

мг/дм³

40,0

20,12

Фосфат-ион

мг/дм³

0,2

1,10

Хлориды

мг/дм³

300,0

76,22

Сульфат-ион

мг/дм³

100,0

17,20

Железо общее

мг/дм³

0,1

0,12

Взвешенные вещества

мг/дм³

10,95

18,40

Нефтепродукты

мг/дм³

0,05

0,04

АПАВ

мг/дм³

0,5

0,11

ХПК

мгO2/дм³

-

29,90

Сухой остаток

мг/дм³

-

644,00

Итоговое заключение об экологическом состоянии и функциональной пригодности малой реки

Экологическое состояние водосборного бассейна и речной воды: нормальное, наблюдаются некоторые отклонения от нормативных значений содержания отдельных химических веществ. Для определения функциональной пригодности необходимо изучить природоохранный режим природного резервата.

Рекомендуемые мероприятия по улучшению экологического состояния реки:уборка мусора и кострищ по берегам реки, надзор за попаданием сточных вод с канализационными и сельскохозяйственными стоками. Предупреждение замусоренности, лесных вырубок и пожаров на территории ООПТ и сельских поселений по берегам реки.

Экологический паспорт оформили: Зверев Алексей и Головлёв Николай, Гимназия ОЛГ, 10 класс «В».

Дата оформления паспорта: «15» октября 2017 года.

Приложение 2.

Протокол испытаний определения гидрохимических параметров воды

Значение гидрохимических показателей

Водородный показатель (pH) показывает степень щелочности или кислотности воды. Кислая проба имеет показатель ближе к 0, щелочная – к 14,0 нейтральное значение равняется 7,0. Проба воды из реки Малодельня имеет водородный показатель 7,6, что близко к нейтральному.

Перманганатная окисляемость отражаетсодержание органических и минеральных веществ, удерживающих преобразование железа из двухвалентного в трёхвалентное, которое может быть окислено кислородом. Это один из показателей химического потребления кислорода (ХПК). Согласно СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения», ПДК питьевой воды по перманганатной окисляемости составляет 5,0 – 7,0 мг/л. Показатель пробы составляет 6,53 мг/л.

БПК-5 – это количество кислорода в мг, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20°С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов. Показатель установлен для 5 суток инкубации. Значение 2,0 мг O2/дм3 соответствует нижней границе умеренно загрязнённых вод.

Аммоний ион – показатель, указывающий на недавнее загрязнение и близость источника загрязнения. Норма содержания аммиака в воде (ПДК) - не более 2 мг/дм3 по азоту. Значение показателя в пробе – 4,93 мг/дм3 при нормативном показателе 0,5 мг/дм3. Наблюдается значительное превышение показателя.

Нитрит-ионы NO₂⁻ являются промежуточным продуктом биологического окисления аммиака до нитратов. Значение показателя пробы превышает нормативный уровень.

Нитран-ионы - конечный продукт окисления азотсодержащих биогенных веществ. Наличие в воде нитратов без нитритов и аммония указывает на давнее загрязнение.

Фосфат-ион является информативным индикатором антропогенного загрязнения, которому способствует широкое применение фосфорных удобрений (суперфосфат и др.) и полифосфатов (как моющих средств). Соединения фосфора поступают в водоем при биологической очистке сточных вод.

Хлориды в повышенной концентрации ухудшают вкусовые качества воды, а при высокой концентрации делают воду непригодной для питьевых целей. Для технических и хозяйственных целей содержание хлоридов также строго нормируется.

Сульфат-ион (SO42-) накапливаются в незначительных концентрациях в водоеме естественным путем в процессе отмирания организмов и окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения.

Железо общее. Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме.

Взвешенные вещества. Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей — нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих природные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой сложную, непостоянную смесь предельных и непредельных углеводородов и их различных производных.

Анионные поверхностно-активные вещества (АПАВ) – одна из основных классификационных групп поверхностно-активных веществ (ПАВ), характеризующихся тем, что в водной среде в результате электролитической диссоциации они образуют поверхностно (адсорбционно) активные анионы и адсорбционно неактивные катионы. Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Химическое потребление кислорода (ХПК) — показатель содержания органических веществ в воде, выражается в миллиграммах кислорода (или другого окислителя в пересчёте на кислород), пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в литре (1 дм³) воды. Является одним из основных показателей степени загрязнения питьевых, природных и сточных вод органическими соединениями (в основном антропогенного или техногенного характера).

Сухой остаток характеризует содержание в воде нелетучих растворенных веществ (главным образом минеральных) и органических веществ, температура кипения которых превышает 105–110°С.

1 Данные статьи «Экология малых рек Московской области» официального сайта Московско-Окского территориального управления Федерального агентства по рыболовству (http://www.moktu.ru/news/moscow/2017-01-16-190624/)

2 Данные статьи «Экология малых рек России: проблемы и пути их решения» журнала «Бюллетень Строительной Техники» (http://www.bstpress.ru/article.asp?issue=842&article=1)

3 Данные Государственного водного реестра http://textual.ru/gvr/index.php?card=178496

Просмотров работы: 545