VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Проведение оценки качества воды источника водоснабжения курортного комплекса «Озеро Шира»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Толстихина А.В. 1

---

1МБОУ Ширинская средняя школа №18

ГОРДИЕНКО Н.В. 1

---

1МБОУ Ширинская средняя школа № 18

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Ширинский район широко известен своими лечебно-рекреационными ресурсами, главным образом санитарно-курортным комплексом «Озеро Шира». История становления курортного дела интересна и увлекательна. С 1897 года, когда озеро перешло в ведение Управления Государственных имуществ Енисейской губернии, в его штате появились врачи, начинается летоисчисление истории курорта как официально признанной лечебной местности. Т.е. курорту «Озеро Шира» уже более сотни лет. В истории развития курорта возникали различные проблемы.(5)

Среди проблем долгие годы осложняющих быт на озере, было со снабжением питьевой водой, которой не было близко к озеру, ее доставляли из колодцев улусов Спирина, Тачеева и Торина на расстоянии от 1 до 8 верст. Вода была плохого качества, мутная и солоноватая. Плата была высокая. До 1 рубля с человека за сезон. Недостаток воды сдерживал развитие курорта, поэтому в 1913г. на средства казны был построен водопровод из оз. Иткуль. Он является источником водоснабжения и в настоящее время. (2)

Узнав этот и другие исторические факты, я решила выяснить как сегодня курортный комплекс «Озеро Шира» обеспечивается питьевой водой.

Цель работы: «Проведение оценки качества воды источника водоснабжения курортного комплекса «Озеро Шира».

Объект исследования: качество воды оз. Иткуль

Предмет исследования: вода оз. Иткуль.

Цель исследования: определение свойств и качества источника водоснабжения курорта «Озеро Шира» на протяжении трех лет и сравнить результаты.

Задачи:

- ознакомиться со схемой забора воды из водоисточника для водопровода п. Жемчужный водоснабжения курортного комплекса «Озеро Шира»;

- определить физические свойства воды оз. Иткуль;

- выявить качество воды оз. Иткуль по ее химическому составу;

-определить качество воды оз. Иткуль методом биоиндикации;

- мониторинг качества воды в течении трех лет;

Практическую значимость работы вижу в возможности определить пригодность воды для питья и исключение употребления недоброкачественной воды. Проведение экологической пропаганды, улучшение качества воды с помощью применения современных технологий. В распространении знаний о том, что использование качественной воды повышает качество жизни.

Гипотеза. Если муниципальный пляж озера Иткуль и береговые базы отдыха использовать как рекреационную территорию, то это будет способствовать ухудшению качества воды озера, которое являющегося источником водоснабжения курортного комплекса «Озеро Шира» , жителей поселка Жемчужный, села Колодезный и сотни тысяч отдыхающих, посещающих наш курортный комплекс .

Исследовательская работа проводилась в два этапа. 1 этап: осень 2015 год, 2 этап осень 2018 года.

Метод наблюдения охватывал период с конца августа по октябрь, пробы воды были взяты на территории заповедника «Хакасский», в районе муниципального пляжа озера Иткуль, а также проба воды трехуровневой очистки на водозаборной станции.

Для определения физических и химических свойств воды я использовала метод лабораторных исследований.

Маршрутный метод был применён в сентябре 2015года и пролегал от берега озера Иткуль, где находится станция первого водоподъема до верхнего резервуара, откуда начинается водопроводная сеть п. Жемчужный. Кроме этого использовался статистический и социологический методы.

Метод биоиндикации позволил мне с помощью обитающих в воде организмов узнать состояние водоёма, оценить качество воды в нём. Биоиндикация- метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по встрече, отсутствию особенностям развития организмов-биопланктонов. Оценка качества воды по показателям зообентосе проводится по ряду методов, для анализа бентосных проб я применила метод Майера. Метод основных на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к обитанию в местах с разной степенью загрязнения.

1.Основная часть

1.1 Водоснабжение и его источники.

Система водоснабжения состоит из водоисточников и водозаборных сооружений, насосных станций и водоочистных комплексов, магистральных разводящих трубопроводов, резервуаров и других устройств. Снабжение населения кондиционной водой в достаточном количестве имеет важное санитарно–гигиеническое значение. (3)

Водоснабжение базируется на использовании природного сырья – воды, запасы которой, как и других природных ресурсов ограничены. 1.2.Характеристика и санитарная оценка качества воды природных источников.

Показателем качества питьевой воды является её минерализация. Общая минерализация — это количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. (3)

Согласно ГОСТу  СанПиН 2.1.4.1074-01 вода признанная  питьевой«должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу, и иметь благоприятные органолептические свойства» (7)

1.3 Озеро Иткуль – водоисточник курорта «Озеро Шира» Среди множества озер Ширинского района относительно изученными являются только некоторые как минеральные, так и пресные водоемы, в том числе и оз. Иткуль. Озеро Иткуль расположено в 4,3км юго-восточнее курорта «Озеро Шира», площадь озера составляет 23,25км², запасы воды достигают 0,21км², степень минерализации – 0,6-0,7 г/дм³. Следует отметить, что минерализация воды в течении почти 90 лет изменялась незначительно, а именно:

-1904г. – 0,675г/дм³(Турбаба Д.П.)

- 1907г. – 0, 675г/дм³(Шишкин Б.К.)

- 1911г. – 0,711 г/дм³(Шишкин Б.К.)

- 1989г – 0,690 г/дм³ (Томский НИИКиФ)

Величина суммарного поверхностного стока в озеро, по оценке В.С. Кустовского и А.С. Кривошеева (1989г), достигает 6,2*10⁶м³/год, атмосферные осадки дают 7,1*10⁶м³/год, подземный сток оценивается в 1,3*10⁶м³/год, ежегодная величина испарения - 14,2*10⁶м³. Западный и юго – западный берега озера заболочены, северный и восточный представлены аккумулятивными песчано – гравийными формами. Южный и северный борта озерной котловины крутые, с преобладающим кустово – холмистым типом рельефа (4).( приложение№1)

Вода озера используется для водоснабжения курорта «Озеро Шира», величина забора зимой 1300м³/сутки, летом 3500м³/сутки (данные 2015 г) , за последние годы водоснабжение увеличилось.(2018 г) зимой 1500м³/сутки, летом 4000м³/сутки .Трубо-водопровод имеет длину 4,2 км, залегает на глубине 4м, протяженность водопроводных сетей 32 км. на всей длине трубы водопровода расположены 4 резервуара объемом до 400 м³ ( приложение№2)

2.Результаты исследования качество воды озера Иткуль

В течение лета-осени 2015 и 2018 года были взяты пробы воды из озера Иткуль.(приложение №3,№4) Забор воды шел на территории заповедника , на муниципальном пляже и на водозаборной станции прошедшая трехуровневую очистку и хлорирование.

2.1 Органолептические показатели

По органолептическим показателям цвет, запах, прозрачность я определяла в пробах воды в 2015 и в 2018 году. (№1-заповедник, №2-водонасосная станция ,№3-муниципальный пляж) . Из таблицы № 1 видно, что пробы воды взятые в 2015 году соответствуют нормам, в 2018 году в пробе №3 присутствуют не многочисленные органические взвеси и помутнение, допустимые для нормы. Вода пригодна для питья.(приложение №5)

2.2.химические методы определения качества воды курорта «Озеро Шира» Определение водородного показателя воды в пробах (рН)

Для определения рН среды в 2015 году я использовала универсальный индикатор-лакмусовая бумажка при соприкосновении с водой лакмусовая бумажка стала сине-зеленой (приложение №6), что говорит о слабощелочной среде (рН ~8). Исследуя на рН среду проб взятых в 2018 году, получила тот же результат. Даже после трехуровневой очистки, включая хлорирование, одинакова реакция рН среды во всех пробах. рН воды не меняется даже после действия хлорной извести (CaCL₂*Ca(CLO)₂).

Меня это заинтересовало. В специальной литературе я нашла, что хлорная известь в природной воде, содержащей различные ионы, вступает с ними в реакцию. В воде хлорная известь гидролизуется.

Ca(CLO₂)+H₂O+CO₂→CaCO₃↓+HCLO; 2HCLO→2HCL+O₂

CO₃^2-+2H⁺→CO₂+H₂O; HCO₃^-+H⁺→CO₂₊H₂O

Образующиеся при распаде «хлорки» ионы Н⁺ (кислая среда) связывают карбонат и гидрокарбонат-ионы воды, придающие ей щелочность. Таким образом, концентрация ионов Н⁺ и ОН^—не меняется.

Анализ воды на содержание химических соединений

Для того, чтобы определить наличие химических соединений в воде я взяла озерную воду и воду прошедшую трехуровневую очистку на водозаборной станции , воспользовалась ресурсами школьной лаборатории.(Таблица №2)

Таким образом, в воде, прошедшей очистку, явно меньше определяемых

ионов солей. Использование хлорной извести и последующая фильтрация воды, связывают и осаждают эти ионы.(приложение№7)

Ca²⁺+SO₄^2-→CaSO₄↓ 3Ca²⁺+2PO₄^3-→Ca₃(PO₄) ↓

Доказать еще раз, что в составе иткульской воды практически нет ионов Fe²⁺ и Fe³⁺ можно, сравнив эту воду с водой из скважины в районе улицы Комарова с.Шира. Она образует красный раствор с родонитом калия(KSCN), что говорит о наличии большого количества ионов Fe³⁺.(приложение№8)

Вывод: Хлорная известь не только уменьшает концентрацию (осаждает) ионов, но и уменьшает концентрацию практически всех тяжелых металлов в воде, цианидов, окисляет органические вещества, уничтожает бактерии.

2.3 Определение качества воды по сухому остатку.

Для уточнения наличия количества солей провела испытание по определению качества воды по сухому остатку.

Материалы и реактивы: 250 мл воды (вода питьевая); фарфоровая чашка, водяная баня, бумажный фильтр, химические весы. Чашку взвесила, профильтровала через бумажный фильтр исследуемую воду; выпарила на водяной бане (понадобилось 4ч 35 мин); чашку с сухим остатком нужно было после высушивания взвесить. (масса чашки с осадком 296,22гр и 264,83 гр).

Разница в весе составила 0,31 и 0,21 мг на 250 мл воды. Сухой остаток - это содержание растворенных минеральных веществ в перерасчете на литр воды. В моем случае сухой остаток составил 0,93 мг/л. (о.Иткуль) и 0,84 мг/л.(питьевая вода). Согласно нормативам хорошая питьевая вода имеет сухой остаток 1 г/л.

Вывод: по результатам этой работы «Определение качества питьевой воды по сухому остатку» можно сделать вывод, что в водопровод п.Жемчужный и с. Колодезный поступает соответствующая санитарным нормам по степени минерализации (по содержанию солей) вода.

2.4. Биоиндикация озера Иткуль

Мониторить воду оз.Иткуль особенно важно т.к. оно является водоисточником населенного пункта, в котором находится курортный комплекс «Озеро Шира».

С помощью обитающих в воде организмов мы можем узнать состояние самого водоема, оценить качество воды в нем.

Первые пробы воды были взяты в 2015 в конце августа, пробы воды в 2018 году были взяты в начале сентября. Для оценки чистоты воды я использовала простой метод с помощью индекса Майера (7). (таблица №3,№4,№5, приложение № 10)

Сбор беспозвоночных я проводила с глубины 40см. Подручное средство опускала в воду на глубину в стороны, помещала материал в стеклянную банку. Обнаруженных беспозвоночных животных, согласно методу Майера, я распределила в экологические группы. (таблица №6)

Таким образом, из таблицы видно на период 2015 года, что в пробах воды обнаружено три вида беспозвоночных животных, все они биоиндикаторы, среди них:

− три группы видов первой экологической группы («чистая вода»): (личинка поденки, бокоплав, дафния) 3х3=9.

Из второй и третьей экологических групп ноль беспозвоночных животных. Т.е. индекс Майера равен (3х3)+0+0=9 сумма в нашем случае, эта сумма менее 11 баллов – вода грязная, IV-VII класс.

На период 2018 год индекс Майера равен(3 х 2)+(2 х 1)+0=8

Результат меня ошеломил. Я всегда знала, что озеро Иткуль очень чистый водоем. Многие называют его хакасским Байкалом за чистоту его вод. И вдруг такой результат!

Таким образом, по результатам биоиндикации с использованием индекса Майера я получила результат о качестве воды оз. Иткуль, которое является водоисточником курортного комплекса «Озеро Шира». Полученное значение индекса характеризует Иткуль как водоем с водой четвертого-седьмого класса качества и за последние три года качество снизилось.

Заключение. Вода является одним из основных условий существования жизни на Земле. Знать, какую воду мы пьем, важно для здоровья. Данное исследование вызвало у меня интерес в 2015 г. и я продолжила его изучать в 2018 г. С помощью лабораторных исследований я определила физические свойства воды оз.Иткуль: прозрачность, цвет, запах. Пришла к выводу, что по показателям исследуемая мной вода из разных мест и взятая в разные годы обладает положительными качествами. По характеристикам она может использоваться для питья. Сравнивая результаты лабораторных испытаний по определению качества воды на основе её химического состава водопроводная вода соответствует санитарным нормам. После обработки хлорной извести происходит: уменьшение жесткости воды, удаление цианидов, катионов тяжелых металлов Fe²⁺ и Fe³⁺, уменьшение кислотности воды, окисление органических веществ, уничтожение микробов и бактерий. На сколько, положительными были результаты первого этапа исследования по физическим и химическим свойствам воды оз.Иткуль. Настолько неожиданными оказались результаты биоиндикации по индексу Майера летом 2015года, источник водоснабжения курорта «Озеро Шира» - грязный, вода 4-7 класса качества и результаты 2018 года не утешительны, загрязнение увеличивается. Это очень тревожный сигнал.Я понимаю, что такой результат получен на момент взятия проб воды. Для того, чтобы сделать окончательные выводы необходимы более тщательные исследования. Тем не менее, о сегодняшних данных я обязательно извещу соответствующие организации. Таким образом, выдвинутая мной гипотеза о том, что муниципальный пляж и береговые базы отдыха могут оказывать влияние на качество воды оз.Иткуль, имеет место быть.
Всё перечисленное, доказывает, что цели исследования, определение свойств и качества воды источника водоснабжения курортного комплекса «Озеро Шира» я достигла. Поставленные перед собой задачи я решала с большим интересом: я узнала многое об источнике водоснабжения курортного комплекса «Озеро Шира» - озере Иткуль, познакомилась со схемой водоснабжения курорта, с методами биоиндикации, приобрела навыки работы с микроскопом и определителями беспозвоночных животных, научилась работать с химическими реактивами. По результатам биоиндикации 2018 года однозначно следует что исследования необходимо продолжить и расширить.

Список литературы.

Зверев А.Т., Зверева Е.Г. Экология: учебник для 7-9 кл. образовательных школ.-М. : Дом педагогики, 1999.

Медико-биологические и экологические проблемы курортного комплекса «Озеро Шира». Материалы научно-практической конференции. Томск: ЦНТИ, 1997. -146с.

Николадзе Г.И. Водоснабжение: Учебник для техникумов.-2-е изд., перераб. и доп. –М.: Стройиздат. ,1979.-238с., ил.

Полоскин А.В., Хаитов В.М. Полевой определитель беспозвоночных.-М.,2006.

Природные воды Ширинского района республики Хакасия\ Под редакцией В.П. Парначева.-Томск: изд-во Томского ун-та. 2003.-183с.

Природный комплекс и биоразнообразие участка «Озеро Иткуль» заповедника «Хакасский»\ Коллектив авторов. Под ред. В.В. Непомнящего.- Абакан. Хакасское книжное издательство, 2010.-418с

Фролова Г.И. Методические рекомендации по отбору, обработке и анализу гидробиологических проб воды и грунта.-М.: Лесная страна, 2008.

Шалапёнок Е.С., Мелешко Ж.Е. Краткий определитель водных беспозвоночных животных. Минск : Белорусский государственный университет, 2005.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

ПРИЛОЖЕНИЕ №5

ПРИЛОЖЕНИЕ №6

ПРИЛОЖЕНИЕ №7

ПРИЛОЖЕНИЕ №8

Таблица №1 Органолептические показатели - цвет, запах, прозрачность.

Таблица №2 Анализ воды на содержание химических соединений.

Таблица №3Классификация беспозвоночных животных по Майеру.

Расчеты производятся следующим образом: количество обнаруженных групп из первого столбца таблицы умножают на 3; из второго на 2; из третьего на 1. Получившиеся цифры складывают. По значению полученной суммы делают выводы о степени загрязненности водоема: если сумма больше 22 – вода первого класса качества (очень чистая); если в интервале от 17 до 21 второго класса качества (чистая вода); от 11 до 16 баллов – третьего класса качества (умеренно загрязненная). Все значения менее 11 характеризуют водоем как грязный.

Таблица №4 Беспозвоночные животные-обитатели оз.Иткуль 2015 г.

Таблица №5 Беспозвоночные животные-обитатели оз.Иткуль 2018 года.

Таблица №6 Группы беспозвоночных животных, обнаруженные в пробах воды оз.Иткуль.