Эколого-аналитический анализ воды Алексеевских озер Самарской области

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

Эколого-аналитический анализ воды Алексеевских озер Самарской области

Волощук Е.А. 1
1ГБОУ СОШ №4 п.г.т.Алексеевка г.о.Кинель
Петина О.В. 1
1ГБОУ СОШ №4 п.г.т. Алексеевка г.о.Кинель
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность исследования. Поймы рек Самары (в окрестностях п.г.т. Алексеевка Кинельского района Самарской области) очень сильно подвержены воздействию антропогенного фактора, но в тоже время, в пойме реки много карьерных озер, поддерживающих стабильность экосистем и их видовое разнообразие. Для изучения мы выбрали два рядом расположенных озера.

Целm работы: провести химический анализ прибрежных вод карьерных озер п. Алексеевка Самарской области.

Исходя из указанной цели, можно выделить следующие задачи:

1. Изучить литературные источники по карьерным озерам и их роли как экологического фактора среды.

2. Подобрать критерии оценки качества водных экосистем.

3. Провести экспериментальное исследование по определению химического состава вод карьерных озер п. Алексеевка Самарской области.

Объект исследования – карьерные озера.

Предмет исследования - химический состав вод карьерных озер п. Алексеевка Самарской области.

Методы исследования:

Теоретические, наблюдение, методы отбора проб, методы эколого-аналитического анализа, методы математической обработки полученных результатов, методы описания географических объектов, статистические методы.

Глава 1. Физико-географическая характеристика Волжского района Самарской области

1.1.Исторический очерк

Рекреационная территория «Девять Озёр» — Алексеевские старицы (озёра). Территория находится в правобережной пойме р. Самары между станциями Энергетик и Алексеевка. Цепочка озёр-стариц тянется здесь вдоль полотна железной дороги на протяжении нескольких километров. Они называются Алексеевскими или Падовскими старицами из-за протекающей неподалеку небольшой р. Падовки, правого притока р. Самары.

Впервые старицы были описаны известным путешественником и натуралистом П.С. Палласом, который посетил эти места 17 июня 1769 года. Он отмечал, что «в находящихся на низких местах озерках есть много не только рыбы, но и выхухолей и черепах. В реке Самаре водится здесь много волжских стерлядей и сазанов, но нередко заходят сюда сомы и белая рыбица. Также довольно много и вьюнов. Рыба сапа здесь нарочито велика и называется лобач».

Озера Костылево и Дубовое у ст. Алексеевка заиливаются. Когда-то в них водилось много окуня, щуки, плотвы. Озеро Костылево запружено совхозом «Чёрновский» и изолировано от реки, в связи с чем зимой часто происходят заморы рыбы.

С 2008 года на территории Алексеевских озёр проводится Экологический Фестиваль.

С каждым годом азональные ландшафты пойменных заливных лугов на левом берегу реки Самары, под натиском отрицательного воздействием отдыхающих сильно преобразуются околоводные ландшафты выполняют ресурсовоспроизводящую и средоформирующие функции Водоемы из-за эрозии почв быстро зарастают, заболачиваются, загрязняются бытовым мусором, который оставляют отдыхающие.

На территории Природного Парка «Алексеевские (Падовские) старицы» возможно развитие сельского туризма, спортивного туризма или экологического туризма. Туристская индустрия динамично развивается, географическое положение стариц и карьеров в пойменных ландшафтах через которую проходит автомагистраль федерального значения и близость г.о. Самара с миллионным населением делает возможным осуществить это.

1.2. Географическое положение

Муниципальный район Волжский Самарской области расположен в центральной части Самарской области, окружая областной центр г. Самара. 

На севере муниципальный район Волжский граничит с муниципальным районом Красноярский и городским округом Самара, на востоке – с муниципальными районами Кинельский и Нефтегорский и с городским округом Кинель, на юге - с муниципальными районами Большеглушицкий и Красноармейский, на западе и северо-западе – с муниципальными районами Безенчукский, Ставропольский и городскими округами Новокуйбышевск и Жигулевск Самарской области. 

Река Волга делит Волжский район на две неравные по площади территории: 

правобережную - (около 20% от общей площади), расположенную на Волжской излучине – Самарской Луке; 

левобережную, расположенную в междуречьях Волги, Самары, Сока и Чапаевки.

Правобережная часть занимает юго-восток Самарской Луки, представляющей собой волнистое плато, заканчивающееся на северо-востоке Жигулевскими горами, с понижением на юго-востоке, а затем обрывается к Волге крупными уступами, расчлененными оврагами. Левобережье района неоднородно по рельефу и характеризуется возвышенным, сильно пересеченным рельефом в северной части и равнинным в южной части.

1.3.Природно-ресурсный потенциал

Волжский район имеет разветвленную сеть рек, ручьев и оврагов. Главной водной артерией является река Волга, представленная верхней частью Саратовского водохранилища. Длина его в пределах района составляет 52 км. 

Притоками Волги являются реки Сок, Самара и Чапаевка, в которые, в свою очередь впадают речки Криуша, Татьянка, Сухая Самарка, Курумоч, Падовка, Черновка, Вязовка, Сухая Вязовка, Малая Вязовка, Большая Ветлянка. 

На территории района расположено Черновское водохранилище (объем воды составляет 14,8 млн. м3), которое занимает по емкости четвертое место в области после Кутулукского, Поляковского и Пикелянского водохранилищ. 

В качестве источников для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения в районе используются: Саратовское водохранилище, р. Самара, р. Чапаевка, р. Сок. 

Питание рек района атмосферно-грунтовое. Яркой особенностью режима рек является четко выраженный весенний паводок и устойчивая летняя межень, иногда нарушаемая дождевыми паводками в осенний период. 

Природные условия муниципального района Волжский определяют фоновый растительный покров, который представлен, соответственно, лесными, луговыми и степными формациями. 

Северная часть района находится в лесостепной зоне, для которой характерно чередование лесов и луговых степей. Леса по территории района распределяются неравномерно. Наибольшей облесенностью отличается правобережье, где расположена часть территории Национального Парка «Самарская Лука». Благодаря особенностям географического положения и геологической истории на территории парка сохранилось уникальное своеобразие растительного и животного мира. 

Большая часть территории относится к степной зоне - это южная часть района. 

В современных условиях растительный покров с одной стороны характеризуется значительным видовым разнообразием, с другой - высокой степенью антропогенной преобразованности. В результате хозяйственной деятельности, в южной части территории района, распаханность земель достигает более 60%. 

Ресурсы полезных ископаемых на территории района представлены разнообразными видами полезных ископаемых. Наиболее важными из них являются нефть и природный газ. Из других полезных ископаемых на территории района выявлены и разведаны нерудные полезные ископаемые: камень строительный, кирпично-черепичное сырье, пески строительные, керамзитовое сырье и другие. Месторождения находятся в пределах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Нефть и газ – одни из основных сырьевых ресурсов области и района. Продуктивные горизонты, в зависимости от возраста нефтесодержащих пород, залегают на глубинах от 500 до 3110 м. Нефти в основном легкие, маловязкие, сернистые.

1.4 Климат

Климат района континентальный, с резкими температурными контрастами, короткими переходными сезонами, холодной зимой, жарким летом, дефицитом влаги, богатым солнечным освещением и большой вероятностью весенних и осенних заморозков. 
Ежегодная сумма осадков колеблется от 483 мм до 504 мм. Среднегодовая температура воздуха изменяется по территории от +4,40 С до +4,80 С. Климат лесостепной зоны с продолжительным и теплым летом, холодной зимой, залеганием снежного покрова до 140-160 дней и оптимальным соотношением тепла и влаги.

1.5 Воды

Алексеевские озера – песчаные карьеры, расположенные на границе Волжского и Кинельского районов Самарской области неподалеку от поселка Алексеевка. Наполняются водой в результате разлива реки Самара. Оказаться на берегу озер можно спустившись направо от автомобильного моста, ведущего из поселка Алексеевка в направлении Черновского водохранилища. Искусственные карьеры появились в результате добычи песка.

Сейчас средняя глубина некоторых из них составляет до 7-8 метров. Берега обрывистые, однако, во многих местах есть удобный подъезд и подход к воде, благодаря чему карьеры уже долгое время являются излюбленным местом отдыха для туристов.

1.6 Почвы

Климатическими особенностями различных частей области обусловлено ландшафтно-климатическое зонирование. Выделяются две зоны: умеренного увлажнения (лесостепная), занимающая северные районы до широты облцентра по реке Самаре, и недостаточного увлажнения (степная) - южная. Это обуславливает разнообразие почв и растительности. Для области характерны черноземные, серые лесные, темно-каштановые и аллювиальные (пойменные) типы почв. Наибольшие площади занимают почвы черноземного типа.

1.7 Растительный и животный мир

В настоящее время старицы имеют весьма богатое растительное и животное население. Здесь можно встретить кувшинки и кубышки, водокрас, телорез, роголистники, сусак зонтичный, пузырчатку, сальвинию плавающую.

В акваторию озер из реки Самары при разливе заходят многие виды рыб – как хищники, так и мирная бель.

Весной, с таянием льдов, и летом, когда вода прогревается до 20 и более градусов, наиболее часто рыболовам встречаются подлещик, сорожка, красноперка, уклейка, мелкий окунь и бычок, чуть реже – чехонь.

Во второй половине лета и ранней осенью велики шансы поймать крупного окуня, щуку и судака. Песчаные берега позволяют рыболовам без труда выбрать удобное место для ловли, небольшие деревца не мешают беспрепятственно забросить фидерную снасть или спиннинг. В нескольких метрах от линии воды на глубине от 1,5 до 2 метров начинается обильная травяная растительность, а дно покрывают ракушки, благодаря чему стайки рыб зачастую подходят близко к берегу в поисках пищи.

Глава 2. Эколого-аналитический анализ воды Алексеевских озер Самарской области.

Методика проведения эколого-аналитического анализа

Действующими нормативами документа установлены требования к отбору проб различных категорий вод и средствам пробоотбора:

ГОСТ Р 8.315-97 Стандартные образцы состава и свойств вещества. Порядок изготовления, аттестации и применения,

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб для дальнейшего анализа в лаборатории.

ИСО 5667-1:1980. Качество воды. Отбор проб. Часть 1. Руководство для составления программы отбора проб;

ИСО 5667-10:1992. Качество воды. Отбор проб. Часть 10. Руководство по отбору проб сточных вод;

ГОСТ ISO 8586-2015 Органолептический анализ. Общие руководящие указания по отбору, обучению и контролю за работой отобранных испытателей и экспертов-испытателей;

ГОСТ Р ИСО 3972-2005 Органолептический анализ. Методология. Метод исследования вкусовой чувствительности.

Норма, устанавливающая ограничения на применение только аттестованных методик выполнения измерений (МВИ), содержит ст.9 Закона Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений». Конкретные требования к разработке, аттестации и применению МВИ изложены в ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ. Методики выполнения измерений.

Сначала мы сделаем отбор с 3 участков водоема согласно ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб для дальнейшего анализа в лаборатории (приложение 1). Предварительно анализируются: температура, запах, т.е. осуществляется оргнаолептический анализ согласно ГОСТ ISO 8586-2015 Органолептический анализ. Общие руководящие указания по отбору, обучению и контролю за работой отобранных испытателей и экспертов-испытателей, и ГОСТ Р ИСО 3972-2005 Органолептический анализ. Методология. Метод исследования вкусовой чувствительности.

В лаборатории идет анализ воды с 3 участков, анализируется: цветность, мутность, кислотность, титрование, определение карбонат и гидрокарбонат анионов, определение хлорид – анионов, определение общей жидкости, нитрат-аниона. Результаты, полученные в ходе эксперимента представлены в пункте 2.2. курсовой работы.

2.2. Результаты, полученные в ходе анализа воды

В соответствии с Законом Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» к результатам измерений в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора (ст. 13 Закона) предъявляются определенные требования, основными из которых являются следующие:

результаты измерений должны быть выражены в установленных физических единицах;

погрешность каждого результата должна быть известна;

погрешность не должна превышать установленных норм погрешности.

Нормативными документами предъявляются требования воспроизводимости и сопоставимости результатов ГОСТ Р ИСО 57725-2- 2002 «Точность (правильность) прецизионность методов и результатов измерений. (Части 1-6)».

Основы законодательства в сфере обеспечения единства измерений определяются Федеральными Законами: «Об обеспечении единства измерений», который был введен в действие с 01.01.94 г., «О техническом регулировании», введенным в действие с 27.06.03 г.

Фотоотчет о проделанной работе представлен в приложении 2.

Опыт № 1. Определение температуры воды.

Результаты, полученные в ходе эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1. – Температурный режим воды Алексеевских озер.

Образец

Температура

1

16

2

18

3

17

Разница в значениях температуры между тремя объектами составляет 1, на поверхности водоема, следовательно, результаты измерений валидны и соответствую температурному режиму периода отбора пробы.

Опыт № 2. Определение запаха.

Во всех трех образцах был определен характерный запах, полученные данные приведены втаблице2.

Таблица 2. – Характеристика запаха проб воды Алексеевских озер

Образец

Интенсивность запаха по баллам

Характер запаха

1

0

Естественного происхождения: отсутствует

2

0

Естественного происхождения: отсутствует

3

4

Не естественного происхождения:

хлорно - бензиновый

В третьем образце, присутствует хлорно-бензиновый запах, свойственный водоемам, при антропогенном загрязнении.

Опыт №3. Определение цветности и мутности.

По результатам определения цветности и мутности в образцах воды была составлена таблица 3.

Таблица 3. – Результаты экспериментального поредения цвета и мутности образцов воды Алексеевских озер

Образец

Цветность воды

Мутность воды

1

 

Слабо опалесцирующая

2

Слабожелтая

Слабо опалесцирующая

3

Слабожелтая

Слабо опалесцирующая

В результате проведённого опыты можно сформулировать следующее заключение, что все три образца соответствует по цвету и мутности водам взятых из природных источников.

Опыт № 4. Определение кислотности и содержание кислорода

Мы определяли содержимое растворенного кислорода в воде по формуле:

-общий объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование, мл;

-точная величина концентрации раствора тиосульфата натрия, г-экв/л;

−атомная масса кислорода;

−коэффициент пересчета единиц измерения (из граммов в миллиграммы)

-внутренний объем калиброванной кислородной склянки с закрытой пробкой, мл;

-объем потерь пробы при выполнении операции в миллилитрах.

Таблица 5. – Определение кислотности и содержание кислорода в образцах воды Алексеевских озер

Образец

Тип водоема

Условия отбора проб

Значение рН

Объем тиосульфата натрия, пошедшего на титрование

Содержимое растворенного кислорода в воде, г/мл

1

Озеро

Холодная погода с осадками в виде дождя, облачно.

8

10

200

2

Озеро

Холодная погода с осадками в виде дождя, облачно.

8

10

200

3

Озеро

Холодная погода с осадками в виде дождя, облачно.

10

10

200

Опыт № 5. Определение общей жидкости.

Рассчитываем величину общей жесткости по формуле:

-объем раствора, израсходованный на титрование.

Таблица 6. – Данные по определению общей жесткости образцов воды Алексеевских озер

Образец

Тип водоема

Общая жесткость,

1

Озеро

30

2

Озеро

30

3

Озеро

30

Опыт № 6. Определение химического состава воды.

С помощью качественных реакций определяли химический состав воды Алексеевских озер.

Рассчитываем массовую концентрацию карбонат-аниона по формуле:

 

Рассчитываем массовую концентрацию гидрокарбонат-аниона по формуле:

Полученные результаты используем для расчёта карбонатной жесткости по формуле:

Рассчитываем среднее арифметическое измерение высоты столба суспензии по формуле:

где ивысота столба суспензии.

1 Образец

2 и 3 Образец

Рассчитываем концентрацию хлорид-аниона по формуле:

=3 · 178 =181 мг/л

Все расчеты и данные сведены в таблице 7.

Таблица 7. – Химический состав воды в пробах

Образец

Содержание карбонат анионов,

Содержание гидрокарбонат анионов,

Содержание сульфат-анионов, мг/л

Содержание хлорид-аниона, мг/л

Содержание нитрат-аниона, мг/л

1

отсутствует

90

45

181

25

2

отсутствует

90

47

181

50

3

отсутствует

90

47

181

50

Выясняем значение, для этого умножаем :

А дальше рассчитываем суммарную концентрацию мг-экв/л суммируя концентрации всех анионов.

Далее рассчитываем концентрацию катионов натрия в мг/л по формуле:

-величина общей жестоки воды

23-эквивалентная масса натрия

Обобщенные результаты по определению ионов натрия приведены в таблице 8.

Таблица 8. - Содержание катионов натрия в образцах воды Алексеевских озер

Наименование

анионов

Массовая концен-

трация, мг/л

Коэффициент K

Эквивалентная

Концентрация , мг-экв/л

Гидрокарбонат

90

0,0164

1,476

Карбонат

8

0,0333

0,2664

Хлорид

181

0,0282

5,1042

Сульфат

1 образец 45

2 и 3 образцы 47

0,0208

0,936 и 0,9776

Нитрат

1 образец 25

2 и 3 образцы 50

0,0161

0,04025 и 8,05

Суммарная концентрация анионов в эквивалентной форме, , мг-экв/л

1 образец 8

2 и 3 образцы 16

Для определения кальция и магния принимаем общую жесткость равной .

Для определения сухого остатка мы суммируем полученные результаты в таблице и получаем =200.

Результаты по определению величины сухого остатка представлены в таблице 9.

Таблица 9. – Характеристика величины сухого остатка

Наименование анионов (катионов)

Массовая концентрация , мг/л

Гидрокарбонат (50%)

45

Кальций и магний

200

Карбонат

8

Натрий

1 образец 69

2 и 3 образцы 253

Нитрат

1 образец 2,5

2 и 3 образцы 50

Сульфат

1 образец 45, 2 и 3 образцы 47

Хлорид

181

Сухой остаток

1 образец 550

2 и 3 образцы 784

В таблице 10 приведены обобщенные полученные результаты по проведенному эксперименту.

Таблица 10. – Обобщенные показатели минерального состава

Образцы

Общая жесткость, мг-экв/л

Гидрокарбонат, мг/л

Натрий мг/л

Хлорид, мг/л

Сульфат, мг/л

Сухой остаток, мг/л

1

5

90

69

181

45

550

2

5

90

253

181

47

784

3

5

90

253

181

47

784

Сравнивания нормативные показатели с результатами, полученными нами в ходе работы, мы можем сделать вывод о том, что значения всех показателей в норме и не превышают предельно – допустимые концентрации.

Заключение

В ходе нашего исследованиями нами была изучена литература по физико-географической характеристике Волжского района, в частности озер п. Алексеевка и их роли как экологического фактора среды; подобраны критерии оценки качества водных экосистем.

Мы изучали экологическое состояние озёр с помощью экспериментальных методов, в ходе которых проводится отбор проб, проведение химического анализа проб, формулирование выводов об экологическом состоянии водоёмов.

Нами был проведён химический анализ проб воды, взятых из трех озер п. Алексеевка Самарской области в октябре 2017 года. По основным показателям экологическое состояние водоёма можно назвать экологически чистым. Показатели ПДК в пределах нормы.

Список литературы

ГОСТ Р 8.315-97 Стандартные образцы состава и свойств вещества. Порядок изготовления, аттестации и применения,

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб для дальнейшего анализа в лаборатории.

ИСО 5667-1:1980. Качество воды. Отбор проб. Часть 1. Руководство для составления программы отбора проб;

ИСО 5667-10:1992. Качество воды. Отбор проб. Часть 10. Руководство по отбору проб сточных вод;

ГОСТ ISO 8586-2015 Органолептический анализ. Общие руководящие указания по отбору, обучению и контролю за работой отобранных испытателей и экспертов-испытателей;

ГОСТ Р ИСО 3972-2005 Органолептический анализ. Методология. Метод исследования вкусовой чувствительности.

Закона Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений».

Иофин З.К. Мировой водный баланс, водные ресурсы Земли, водный кадастр и мониторинг. -Вологда: ВоГТУ, 2009.-141с.

Никитенков Б.Ф., Лагутина Н.В. Мониторинг водных объектов и геоинформационные системы. –Москва, 2007. –117с.

Селезнева А.В. От мониторинга к нормированию антропогенной нагрузки на водные объекты. -Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2007. -105 с.

Молчанова Я.П., Заика Е.А., Бабкина Э.И. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. -М.: Форум-Инфрам-М, 2007.- 189с.

Панин В.Ф. Теоретические основы защиты окружающей среды. -Томск : ТПУ, 2009. -115с.

Трифонов К.И., Девисилов В.А. Физико-химические процессы в техносфере. -М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. -240c.

Водный кодекс Российской Федерации от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ.

Лукашевич О.Д., Колбек М.В., Филичев С.А. Практические работы по экологии и охране окружающей среды. –Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2009. –80с.

Цюра Д.В., Ямлеева Э.У. Методы и технические средства контроля качества воды. –Ульяновск: УлГТУ, 2006. –135 с.

Постановление Совета Министров-Правительства Российской Федерации от 24 ноября 1993 года № 1229 "О создании Единой Государственной Системы Экологического Мониторинга".

Интернет источники

Алексеевские озера: величественная и живописная http://fb.ru/article/148688/mastryukovskie-ozera-velichestvennaya-i-

Википедия Алексеевские озёра https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%81%

Алексеевские озёра http://www.rutraveller.ru/place/69000

Алексеевские озера на карте  http://mapsoid.ru/publ/geografija_mira/

Приложение 1.

Схема расположения Алексеевских озер.

Фотография 1. Место отбора проб

Приложение 2.

Фотоотчет о проделанной работе на базе кафедры химии, географии и методики их преподавания СГСПУ

Фото Определение кислотности и содержание кислорода в образцах воды Алексеевских озер.

Определение химического состава воды в пробах

Просмотров работы: 147