Исследование подземных вод на примере родников береговой линии реки Миасс

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

Исследование подземных вод на примере родников береговой линии реки Миасс

Уфимцева М.А. 1
1МАОУ СОШ №73
Вятченникова Л.В. 1
1МАОУ СОШ №73
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

Вода, самое распространённое соединение в природе, не бывает абсолютно чистой, её свойства зависят от состава растворённых в ней веществ. Подземные воды, хотя и скрыты от глаз, но роль их велика как в природе, так и в жизни человека.

Родники являются стратегическими объектами природы, охотно используются для местного водоснабжения, но и они подвержены загрязнению. В наше время невозможно гарантировать качество родниковой воды, так как оно зависит от сезонных катаклизм, от выбросов близлежащих промышленных предприятий.

Проблема качества воды касается абсолютно каждого из нас – в этом актуальность выбранной темы.

Цель работы:оценить качество подземных вод на примере родников береговой линии реки Миасс.

Исходя из этой цели, мы поставили перед собой следующие задачи:

изучить органолептические и гидрохимические показатели воды,

составить экологический паспорт родников,

дать экологическую оценку состоянию родников на территории,

разработать рекомендации для местных жителей.

Новизна: по гидрохимическим особенностям воды родников можно судить о состоянии подземных вод на данной территории.

Объектисследования: родники береговой линии реки Миасс в районе соколиной горы поселка Каштак.

Предмет исследования: показатели водной среды.

Методы: полевые, гидрохимические, сравнительно – описательные, математические.

Гипотеза: показатели воды в родниках береговой линии практически не отличаются. друг от друга.

Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы в качестве основы для дальнейшего мониторинга родников и рационального их водопользования.

При изучении современного состояния проблемы мы обратились к нормативным документам [1].При выборе методик исследования, мы остановились на методиках под редакцией Муравьева А., химического факультета ЮУрГУ [2,4].

2.1. Виды родникови ихпроисхождение

Родник – это выход подземных вод на земную поверхность. Первые «теории» происхождения подземных вод носили чисто фантастический характер. Говорилось, например, что земля «родит» воду, что в земле существуют особые неиссякаемые озера, откуда вода выходит на поверхность.

В конце 17 века французский физик Мариотт впервые, на основании тщательных наблюдений, сумел доказать, что грунтовые воды происходят из осадков, просачивающихся в землю. Вода, проникшая в грунт, доходит до водоупорного слоя, и здесь ее движение в глубь прекращается. Накапливаясь на поверхности водоупорного слоя, вода обильно пропитывает вышележащие породы и образует так называемый водоносный слой. Его образование связано с наложением водопроницаемых горных пород на водоупорные горные породы. Он возникает там, где уровень грунтовых вод достигает поверхности земли.

Все родники подразделяются на постоянно, сезонно и ритмично действующие.

Наибольшим постоянством отличаются восходящие источники, питающиеся артезианскими водами, наиболее надежны в санитарном отношении. Родниковая вода проходит целую систему естественных фильтров - песок, уголь, глина, по пути она обогащается минеральными солями и приобретает ровную постоянную температуру.

Резкие колебания характерны для источников, питающихся верховодкой. Родники, питающиеся из верховодки, весьма распространены, их можно повсюду наблюдать весной на склонах местности, по берегам рек, они быстро иссякают, вода требует дополнительной очистки. Такие родники, как правило, не пригодны, для питья.

В недрах Челябинской области выделяют пять бассейнов грунтовых вод, по температурному режиму преимущественно холодные.

Местные подземные воды приурочены к породам вулканического и осадочного происхождения.

2.2. Географическое положение родников и их паспорт

Родник № 1. Расположен у г. Соколинка на территории Каштака, в 50 метров от моста. Вода вытекает на поверхность из скалы, спокойно, высота источника над уровнем реки достигает двух метров. Лес вокруг родника смешанный, преобладают сосны. Недалеко есть беседка, родник не благоустроен, зарос.

Гидрологическое исследование родника показало, что вода вытекает спокойно, характер пласта, из которого вытекает вода – глина. Дебит родника №1 за 1 час составляет 186,12 л/сек., за сутки – 4464 литров. Подъезда к роднику нет. От дороги к объекту можно подойти по тропе. Родник от дороги отделяет крутой спуск.

Родник №2. Расположен по другую сторону моста, по течению реки Миасс в 100 метрах от моста. Вода вытекает на поверхность из трубы диаметром 5 см, высота источника над уровнем реки – 2-3 метра. Дебит родника № 2 за 1 час -151, 92 л/сек., за сутки – 4624 литра. Вода стекает по руслу, сложенному из камней.

Родник № 3.

Находится при въезде в Каштак со стороны ЧМЗ по левую сторону дороги, от первой остановки, нужно пойти в сторону леса, там будет тропинка, которая идёт вдоль домов, на третьем доме нужно завернуть в лес, через 100-120 метров будет лавочка. От неё нужно спуститься в низ по небольшому склону. После спуска – река Миасс, небольшой водяной порог. Родник находится на 18 см от каменной поверхности по которой стекает вода в реку. Вода из родника вытекает из трубы длинной 23 сантиметра. Около родника нет мусора, очень скользко т.к. там каменная поверхность, есть скамейка, если подняться выше. Окружающая местность родника представлена смешанным сосново-елово-берёзовым лесом с примесью кустарников из шиповника, черемухи, ивы. Среди птиц: дятлы, вороны, сороки, воробьи. Породы, слагающие склон, суглинистые.

Проверка водопроницаемости и водоупорности показала, что вода, через смачиваемые образцы пород протекает быстро.

Дебит родника за 1 час – 119,88 л/сек, за сутки – 2880 литров.

Дебит родников определили объемным способом измерения расхода воды, вычислили по формуле: Q=V/Tср. Прил. I

2.3. Отбор и подготовка проб к анализу

Перед забором пробы на анализ воды в скважине производился прогон в течение 10-20 минут. Для
хранения воды использовались полиэтиленовые бутыли емкостью 1-2 литра в течение 24 часов с момента отбора.
Посуду заполняли до краев и плотно закрывали.

2.4. Данные эксперимента

Исследования проводили на базе школьной лаборатории и химического факультете «Южно-уральского государственного гуманитарно-педагогического университета».

Органолептические свойства определяли визуально. Прозрачность измеряли по высоте столба воды, текст становится видно на высоте столба 20 см и выше. Мутность не заметна, отсутствует. Характер и интенсивность привкуса определяли по пятибалльной шкале, в сырой воде при комнатной температуре. Вкус и привкус не ощущаются.

Вода в роднике бесцветна. Цветность составила 0 градусов, не наблюдалось окрашивание ни сверху, ни с боку. Бледновато-желтое окрашивание при осмотре сверху наблюдалось в роднике №3.

Запах воды при комнатной температуре и при нагревании до 50-60 ºС- в роднике не ощущается и составляет от 0 до 1 баллов. Температуру воды определили спиртовым термометром и оценили рукой. Температура воды составила + от 6 ºС, +7 ºС, +6,6 ºС градуса. Качественная оценка воды рукой – очень холодная. Зимой родник не замерзает.

Из данных следует, что вода благополучна по температуре и органолептическим показателям, что свидетельствуют об отсутствии «зацветания» и затухания воды.

Водородный показатель (рН) определяли с помощью прибора Алямовского, он составил от до 7,4 до 7,6. Среда раствора – слабо щелочная.

Качественный анализ пробы воды в родниках дал отрицательный результат на наличие в воде ионов свинца, меди, аммония. Во всех пробах воды присутствуют катионы натрия.

Ионы Са 2+ и Мg 2+ определены титрометрическим методом. Момент окончания реакции фиксируется по изменению цвета индикатора метилового оранжевого. Жесткость всех анализируемых проб воды средняя и составила 4, 2 4,4, 4, 6-мг-экв/л.

Анионный состав представлен в основном сульфатами, хлоридами и гидрокарбонатами. Проводили качественное определение с приближенной количественной оценкой. Для определения хлорид ионов использовали метод осадительного титрования. Ионы НСО3- определены титрованием воды соляной кислотой, в присутствии индикатора метилового оранжевого. На базе лаборатории химического факультета провели количественный анализ нитрит ионов фотометрическим методом.

Определили массу сухого остатка и взвешенных примесей, они составили 32% при норме 3%, и 0,5, 1,5, 2- нерастворимых частиц в одном литре.

Окисляемость определяли титрометрическим способом, расчеты производили по формуле. Окисляемость в роднике № 1 весной 26,36, сентябре – 25,2 мг/л, ушло на титрование соответственно 6,8 мл, 6,5 мл. Перманганата калия, в роднике №2 весной 14, 6, осенью 10, 4, в роднике №3 – 18, 6 осень 16, 4.

По данному параметру пробы показали дефицит кислорода, что свидетельствует о высоком загрязнении воды органическими веществами.

Для наиболее объективного анализа воды, в качестве стандарта, была проанализирована дистиллированная вода.

По типу минерализации: вода родника – хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатная кальциево-натриевая и общему количеству солей вода относится к классу среднеминерализованных пресных вод, что характерно для источников, расположенных относительно на небольшой глубине от поверхности.

Анализ результатов определения физико-химических свойств проб воды позволяет сделать вывод о том, что по санитарным показателям согласно ГОСТа Р52232-98 вода не пригодна для питья.

Данные исследований приведены в таблицах и диаграммах. Прил.II, III

Заключение

В ходе работы над темой мы: изучили современное состояние проблемы в научной литературе, провели эксперимент по анализу природных вод, рассчитали концентрации ингредиентов по сезонам. Полученные концентрации сравнивались с показателями по СанПину. Наша гипотеза:показатели воды в родниках береговой линии практически не отличаются друг от друга, подтвердилась.

В ходе работы мы также составили паспорт родников, сделали схему расположения их на местности.  

Таким образом, в ходе исследования было установлено, что:

Органолептические показатели запаха и мутности воды не подвержены сезонным колебаниям и зависят от качества воды в реке.

Наличие нитрит ионов свидетельствует о возможном загрязнении органическими веществами, на давность загрязнения, в осенний период их меньше.

Окисляемость в реке превысила норму от 2 до 5 раз, говорит о нехватки кислорода.

Пить можно воду только из проверенных, т. е. безопасных родников, долгое время люди продолжают пользоваться водой из родников, не зная, что они признаны опасными.

На основе проведенного мониторинга были сделаны следующие выводы:

Изучили органолептические и гидрохимические показатели воды.

Составили экологический паспорт родников.

Дали экологическую оценку состоянию родников на территории.

Разработали рекомендации для жителей посёлка, приняли активное участие в акции «Сделаем вместе», в ходе которой проведены экологические уроки, конкурс стихотворений и рисунков, субботник по очистки родников.

Список литературы

Федеральная целевая программа «Чистая вода» на 2011-2017 годы». Постановление Правительства РФ от 22 декабря 2010 г. №1092.

Крупнова Т.Г. Кострюкова А.М. Химия окружающей среды – Челябинск: издательский центр ЮУрГУ, 2011.

Кирин Ф.Я. География Челябинской области. Учебное пособие для учащихся. – Ч.: Южно-Уральское книжное издательство, 1969.

Муравьев А.Г, Пугал Н.А. Экологический практикум -Санкт-Петербург: «Крисмас», 2012.

Муравьев А. Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд., доп. и переработанное. - СПб.: «Крисмас+», 2004.

Буйволов Ю.А. Физико- химические методы изучения качества природных вод. Методическое пособие. - М: Экосистема, 2000.

Интернет-ресурсы

Вода //Википедия: свободная. энциклопедия. URL //http: ru.wikipedia.org/wiki/

URL http://Челябинск сегодня.рф/articles/ekologiya/v-ramkakh-programmy-chistaya-voda-na-yuzhnom-urale-zastavlyayut-rabotat-zhibidosov-6(май- сентябрь

URLhttp://oldmemory.ru/?file=priroda-i-my-1983-6

Сайт ФЦП «Вода России» URL http://voda.org.ru/

Экологические проблемы Челябинской области. Законы Челябинской области по экологии URL http://yandex.ru/clck/jsredir? http://cde-chel.ucoz.com/

Комплексный доклад о состоянии окружающей среды Челябинской области в 2016 министерства экологии Чел области URL http://www.mineco174.ru

Приложения

П риложение IГеографическое положение родников

Приложение II – Практическая часть

Водородный показатель

Обнаружение ионов

Определение НСО3- и Окисляемости

Определение массы сухого остатка в воде Дебит родника

Определение нитрит ионов

Приложение III – Данные эксперимента

Таблица № 1 Органолептический анализ воды

Показатели

Родник № 1

Родник № 2

Родник № 3

Показатели по СанПин

весна

осень

весна

осень

весна

осень

Температура

6 ºС

8 ºС

7 ºС

8 ºС

6.5 ºС

7 ºС

7-12 ºС

Цветность в градусах

0 град

0 град

0 град

0 град

0 град

10

 

Мутность

отсутствует

-

-

 

-

   

Запах, в баллах

1

0

1

1

1

0

2

Вкус, привкус, в баллах

1

0

1

0

1

1

2 б

Прозрачность

22

20

26

24

28

26

10-30 см

Таблица № 2 Химическое исследование воды

Показатели

Родник № 1

Родник № 2

Родник № 3

Показатели по СанПин

весна

осень

весна

осень

весна

осень

рН

7, 4

7, 2

7, 8

7, 6

7,9

8,6

7

Жесткость воды, мг-экв/л

4, 2

4, 4

4, 8

4, 6

5, 0

4, 8

7, 0

Хлорид ионы мг/ л

1-10

1-10

50-100

1-10

50-100

50-100

350

Сульфат ионы мг/ л

10-100

150

100

10-100

150

150

500

Гидрокарбонат ионы

150

158, 6

146

152, 5

252

274, 5

 

Катиона натрия

+

+

+

+

+

+

 

окисляемость

26,36

25,2

14,6

10,4

18,6

16,4

5, 0 г / мл

Общая минерализация мг/ дм 3

260

318

296

260

452

524

 

Взвешенные примеси

1, 6

1,5

1

0,5

2, 1

2

 

Нитрит ионы мг/ л

0, 026

0, 013

0, 1

0, 07

0,007

0, 003

3, 3

Общий азот мг/ л

0,009

0, 004

0,005

0, 002

0, 006

0,001

0,3-0,7

Таблица № 3 Дебит родника

Дата и место

Время наполнения сосуда (сек)

Объём мерного сосуда (л)

Дебит источника (л/сек)

Дебит источника за сутки

Темп. воды (°С) измерение средние

Родник №1

5.8

0.3

0.0517

186,12

6

Родник № 2

7.1

0.3

0.0422

151, 92

7

Родник №3

9

0.3

0.0333

119,88

6.5

Рис 1. Исследования сезонного изменения активной реакции воды (рН)

Рис 2. Динамика изменения перманганатной окисляемости родниковой воды по сезонам

Рис 3. Динамика изменения общего азота и нитрит ионов родниковой воды по сезонам

Просмотров работы: 224