VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Борисоглебское озеро. Восстановим вместе
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Вода участвует на клеточном уровне в тончайших жизненных процессах. В организме человека с массой тела 65 килограммов содержится около 40 литров воды.
В нашем организме вода выполняет множество функций.
Подсчитаем наши водные ресурсы. Общее количество воды на Земле составляет около полутора миллиардов кубических километров, 93,9 % этого количества сосредоточено в Мировом океане. 3% площади суши заняты наземными, материковыми водами. Ещё 4 % площади суши занимают болота и заболоченные земли. На долю подземных вод приходится около 60 млн. км3, ледников — 24 млн. км3, влаги почвы −85 тыс. км3, речных вод — 1,2 тыс. км3, атмосферных паров — 14 тыс. км3.
Несмотря на обилие воды на нашей планете, количество пресной воды составляет всего 6%, а доступной для использования пресной воды питьевого качества – не более 0,36%. Десять миллионов людей на Земле ежегодно умирают от загрязнённой воды. К середине 21 -го века треть человечества будет испытывать жажду ещё более нетерпимую, чем голод. Прогнозируют войны из-за воды.
Россия хорошо обеспечена водой; её речной сток достигает 10% от мирового. Но вода на территории нашей страны распределена крайне неравномерно: на Европейскую часть (74% населения) приходится всего 3,5%. В основном это воды рек Волго-Окского бассейна. В эти же реки сбрасывается 35% всех сточных вод страны.
Сохранение качества воды и ее чистоты - это очень важный вопрос. Экологическая чистота воды важна для здоровья людей и будущих поколений, а также всего растительного и животного мира на Земле
Цель:
Определение факторов, которые привели к загрязнению и обмелению озера и разработка комплекса мероприятий по восстановлению условий функционирования природной экосистемы Борисоглебского озера.
Задачи:
выявить факторы, влияющих на уменьшение воды в озере;
определить факторы, влияющих на загрязнение воды в озере;
привлечь пристальное внимание жителей к проблемам Борисоглебского озера
Методы исследования:
Сбор и анализ литературы;
Проведение опытов;
Визуальный осмотр;
Фото документирование.
Этапы работы:
Постановка проблемы.
Изучение литературы по данной теме.
Проведение опытов.
Систематизация результатов опытов и полученных знаний.
Выводы, выработка рекомендаций по сохранению Борисоглебского озера.
Экологические проблемы воды вРоссии.
Существует несколько видов загрязнения воды:
химическое – загрязнение химическими веществами, оказывающее вредное воздействие на живые организмы водной экосистемы и на человека;
физическое – антропогенное воздействие, вызывающее негативные изменения физических свойств воды (тепловое, электромагнитное, звуковое, вибрационное и пр.);
радиационное – антропогенное воздействие ионизирующего излучения, превышающее природный уровень;
биологическое – привнесение в воду чуждых водной экосистеме организмов, чрезмерное размножение которых нарушает исходное равновесное состояние водной экосистемы;
механическое – засорение водного объекта и его водосбора (захламление мусором, свалки твёрдых бытовых отходов и пр.).
По данным из литературы, "грязные" и "экстремально грязные" водные объекты, состояние которых не меняется десятилетиями, есть в каждом федеральном округе. В 2016 году в 53 регионах Российской Федерации зарегистрирована высокая и экстремальная загрязненность поверхностных вод. Из доклада "О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 году", подготовленного ведомством, следует, что наиболее острая экологическая ситуация сложилась в Вологодской, Архангельской и Мурманской областях. "Волга остается лидером антирейтинга по количеству случаев высокого и экстремально высокого загрязнения воды", — отметил Сергей Донской. Министр также подчеркнул, что в связи с этим принят приоритетный проект "Оздоровление Волги", который направлен на сокращение сбросов загрязненных сточных вод. Загрязненности водных ресурсов на территории России были зарегистрированы по 32 веществам. Из них приблизительно 60% связаны с загрязнением водных объектов взвешенными веществами, марганцем, нитритным и аммонийным азотом. Еще 10-14% приходится на цинк, железо, а также на дефицит растворенного в воде кислорода. За пятилетний период около 23-30% составляют случаи попадания в воду тяжелых металлов, таких как общее железо, ртуть, никель, молибден, кадмий и свинец. Озеро Байкал занимает 1-е место среди пресных озер мира, вмещая 20 % мировых и 80 % запасов вод России. Воды в Байкале больше, чем во всех вместе взятых Великих американских озерах. Сейчас у озера Байкал очень много источников экологических проблем. Основными являются гидротехнические сооружения (Иркутская ГЭС, гидроэлектростанции, строящиеся в Монголии), загрязненные воды притока Селенга. Также источниками проблем служит вырубка леса, стоки от населенных пунктов, незаконные сбросы предприятий, отходы топлива от водного транспорта, мусор от безнадзорного туризма.
В Москве и Московской области интенсивная добыча подземных вод привела к снижению их уровня на 50-120 м в радиусе до 90 км от центра столицы. В результате на территории Москвы и Подмосковья образовалась огромная депрессионная воронка (Зона пониженного давления, образующаяся в пласте вокруг работающей скважины и имеющая форму воронки) (что это?).. В настоящее время рост депрессионной воронки продолжается.
Чрезмерный водозабор ведет к повышенному проникновению загрязненной воды с поверхности.
Прекратилась подпитка Москва-реки и ее притоков подземными водами, поверхностные и грунтовые воды попадают в подземные пустоты и загрязняют ценные подземные источники. Образуются карстовые провалы.
Повсеместно в Подмосковье, а особенно в Москве, отмечается ухудшение качества подземных, особенно, грунтовых вод (ближайший к поверхности водоносный слой), их химическое и бактериологическое загрязнение превышает нормы на 10-60%. Типичные загрязнители - нефтепродукты, железо, марганец, свинец, алюминий, кадмий. Например, в зоне Московского нефтеперерабатывающего завода (Капотня) загрязнение подземных вод нефтепродуктами превышает предельно допустимую концентрацию в 50 раз.
По данным телеканала "Москва 24" ряд подмосковных водоемов оказались на грани экологической катастрофы из-за высокого содержания в них вредных веществ. Опасные бактерии могут попасть в колодцы с питьевой водой.
Жители Клина жалуются на местную свиноферму, затопившую нечистотами землю в районе жилых домов.
Опасная экологическая ситуация сложилась и в районе речки под названием Сестра, нечистоты в реку ежемесячно сбрасывает местный водоканал.
На реке Муранихе в Домодедовском районе 80 квадратных метров акватории было покрыто желтоватой субстанцией, напоминающей керосин, а в колодцах прибрежных поселков вода покрылась маслянистой пленкой.
Мой город Раменское, к сожалению, тоже не является исключением.
Из истории
«Жемчужиной» моего города Раменское, его главной природной достопримечательностью является Борисоглебское озеро. Символическое изображение озера (две серебристые волнообразные линии) вынесено на герб города.
Первые упоминания Борисоглебского озера встречаются в документах времен опричнины, документально в летописи XIVв., что свидетельствует о его давнем происхождении. На его берегу был погост – небольшая деревня с церковью и кладбищем. Название озеру дали имена первых русских святых - братьев Бориса и Глеба, церковь которых стояла на берегу.
С озером связывают одну старинную легенду. Согласно сказаниям, как-то пастух пас овец на месте озера и, задремав, увидел седовласого старца, который грозно приказал ему побыстрее убираться в лес. Пастух проснулся и едва успел уйти с поляны, как туда хлынула вода. Так и образовалось озеро.
Первые поселения и церковь на берегу стали естественными центрами притяжения людей, вокруг озера появились помещичьи усадьбы, быстро разрастались многолюдные деревни, возникло село, а в последствии и город Раменское.
В19-м веке, царская комиссия постановила: для увеличения доходности имения построить две фабрики – бумажную и прядильную. Бумажная, сооруженная на речке Хрипани, оказалась неприбыльной и была закрыта. Прядильная фабрика «Красное знамя» была построена на Борисоглебском озере (1831г.). Она являлась ядром застройки центральной части города. Последнее её название АО «Раменский Текстиль». По берегам Борисоглебского озера и вокруг старинного парка возводились жилые дома для работников комбината.
В настоящее время горожане очень ценят Борисоглебское озеро, любят отдыхать в парковой зоне вокруг него.
Наше озеро карстового происхождения и является уникальным по величине в Восточной Европе среди водоёмов такого происхождения, что позволяет включить его в число объектов охраны природы и туризма.
Когда-то глубина Борисоглебского озера была 125,6 м. И было оно чистой жемчужиной. Самым многоводным озеро было в 1950-1951г.г., когда под водой оказались все острова, находящиеся на озере. (фото1). Увы, деятельность человека сильно повлияла и на размеры озера, и на его экологию. Сегодня его площадь около 15 гектар, а глубина чуть больше 20 метров. Среди других озер Раменского, Борисоглебское - одно из самых грязных. В 2011 году водоём очень сильно обмелел (фото2) и жители города заволновались.
А ведь мало кому известно, что с 1863 года существовала специальная охранная грамота о не засорении и бережного отношения к Борисоглебскому озеру.
Основная часть
Исследовательская часть.
Почему же так произошло?
И что мы можем сделать для спасения Озера?
Чтобы ответить на эти вопросы, мной была проведена исследовательская работа. И цель ее не просто определить последовательность мероприятий, но и начать их проведение, подключив к моему проекту как можно больше заинтересованных лиц.
Что влияет на уменьшение воды?
Первое, что я выяснила – это факторы, влияющие на уменьшение воды в озере.
1. Промышленность, рост населения, активная застройка прилежащей к озеру территории,(фото3) осушение болот повлекли значительное уменьшение грунтовых вод, которые питали озеро. Сейчас в парке и по берегам уже нельзя увидеть большого количества родничков, которые существовали еще 20-30 лет назад.
2. Речки, снабжающие озеро водой заросли, заилились, а местами превратились в свалку техногенного мусора.(фото4)
3. Уже к1980-ым система каналов и шлюзов, регулирующих уровень Борисоглебского озера пришла в упадок. (фото5)
4. Промышленные стоки текстильной фабрики постепенно разрушали дно озера, в результате чего появилась трещина в карстовых породах в самом глубоком месте. А поскольку водоем находится выше уровня подземных вод, через образовавшуюся трещину из озера стала уходить вода. (фото6)
Работы по устранению некоторых факторов уже проводились.
Так в 1967 году было принято решение по установлению подводного экрана на разлом. В результате чего уровень озера значительно поднялся. В 2015 году этот экран был укреплен и расширен. В 2017 году было частично очищено русло одной из рек, снабжающих озеро водой. Благодаря чему объем воды в водоеме увеличился.
А в 2013 году был проведен ряд мероприятий по частичной очистке каналов, которые соединяют Верхнее озеро с Борисоглебским, по частичному ремонту шлюзов, замков, гидротехнических сооружений, имеющихся на пути следования воды непосредственно в наше озеро.
Вывод 1.
Таким образом, на уменьшение воды в озере повлияли следующие факторы: увеличение количества жилых домов; осушение болота; неработающая система шлюзов на канале; зарастание и загрязнение канала, питающего озеро; образование разлома на дне озера.
Качество воды
Второе мое исследование – качествооценка качества воды в Борисоглебском озере.
1. На этот параметр влияют в первую очередь промышленные стоки. Озеро Борисоглебское снабжает река Хрипань, которая не только перестала быть полноводной, но и загрязнение её приводит в ужас! ОколоОтдела вневедомственной охраны (ОВО) на Северном шоссе, со стороны котельной, в речку что-то сливают, из-за чего в воде даже визуально наблюдается переизбыток железа,(фото7) так же данные стоки обладают очень неприятным запахом. В зоне парка эта грязная и дурно пахнущая канал закидана всяким мусором. И в таком виде она втекаетвпадает в Борисоглебское озеро!
2. Большое негативное воздействие на водоемы имеют текстильные фабрики, каковая и имеется в нашем городе. Сточные воды предприятия могут включать в себя соединения азота и фосфора, сульфаты, хлориды, нитраты, формальдегиды и другие опасные вещества, которые попадают в наше озеро.
Неэффективная очистка происходит в результате перегруженности и устаревания имеющихся очистных сооружений. Процесс удаления вредных и загрязняющих элементов проходит в несколько этапов:
предварительный (выделение и процеживание тяжелых примесей);
первичный (нейтрализация, временное отстаивание);
вторичный (использование биологических фильтров, применение аэрации, закачка в скважины);
третья очитка (экстракция, коагуляция, фильтрация, адсорбция с применением угля);
Существует различное сочетание процессов, в зависимости от типа и характера производства, состава сточных вод и требований к качеству очищения.
В условиях производства, с целью минимального воздействия на экологию, проблема решается двумя путями:
Повышение эффективности методов и процесса очищения промышленных выбросов в окружающую среду (отработанные газы, сточные воды, дымы и другие вредные элементы).
Внедрение новых альтернативных производств, безотходных и экологически чистых технологий.
3. Грязные стоки после дождей, с таящимтающим снегом попадают в озеро с автодорог, со свалок с бытовыми и промышленными отходами, со строек. Бессточный водоем превращаются в накопитель многообразных городских отходов.
4. Несознательность граждан, приводит к замусориванию как канала, впадающего в озеро, так и берегов самого озера (фото8).
Работы по очистке озера от техногенного мусора
Работы по очистке озера от техногенного мусора проводились в 2013 году, когда администрация города привлекла к этому важному мероприятию «Мособлпожспас». С использованием резиновых лодок и бонов (заградительных сооружений, которые применяются для задержки разливов нефтепродуктов) удалось коряги, бревна, полиэтилен и прочий хлам приблизить к берегу и извлечь из воды (фото9).
Вывод 2.
Из проведённых исследований видно, что экологическая ситуация на Борисоглебском озере требует срочного серьёзного вмешательства. Необходима плановая систематическая работа по очистке или перекрытию грязных стоков, по уборке прибрежной территории администрации города, волонтёрской организации, руководства предприятий, у которых имеются загрязнённые стоки.
Практическая часть.
Вирусы и бактерии.
Следующим моим шагом стал санитарно-бактериологический анализ воды.
В водоёмах содержится много микроорганизмов, попадающих в них с осадками, сточными водами и другими загрязнениями. Количество и видовой состав микрофлоры воды в значительной степени зависят от условий среды. Основным путём микробного загрязнения водоёмов является попадание неочищенных бытовых и промышленных отходов и сточных вод.
Микрофлора сточных вод содержит обитателей кишечника человека и животных, включая представителей нормальной и условно-патогенной флоры.
Патогенные микроорганизмы относятся к паразитам, развивающимся на органическПоскольку, прямое выделение патогенных бактерий из воды требует специальных исследований, существуют косвенные методы, позволяющее дать количественную оценку степени фекального загрязнения воды (выявление бактерий группы кишечной палочки, E.Coliсoli, энтерококков, стафилококков).
Показатели микробиологии воды.
О безопасности воды судят по количеству в ней бактерий группы кишечной палочки (E.Coliсoli). Если в воде присутствует кишечная палочка — значит, она была загрязнена фекальными стоками, и в нее могли попасть возбудители многих инфекционных заболеваний.
Определение всего многообразия бактерий в воде слишком трудоемко, поэтому эпидемические показатели воды по микробиологии включают в себя определение коли-титра и коли-индекса по бактериям кишечной палочки.
Коли-титр — это минимальный объем воды в мл, в котором обнаруживается одна бактерия кишечная палочка.
Коли-титр определяют методом брожения, который заключается в исследовании воды на содержание в ней бактерий при температуре 37°C. Ориентировочно за коли-титр принимают тот наименьший объем воды, при исследовании которого были найдены кишечные палочки. Вероятные значение коли-титра для воды, сыворотки, молока, кваса, других различных стоков определяют при помощи таблицы, сравнивая полученные результаты. Учет выросших бактерий на плотных средах и мембранных фильтрах считается более точным, чем метод брожения, описанный выше.
Обратная величина — коли-индекс — показывает количество обнаруженных кишечных палочек в 1 л воды.
Санитарные нормы: — значение параметра коли-титр для питьевой воды должно быть не менее 300, — коли-индекс — до 3, — микробное число не должно быть больше 100.
Коли-индекс определяют с применением метода мембранных фильтров или непосредственного посева разного объема исследуемой жидкости на плотные питательные среды. Мембранные фильтры задерживают на поверхности мембран различные бактерии. После этого фильтры помещают в емкости со средой при температуре 37°C и исследуют рост колоний бактерий различных цветов. Для определения коли-индекса подсчитывают выросшие на фильтре колонии кишечной палочки и затем проводят перерасчет на 1 л жидкости.
Бактериологический анализ.
Итак, первым делом я набрала воду из: 1. Из канала, впадающего в озеро (перед впадением). 2. Из стока со стороны детской больницы (предположительно канализационный). 3. Из стока около ОВО. 4. Из озера (со стороны Вечного огня). 5. Из озера (со стороны ДС «Борисоглебский»). 6. Из канала, впадающего в озеро (в лесу). (фото10)
Далее, я отфильтровала на бумажном фильтре воду из каждой пробирки. В результате чего, на фильтрах 1,5,6 был замечен осадок железа; а на фильтрах 4,5 мы можем видеть микроорганизмы. (фото11)
После первой фильтрации вода стала заметно чище.
Для определения микробного числа воды я изготовила десятикратно разбавленный раствор проб стерильной водой. По 1 мл каждого разведения разлила в чашечки Петри, после чего залила мясо-пептонным агаром и тщательно перемешала. Чашки с застывшим агором были помещены в термостат на сутки, при температуре 37 градусов.
Затем я посеяла газон на питательной среде «ЭНДО» из первоначальных сборов воды. И поместила чашечки Петри в термостат с температурой 38,6 градусов370 C .
Далее был использован метод мембранных фильтров. Были взяты разные объёмы: по 100 и 50 мл. Использованные фильтры были помещены на поверхность агаризованной дифференциально-диагностической среды Эндо фильтрующей поверхностью вверх и поставлены в термостат с температурой 38,6 градусов370C.
Результат.
Коли-индекс
В чашечках петриПетри на питательной среде выросли колонии бактерий кишечной палочки. Наибольшее их количество обнаружилось в воде взятой из стока со стороны детской больницы (фото12); (фото13); (фото14). Гипотеза о том, что данный сток является канализационным, оправдалась.
Минимальный химический анализ
Мною в школе был проведён минимальный химический анализ воды из озера. Я измерила ph средусреды с помощью индикатора для аквариумов. Она оказалась слобо-щелочная. (фото15)
Также я выпарила некоторое количество воды. В результате чего образовался оранжевый налёт, что даёт нам право предположить о наличееизбытке соединений железа в воде. (фото16)
Чтобы удостоверится, в том, что вода содержит трёх-валентное железо, мною был проведён опыт с роданид калия. Сперва я добавила в пробу воды соляную кислоту, для получения хлорида железа (III).
Fe2O3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2O
Fe + 3 HCl → 3 H0 + FeCl3
Затем к полученному раствору я добавила роданид калия, в результате чего, раствор приобрёл кроваво-красный оттенок.
FeCl3 + 3 KSCN → Fe(SCN)3 + 3 KCl
Вывод 3
По результатам проведённых анализов, выявлены превышения коли-индекс в пробах №1, №2, №5. В пробах воды из озера выявлен переизбыток соединений железа.
К настоящему моменту я изучила историю озера, его особенности, провела визуальный осмотр озера и питающих его рек и канала, провела санитарно-бактериологическое исследование воды в озере и в его бассейне, провела химический анализ на содержание железа в воде и определила кислотность среды. С результатами своей работы я ознакомила Раменский региональный экологический центр, руководство Раменского волонтерского движения. Мою работу приняли в печать в «Книгу славы и достижений Раменского района» (издательство «Круглый стол»). Осенью 2018 года я, при поддержке администрации школы, организовала уборку берегов канала в непосредственной близости от моего образовательного учреждения.
Заключение.
По результатам, проведённой работы можно сделать следующие выводы:
Необходимо полностью очистить русла впадающих в озеро рек и канала, восстановить систему шлюзов и постоянно следить за их состоянием.
Необходимо провести очистку от мусора как самого озера, так и канала, впадающей в него.
Требуется ввести современную очистку сточных вод предприятий.
Перекрыть сток в районе больничного городка.
На уровне администрации запретить осушение оставшихся болот, входящих в бассейн Борисоглебского озера.
Необходимо проводить пропагандистские мероприятия среди населения города по поддержанию чистоты и сохранению наших природных богатств.
Планы на будущее
В моих ближайших планах взять воду из канала и озера на профессиональный полный химический анализ. Привлечь к проблеме очистки канала и берега озера от мусора средства массовой информации. Обратиться в редакцию Раменского телевидения и радио, чтобы привлечь к решению данной проблемы заинтересованные и ответственные службы. Организовать совместно с волонтерским движением и обучающимися моей школы ежегодный субботник по очистке береговой зоны озера и прилегающих территорий. И совместными усилиями вести постоянный мониторинг экологического состояния. Построить модель состояния озера через 7 лет при условии если территория озера будет ежегодно очищаться.
Внедрить биологический метод очистки озера. С использованием высших растений, так как они поглощают биогенные элементы и некоторые органические вещества, способны накапливать токсичные вещества и превращать в нетоксичные, способны накапливать некоторые металлы и органические вещества, которые трудно разлагаются. Или микроорганизмами, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов в растворе, и являющихся для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений.
Список использованной литературы:
Научно-аналитическая работа «Озеро Надежды», Станислав Смирнов. (не опубликованные данные Раменского регионального экологического центра)
ОТЧЕТ БОРИСОГЛЕБСКОЕ ОЗЕРО 2005год, Руководитель работ В.А. Балакин Генеральный директор РРЭЦ канд.физ.-мат.наук Ответственный исполнитель В.Н. Мельников Ведущий инженер-гидрогеолог.
Статьи из газеты «Родник» за 1996г., 1998г., 2003г.,2009г., 2010г.
«Спасти Борисоглебское озеро», Л.Я. Фрундин, в 60-е годы - главный инженер проекта по восстановлению уровня воды в Борисоглебском озере института «Проектгидромеханизация»,в настоящее время пенсионер. Газета «Родник» от 25.09.2012г.
Алексеев. «Проект по восстановлению Борисоглебского озера», 1998г.
Архивные материалы Раменского историко-художественного музея.
Практикум по микробиологии. Ред А. И. Нетрусов.-М: Издательский центр «Академия», 2005-608с.
Ведущий специалист-гидрогеолог В.Н.Мельников, не опубликованные данные
Обязательное постановление Раменского горсовета №4 от 13 июня 1937 года, на основании постановления ВЦИК и СНК от 30 марта 1931 года.
http://xn--80akatihikn.xn--j1aiaedl0ej.xn--p1ai/#15/55.5738/38.2231 - Раменская Экотропа.
http://www.rrec.ru/ - ООО «Раменский региональный экологический центр»
Приложение.
Фото 1
Фото 2
фото 3
фото 4
фото 5
фото 6
фото 7
фото 8
фото 9
фото 10
фото 11
фото12
фото 13
фото 14
|
Выявлено |
Норма (не питьевая вода) |
Результат |
||
|
Проба 1 |
200 |
100-150 |
превышает норму |
|
|
Проба 2 |
>500 |
100-150 |
значительно превышает норму |
|
|
Проба 3 |
110 |
100-150 |
норма |
|
|
Проба 4 |
130 |
100-150 |
норма |
|
|
Проба 5 |
170 |
100-150 |
превышает норму |
|
|
Проба 6 |
100 |
100-150 |
норма |
|
фото 15
фото 16