Исследовательская работа "Анализ химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского соленого озера"

 

Республиканская конференция юных исследователей окружающей среды

Номинация: «Экологический мониторинг».

Название работы: «Анализ химического состава воды и почвенного грунта  Большого Яшалтинского соленого озера».

Сведения об авторе: Христафорова Елизавета

Ученица 9 класса МБОУ «Красномихайловская средняя

общеобразовательная школа имени Т. Т. Шерета».

 Адрес учреждения: Республика Калмыкия, Яшалтинский район,

с. Красномихайловское, ул. Школьная, 7

Сведения о руководителе: Суховеева Людмила Юрьевна,

 Учитель биологии,

МБОУ «Красномихайловская средняя

общеобразовательная школа имени Т. Т. Шерета»,

Яшалтинский район, Республика Калмыкия.

2015г.

Содержание

      Введение …………………………………………………………….. стр. 3

1.     Теоретическое изучение проблемы ………………………………. стр. 4

      1.1. Характеристика района исследования ………………………. стр. 4

      1.2. Гидрологический режим ……………………………………... стр. 4

      1.3. Рекреационный режим ……………………………………….  стр. 5

      1.4.Описание береговой растительности………………………… стр. 5

2.     Практическое подтверждение исследуемой проблемы ………… стр. 7

       Объекты и методы исследований:

       2.1. Определение рН среды ……………………………………… стр. 7

       2.2. Определение хлорид-ионов ………………………………… стр. 8

             2.3. Определение сульфат-ионов ……………………………….. стр. 8

       2.4. Приготовление почвенной вытяжки ……………………….. стр. 8

             2.5. Определение карбонатов ……………………………………. стр. 8

       2.6. Определение цветности воды ………………………………. стр. 8

       2.7. Определение прозрачности воды …………………………... стр. 9

3.     Результаты исследований ………………………………………… стр. 9

4.     Выводы …………………………………………………………….. стр. 9

5.     Заключение ………………………………………………………… стр. 10

6.     Список литературы ………………………………………………... стр. 11

7.     Приложение 1……………………………………………………… стр. 12

8.     Приложение 2……………………………………………………… стр. 13

Введение

           Существуют водоемы разных типов: реки, озера, моря, пруды. Все они чем-то похожи, а чем-то отличаются друг от друга. На территории республики Калмыкия находится большое количество озер. Самое крупное из них – озеро Маныч-Гудило, но есть и множество мелких озер. На территории Калмыкии с жарким климатом и малым количеством осадков озера могут пересыхать или очень сильно мелеть.

            На территории нашего района находится Большое Яшалтинское озеро, в простонародье называемое Соленым, которое в летний период почти высыхает, а его берег покрывается белой коркой соли.  Когда проезжаешь мимо, то в глаза бросается многокилометровая белая гладь. Дедушка мне рассказал, что в послевоенные годы здесь добывали соль для пищевых нужд.

            Еще наше озеро славится своими целебными свойствами. Летом, проезжая мимо, можно увидеть, что на берегу находится много автомобилей с отдыхающими, которые обмазываются грязью. Если к озеру подойти ближе, то чувствуется неприятный специфический запах.

            Соленое озеро является уникальным объектом нашего края, а сведений о нем мало, поэтому считаю тему своего исследования актуальной. А изучение воды, почвы, береговой растительности стало основой моей исследовательской работы.

           Цель работы: исследование химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского озера.

           Задачи исследования:

1.     Изучить краеведческую и научную литературу;

2.     Провести химический анализ по определению солей в воде и почвенном грунте;

3.     Провести визуальное исследование прибрежной зоны озера и описать береговую растительность.

Методы исследования: наблюдение, химический эксперимент, визуальная оценка.

Объект исследования:  вода и прибрежный грунт Соленого озера.

1.    Теоретическое изучение проблемы

1.1. Характеристика района исследования

            Большое Яшалтинское озеро (также известно как Солёное озеро) - крупное солёное озеро в Яшалтинском районе Республики Калмыкия, расположенное между селами Березовское и Соленое . Площадь озера около 40 квадратных километров. Чаша озера достигает в длину до 8 км, а в ширину - до 5 км. Котловина озера представляет собой очень мелкую, почти плоскую, чашу. Озеро Большое Яшалтинское располагает достаточно большим запасом лечебных илово-сульфидных грязей. Подпитывается озеро путем вымывания дождевыми, талыми и грунтовыми водами морских грунтовых отложений. Озеро относится к Манычской группе водоемов реликтового /морского/ происхождения и привязано к широкой долине реки Западный Маныч (древний пропив между Каспием и Черным морем).                                                                                          Почвенный покров вокруг озера сложный: на севере, северо-востоке доминируют солонцы луговые, на востоке – солонцы каштановые в комплексе с каштановыми почвами, на юге, юго-западе – темнокаштановые карбонатные в комплексе с солонцами.            Минерализация воды (по результатам проб) достигает 97,6 г/л (высокая). Жёсткость - 432 мг-экв/л. Класс воды хлоридный, группа натрий, тип второй.

1.2 Гидрологический режим

            Относится к Маныческой озерной группе, куда помимо Большого Яшалтинского входят озера Маныч-Гудило, Лопуховатое, Лебяжье, Малое Яшалтинское, Джама, Царык и др. Нестабильный гидрологический режим озера обусловливает значительные сезонные изменения минерализации и ионно-солевого состава озерной рапы. Минерализация колеблется от 72 г/дм3 в зимне-весенний период до 350—400 г/дм3 и более в летне-осенний. При этом ионный состав изменяется от сульфатно-хлоридного магниево-натриевого до хлоридного натриево-магниевого. Глубина озера варьирует в связи с различными погодными условиями: в весеннее время достигает 1,5-0,6 м, летом - 0,5-0,1 м, а к концу лета - начала осени часть озера пересыхает, покрываясь слоем самосадочной соли. Озеро подпитывается путем вымывания дождевыми, талыми и грунтовыми водами морских грунтовых отложений. Температура воды колеблется от 17°С весной до 36°С летом.

1.3. Рекреационный потенциал

                Озеро по своим свойствам является уникальным. Озерная рапа и грязи озера имеют целебное значение. Согласно физико-химическому анализу грязи озера являются лечебными, слабосульфидными высокоминерализованными. На основании бальнеологического заключения Испытательного центра природных лечебных ресурсов Российского научного центра восстановительной медицины и курортологии лечебные грязи являются лечебными, иловыми, слабосульфитными, высокоминерализованными. Их бальнеологическая ценность обусловлена наличием сульфидов железа и большого количества водорастворимых солей, в том числе признанных терапевтически активными (бишофит, бром и бор), органические биостимуляторы (липиды, витамины, ферменты, гормоны). Патогенная микрофлора отсутствует, загрязнение токсинами (тяжелыми металлами и радионуклидами) не наблюдается. Показаниями к наружному применению являются болезни нервной и костно-мышечной системы, болезни органов дыхания, болезни органов пищеварения, болезни мочеполовой системы и системы кровообращения.

1.4. Описание береговой растительности

            Берега  озер обильно покрыты растительностью. Наиболее распространен солерос  (лат. Salicornia) семейство маревых. Это небольшое травянистое растение — типичный суккулент: стебли его толстые, сочные. Растение имеет своеобразный внешний вид и слегка напоминает хвощ. Главный стебель солероса прямостоячий, от него отходят попарно боковые ветви, которые дальше уже ветвятся слабо. Побеги солероса сочные, богатые водой. Если пожевать их, чувствуется, что они соленые на вкус. Развиваясь на сильно засоленной почве, растение вместе с почвенным раствором поглощает много солей, и они накапливаются в его тканях.   

            Солерос — один из самых типичных галофитов (солелюбов). Он представляет самое выносливое растение по отношению к соли: на сильных солончаках, покрытых густым слоем соли, солерос развивается обильно; никакое другое растение не может выдержать такой концентрации солей. Из золы солероса добывали соду. Местное названия солец-трава, солонец.  Подобно многим другим обитателям солончаков, солерос развивается очень медленно. Весной солерос едва начинает свое развитие. Цветет он в самую жаркую пору — с июня до сентября. Растение не погибает до самой зимы, оставаясь все время сочным, свежим. Меняется только его окраска — с зеленой на ярко-красную. (Приложение 1. Фото 1)

               Полынь горькая (Artemisia absinthium) -  травянистое многолетнее растение из семейства сложноцветных с очень сильным ароматическим запахом.

Стебли достигают до 1 м длины, ребристые, кверху ветвистые. Стебель и листья шелковисто-серо-войлочные. Прикорневые и нижние стеблевые листья на не длинных слегка крылатых черешках, дважды раздельно-перистые с вторичными дольками, еще раз надрезанными. Верхние – менее разрезные, а ближе к цветкам только тройчатые и даже простые, линейные.

               Цветочные корзинки мелкие (около 2 мм), поникшие, собраны в верхней части стебля развесистой метелкой, сидят в пазухах линейных верхушечных листьев. Все цветки очень мелкие, трубчатые; внутренние – обоеполые, а краевые – женские. Ложе соцветия волосистое между цветками. Цветет в июле-августе. (Приложение 1. Фото 2)

                Типчак или овсяница валисская (Festuca valesiaca) – многолетнее травянистое пастбищно-кормовое растение семейства Злаки (Poaceae)

                Произрастает в умеренном климате Евразии от Центральной Европы на западе до Китая на востоке и от Польши на севере до Пакистана на юге.  Растет в лесостепях, степях и полупустынях. В России растет повсеместно по степям.

                Многолетний сизый от воскового налета злак высотой 10-50 см с большим количеством укороченных вегетативных побегов. Стебли тонкие, прямостоячие, гладкие или вверху слабошероховатые. Листья извилистые, нитевидные, заметно короче стебля, сильно шероховатые.

               Соцветие — метёлка 2—5(8) см длиной, сжатая, во время цветения раскидистая с короткими веточками. Нижняя цветковая чешуя 2,8—4,7 мм длиной. В европейской части России цветёт в мае—июне.                                 Колоски длиной 6—8 мм с прямой остью.  Семена продолговатой формы, длиной 8—12 мм, соломенно-жёлтого цвета. В европейской части России плодоносит в июне—июле. (Приложение 1. Фото 3)

         Тонконог сизый (Kaorelia glauca) – многолетнее травянистое растение семейства Злаковые (Poaceae). Многолетнее растение, короткокорневищное, плотнокустовое, серовато-зелёное, высотой до 50 см. Основание стебля луковицеобразно утолщённое благодаря большому числу влагалищ отмерших листьев.    Стебель и влагалища листьев опушены короткими волосками. Корни имеют чехлики.                                                            Соцветие — плотная цилиндрическая метёлка. Колоски двух-трёхцветковые на коротких опушённых веточках. Колосковые и цветковые чешуи опушены короткими волосками, между жилками редко, по жилкам гуще. Колосковые чешуи туповатые, нижняя почти вдвое уже верхней.    Плод — зерновка. Цветение в июне, плодоношение в июле. (Приложение 1. Фото 4)

              Мятлик луковичный  (Poa bulbosa)- многолетнее растение семейства Злаки (Poaceae).  Многолетнее травянистое растение высотой 10-50 см, серовато-зеленое, с тонкими неглубокими корнями, образующее небольшие густые дернины. Стебли голые, тонкие, гладкие, в нижней части луковицеобразно расширенные за счет утолщения прикорневых листьев. Листья узколинейные, заостренные, преимущественно прикорневые.

           Соцветие – продолговатая метелка с короткими шершавыми веточками, из которых нижние распологаются по 2-3. колоски продолговато-яйцевидные, из 4-7 цветков, зеленоватые или фиолетовые. Вместо колосков часто образуются маленькие луковички. 

            Цветет в апреле – июне. Растет в степях, на сухих песчаных лугах и берегах рек, склонах, пастбищах. Обладает большой полиморфностью (существование особей с различными по строению формами) и высокой приспосабляемостью к условиям окружающей среды. Живородящее – размножается луковичками, которые образуются вместо колосков. 

Ценное пастбищное растение. (Приложение 1. Фото 5)

2.    Практическое подтверждение исследуемой проблемы

                           Объекты и методы исследований

         Объектом исследования  в данной работе является вода и почвенный грунт береговой зоны Солёного озёра Яшалтинского района.  Было проведено визуальное обследование, дана  оценка санитарного состояния береговой зоны, определены органолептические и химические показатели воды, получена почвенная вытяжка и определены соли.

2.1. Определение  рН воды.

           рН воды и почвенной вытяжки определяется с помощью универсального индикатора. В воду опустили полоску индикатора. Через 2-3 минуты определили цвет  на белом фоне. Сравнили со шкалой и определили рН.  рН равна 7,2. (Приложение 2. Фото 1.)

2.2. Определение хлорид – ионов.

           К 5мл воды добавили раствор нитрата серебра (AgNO₃). Появление белого осадка или творожистых хлопьев свидетельствует о наличии хлорид - ионов. Чем интенсивнее осадок, тем больше концентрация  ионов хлора в воде.  5мл. почвенной вытяжки разбавить дистиллированной водой до 10мл. Добавить  раствор нитрата серебра (AgNO₃), наблюдать образование белого осадка Ag⁺ + CL^- = Ag CL↓  (Приложение 2. Фото 2., Фото 3. )

2.3. Определение сульфат – ионов. 

             К 5 мл воды добавили раствор ВаCL₂. Если образуется белый молочный осадок, то в воде присутствуют  сульфат - ионы  Ва²⁺+ SO₄ ^2- = ВaSO₄↓ (Приложение 2. Фото 4 – 5.)

2.4. Приготовление почвенной  вытяжки.

             Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой просеянной почвы. Почву помещали в колбу на 100 мл, добавляли 50 мл дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5–10 минут, а затем фильтровали. (Приложение 2. Фото 6.)

2.5. Определение карбонатов.

              Поместить в фарфоровую чашку навеску  массой 1г и добавить 2-3 капли соляной кислоты. Отметить интенсивность вскипания. (Приложение 2. Фото 7.)

2.6. Определение цветности воды.

               Заполнить пробирку водой до высоты 10 – 12 см. Определить цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном или искусственном). Отметить наиболее подходящий оттенок из таблицы. (Приложение 2. Фото 8)

Слабо – желтоватая    Желтая    Коричневая

Светло - желтоватая   Интенсивно – желтая   Красно – коричневая   Другая (укажите какая)

2.7. Определение прозрачности воды.

               При   определении прозрачности пользуются высоким стеклянным цилиндром с прозрачным стеклянным дном. Цилиндр устанавливается дном на четкий печатный текст (размер шрифта  12-13) и в него наливается вода из водоема до тех пор, пока текст не перестанет быть читаемым. Измеряют величину водного столба (в см.) и считают его относительным показателем прозрачности воды. (Приложение 2. Фото 9.)

3.     Результаты исследований

Результаты исследований представлены в таблице.

                                                                                 Таблица -1

Наличие хлорид-ионов  в воде	Хлорид – ионы присутствуют в большом количестве, так как  при добавлении раствора нитрата серебра образуется белый творожистый осадок.
Наличие сульфат – ионов в воде	Сульфат ионы присутствуют, так как при добавлении раствора хлорида бария образуется белый молочный осадок.
рН воды	рН=7,2 слабощелочная среда.
Цвет воды	Сероватая.
Прозрачность воды	8 см.,  видны взвешенные частицы ила.
Почвенный грунт	Грунт  темного цвета, видны прожилки и кристаллики солей.
Наличие солей в почвенной вытяжке	В почвенной вытяжке содержатся соли хлориды, сульфаты, карбонаты, что подтверждается качественной реакцией на эти ионы.  Карбонаты содержатся в большом количестве, так как при добавлении соляной кислоты отмечено интенсивное  вскипание, что  свидетельствует  о значительном содержании карбонатов.

4.     Вывод

       Из  данных таблицы следует, что вода содержит взвешенные частицы ила, прозрачность слабая.  Цвет воды сероватый, среда слабощелочная. В воде и почвенной вытяжке обнаружено большое количество растворенных солей: хлоридов, сульфатов и карбонатов.

5.     Заключение.

      Солёное озеро – уникальный природный объект Яшалтинского района Республики Калмыкия. 

1. Проведенные исследования показали, что вода  Солёного озера и донный  грунт  насыщен  большим количеством поваренной соли и сульфатов.  В настоящее время добыча поваренной соли  для пищевых целей  в районе не производится, но донный грунт можно использовать для приготовления лечебных грязей. 

2.Соленое озеро очень мелкое (глубина не более 0,5 м), полностью пересыхает в засушливый период, не пригодно для купания, но все озера этой группы, без исключения, выполняют эстетические функции, служат местом отдыха туристов.

3.На основании собранного   материала и проведенных исследований экологического состояния прибрежной зоны Большого Яшалтинского  озера,  можно сделать следующие выводы:                                      

·     экологическое состояние удовлетворительное;

·     обследуемый водоём не испытывает сильных антропогенных нагрузок; 

·      береговая растительность травянистая, характерны: солерос, полынь горькая, типчак, тонконог, мятлик.   

             Наблюдения за изменениями в состоянии водоёмов очень важны для всего общества и для каждого человека в отдельности. Осознание ограниченности природных ресурсов и необходимости грамотного, бережливого отношения к нашей планете должно стать основой мировоззрения будущего поколения жителей Земли.

            Свою работу думаю продолжить, так как меня заинтересовало влияние грязей на организм человека, а еще за время моего исследования я обнаружила мелких ракообразных, что меня очень удивило. Но это уже тема для следующей исследовательской работы…

6. Список литературы

1.  Н.М. Богун. Геоботанические исследования экотонной зоны реликтовых солёных озёр Манычской озёрной группы//Вестник КИГИ РАН, 2009, № 1.

2.     Атлас Республики Калмыкия, ФГУП "Северо-Кавказское аэрогеодезическое предприятие", Пятигорск, 2010 г., стр. 109.

3.     Борисенко И. В., Убушиева С. И. Очерки исторической географии Калмыкии. 1917 г. — начало 90-х г. ХХ в. / Отв. ред. Ю. О. Оглаев; Калм. ин-т гуманит. и прикл. исслед. РАН и др. — Элиста, 2000. — 164, [2] с. — 500 экз.

4.     Комплексные исследования природно-антропогенных экосистем Кумо-Манычской впадины. Л.Н. Ташникова, Д.А. Буваев, Н.М. Богун.

5.     Матишов Г.Г., Дженюк С.Л. Концепция экосистемного мониторинга аридных зон Юга Рос- сии // Современные проблемы аридных и семиарид- ных экосистем юга России. Ростов-на-Дону: изд-во ЮНЦ РАН 2006.

6.     интернет-ресурсы:

https://ru.wikipedia.org

www.yashalta.narod.ru

http://08.rpn.gov.ru/

Приложение 1.

                      

Фото 1. Солерос.                                     Фото 2. Полынь горькая.

           

Фото 3. Типчак.                      Фото 4. Тонконог сизый.

Фото 5. Матлик луковичный.

7. Приложение 2.

Фото 1. Определение рН.

Фото 2 – 3. Определение хлорид-ионов.

  Фото 4.        

Фото 5. Определение сульфат – ионов.     Фото 6. Приготовление почвенной

                                                                                     вытяжки.

 Фото 7. Определение карбонатов.

Фото 8. Определение цветности воды.

Фото 9. Определение прозрачности.

Анализ химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского соленого озера.

Христафорова Елизавета Юрьевна

МБОУ «КСОШ им. Т. Т. Шерета», с. Красномихайловское Яшалтинского района Республики Калмыкия, 9 класс.

Руководитель работы: Суховеева Людмила Юрьевна,

Учитель биологии, МБОУ «КСОШ им. Т. Т. Шерета».

        Большое Яшалтинское озеро располагается на террирории Яшалтинского района между селами Березовское и Соленое. Озеро является уникальным природным объектом, так как богато содержанием солей и славится своими целебными свойствами грязей.

        Сведений об озере мало, поэтому тема исследователькой  работы актуальна.

        Цель работы: исследование химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского соленого озера.

       Задачи исследования:

1.     Изучить краеведческую и научную литературу;

2.     Провести химический анализ по определению солей в воде и почвенном грунте;

3.     Провести визуальное исследование прибрежной зоны озера и описать береговую растительность.

Методы исследования: наблюдение, химический эксперимент, визуальная оценка.

Объект исследования:  вода и прибрежный грунт Соленого озера.

        В результате проведенного исследования было обнаружено, что вода содержит взвешенные частицы ила, прозрачность слабая. Цвет воды сероватый, среда слабощелочная. В воде и почвенной вытяжке обнаружено большое количество растворенных солей: хлоридов, сульфатов, карбонатов.

         На основании собранного   материала и проведенных исследований экологического состояния прибрежной зоны Большого Яшалтинского  озера,  можно сделать следующие выводы:                                     

·     экологическое состояние удовлетворительное;

·     обследуемый водоём не испытывает сильных антропогенных нагрузок; 

·      береговая растительность травянистая, характерны: солерос, полынь горькая, типчак, тонконог, мятлик.