Исследовательская работа "Исследование родников города Октябрьского"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

 «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №8» ГОРОДСКОГО ОКРУГА ГОРОД ОКТЯБРЬСКИЙ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ РОДНИКОВ ГОРОДА ОКТЯБРЬСКОГО

                                              Работу выполнил:

                                              Бадыков Артур Русланович,

                                              учащийся 8 класса МБОУ «СОШ №8»

                                              Руководитель:

                                              Пильнова Лидия Николаевна,

                                              учитель географии МБОУ «СОШ №8»

                                              Октябрьский -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

    Введение                                                                                                                                   3

1.   Описание исследуемого района                                                                                          4

1.1.   Географическое описание исследуемого района                                                         4

1.2.   Климат исследуемого района                                                                                           4

1.3.   Геологическая характеристика района                                                                           5

1.4.   Подземные воды                                                                                                                  5

2.    Родники                                                                                                                                    7

3.    Мои наблюдения                                                                                                                    9

3.1.    Родники города Октябрьского                                                                                         9

3.2.    Полевые исследования                                                                                                       9

4.    Определение физических и химических свойств воды источников                     11

4.1. Определение жесткости воды                                                                                 11

4.2.    Определение запаха воды                                                                                               12

4.3.    Определение вкуса воды                                                                                                 13

5.   Охрана вод. Мероприятия по охране                                                                              15

6.    Хозяйственное использование                                                                                  16

     Выводы                                                                                                                        17     Список литературы                                                                                                    18

    Приложение                                                                                                                 19

ВВЕДЕНИЕ

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10 - 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

Из всех видов водных ресурсов подземные воды имеют наибольшую ценность: они чище речных, текут более стабильно и повсюду, а главное, часто оказываются там, где других источников нет, например, в Зауралье.

Упрощённо схему их формирования можно представить следующим образом: часть атмосферных осадков просачивается в почву и дальше в глубь земли, превращаясь в то, что мы называем подземными водами. Скапливаясь на непроницаемых пластах горных пород, они образуют водоносные горизонты. Вода обычно содержится в порах и более крупных пустотах обломочных пород, в трещинах плотных пород, в карстовых пустотах карбонатных, гипсоносных, галоидных пород. Глубина залегания подземных вод колеблется в различных районах от нескольких метров до десятков и даже сотен.

В водоносном горизонте различают как бы три части: область питания, в которой происходит фильтрация атмосферных осадков, зону циркуляции, где они перемещаются в горизонтальном направлении, и область разгрузки, откуда подземная вода выходит на поверхность в виде источников.

Цель моей работы - выяснить почему горожане предпочитают пить родниковую воду. Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи: посетить родники и описать их, определить физико - химические свойства родниковой воды и сравнить её с водопроводной.

Актуальность темы заключается в востребованности в источниках качественной питьевой воды.

Сроки проведения работ: ноябрь2012года – январь 2013 года. Место проведения- город Октябрьский и его окрестности.

1. ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО РАЙОНА

1.1. Географическое описание исследуемого района

Западный Башкортостан, где находится город Октябрьский, приурочен к восточной окраине Русской платформы и Предуральскому краевому прогибу. Представляет собой всхолмленное плато Бугульминско - Белебеевской возвышенности, где южные и западные склоны Нарыш - Тау резкими ступенями падают к обширной долине реки Ик. Гидрографическая сеть относится к бассейну р. Ик. На правобережье р. Ик выделяются 1-я надпойменная аллювиальная и 2- я структурная террасы. На поверхности которых часто наблюдаются обширные карстовые поля. В основании ее залегает древний фундамент, состоящий из магматических и метаморфических пород. Фундамент перекрыт осадочным чехлом. Он сложен горизонтально лежащими осадочными горными породами.

1.2. Климат исследуемого района

Климат Октябрьского изменяется с запада на восток и с юга на север. При движении с запада на восток достаточно заметно увеличивается среднегодовое количество осадков. Так, на западе, в пределах Бугульминско - Белебеевской возвышенности, эта величина достигает 400 мм, а уже к востоку от реки Белой увеличивается до 600мм в год. Среднегодовая температура в восточном направлении, наоборот, несколько снижается с 2,5°С в Западном Башкортостане, до 2°С на западных склонах Южного Урала. Более заметно понижается среднегодовая температура при движении с юга на север. Более значительны перепады температур по сезонам года. Зимой случаются морозы до -50°С, а летом воздух прогревается до 40°С.

Зима здесь обычно устанавливается с середины ноября. В это время ложится снег, случаются уже и морозы, но нередко сюда вторгается воздух с Атлантики, и тогда наступают оттепели, выпадает мокрый снег и даже дождь. Самый холодный месяц — январь. Среднемесячная температура его составляет около -15°С.

Весна наступает с третьей декады марта. В первой половине апреля тает снег, вскрываются реки, в мае деревья покрываются листвой, но еще нередки вторжения холодных воздушных масс Арктики. Они приносят заморозки, губительные для садов и посевов.

Самый жаркий летний месяц — июль. Среднемесячная температура его около 19°. Погода летом во многом определяется воздействием воздушных масс. Надолго может установиться сухая и жаркая погода, когда эту область захватывают южные тропические массы воздуха. В такие годы случаются и засухи. При понижении атмосферного давления из Атлантики сюда вторгаются циклоны. Они смягчают жару и приносят долгожданные дожди.

1.3. Геологическая характеристика района

Район с открытыми формами карста, встречаются подземные, представляющие пещеры длиной сотни метров, изолированные пустоты незначительных размеров. Подстилающие породы - ангидриты, аргиллиты и доломиты. Геологическое строение характеризуется комплексом пород осадочного происхождения по возрасту относящихся к девонским, каменноугольным, пермским и четвертичным отложениям. Девонские и каменноугольные отложения вскрываются лишь скважинами на нефть, под мощной толщей более молодых пород. Пермские отложения нередко выходят на поверхность и прослеживаются на больших расстояниях. Нижний отдел представлен Кунгурским ярусом. Отложения Кунгурского яруса залегают с размывом на нижележащих ярусах.

1.4. Подземные воды

Гидрогеологические условия района города Октябрьского характеризуется наличием нескольких водоносных горизонтов, заключенных, как в современных аллювиальных отложениях четвертичной системы, так и в более древних породах пермской системы.

Грунтовые и аллювиальные воды первых и вторых надпойменных террас реки Ик.

Грунтовые воды в аллювиальных отложениях надпойменных террас на глубине 3,8 - 3,9 метров от поверхности земли.

Абсолютная отметка установившегося уровня изменяются от 111,33 метров до 131,18 метров.

Водовмещаюшим породам этого водоносного горизонта является угловатая галька с гравием, заполненная песчано - глинистым грунтов.

Водоупором второго водоносного горизонта, заключенного в надпойменных террасах, служат пестроцветные водоупорные глины пермской системы.

Питание указанного водоносного горизонта происходит за счёт инфильтрации атмосферных осадков и подпитывания вод из под пермской системы слагающих коренной склон на более высоких отметках.

2. РОДНИКИ

Родник - небольшой водоём или воронка, в котором скапливается вода. Это один из выходов подземных вод и, так как родник - это нисходящий источник, он питается безнапорными водами.

Подземные воды заполняют поры и промежутки в песках, галечниках, карстовых пустотах и трещины в скальных горных породах. Образуются они за счёт проникновения в землю атмосферной влаги или конденсации водяных паров, часть которых выделяется из магмы.

Главную роль в процессе образования подземных вод играет просачивание (инфильтрация) атмосферных осадков. В пустынях и в областях вечной мерзлоты большое значение имеет конденсация водяных паров в порах и трещинах. По способности пропускать воду горные породы делятся на:

водопроницаемые (к числу их относятся хорошо пропускающие воду галечники, гравий, зернистый песок, разбитые трещинами плотные горные породы);

водонепроницаемые и водоупорные (глины и плотные, лишённые трещин породы; мёрзлые грунты, поры и трещины, которые заполнены льдом).

Над такими пластами или под ними скапливается подземная вода, образуя водоносный слой (горизонт). Каждый водоносный слой имеет область питания, откуда в него поступает вода, и область разгрузки, где его воды либо выходят на земную поверхность, либо поступают, переливаются в другой горизонт.

По условиям залегания и режиму выделяют верховодку - у самой поверхности земли. Это временные линзовидные скопления воды, исчезающие в засушливые годы. Глубже находятся грунтовые воды, расположенные в первом от поверхности водоносном горизонте; он расположен на водоупорном слое и не перекрыт водонепроницаемой породой. Образуются верховодка и грунтовые воды за счёт просачивания осадков и вод рек, озёр, водохранилищ и др. Напорные межпластовые (артезианские) воды залегают под водоупорным слоем. Область питания у них расположена в относительно повышенных участках рельефа, создаёт напор в водоносном слое, они образуют артезианские бассейны. При бурении вода под напором поднимается выше перекрывающего водоупорного пласта, изливаясь на поверхность, фонтанируя.

Выходы подземных вод на поверхность - источники, родники, ключи. Нисходящие источники питаются безнапорными водами (т.е. сверху вниз); восходящие - напорными артезианскими водами (снизу вверх). По температуре воды источники делятся на:

обычные, с температурой равной среднегодовой для данного места;

холодные - с температурой ниже среднегодовой;

тёплые (термальные) - с температурой выше среднегодовой.

Последние характерны для вулканических районов, но встречаются и в других местах, даже в зоне вечной мерзлоты.

Пополнение подземных вод, особенно межпластовых происходит крайне медленно. Если эти воды расходовать быстрее, чем они успевают пополняться, количество их будет уменьшаться.

3. МОИ НАБЛЮДЕНИЯ

В нашем городе водопроводную воду поставляют с двух водозаборов Якшеевский и Юмагузинский. Но водопроводная вода по физико-химическому составу имеет высокую жесткость. Многие горожане набирают воду в природных источниках — родниках.

Актуальность этой темы более конкретно я хотел бы просмотреть на примере родного города - Октябрьского.

3.1. Родники города Октябрьского

Методика проведения работ. Работа выполнялась в следующей последовательности: привязка источника; описание родников; замер дебита и температуры; отбор проб; определение физико - химических свойств; фото съёмка родников.

Привязку источников провели по ближайшим объектам.

Температуру измеряли по всем точкам выхода родников термометром .

Пробы отбирались в бутылки, которые предварительно мылись дистиллированной водой. В точке опробования бутылку ополаскивали отбираемой водой, объем пробы 1,5 л.

3.2. Полевые исследования

В районе города Октябрьский мной исследовано 4 родника, которые нанесены на карту. Я заметил, что они находятся примерно на одной высоте, у подножья горы.

Родник №1 «Самовар» (рис.3.1) находится на северо-востоке от города Октябрьского. На правой стороне дороги Октябрьский - Туймазы. За 62 метра до поворота на гостиницу «Лесная». Источник приурочен к выходу коренных пород уфимского яруса. Которые представлены переслаиванием красно окрашенных глин и песчаников, залегающих на серых известняках. Поступление воды происходит на контакте красно - цветных глинистых песчаников с серыми известняками. О чём свидетельствует, дно родников представленными обломками серых известняков с песчано - гравийной смесью.

Дебит источника составил 0,21 л/сек. Температура 4°С. Вода прозрачная. Взята проба №1. Родник хорошо оборудован для отбора воды. Обнесён забором, каптирован трубой оформленной под самовар, установлен контейнер для мусора. Население нашего города активно пользуется родником.

Родник№2 находится по улице Репина, напротив дома 181 (рис.3.2). Поступление воды аналогично роднику №1.0 чём свидетельствует, дно родника представленными обломками серых известняков с песчано - гравийной смесью. Дебит - 0,16 л/сек. Температура 4°С. Вода призрачная. Взята проба воды №2 . Родник хорошо оборудован для отбора воды, вода стекает по железному желобу. Установлена беседка, оборудован подъезд для автомобилей, установлен контейнер для мусора. Этот родник наиболее посещаем.

Родник №3 находится на улице Карьерная (рис.3.3), которая располагается параллельно улице Репина, напротив дома №5 в 300 метрах от родника №2. Условия выхода родника идентично роднику №2. Дебит определить не удалось, так как источник замерз, летом дебет гораздо меньше чем на роднике №2. Родник оборудован деревянным шалашом, и железным желобом.

Родник №4 находится на лыжной базе "Спартак" (рис.3.4). В 150 метрах от двух этажного административного здания. На склоне горы. Поступление воды аналогично роднику №1 дно родника представленными обломками серых известняков с песчано - гравийной смесью. Дебит - 0,48 л/сек. Температура 4°С. Вода прозрачная. Взята проба воды №3. Родник хорошо оборудован для отбора воды, каптирован трубой, стена укреплена кладкой из серого известняка, вода стекает в пруд.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЫ ИСТОЧНИКОВ

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 литре пресной воды может содержаться до 1 грамма солей.

Пробы воды взятые на родниках мы подвергли исследованию в лабораторных условиях.

4.1.Определение жесткости воды

Жесткость воды - свойство воды (не мылиться, давать накипь в паровых котлах), связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде.

Жесткость - это особые свойства воды, во многом определяющие её потребительские качества и потому имеющие важное хозяйственное значение.

Существует два типа жесткости: временная и постоянная. Обусловлено это различие типом анионов, которые присутствуют в растворе в качестве противовеса кальцию и магнию.

Временная жесткость связана с присутствием в воде наряду с катионами Са²⁺, Mg²⁺ и Fe²⁺ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (НСО₃^-).

Постоянная жесткость (или некарбонатная) возникает, если в растворе присутствуют сульфатные, хлоридные, нитратные и другие анионы, соли кальция и магния которых хорошо растворимы и так просто не удаляются. Общая жесткость определяется как суммарное содержание всех солей кальция и магния в растворе.

 Для определения жесткости провел следующие опыты: определение жесткости воды по мылкости и накипи.

По мылкости (рис4.1) : взял пять пробирок, в одну налил дистилированную воду, во вторую, в третью, в четвёртую- воду из родников, а в пятую водопроводную воду. В каждую из пробирок добавил немного мыльного раствора и встряхнул пробирки. В первой пробирке я увидел, как пенилось мыло, во второй - четвёртой мыло пенилось хуже, в пятой мыло не пенилось и образовались белые хлопья. Из этого опыта я убедился, что вода из родников проходя через осадочные породы вымывает из них гидрокарбонаты и другие соли кальция и магния. При добавлении в жесткую воду мыльного раствора образуется нерастворимые соединения кальция и магния, и вследствие этого вода не пенится (в моем случае это водопроводная вода). Мыло не пенится до полного удаления из раствора ионов Са⁺² и Mg⁺² .Такую воду, где нет ионов металлов, называют мягкой (в моем опыте это дистиллированная вода).

По накипи для этого я взял чистый чайник, и налил дистилированную воду и начал нагревать на газовой плите при слабом огне. Также повторил опыт с водой из всех источников и водопроводной водой. Результаты занес в таблицу.

Таблица 1

№ п/п	Пробы воды	Результаты опыта определения жесткости по мылкости	Результаты опыта определения жесткости по накипи	Вывод
1	дистиллированная вода	хорошо пениться	накипи нет	Вода мягкая
2	родник "самовар"	пениться слабо	накипь незначительная белого цвета	средней жесткости
3	родник на ул. Каратова	пениться слабо	накипь незначительная белого цвета	средней жесткости
4	родник на базе "Спартак"	пениться слабо	накипь незначительная белого цвета	средней жесткости
5	водопроводная вода	не пениться	накипь бурого цвета	жесткая

4.2. Определение запаха воды

Определить запах можно ощущением воспринимаемого запаха только что набранной воды при температуре окружающей среды (землистый, хлорный, бензиновый и т. д.); Но можно определить запах при нагревании до 20°С в колбе на спиртовой или газовой горелке. Для этого я отобрал 100 мл воды в колбу, которую закрыл пробкой. После этого нагрел содержимое колбы и перемешал вращательными движениями, частично открывая пробку и определяя интенсивность запаха.(рис.4.2)

Параллельно провел другой опыт: определил также запах при температуре 60°С. В плоскодонную колбу 100 мл воды родника налил и закрыл часовым стеклом, далее подогревал колбу на спиртовой горелке до 50-60°С. Сдвигая стекло в сторону, быстро определил характер и интенсивность запаха. Запах воды определил по таблице 2. У родниковой воды интенсивности запаха нет, а у водопроводной она очень слабая.

Таблица 2.Шкала запаха воды

Интенсивность запаха	Характер появления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет запаха	Запах не ощущается	0 (родниковая)
Очень слабая	Не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании	1  (водопроводная)
Слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на него внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздерживаться от питья	4

4.3. Определение вкуса воды

Характер вкуса и привкуса воды также можно определить различными методами. Различают четыре основных вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами. Характер вкуса или привкуса различают по ощущениям, набирая воду в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживая ее во рту на 3-5 сек. В лабораторных условиях или при испытании у источника воду нагревают до 20°С и оценивают по пятибалльной шкале (таблица 3). Именно так я и сделал: нагрев воду до 20°С, попробовал на вкус  и выявил, что вода имеет сладкий привкус (рис.4.3)

Таблица 3. Шкала привкусов питьевой воды

Интенсивность вкуса и привкуса	Характер проявления вкуса и привкуса	Оценка интенсивности привкус
Нет	Вкус и привкус не ощущаются	0
Очень слабая	вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании	1  (родниковая)
Слабая	Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на него внимание	2
Заметная	вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздерживаться от питья	4
Очень сильная	Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной для питья	5

5. ОХРАНА ВОД. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ

Известно, что для предотвращения загрязнения и засорения поверхностных и подземных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира установлен особый режим в водоохранных зонах водных объектов. Природоохранные мероприятия, осуществляемые администрацией, должны полностью компенсировать отрицательное воздействие человека на природную среду родника. Поэтому для администрации очень важно правильно и наиболее рационально составлять ежегодный план природоохранных мероприятий на территории родников. На родниках соблюдаются все нормы по охране источника. Так вблизи родника, установлены урны, также для утилизации крупного мусора - контейнер. При осмотре участка родников, какого-либо крупного мусора обнаружено не было. Это еще раз говорит о том, что посетители, уведомлены о вреде и о последствиях загрязнения окружающей среды.

Родники полностью обустроены. Оценка состояния родников - хорошая. Также определил степень загрязненности родников на единицу площади (количество мусорных остатков в радиусе 100 м вокруг источника) - родник №1 «Самовар» - чисто, родник №2 - собрал мусор - 2 обертки от пластиковых бутылок, пластиковую бутылку, родник №3 - чисто, родник №4 - обертка от пластиковой бутылки. На основании этого можно сделать вывод, что территории родников защищены, и благоустроены.

6. ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Подземные воды используются как для питьевого водоснабжения, так и в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте — практически при всех видах человеческой деятельности. К воде, применяемой в различных отраслях промышленности, предъявляются требования в соответствии со спецификой данного вида производства. К воде, используемой для хозяйственно-питьевого водоснабжения, предъявляемые требования можно свести к двум основным условиям: безвредности ее для организма и удовлетворительному качеству по вкусу, запаху, прозрачности и другим внешним свойствам.

Хозяйственное использование родников города: все они используются в питьевых целях. Люди посещают родники, так как знают, что вода здесь чистая и более мягкая. Все они хорошо обустроены.

ВЫВОДЫ

В результате проведенной работы, основанной на опытах по изучению свойств воды разных родников нашего района, можно заметить, что они находятся примерно на одной высоте, у подножья горы. Вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без запаха. Температура источников составляет примерно 4 °С. Дебит меняется от сезонности, результаты опытов занесены в таблицы. Все они хорошо обустроены.

В своей работе я описал четыре источника нашего города. Эти родники относятся к нисходящим источникам, вытекают из пород пермского возраста уфимского яруса, на контакте серых известняков с красными глинистыми песчаниками. Качество воды из родников нашего города сравнил с водопроводной.

Жёсткость воды я определял по мылкости и образования накипи. Результаты внёс в таблицу, из которой видно, что родниковая вода более мягкая, чем водопроводная. Запах воды определял при температуре 20° С и 60° С. У родниковой воды интенсивности запаха нет, а у водопроводной она очень слабая. Нагрев воду до 20°С попробовал на вкус, и выявил, что она имеет сладкий привкус. Родниковая вода имеет лучшие характеристики, чем водопроводная.

Я предлагаю всем пить воду из родников.  Я понимаю, что не все могут ездить за водой на родники. Поэтому , я думаю, что обращусь к химику водоканала, предложу , чтобы водопроводную воду очищали лучше.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Азит К. Бисвас. Человек и вода. Л., Гидрометеоиздат, 1975, с. 105.

2.        Черняев А. М. Самый удивительный минерал. Свердловск, средне уральское книжное издательство 1980

3.        Корольков Ю.В.,. Кашапов А. М; "Город на Девоне", ИЦ "Классика", 2002

4. Добровольский В.В. Геология, издательство «Владос» стр.200.

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Рисунок 3.1. Родник №1 «Самовар»

Рисунок 3.2. Родник №2 по улице Репина

    

Рисунок 3.3. Родник №3 находится на улице Карьерная

Рисунок 3.4. Родник №4 находится на лыжной базе "Спартак»

Рисунок 4.1. Определение жесткости воды по мылкости

Рисунок 4.2. Определение запаха воды

 Рисунок 4.3.Определение вкуса воды