Исследовательский проект "Экологический мониторинг водоемов"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 21 г. Болотного

Болотнинского района Новосибирской области

Экологический мониторинг водоёмов

Авторы:

Шаповалова Софья,

обучающаяся 9 класса

Руководитель:

Руденко Анжелика Владимировна,

учитель химии-биологии высшей квалификационной категории

г. Болотное, 2023 г.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...1

Актуальность исследования…………………………………………………....1

Цель и задачи…………………………………………………………………....2

ГЛАВА 1. ЗНАЧЕНИЕ ПРЕСНОЙ ВОДЫ…………………………………....3

1.1 Человек и вода……………………………………………………………....3

1.2 Экологическая безопасность пресных вод и их роль для человека……...3

1.3. О наших пресных водоемах………………………………………………..3

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДОЕМОВ……………………………………………………….…………….4

2.1 Виды и методы исследования воды……………………………………......4

2.2. Экспериментальное определение показателей                          качества воды и их оценка………………………………………………………………………….…4

2.2.1. Первичное обследование водоемов и их прибрежных территорий…...4-5

2.2.2. Анализ воды по органолептическим показателям………………………6-8

2.2.3. Химический анализ воды…………………………………………………8-9

Определение pH среды…………………………………………………………..8-9

Определение наличия хлоридов……………………………………………..….9-10

Определение наличия сульфатов……………………………………………….10

Определение концентрации ионов двухвалентного железа…………….…….11

Определение окисляемости воды…………………………………………...…..11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..……12

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………13

Приложение………………………………………………………………….…...14-17

ВВЕДЕНИЕ

Ты сама жизнь... Ты самое большое богатство в мире. 

А. Сент-Экзюпери

     Обыкновенную простую воду академик А.Е. Ферсман назвал «самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни». Вода служит постоянным участником интенсивных биохимических процессов, происходящих в человеческом организме. Ни один жизненный процесс не совершается без нее. Главным потребителем воды на Земле является человечество и его деятельность. И не случайно все великие цивилизации древности возникали и развивались вблизи воды, в больших речных долинах. Не существовало ни одной великой цивилизации в местности, лишенной воды. Нет на Земле ничего, к чему надо было бы относиться с большим вниманием и осторожностью, чем к столь привычной для нас воде. 
     Россия занимает первое место в мире по запасам пресных вод – здесь сосредоточено более 20% мировых ресурсов. Тем не менее, проблема загрязнения водоемов и нехватки питьевой воды  в России одна из самых актуальных. Велико значение воды не только в жизни человека, но в жизни всей Земли в целом. Каждому из нас нужно научиться беречь воду. Беречь все ее источники. Беречь ее каждый день. Проблема чистой пресной воды очень актуальна в наше время. Водоемы загрязняются сточными водами предприятий, бытовыми стоками, ядохимикатами, удобрениями, органикой. Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, её охрану и информацию о качестве воды – одно из основных прав человека, защищающее не только его здоровье, но и жизнь.

     Актуальность исследования: при изучении экологии родного края я заинтересовалась состоянием водоемов г. Болотного, так как состояние воды является важным фактором, влияющим на здоровье и жизнь человека.           

                                                                                                                                1

    Цель исследования: оценка экологического состояния двух водоемов, мест рекреации населения, расположенных на территории г. Болотного (водоем Восточный и Солдатское озеро).

     Задачи:

·       расширить и углубить знания о качестве воды для жизни человека;

·       взять пробы воды в водоемах;

·       провести        анализ       воды       по      органолептическим,  химическим  показателям и сделать выводы.

     Гипотеза: состояние пресных вод в исследуемых водоемах, предположительно, соответствует норме (ГН 2.1.5.1315-03) и назначению – рекреации.

    Объект исследования: пресные водоемы, находящиеся на территории г. Болотного (водоем Восточный и Солдатское озеро).

     Предмет исследования: экология водоемов.

     Формы и методы исследования: анализ литературы, экскурсия, лабораторные опыты, экологический мониторинг, сравнение, обобщение.

                                                                                                                                                         2

ГЛАВА 1. ЗНАЧЕНИЕ ПРЕСНОЙ  ВОДЫ 

1.1. Человек и вода

     Развитие биосферы  и человеческого общества немыслимо без воды, которая является постоянным спутником и необходимым условием воспроизводства   живого   органического   мира.   Занимая   промежуточное положение между атмосферой и литосферой, гидросфера постоянно находится в тесной взаимосвязи с ними. Поэтому загрязнение воды отрицательно скажется на состоянии других оболочек нашей планеты и приведѐт к изменениям в них в худшую сторону, что, несомненно, отразится на благосостоянии человека и на его здоровье.

1.2. Экологическая безопасность пресных вод и их роль для человека

     Сегодня экологи всего мира бьют тревогу: наша цивилизация в опасности. Природные ресурсы беспощадно истощаются, естественные условия обитания всего живого меняются на глазах, количество угроз существованию жизни на Земле неуклонно увеличивается. Поэтому чистота пресных водоемов имеет огромное значение для существования прежде всего человека в мире природы. Однако сам человек в результате своей деятельности нарушает природное экологическое равновесие.

     Мы столько лет бездумно транжирили наши водные ресурсы, сливали в водоемы отходы промышленных производств и сельского хозяйства, отравляли бытовыми стоками все вокруг, что обычная чистая вода теперь продается в бутылках, а та, что течет по городским водопроводам, нуждается в фильтрации.

     А между тем, в природе нет более загадочного вещества, чем вода. И пока одни специалисты усовершенствуют методы водоочистки, другие открывают все новые и новые особенности этой так широко распространенной на планете жидкости, которая существует вопреки многим                                                                                                                       законам физики.                                                                                

1.3. О наших пресных водоемах

     Водоем Восточный (официальное название пруда – пруд на реке Березовка) и Солдатское озеро являются достопримечательностями города Болотного. За последние несколько лет местность возле водоемов стала местом массового отдыха жителей города. Но из-за неправильных действий людей происходит загрязнение территории: появились свалки, загрязнились и местами заболотились водоемы.

                                                                                                                                   3

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ  ВОДОЕМОВ

2.1. Виды и методы исследования воды

 Первичное обследование водоемов и их прибрежных территорий (визуальная оценка) на:

наличие мусора на водной поверхности;

состояние береговой линии;

состояние травяного покрова.

    Органолептическое исследование воды. Это метод, оценивающий качества, доступные органам чувств человека. Органолептическое исследование включает в себя оценку цветности, запаха, прозрачности воды и ее вкуса.

     Физико-химическое исследование воды. Анализ воды на физико- химические показатели производится по нескольким показателям: жесткость,  минерализация, щелочность, окисляемость.

     Химические исследования воды. При анализе химического состава определяют наличие и количество органических и неорганических примесей, таких как металлы (алюминий, свинец, железо, медь и другие), сложные органические вещества (акриламид, стирол, фенол, винилхлорид, тетрахлорид углерода, диоксин), ПАВы, нефтепродукты и т.д.

2.2. Экспериментальное определение показателей                    качества воды и их оценка

2.2.1. Первичное обследование водоемов и их прибрежных территорий (визуальная оценка)[1] (Приложение 1)

     Наличие мусора на водной поверхности (нормальное состояние – отсутствие любого мусора, нарушенное – наличие бытового мусора, деградированное – наличие бытового и строительного мусора).

     Состояние береговой линии (нормальное – отсутствие визуальных признаков нарушения береговой линии, нарушенное – имеются разрушенные участки береговой линии, деградированное – естественная береговая линия уничтожена).

     Состояние травяного покрова (нормальное – отсутствуют видимые нарушения, нарушенное – наличие признаков вытаптывания, деградированное – развитие процессов эрозии на данной местности).

 По результатам исследования выявлено:

	Водоем Восточный	Солдатское озеро
Наличие  мусора на водной поверхности	нарушенное	нарушенное
Состояние  береговой линии	нормальное	нормальное
Состояние  травяного покрова	нарушенное	нарушенное

 

Определение  степени загрязнения водоема по внешнему виду

     По требованиям ГОСТа водоемов 17.1.3.07, СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод»,  на поверхности воды недопустимо присутствие плавающих пленок нефтепродуктов, масел, жиров и других примесей. Они препятствуют аэрации воды, тормозят процессы самоочищения, снижают интенсивность фотосинтеза. Пленки, покрывая жабры рыб, нарушают дыхание, способствуют развитию процессов анаэробного распада органических веществ. Продукты распада приводят к вторичному загрязнению водоема и нередко являются токсичными.

Определение степени загрязнения водоема по внешнему виду, используя таблицу.

Баллы	Характеристика загрязнения
0	Отсутствие пятен и пленок
1	Отдельные пятна и серые пленки на поверхности воды
2	Пятна и иррадиирующие пленки на поверхности воды
3	Отдельные примазки нефти на берегах и прибрежной растительности
4	Нефть в виде пятен и пленок покрывает большую часть поверхности водоема. Берега и прибрежная растительность вымазаны нефтью
5	Поверхность водоема покрыта нефтью

По результатам исследования выявлено наличие  отдельных пятен и пленок на поверхности воды водоемов (1 балл), что свидетельствует о возможности существования в данных водоемах разнообразных живых организмов, однако необходимо осуществлять природоохранные мероприятия.

5

2.2.2. Анализ воды по органолептическим показателям

     Для анализа был осуществлен забор воды. Определение концентраций загрязняющих веществ и значение гидробиологических показателей осуществлялось в школьной химической лаборатории.

Этапы исследования:

ü Отбор проб и хранение. Пробы воды отбирались в чистые пробирки объемом 50 мл. Пробы анализировались в течение последующих нескольких часов.

ü Определение органолептических характеристик воды.

ü Определение кислотности природной воды.

ü Определение наличия хлоридов.

ü Определение наличия сульфатов.

ü Определение концентрации ионов двухвалентного железа.

ü Определение окисляемости воды.

Прозрачность

     Для определения прозрачности воды наливала воду в мерные пробирки с прозрачным дном. Под них положила печатный текст и проверила мутность воды через столб воды на расстоянии 5 см от текста, постепенно наливая воду в пробирку. Прозрачность воды  оценивалась по одной из трех характеристик: прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная.

Прозрачность	прозрачная	малопрозрачная	мутная
Объект,        где бралась проба
Водоем Восточный		+
Солдатское озеро		+

Вывод: вода     в исследуемых водоемах малопрозрачная, есть небольшие   отклонения от норм.

6

Запах

    Запах воды определяется при комнатной температуре и при нагревании до 50-60°С, характеризуется качественно (запах ароматический, гнилостный, болотный, землистый и т.д.) и количественно.

Интенсивность запаха определяется по пятибалльной системе согласно   таблице «Определение интенсивности запаха»[2]

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)	1
Слабая	Запах замечается, если обратить на это внимание	2
заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде	3
отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

Характер запаха определяется по таблице «Определение характера запаха»[3]

Характер запаха
Естественного происхождения: Неотчетливый (или отсутствует) Землистый Гнилостный Плесневый Торфяной Травянистый	Искусственного происхождения: Неотчетливый (или отсутствует) Нефтепродуктов (бензиновый) Хлорный Уксусной Фенольный
Неотчетливый, частично травянистый, землистый	Отсутствует

Вывод: результаты исследования показали, что интенсивность запаха в исследуемых водоемах слабая. Характер запаха неотчетливый, частично травянистый, землистый.

Определение  мутности[4]

     1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см.

     2. Определите мутность воды, рассматривая пробирку сверху на темном фоне при  достаточном боковом освещении (дневном, искусственном).

Мутность воды	Водоем Восточный	Солдатское озеро
Слабо опалесцирующая
Опалесцирующая
Слабо мутная	+	+
Мутная
Очень мутная

2.2.3. Химический анализ воды (Приложение 2)

 

Определение pH среды[5]

Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонат-ионов и растворённого СО₂. Пониженное значение рН характерно для болотных вод за счёт повышенного содержания гуминовых и других природных кислот.

     В питьевой воде допускается рН 6,0–9,0; в воде водоёмов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования — 6,5–8,5 (ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ  в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования).

     Кислотность воды природных водоемов может изменяться под влиянием промышленных выбросов (оксиды серы, азота, углерода) и сточных вод. На кислотность вод природных водоемов оказывает характер грунтов местности. Понижение или повышение кислотности воды вне указанных пределов создает условия, непригодные для жизни растений и животных, особенно простейших.

	Водоем Восточный	Солдатское озеро
Значение рН по универсальному индикатору	рН > 7	рН > 7
Показания электронного рН	7,6	7,3
Характер среды раствора	щелочная	щелочная

Вывод: «Определение активной реакции воды» показало, что рН воды исследуемых водоемов 7,3-7,6 (рН > 7), среда щелочная, что указывает на ее загрязнение органическими веществами животного происхождения и продуктами гниения.                                                                                             

Определение минерального состава природных вод[6]

Определение наличия хлоридов

     Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Обнаружение большого количества хлоридов является показателем загрязнения природных вод бытовыми и промышленными сточными водами.

Ход опыта:

     Для определения хлоридов  использовала 10% раствор нитрата серебра.  Взяла по 5 мл исследуемой воды и добавила по  3 капли 10% раствора нитрата серебра. При наличии ионов хлора возникает опалесценция или выпадает белый осадок.

Объект,                  где бралась проба	Отсутствуют хлориды	Опалесценция или слабая муть  1– 10 мг/л	Сильная муть 10 – 50 мг/л
Водоем Восточный			+
Солдатское озеро		+

Вывод: в исследуемой воде содержится до 50 мг/л       хлоридов,  что меньше предельно допустимой концентрации (350,0 мг/л ГН 2.1.5.1315-03).

Определение наличия сульфатов

     Естественное содержание сульфатов в природных водах обусловлено   выщелачиванием            горных пород,           биохимическими процессами        и          т.п.

      Повышенная концентрация сульфатов может быть связана      со сбросом сточных вод, содержащих органические и неорганические соединения серы.

Ход опыта:

     Для определения сульфатов использовалась разбавленная соляная кислота 1:5 и 5% раствор хлорида бария.

В пробирки налила исследуемой   воды, добавила по 0,5 мл соляной кислоты, по 1 мл 5% раствора хлорида бария и перемешала. Приближенное содержание сульфатов определяется по характеру выпавшего в пробе воды осадка.

Объект, где бралась проба	Отсутствие              мути < 5  мг/л	Слабая                                      муть, появляющаяся                                      через несколько минут 5 – 10  мг/л
Водоем Восточный		+
Солдатское озеро	+

Вывод: в исследуемой воде содержится до 10 мг/л сульфатов, что меньше предельно допустимой концентрации (500 мг/л ГН 2.1.5.1315-03)

Определение карбонат-анионов

Ход опыта:                                                                                               

В склянку налила 10 мл анализируемой воды.                                                                          

Добавила в склянку пипеткой 5-6 капель раствора фенолфталеина.                         

Вывод: окрашивание раствора отсутствует, значит карбонат-анион в пробе отсутствует (рН пробы меньше 8.0-8.2).

                                                                                                                                          10                                                                                                                    

Определение окисляемости воды

     Сложный санитарный показатель, который характеризует способность веществ, присутствующих в воде, взаимодействовать с сильными окислителями. С практической точки зрения окисляемость отражает степень загрязнения объекта водопользования органическими соединениями и выражается в миллиграммах кислорода на литр (мг О₂/дм³).

Оборудование: пробы воды, KMnO₄ 

Ход работы:

     Набрала в пробирки по 50 мл испытуемой воды (высота столба около 2 см) и внесла в опытные образцы по 1 капле заранее заготовленного насыщенного раствора перманганата калия. Через час оценила изменение цвета растворов, которые показали степень окисляемости воды. Если раствор остался ярко-розовым – окисляемость низкая, а загрязнение воды минимально. Осветление до красного цвета свидетельствует об умеренной окисляемости, оранжевый говорит о сильном загрязнении воды, а желтый эквивалентен табличке «антисанитарное состояние воды».

Вывод: все пробы воды остались ярко-розовыми, значит окисляемость их низкая и загрязнение воды органическими соединениями минимально.

11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

     Основная цель проводимых исследований: оценка экологического состояния рекреационных водоемов по величинам определяемых показателей воды.

     На основе проведенного мониторинга были сделаны следующие выводы: по органолептическим показателям вода, взятая из водоемов, отвечает нормативам (ГН 2.1.5.1315-03). Определение кислотности, содержание катионов и анионов показало нормальный уровень концентрации данных веществ во всех пробах.

     Делая общий вывод, можно сказать, что выдвинутая гипотеза подтвердилась: вода в водоемах, расположенных на территории города Болотного, является достаточно чистой, слабозагрязненной, экологическое состояние соответствует назначению водоемов – рекреации. Благодаря удовлетворительным условиям растительный и животный мир водоемов и прилегающих к ним территорий достаточно разнообразный. В водоемах водится много рыбы. На берегах водоема Восточного гнездуются некоторые виды птиц (кряква).  

     Необходимо  следить за ситуацией,  проводить экологические десанты по очистке прибрежных территорий,  осуществлять дальнейший мониторинг водоемов нашей местности, проводить работу по повышению экологической грамотности населения.

     А если мы будем заботиться о наших пресных водоемах, то их экологии ничто не будет угрожать!

 

                                                                                                                                  12                                                                                       

                                СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина А.В. Практикум по экологии, учебное пособие. - Москва: АО МДС, 1996 г., 190 стр.

2. Каталог позвоночных животных Новосибирской области. - Новосибирск: ЦЭРИС, 2002 г., 20 стр.

3. Литвинова Л.С., Жиренко О.Е. Нравственно-экологическое воспитание школьников. – Москва, 2007 г., 207 стр.

4. Млекопитающие Новосибирской области, каталог-справочник. – Новосибирск, 2002 г., 12 стр.

5. Наблюдение рек: пособие для проведения общественного экологического мониторинга.-СПб.: Экоцентрум/Коалиция Чистая балтика, 2018.-32 стр.

6. Оберемок С.М. Общие основы проектирования. – Новосибирск, 2007 г., 47 стр.

7. Попова Т.А. Экология в школе, мониторинг природной среды. – Москва, 2005 г., 60 стр.

8. Районы и города Новосибирской области, природно-экономический справочник. – Новосибирское книжное  издательство, 1996 г.

9. Люби и знай свой край, атлас. – Москва, 1998 г., 25 стр.

10. Шапиро С.,Флаерти-Зонис К., Либэл Д. Окружающая среда и мировое сообщество. – Новосибирск, 1995 г., 300 стр.

 

         13

Приложение 1

Первичное обследование водоема Восточного

 и его прибрежной территории

 

 

 

          

 

 

 

 

 

 

 

14    

  Первичное обследование Солдатского озера

и его прибрежной территории

     

 

 

 

 

                                                                                                                                                       15

Приложение 2

Проведение исследований

      

 

 

 

                                                                                                                                                   16

 

 

     

    

                                                                                                                               17

---

[1] Наблюдение рек: пособие для проведения общественного экологического мониторинга.-СПб.: Экоцентрум/Коалиция Чистая балтика, 2018.-32 стр., стр. 6.

                                                                                                                                                                                   4

[2] Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина А.В. Практикум по экологии, учебное пособие. - Москва: АО МДС, 1996 г., 190 стр., стр. 69.

[3] Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина А.В. Практикум по экологии, учебное пособие. - Москва: АО МДС, 1996 г., 190 стр., стр. 70.                                                

7

[4] Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина А.В. Практикум по экологии, учебное пособие. - Москва: АО МДС, 1996 г., 190 стр., стр. 71.

[5] Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина А.В. Практикум по экологии, учебное пособие. - Москва: АО МДС, 1996 г., 190 стр., стр. 72.

                                                                                                                                                                       8

[6] Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина А.В. Практикум по экологии, учебное пособие. - Москва: АО МДС, 1996 г., 190 стр., стр. 78-81.

                                                                                                                                                                        9

Краткое описание документа:

Исследовательский проект "Экологический мониторинг водоемов"Цель исследования: оценка экологического состояния двух водоемов, мест рекреации населения, расположенных на территории г. Болотного (водоем Восточный и Солдатское озеро).Было проведено:первичное обследование водоемов и их прибрежных территорий на наличие мусора на водной поверхности, состояние береговой линии и травяного покрова;органолептическое исследование воды (прозрачность, запах, мутность);химический анализ воды (определение рН, минерального состава: хлоридов, сульфатов, карбонатов, определение окисляемости) На основе проведенного мониторинга были сделаны следующие выводы: по органолептическим показателям вода, взятая из водоемов, отвечает нормативам (ГН 2.1.5.1315-03). Определение кислотности, содержание катионов и анионов показало нормальный уровень концентрации данных веществ во всех пробах. Делая общий вывод, можно сказать, что выдвинутая гипотеза подтвердилась: вода в водоемах, расположенных на территории города Болотного, является достаточно чистой, слабозагрязненной, экологическое состояние соответствует назначению водоемов – рекреации.