Изучение экологического состояния пруда «Синий» поселка Ломовка Арзамасского района Нижегородской области

Управление образования администрации Арзамасского

муниципального района

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Ломовская средняя школа

Секция: «Исследование и охрана водных объектов».

Исследовательская работа

Изучение экологического состояния пруда «Синий» поселка Ломовка Арзамасского района Нижегородской области

Авторы: Сенотова Полина, 13 лет

Помаранова Алена, 13 лет

          Научный руководитель:  Духова Татьяна Сергеевна,

 учитель химии МБОУ Ломовская СШ

                                      Научный консультант:

                                                            кандидат биологических наук, доцент

                                                                 Бусарова Наталья Викторовна

Ломовка, 2017 год

Оглавление

Введение                                                                                                    3

Глава 1. Обзор литературы                                                                       4

Глава 2. Место и методы исследования                                                       5

2.1 Краткая характеристика района исследования                                      5

2.2 Описание объекта исследования                                                         5

2.3. Методы исследования                                                                        6

Глава 3. Результаты и их обсуждения                                                     10

3.1.Рекомендации по улучшению экологического состояния водоема   10

Выводы                                                                                                  11

Литература                                                                                                12

Приложения

Приложение 1                                                                                         14

Приложение 2                                                                                         15

Приложение 3                                                                                         16

Приложение 4                                                                                         17

Приложение 5                                                                                         18

Приложение 6                                                                                         19

Введение

Самое важное, уникальное по свойствам и составу вещество нашей планеты - это, конечно, вода. Ведь именно благодаря воде на Земле жизнь есть, в то время как на других известных сегодня объектах Солнечной системы ее нет. Твердая, жидкая, в виде пара - она нужна и важна любая.

С развитием цивилизации водные ресурсы стали использоваться в несоизмеримых количествах, поэтому в настоящее время становится необходимым биологическое изучение природных и сточных вод в интересах охраны среды и улучшение природопользования.

Цель работы: изучить экологическое состояние пруда «Синий» и определить степень его загрязнения. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1.                 познакомиться с имеющимися данными по теме исследования в литературных источниках;

2.                 составить общее описание водоема и карту, с указанием его местоположения;

3.                 определить органолептические показатели качества воды и качественный анализ воды, направленные на изучение экологического состояния  пруда;

4.                 изучить степень загрязненности пруда методом биоиндикации (по индексу Майера);

5.                 составить   рекомендации   по   улучшению   экологического   состояния   пруда и   его   сохранению,   как   водной   экосистемы.

Объект исследования: пруд «Синий». Предмет исследования – поверхностные воды  пруда «Синий».  Гипотеза:  качество   воды   в   пруду   ухудшается   в   результате   воздействия   антропогенных   факторов.

Глава 1. Обзор литературы

Самым главным и важным для человека веществом в окружающем материальном мире является природная вода. Древнегреческий философ Фалес Милетский (2600 лет назад) назвал воду первоисточником всего сущего. Наиболее глубокую оценку значения воды дал академик В.И. Вернадский: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов. Нет земного вещества – минерала горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все земное существо ей проникнуто и охвачено» [11].

Вода является одним из самых удивительных, еще до конца не изученных и не расшифрованных соединений на Земле. Исследованием этого соединения и занимается гидрохимия – наука о химии природных вод. 

По определению выдающегося гидрохимика О.А. Алекина, гидрохимией называется наука, изучающая химический состав природных вод (гидросферы), а также его изменения во времени и пространстве в зависимости от химических, физических и биологических процессов [11] .

Тема загрязнения водоемов достаточно хорошо освещена в литературе, часто поднимается в средствах массовой информации. Состояние водоемов нашего района на сегодняшний день по некоторым показателям не соответствует нормативным требованиям. Естественное качество природных вод практически всех водных объектов Нижегородской области подвержено значительной деградации под воздействием антропогенных факторов [4]. Происходит качественное истощение запасов поверхностных вод в результате их загрязнения. Суммарные химические нагрузки превышают потенциал самоочищения водных ресурсов Нижегородской области.

Глава 2. Место и методы  исследования

2.1. Краткая характеристика района исследования

Поселок Ломовка расположен в 16 км к северу от г. Арзамаса, по правую сторону железной дороги Арзамас – Нижний Новгород. В поселке и к востоку от него множество небольших озер. В 0,5 – 1 км на запад и юг расположены небольшие перелески [7].

2.2. Описание объекта исследования

Водоем находится в зоне сельского угодья населения. Жители берут из него воду на полив, мытье ковров и купаются. Берега обрывистые, общей протяженностью 723м. Дно глинистое. Средняя глубина 2,9м. По берегам обнаружено одно костровище. Бытового мусора нет (приложение 1).

2.3. Методы исследования

При проведении работы были использованы следующие  методы: описательный, гидрохимический, биоиндикационный.

Методика отбора проб воды

 На    практике   применяются   два   типа   отбора   проб:   разовый   или   серийный.   Мы   использовали   разовый   отбор   проб, для этого   приготовили   прозрачные   полиэтиленовые   бутыли,   с   завинчивающимися   пробками.   Посуду   тщательно   вымыли   моющими   средствами,    многократно    ополоснули    водой   из   крана,    дистиллированной    водой,   а   перед   отбором – водой   из   места   взятия пробы – пруда.     Отбор   проб    проводился       в двух   разных   местах   пруда: 2 метра от берега и около берега. Бутыли,   наполненные   пробой,   мы   пронумеровали   и    записали   в   журнал   отбора   проб [6].

 Физические показатели качества воды. Их характеристика и определение

         Температура. Температура не является показателем качества воды, однако она определяет скорость химических и биологических процессов, происходящих в водоеме.

Определяется с помощью спиртового или ртутного термометра [6], (приложение 2).

         Запах. Пресные природные водоемы не имеют вкуса и запаха. Привкусы и запахи могут появиться от развития в воде некоторых водорослей, а так же за счет разложения органического вещества. Запах определяют при 20 градусах Цельсия и при 60. Для этого пользуются емкостью с широким горлышком. Интенсивность определяют разбавлением пробы дистиллированной водой до исчезновения запаха [6], (приложение 3).

Прозрачность. На прозрачность влияют взвешенные в воде различные вещества (в том числе и фитопланктон), температура и цвет воды.

Для определения прозрачности вторым способом потребуется градуированный цилиндр высотой 50 см. с плоским дном. Прозрачность воды определяют путем чтения специального шрифта через столб воды, находящейся в цилиндре.  Воду небольшими порциями подливают в цилиндр, до уровня, при котором не будет читаться текст. Определение производят в хорошо освещенном помещении, на расстоянии 1 м. от окна. Прозрачность выражают в сантиметрах высоты столба с точностью до 0.5 см [6], (приложение 4).

Цветность. Водоемы различаются по цветности, которая определяется содержанием в воде гуминовых органических кислот.  Для этого мы пробы наливали в цилиндрические сосуды, в которых и определяли цвет [6], (приложение 5).

Определение качества воды методом биоиндикации

Для оценки состояния водоема используют индекс Майера,  применяемый для любых типов водоемов.

Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида.  В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов [8], (таблица 1), (приложение 6).

Таблица 1

Организмы – индикаторы (по Майеру)

Обитатели чистых вод, X	Организмы средней чувствительности, Y	Обитатели загрязненных водоемов, Z
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски	Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров – долгоножек Моллюски-катушки, моллюски-живородки	Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви

Для расчета индекса необходимо количество обнаруженных групп из первой графы таблицы умножить на 3, количество групп из второй – на 2, из третьей – на 1. Получившиеся цифры складывают (X·3+Y·2+Z·1). Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема:

Таблица 2

Шкала загрязненности водоема (по Майеру)

Количество баллов	Характеристика водоема	Класс качества
более 22 баллов	водоем чистый	1 класс качества
17-21 баллов	практически чистый	2 класс качества
11-16 баллов	умеренная загрязненность	3 класс качества
менее 11	водоем грязный	4-7 класс качества.

В пробах, взятых нами в 2016 и 2017 году, обнаружены личинки поденок, личинки веснянок, личинки вислокрылок, личинки комаров-долгоножек, моллюски-катушки, личинки стрекоз и прудовики. Итого: 3х3+3х2+1х1=16 баллов. Это означает 3 класс качества, (таблица 2).

Химические  показатели качества воды. Их характеристика и определение

Кислотность. Концентрация ионов водорода определяет кислотность воды. Природные воды с рН от 3.4 до 6.95 относят к кислым, с рН от 6.95 до 7.3 к нейтральным и с рН от 7.3 до 10 к щелочным.

В условиях школьной лаборатории рН проще всего определить с помощью универсальной индикаторной бумаги. Для этого с помощью пинцета бумажку кратковременно погружают в пробу воды и тут же сравнивают полученную окраску со шкалой, прилагаемой к набору. Данный способ позволяет определить рН с точностью до единицы [6].

Содержание органического вещества. В водоеме в результате жизнедеятельности водных организмов и растений и при распаде после их гибели образуется органическое вещество. Содержание органического вещества определяют по так называемой окисляемости воды, т.е. по количеству кислорода, необходимому для окисления содержащихся в воде органических соединений. При нагревании происходит изменение окраски. Это свидетельствует о наличии в воде органических веществ, способных окисляться раствором перманганата калия [6].

Определение хлорид - ионов. К исследуемым образцам добавили несколько капель раствора нитрата серебра. Помутнение свидетельствует о наличии хлорид -  ионов [6].

Определение ионов железа. К исследуемым образцам добавляли 1-2 мл азотной кислоты, добавляли 5 мл роданида калия. В присутствии, ионов железа появляется слабая оранжево-красная окраска [6].

Определение хрома.  На тест полоску добавили по капли исследуемого раствора. Результаты сравнили со шкалой [6].

Определение активного хлора.  На тест полоску добавили по капли исследуемого раствора. Результаты сравнили со шкалой [6], (таблица1,2),  (приложение 6).

Таблица 1

Проба 10.08.2016	рН	Наличие активного хлора	Наличие хрома	Наличие хлорид -ионов	Наличие ионов железа	Наличие органических веществ.
Около берега	7	-	-	+	+	+
2 метра от берега	7	-	-	+	мало	+

Показания химического состава воды 2016 года

     Таблица 2

Проба 10.08.2017	рН	Наличие активного хлора	Наличие хрома	Наличие хлорид -ионов	Наличие ионов железа	Наличие органических веществ.
Около берега	5.0	+	-	+	+	+
2 метра от берега	5.0	+	-	+	+	+

Показания химического состава воды 2017 года

Глава 3.   Результаты и их обсуждение

Результаты  физико - химического эксперимента показали, что в 2016 и 2017 году параметры воды остаются относительно постоянными. Тест на активный хлор показало только в 2017 году. Запах гнилостный, что указывает на гниение растительных организмов и недостаток кислорода. В воде также присутствуют органические вещества, что указывает на процессы разложения. Индекс Майера составляет 16 баллов, что говорит об умеренном загрязнении водоема.

3.1. Рекомендации по улучшению экологического состояния водоема

По результатам исследования составили ряд рекомендаций, направленных на восстановление экосистемы пруда:

1.                 полное удаление из котлована пруда водорослей, ила и хозяйственно-бытового мусора;

2.                 запрещение вылова рыбы на 1 год;

3.                 запуск мальков рыбы весной 2018 года;

4.                 систематический мониторинг состояния пруда;

Выводы

1.                 В результате изучения органолептических и гидрофизических показателей воды пруда «Синий» было зафиксировано наличие хлорид -ионов, ионов железа и органических веществ и активный хлор.

2.                 Была проведена оценка экологического состояния водоема методом биоиндикации (определение индекса Майера) по показателям которого,  пруд «Синий» расположенный на территории п. Ломовка находится в удовлетворительном экологическом состоянии.

3.                 На пруд воздействуют антропогенные факторы, вызывающие изменения экологического состояния водоема.

Литература

1.​ Алексеев В. А. Основа биоиндикации качества поверхностных вод на уровне организмов / В. А. Алексеев // Водные ресурсы. – 1984. – № 2. – С. 107–121.

2. Алексеев В. В. Теоретические и экспериментальные исследования экологических систем / В. В. Алексеев // Итоги науки и техники. Общая экология. Биоценология. Гидробиология. – М., 1980. – Т. 5. – С. 58 – 104.

3. Алимов А. Ф. Подходы к оценке состояния водных экосистем / А. Ф. Алимов, Е. В. Балушкина, А. А. Умнов // Экологическая экспертиза и критерии экологического нормирования. – СПб.: СПбНЦ РАН, 1996. – С. 37 - 47.

4. Баринова  М. Водоемы. - Биология 2.// Еженедельное приложение к газете первое сентября.- 1994.- №24.- С.-1.

5.​ Большая энциклопедия природы.- М.: Гриф-фонд, 2000.- С.218-246

6. Дружинин С.В. исследование воды и водоемов в условиях школы [текст]. — М.: чистые пруды, 2008. — 32 с.

7. Край мой арзамасский: Устн. История сел. Поселений ( Крестьянская летопись Нижегородской земли) / Сост. и отв. Ред. И.М. Промахина. – М.: Энциклопедия российских деревень, 1995. 384с.: л.

8. Кручинина Н.Е., Александрова М.М., Кручинина Е.Ю. Химический анализ качества водных сред в центрах школьного экологического мониторинга. – М., 2003

9. Кутикова Л.А., Старобогатов Я.И. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977г.

10. Марина А.В., Мохова Е.А. Лабораторный практикум по экспериментальному изучению экологии. – Арзамас: АГПИ, 1995.

11. Никаноров А. М. Гидрохимия / А. М. Никаноров. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 352 с.

12. Экологический мониторинг: Учебно-методи­ческое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. —416 с. —(«Gaudeamus»).

13. Общая характеристика экологической ситуации в регионе, 2007.// www.ппоvpvrav.ru

14. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии.- М: Дрофа, 2005.

Приложение 1

Фотография

пруд «Синий»

Приложение 2

Таблица 1

Показания  температуры пруда «Синий» 2016-2017 год

Проба	Дата 10.08.2016  температура пробы в ℃ (средняя температура воздуха в этот день составила  +26 ℃)	Дата 10.08.2017 температура пробы в ℃  (средняя температура воздуха в этот день составила  +24 ℃)
Около берега	21	20
2 метра от берега	23	22

Приложение 3

Таблица 1

Показания определения запаха пруда «Синий» 10.08.2016 года

Проба	Интенсивность запаха при 20 ℃	Интенсивность запаха при 60 ℃
Около берега	слабо гнилостный	сильно гнилостный
2 метра от берега	слабо гнилостный	сильно гнилостный

Таблица 2

Показания определения запаха пруда «Синий» 10.08.2017 года

Проба	Интенсивность запаха при 20 ℃	Интенсивность запаха при 60 ℃
Около берега	слабо гнилостный	сильно гнилостный
2 метра от берега	слабо гнилостный	сильно гнилостный

Приложение 4

Рис. 1 . Показания прозрачности 10.08. 2016 года

Рис. 2. Показания прозрачности 10.08. 2017 года

Приложение 5

Таблица 1

Показания определения цветности водоема 10.08.2016 года

Проба	Цвет
Около берега	желтовато - коричневый
2  метра от берега	желтовато - зеленоватый

Таблица 2

Показания  определения цветности водоема 10.08. 2017 года

Проба	Цвет
Около берега	желтовато - коричневый
2  метра от берега	желтовато - зеленоватый

Приложение 6

Рис. 1. Определение Органических веществ

Рис. 2. Определение хлорид - ионов

                                                    

			Рис. 4. Определение активного хлора

 

			Рис. 6. Определение прозрачности
	Рис. 5. Определение ионов железа

 

	Рис. 7. Определение ионов железа		Рис. 8. Работа с определителем