Изучение свойств воды и охрана родника в деревне Коротановово

Исследовательская работа

Изучение свойств воды и охрана родника в деревне Коротаново

 (Чебаркульский район, Южный Урал)

Автор:

Сибагатуллин Урал , Челябинская область,

Чебаркульский район,

МОУ «Коротановская ООШ », класс 8

Научный руководитель:

Еловикова  Светлана Владимировна,

учитель биологии и географии высшей категории

МОУ «Коротановская ООШ »

Чебаркуль- 2018

Аннотация

Изучение свойств воды и охрана родника в деревне Коротаново

 (Чебаркульский район , Южный Урал)

Автор  : Сибагатуллин Урал, Челябинская область, Чебаркульский муниципальный район,                 д.Коротаново.

Цель работы : Изучение свойств воды и  вовлечение учащихся в практическую деятельность по изучению природы своего края через природоохранную деятельность, формирование потребности в защите родной природы.

Методы исследования:

-        полевые: отбор проб воды;

-        органолептические: изучение органолептических показателей воды;

-        гидрохимические: химический анализ образцов  воды;

-        сравнительно – описательные;

Практическая значимость: проведенное исследование имеет практическую значимость, так как полученные результаты могут быть использованы в качестве основы для дальнейшего мониторинга качества воды из разных источников.

Заключение

Совокупность полученных при мониторинге данных дает возможность сделать следующие выводы:

1. При проведении сравнительного анализа физических и химических показателей родниковой и водопроводной воды установлено, что вся исследуемая вода соответствует государственным стандартам, то есть не превышает ПДК.

 2. Следовательно, такую воду  можно применять без предварительной очистки. Вкусовые качества родниковой воды лучше по сравнению с водопроводной водой, а  вот вода из пруда не соответствует ПДК.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение…………… …………………………………………………….. 4

            Общая характеристика водных ресурсов России

      2)      Цель и задачи  работы …………………………………………………  5

      3)      Актуальность …………………………………………………

    4 )      Практическая часть ……………………………………………………….

     5 )      Заключение…………………………………………………….

     6)   Список использованной литературы ………………………………

     7)     Приложение

3

Введение

«У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь. С тобой во всём существе разливается блаженство, которое не объяснить только нашими пятью чувствами. Ты нам возвращаешь силы и свойства, на которых мы уже давно поставили крест. Твоим милосердием снова отворяются иссякшие родники сердца. Ты величайшее в мире богатство…»

                                                                                                                              А. Сент-Экзюпери

Общая характеристика водных ресурсов

Вода - одно из самых распространенных на Земле химических соединений. Без воды невозможно существование самой жизни. Вода - носитель механической и тепловой энергии играет важнейшую роль в обмене веществом и энергией между географическими районами Земли. Этому во многом способствуют  ее физические и химические свойства. Один из основоположников геохимии, В.И. Вернадский, писал: "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 бы ее не заключало. Все земное вещество - под влиянием свойственных воде частных сил, ее парообразного состояния, ее вездесущности в верхней части планеты - ею проникнуто и охвачено".

В наши дни природные ресурсы, к которым относится пресная вода,  становятся все более ценными. Существует множество государств, вынужденных искать за своими пределами не только нефть и газ, древесину и продукты питания, но и обычную пресную воду. Наша страна богата многими ископаемыми, лесами, посевными площадями. И запасы воды одни  из самых объемных в мире. Однако водные ресурсы нуждаются в  охране.

4

Цель работы.

1. Вовлечение учащихся в практическую деятельность по изучению природы своего края через природоохранную деятельность, формирование потребности в защите родной природы

2.  Количественная и качественная оценка содержания микроэлементов в родниковой  и водопроводной водах  и воды из пруда

3. Определение некоторых микроэлементов для диагностики экологического состояния среды и здоровья населения.

Задачи:

1        Ознакомление жителей деревни с результатами исследований и планом работы по  природоохранной деятельности учащихся школы.

2        Формирование экологической культуры.

3        Проведение сравнительных анализов физических и химических показателей родниковой и водопроводной воды и воды из пруда.

4        Изучение учебной и дополнительной  литературы для получения информации о родниковой воде, методах ее исследования, факторах, влияющих на качественный и количественный состав родниковой и водопроводной вод, влиянии отдельных микроэлементов на здоровье человека;

5        Приведение к соответствующим выводам.

5

Актуальность проблемы.

Если говорить о дне сегодняшнем, то в России нет регионов, которые бы остро испытывали нехватку  питьевой воды так, как это уже происходит в некоторых странах. Другое дело, что источники питьевого водоснабжения почти во всех экономически развитых районах нашей страны загрязнены. Особо  бережного отношения требует эксплуатация подземных водных запасов. Подземные воды в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения по сравнению с поверхностными отличаются более стабильным качеством, лучше защищены от источников загрязнения и во многих случаях могут быть получены в непосредственной близости от потребителя.

Важным источником воды являются подземные воды. К настоящему времени в  Челябинской области разведаны практически все крупные месторождения подземных вод для водоснабжения городов, райцентров и других крупных потребителей. Разведано 40 месторождений и участков подземных вод с эксплуатационными запасами около 600 тыс. м³/сутки, при этом вовлечено в эксплуатацию только чуть больше половины (55%) с суммарным  водоотбором до 300 тыс. м³/сут. или 50% от подготовленных к эксплуатации запасов подземных вод. Наиболее крупные водозаборы на разведанных запасах работают в районе г. Магнитогорска, полностью обеспечивая город водой для хозяйственно-питьевых нужд в количестве до 210 тыс. м3/сут. Помимо разведанных месторождений и участков в области имеется большое количество одиночных водозаборных скважин, эксплуатирующихся на неутвержденных запасах подземных вод. Общее количество одиночных скважин составляет около 9 тыс. с ориентировочным суммарным водоотбором до 1 млн. м³/сут. В том или ином количестве используют подземные воды практически все населенные пункты области. Подземные  воды к востоку от Коркино, Еманжелинска и Красногорска в Челябинской области на протяжении многих десятилетий служили источником их водоснабжения. Как подземные, так и поверхностные водные ресурсы используются на следующие цели:

–    на хозяйственно-питьевые нужды;

–    на производственные нужды;

–    на нужды сельскохозяйственного водоснабжения и регулярного орошения.

На контроле Территориального управления Роспотребнадзора по Челябинской области находился 1271 источник централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, в том .числе для хозяйственно-питьевых целей используется 30 открытых водоемов. Остальные источники, т.е. большее их количество, являются подземными – 97,7 %.

Подземные водоисточники в сельских населенных пунктах не имеют утвержденных проектов, зон санитарной охраны источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и водопроводов. Не утверждены и границы зон санитарной охраны и мероприятия по предотвращению загрязнений водоисточников, за исключением 15 в Троицком районе, 28 водопроводов Еткульского района и 15 в стадии разработки, 10 водопроводов Сосновского района, 11 в Кусинском районе.

Фактическая обеспеченность населения централизованным водоснабжением:

– городского – 99,1 %,

– сельского – 87,6 %,

– из поверхностных источников – 54,7 %,

– из подземных источников – 42,3 %.

Крайне неудовлетворительное качество воды по санитарно-химическим показателям отмечалось в питьевых источниках г.г. Карабаша, Еманжелинска, Южноуральска, Чебаркульского, Карталинского, Красноармейского, Агаповского, Кизильского районов.

Природными особенностями большинства подземных водоисточников Красноармейского, Аргаяшского, Увельского, Кунашакского, Еткульского районов является повышенное содержание железа – свыше 3 ПДК. В Кизильском, Варненском, Краснармейском районах в воде скважин повышен уровень жесткости до 15 мг/экв/л.

Для большинства поверхностных водоемов, используемых в качестве источников централизованного питьевого водоснабжения крупных городов, характерны повышенная цветность, окисляемость воды и биохимическая потребность в кислороде, значительное содержание марганца, железа, органических веществ. Даже наличие комплекса сооружений по очистке и обеззараживанию воды не позволяет получить питьевую воду, отвечающую гигиеническим требованиям. В результате населению ряда городов (Златоуст, Кыштым, Карабаш, Чебаркуль, Нязепетровск и др.)

подается питьевая вода, не отвечающая гигиеническим требованиям, независимо от сезона года, по цветности и перманганатной окисляемости.

Указанные обстоятельства подтверждают необходимость проведения неотложных мер по оздоровлению поверхностных водоисточников, совершенствованию технологических схем водоподготовки с целью предотвращения неблагоприятного воздействия на здоровье населения нестандартной питьевой воды.

Около 3 % населения (107200 человек) для хозяйственно-питьевых целей используют воду нецентрализованных источников водоснабжения.

Чебаркульский муниципальный район расположен в центре Челябинской области. Административный центр - город областного подчинения Чебаркуль - расположен на берегу одноименного озера.

Чебаркульский район называют "краем голубых озер", в северной части района среди множества озер находятся памятники природы: озера Большой Кисегач и Еловое, на берегах которых расположились известные здравницы. На территории района более 30 озёр , 7 болот; имеются Камбулатовское водохранилище и 7 прудов. Протекают крупные реки: Биргильда, Бишкиль, Камбулат, Коелга, Сухарыш, Увелька и много малых рек и ручьев.

Единственный в городе Чебаркуле источник питьевого назначения – это одноименное озеро. Озеро испытывает большую антропогенную нагрузку. Из-за внешних загрязнений качество воды не идеально: оно имеет высокий коэффициент окисляемости – 7,8  вместо нормативных 5,7.

Объем ежегодного  водопотребления (использование свежей воды) населением Чебаркульского района составляет около 4,0 млн. куб.метров.

В районе находится 40 гидротехнических сооружений, которые закреплены за собственниками и поддерживаются ими в исправном состоянии. Контроль содержания ГТС осуществляет Росприроднадзор.

В настоящее время из-за стремительного развития промышленности, увеличения числа автомашин и в связи с нехваткой средств и ресурсов на решение экологических проблем происходит необратимый процесс загрязнения окружающей среды, идеально чистой воды уже практически нет. Поэтому при использовании воды из индивидуальных источников водоснабжения  - колодца или скважины -  непременно возникает вопрос о ее качестве и соответствии всем действующим нормативам. К сожалению, такая вода зачастую этим стандартам не соответствует.

В этих случаях необходимо использовать устройства как для доочистки водопроводной воды, прошедшей предварительную обработку на муниципальных очистных сооружениях, так и для очистки воды, добываемой из скважины или другого водоисточника.

Вода, пригодная для употребления внутрь, должна отвечать критериям качества, то есть быть безопасной для здоровья и приятной на вкус. В мировой практике эти критерии были утверждены Европейским сообществом и приняты в каждой из стран. В нашей стране действует ГОСТ "Вода питьевая", согласно которому муниципальные службы обязаны следить за качеством питьевой воды. По характеристикам источника водозаборы, разделяют на подземные и поверхностные. Подземные источники водоснабжения, как правило, отличаются более стабильными характеристиками качества воды и относительной защищенностью от загрязнения с поверхности. Поверхностные источники водоснабжения отличаются высокой производительностью, но требуют постоянного надзора за соблюдением санитарно-технического состояния территории поверхностного источника: озера, реки.

Практическая часть

Деревня Коротаново относится к Тимирязевскому сельскому поселению (Чебаркульский район). Расположена в западной  части района, в верховьях рек Каратановка и Сухарыш. Рельеф — холмистая равнина(Зауральский пенеплен). Ландшафт — лесостепь с ленточными сосновыми борами. С юга к деревне примыкает лесной массив. Местность болотистая, в месте слияния рек сооружен небольшой пруд. Коротаново связано грунтовыми и шоссейными дорогами с соседними населенными пунктами. Рядом с шоссейной дорогой Варламово- Бишкиль располагается родник. Раньше родник был обложен деревянным срубом. В настоящее время -  каменный колодец, на  дне которого из -  под  земли бьёт ключ. А сверху крыша в виде купола из поликарбоната. Облагородить родник помогла сельская администрация посёлка Тимирязевский. Грузопоток машин через наш населенный пункт увеличился, и проезжающие грузовые и легковые автомобили стали чаще останавливаться, В чём причина? Оказывается, вода в нашем роднике очень вкусная и чистая. И кто хоть раз её пил, возвращается снова , чтобы набрать воды .Набирают её и в канистры , и в стеклянные банки, и в пластиковые бутылки. Во время стоянок посетители родника не всегда заботятся о чистоте территории рядом с источником, хотя рядом находятся мусорные баки. А какое паломничество за водой из нашего родника бывает на Крещенье!. Все хотят набрать освещённой воды в этот день.

Берут воду из родника и жители деревень Коротаново и Казбаево, даже несмотря на то , что у них вода поступает из водопроводного крана или  из скважины, которая пробурена во дворе. Почему? Говорят, вода в роднике мягкая и не оставляет накипи при  кипячении. Я  решил вместе со своим руководителем выяснить, правда это или нет. А еще обратил внимание на загрязненность территории вокруг родника. Меня заинтересовали физические и химические свойства воды и чистота родника.(приложение1)

 В октябре 2017 году мною был сделан забор воды из родника и пруда деревни Каратаново, а также взята проба воды из водопроводного крана в школе. Мы провели в независимой лаборатории сравнительный экспресс-анализ (приложение1) вводных ресурсов поселка Каратаново, для этого взяли пробы воды из пруда, дающего начало реке Каратановке, которая впоследствии впадает в реку Сухарыш, из родника, находящегося на территории деревни, и водопровода. Источником поступления  воды в водопровод  является артезианская скважина. Артезианские водоносные горизонты залегают между двумя водоупорными слоями и надежно защищены от поверхностного загрязнения. В отличие от грунтовых вод, они часто имеют отдаленную область питания — за несколько километров и даже за десятки и сотни километров

По результатам анализа мы можем сделать вывод, что питьевая вода, поступающая в водопровод, соответствует нормативам химического состава по всем показателям, исключая жесткость. Вода из пруда и водопровода относится к группе жестких вод (8,0-12,0). А вода из родника и по жесткости не превышает предельно допустимую концентрацию, и является водой средней жесткости (4,0-8,0). Оптимальный физиологический уровень жесткости составляет 3,0-3,5 мг-экв/л. Жесткость выше 4,5 мг-экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. А вот  мягкую воду лучше применять для купаний, ванн, при мытье головы и проведении лечебных процедур. Она нейтрализует действие жесткой и уменьшает вред, который та наносит организму. Но также вредно регулярно использовать и мягкую воду. Недостаток в ней минеральных солей приводит к ломкости костей, понижению общей сопротивляемости организма, повышенной поражаемости зубов кариесом.

Цветность – показатель качества воды, обусловленный главным образом присутствием в воде гуминовых кислот, а также соединений железа (Fe3+). Количество этих веществ зависит от геологических условий в водоносных горизонтах и от количества и размеров торфяников в бассейне исследуемой реки. Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в степях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, в то время как весной в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей – цветения воды - оно повышается. Подземные воды, как правило, имеют меньшую цветность, чем поверхностные. Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды. При этом очень важно выяснить причину цветности, так как методы удаления, например, железа и органических соединений отличаются. Наличие же органики не только ухудшает органолептические свойства воды, приводит к возникновению посторонних запахов, но и вызывает резкое снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что может быть критично для ряда процессов водоочистки. Некоторые в принципе безвредные органические соединения, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны образовывать очень вредные и опасные для здоровья человека соединения. Из нашего анализа воды видим, что цветность поверхностного водоема довольно

высокая, таким образом, можно предположить присутствие в воде гуминовых и фульфовых кислот, а также соединений железа (Fe3+).

Мутность – показатель качества воды, обусловленный присутствием в воде нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения. Причиной мутности поверхностных вод являются илы, кремниевая кислота, гидроокиси железа и алюминия, органические коллоиды, микроорганизмы и планктон. В грунтовых водах мутность вызвана преимущественно присутствием нерастворенных минеральных веществ, а при проникании в грунт сточных вод – также и присутствием органических веществ. по показаниям влияния на здоровье мутность не нормируют, однако, с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 (мг/дм³), Для источников  водоснабжения.по уровню рН воды можно условно разделить на несколько типов воды.(Приложение 2) Выбранные нами источники относятся к нейтральной воде – это водопроводная вода, и к слабощелочным водам – это родник и пруд.

Вода – это источник жизни на Земле. Поэтому её необходимо не только охранять, но и бережно расходовать. В связи с этим, высказывние:  «Расходуй воду экономней, ведь реки не бездонны, помни» становится сегодня актуальным. Итак, мы выяснили, что вода из родника по своим характеристикам лучше, чем из  водопровода, туда она поступает из артезианской скважины.

А что сделать, чтобы чистота родниковой воды не ухудшилась? А опасения эти не напрасны ( приложение 3).Много мусора оставляют после себя посетители родника. Учащиеся Коротановской школы весной и осенью посещают родник с целью уборки территории вокруг  него,чтобы мусор и грязь не попали в источник(приложение 3). Стояла здесь табличка перед спуском к роднику: «Не бросать деньги и не мусорить», теперь её нет. Надо восстановить  как напоминание о том , что здесь нельзя мусорить

Одним из условий реализации природоохранной деятельности является единство классной и внеурочной работы по изучению проблемы, связанной с охраной водных ресурсов. Только ежедневная природоохранная деятельность каждого жителя деревни поможет сохранить наш родник. Деятельность учащихся во  внеурочной деятельности позволит узнать не только, что -  то новое о водных ресурсах, но и наметить, как их сохранить. Внеурочная деятельность включает в себя занятия по краеведению Челябинской области,  где изучаются и вопросы, связанные с охраной водных ресурсов своей деревни , В сентябре — октябре проводились различные экскурсии на родник и пруд, созданный

 для хозяйственных нужд в деревне Коротаново. Во время экскурсий учащиеся делали фотографии, проводили наблюдения, вырабатывали рекомендации по улучшению состояния окружающей среды вблизи.

 План  работы по природоохранной деятельности учащихся школы:

• Конкурс фотографий «Вода -  источник жизни»;
• Сочинения «Наш родник»;
• Выпуск листовок «Расходуй воду экономно»;
• Изготовление таблички «Не бросать деньги и не мусорить»;
• Регулярные акции «Родник — чистый берег»;
• Знакомство родителей с результатами исследований.

Заключение

Выводы.

            В результате проделанной работы решены все поставленные задачи:

1.  При изучении качественного состава родниковых и водопроводной вод, а также воды из пруда были опытным путем определены химические и физические свойства воды.  При проведении сравнительного анализа физических и химических показателей родниковой и водопроводной воды установлено, что вся исследуемая вода соответствует государственным стандартам, то есть не превышает ПДК. Следовательно, такую воду  можно применять без предварительной очистки. Вкусовые качества родниковой воды лучше по сравнению с водопроводной водой, а вот вода из пруда не соответствует ПДК.
2. Составлен план  работы по природоохранной деятельности учащихся школы.
3. В ходе изучения литературы мы много нового узнали о родниках, методах исследования родниковой воды, факторах, влияющих на  качественный и количественный состав родниковой и водопроводной вод, влиянии отдельных микроэлементов на здоровье человека.

Приложение 1

Октябрь 2018

 Приложение 1                    Лабораторный экспресс анализ воды (д.Коротаново)

№	Определяемые показатели	Пруд	Родник	Водопровод	ПДК питьевой воды
Органолептические показатели
1	Запах при 200С/600С (балл)	2/3	1/2	1/2	1/2
2	Цветность (0Цветности)	55	3	1	20
3	Мутность (мг/дм3)	4,7	0,2	0	1,5
Обобщенные показатели
4	Водородный показатель рН	8,13	8,06	7,31	6-9
5	Жесткость общая (0Жесткости)	10,1	6,7	10,9	7,0
6	Жесткость (Са2+) (0Жесткости)	1.9	1.0	2.8
Неорганические и органические показатели
7	Железо (Fe) общее (мг/дм3)	0,4	<0,1	<0,1	0,3
8	Сульфаты (SO42-) (мг/дм3)	35	4	44	500
9	Хлориды (Cl-) (мг/дм3)	9.2	3.5	30.5	350
10	Аммоний-ион (NH4) (мг/дм3)	0.26	<0.05	0.2	1.5
11	Нитраты (NO3) (мг/дм3)	14.2	36.9	39.6	45
12	Нитриты (NO2) (мг/дм3)	0.1	0.005	0.006	3.3
13	Щелочность (мг/дм3)	9,6	5,7	9,6
14	Общая минерализация (солесодержание) (мг/дм3)	629	430,5	749	1000

Приложение 2                   Характеристика вод по рН

Тип воды	Величина рН
сильнокислые воды	< 3
кислые воды	3 - 5
слабокислые воды	5 - 6,5
нейтральные воды	6,5 - 7,5
слабощелочный воды	7,5 - 8,5
щелочные воды	8,5 - 9,5
сильнощелочные воды	> 9,5

Список использованной литературы: Авцын А.П. Микроэлементозы человека.//Клиническая медицина. -1987.-№6.-с.36. Алексеенко В.А. Геохимия и окружающая среда. - М. - Наука. 1990. - с. 142. Вадковская И.К., Лукашев К.И. Химические элементы и жизнь в биосфере. - Минск. - Высшая школа. - 1981. - с.45, 58, 78. Вайнер А.И. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. - М., В. шк. - 1960. - с.544. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии.//М., Л. — 1934. Габуда С.П. «Связанная вода. Факты и гипотезы», Новосибирск, Наука, 1982г. Гигиена. Под общей ред. Акад. РАМН Г.И.Румянцева. - М. - ГЭОТАР медицина. - 2000. - с. 176-179. ГН-1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1315-03. Довгуша В.В., Тихонов М.Н. От экологии и медицины - к экологической медицине.//Гиг. сан. - 1994. - №4. - с.70-75.