Научный проект по географии

Краевой  конкурс «Моя малая родина»

в 2014- 2015 учебном году

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА Р. КИЛЕРМЕСС

Гугнин Михаил Дмитриевич

 Адрес:  Краснодарский край, г. Белореченск, ул. Свердлова 1

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

 средняя общеобразовательная школа №68 7Б

 Научный руководитель:  Гончапрова С.В.     учитель географии и биологии

Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы № 68

Оглавление.

Введение  ………………………………………………………………….…...	3
1.1 Актуальность исследования  ………………………………………	3
1.2 Цель работы…………………………………………………………	4
1.3 Задачи работы ………………………………………………………	4
Литературный обзор ………………………………………………………......	6
Исследование водоемов ……………………………………………………….	9
3.1 Описание водоема …………………………………………….......	9
3.2 Гипотезы  «цветения» водоемов……………………………………	9
3.3 Физико химический  и биологический анализ водоема …….........	10
Рекомендации по возможному сохранению водоёмов ……………………...	13
Список литературы ……………………………………………………………	14
Приложение № 1………………………………………………………………..	15
Приложение № 2………………………………………………………………..	16
Приложение № 3………………………………………………………………..	17
Приложение № 4………………………………………………………………..	19

Гугнин Михаил Дмитриевич

Краснодарский край, г. Белореченск,

МБОУ СОШ 68, 7 Б класс

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА Р. КИЛЕРМЕСС

Научный руководитель: Гончарова Светлана Викторовна учитель географии и биологии,

МБОУ СОШ 68

1.Введение

1.1  Актуальность исследования.

В настоящее время проблема загрязнения рек, пресноводных озер особенно актуальна, т.к. они являются одними из источников чистой воды. Реки  и озера, оказавшиеся в городской черте, имеют большую эстетическую и рекреационную ценность и подвержены сильному рекреационному и промышленному воздействию. Это воздействие ощущается на всех компонентах экосистемы озер, прежде всего на составе и соотношении количеств различных видов растений и животных, обитающих в толще воды и на дне. Многие водные организмы являются хорошими индикаторами условий обитания, поэтому, изучив состав и динамику обилия таких видов-индикаторов, можно оценить по их наличию и количественному развитию качество воды водоема и его экологическое состояние.

Для этих целей в течении нескольких лет проводился мониторинг реки  протекающей через частный сектор в северной части города Белореченск – р. Келермес, [приложение №1] Пробы  воды и фитопланктона, отбирались  на реке в июне - июле  и сентябре  2013, 2014 г. Отобрано по  6 проб на р. Келермес. Пробы воды отбирались с поверхностного горизонта и прибрежно-придонной зоне.

Среди всех экологических групп, развивающихся в водоемах, особое место принадлежит сообществу микроскопических водных растений, развивающихся в толще воды - фитопланктону. Являясь продуцентами органического вещества, водоросли выделяют кислород при фотосинтезе, а при избыточном своем развитии вызывают "цветение" воды и ухудшение ее качества. «Цветением» воды называют массовое развитие одного или нескольких видов водорослей, обитающих в толще воды или на дне водоёмов. «Цветение» могут вызывать представители разных отделов водорослей. В пресноводных экосистемах чаще других «цветение» вызывают сине-зеленые (цианопрокариоты), золотистые, желто-зеленые, диатомовые, криптофитовые и зелёные водоросли. В умеренных масштабах «цветение» повышает биологическую продуктивность водоёмов , что связано с поступлением в водную среду продуктов жизнедеятельности водорослей: белков, свободных аминокислот, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов, стимулирующих развитие гидробионтов. «Гиперцветения» ухудшают качество воды, снижают биологическую продуктивность, представляют серьёзную угрозу для жизни и здоровья людей, вызывают болезни и массовую гибель рыб, бентосных, планктонных и нейстонных беспозвоночных, а также водоплавающих птиц и млекопитающих, создают проблемы на водозаборных станциях, водохранилищах, рекреационных водоёмах Одними из основных и опасных возбудителей «цветения» воды являются цианопрокариоты, сине-зеленые водоросли, цианобактерии. Это связано со способностью данной группы прокариотных организмов продуцировать токсины, опасные для человека и животных. Многие виды водорослей являются биологическими индикаторами, например, показателями содержания органических веществ в воде(сапробности).  Поэтому мы и выбрали фитопланктон как индикатор качества воды.

1.2 Цель работы:

Провести исследование водоемов, анализ состава и обилия фитопланктона, а также оценка экологического состояния и качества воды по индикаторным видам.

1.3 Задачи работы:

Исследовать воду водоема на предмет содержания в ней растворенного кислорода и химических элементов, вызывающих зарастание.

Определить, какие группы организмов населяют водоем и на основании этого сделать выводы о степени загрязнения.

Определить источники попадания в водоем химических элементов, вызывающих зарастание.

На основе проделанной работы сделать выводы о динамике пригодности данного водоёма как рекреационной зоны.

Гугнин Михаил Дмитриевич

Краснодарский край, г. Белореченск,

МБОУ СОШ 68, 7 Б класс

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА Р. КИЛЕРМЕСС

Научный руководитель: Гончарова Светлана Викторовна учитель географии и биологии,

МБОУ СОШ 68

2. Литературный обзор.
        Как показано на рисунке 1 [приложение №2], автотрофные и гетеротрофные компоненты сообщества нередко налегают друг на друга слоями, причем наибольшее число организмов находятся в верхнем слое, куда поступает световая энергия, необходимая для фотосинтеза. Рисунок 1 упрощенно передаёт структуру водной системы, образом которой может быть пруд, озеро, река или море. На суше автотрофы - это обычно крупные растения с корнями, тогда как в водоемах это микроскопические водоросли, называемые фитопланктоном.

Всем известно явление «цветения» воды, которое нередко можно наблюдать в озерах, прудах, реках и мелких лужах. Оно настолько привлекает к себе внимание, что необходимо дать отчет в том, чем оно обусловливается и каковы его причины. «Цветение» воды вызывается массовым развитием запаха. Привкусы и запахи  могут появиться от развития в воде некоторых водорослей, а также за счёт разложения органического вещества. Источником запаха так же могут быть  сточные воды. Запах является  объективной характеристикой  восстановительной способности воды  водоёма . запах сероводорода говорит о наличие восстановительных процессов. Запах аммиака может характеризовать степень антропогенного загрязнения водоёма. Вода с выраженным запахом является благоприятной  средой  для роста и развития специфических  групп бактерий, но не пригодна  для жизни большинства  других  микроорганизмов.

Прозрачность. На прозрачность влияют взвешенные в воде различные вещества (в том числе и фитопланктон), температура и цвет воды. Как правило, прозрачность воды уменьшается после дождей и в периоды паводков. Чем   ближе цвет приближается к голубому, тем прозрачнее вода, к желтому - прозрачность снижается, что наблюдается  в водоёмах с гумусовыми водами.

Цветность. Водоёмы различаются  по цветности, которая определяется  содержанием в воде гуминовых  органических  кислот. Гуминовые кислоты образуются при неполном разложении в воде органических веществ. Цветность воды характеризует  концентрацию органического вещества. Темноокрашенные водоёмы получают своё питание из болот. Светлоокрашенные водоёмы питаются подземными источниками, родниками, атмосферными осадками.

Минерализация. По содержанию в воде растворенных солей, воды подразделяются на три группы: с водой низкой минерализации (сумма ионов до 100 мг/л); с водой средней минерализации (100-500 мг/л); с водой повышенной минерализации (500-1000 мг/л).

 Жесткость. Наличие в воде катионов  кальция  и  магния  обуславливает жёсткость воды.

Кислотность. Концентрация ионов водорода определяет кислотность воды. Природные водоёмы с pH  от 3,4 до 6,95 относят к кислым, с pH  от 6,95 до 7,3 к нейтральным и с pH от 7,3 до10 к щелочным. Оптимальной для развития водных форм жизни  считается pH  5,5-8,5.

Содержанием  органического вещества. В водоёме в результате жизнедеятельности водных  организмов и растений и при распаде после их гибели образуется органическое вещество. Так же органическое вещество поступает с водосборной площади. Все изменения, происходящие дальше с органическим веществом, связаны главным образом  с жизнедеятельностью бактерий. Микроорганизмы, населяющие водоёмы, превращают сложные органические вещества  в более простые и в конечном итоге в минеральные. Выделяющиеся  при этом энергия служит источником их существования и естественно в данном процессе потребляется растворённый в воде кислород, необходимый для окисления органических веществ, или для так называемого аэробного дыхания. Распад органического вещества в природных водах называется процессом минерализации.

Содержание кислорода. Кислород является важным компонентом для жизни живых организмов. Он определяет скорость разложения органического вещества. Концентрация кислорода зависит от интенсивности газообмена между водой  атмосферой, а так же от интенсивности процессов разложения органического вещества.      

Накапливающиеся в водоёме вещества являются токсическими и даже патогенными для животных и людей. Вода приобретает неприятный запах и становится непригодной для питья, купания и других целей. Этот процесс отражен в схеме [приложение №4]

Гугнин Михаил Дмитриевич

Краснодарский край, г. Белореченск,

МБОУ СОШ 68, 7 Б класс

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА Р. КИЛЕРМЕСС

Научный руководитель: Гончарова Светлана Викторовна учитель географии и биологии,

МБОУ СОШ 68

3. Исследование водного объекта.

  3.1 Описание водоёма.

Устье реки находится в 65 км по правому берегу реки Белой, длина  реки Келермесс — 32 км, площадь её водосборного бассейна — 104 км²  Река Келермес протекает в северной части г. Белореченска  с С-В на Ю-З,. Местность равнинная, большие холмы отсутствуют. В некоторых местах  нарушая санитарную зону хозяйственные постройки, приусадебные участки спускаются к урезу воды.  Грунтовые воды залегают на глубине 3-4 метра.

   Средняя глубина равна 0,60 м.   Длина-24 км.   Ширина-1- 5 м.   Площадь-2400м^2. начинается река на границе Белореченского района и  ст.Ханской Республики Адыгея из подземных источников.

   3.2 Гипотезы о зарастании водоема.

   Как известно зарастание вызывают три основных химических элемента – это азот, фосфор и калий. В связи с этим я выдвинул 4 предположения «цветения» водоёмов :

1)      Мыло и стиральный порошок, который содержал  фосфор,  попадают  со сточными водами от расположенных рядом жилых построек в реку .

2)      Азот содержится в навозе, а так  как вокруг находятся частные подворья оттуда навоз попадал в реку  с весенними талыми водами.

3)      Некоторые  жители прибрежной зоны устраивают несанкционированные свалки мусора на берегу р. Келермес.

4)      На зарастание реки оказывает влияние ил (сапропель), накопленный за долгие годы и, по всей видимости, содержащий в себе биогенные элементы азот, фосфор и калий.

3.3 Физико-химический  и биологический анализ водоема

Содержание растворенного кислорода (лит 4,5).

 Главный показатель качества воды – это наличие в ней растворенного кислорода. Измерения я проводил в июне - сентябре. Набирала  воду в две колбы, плотно закрывал, при этом чтобы в них не было пузырьков воздуха. Путём проведения химического анализа методом Винклера определял количество кислорода в первой колбе. Через 6 дней измерял количество кислорода во второй колбе. Нашёл, сколько кислорода потребляют организмы, живущие в воде. Для этого нужно вычесть из количества кислорода в первой колбе его количество во второй.

            Анализ показал, что в середине лета при первом заборе воды в июне первоначально кислорода было 11,52 мг/л, а через 6 дней – 3мг/л. Первое значение говорит о том, что в воде достаточно много кислорода. Это можно объяснить малой глубиной водоёма. Но и потребляется также много кислорода что говорит об интенсивном процессе эвтрофирования водоема и как следствие о наличии в воде биогенных элементов.  В сентябре  в период когда на реке было много сине-зеленых водорослей содержание кислорода было 9,82 мг/л, а через 6 дней – 2мг/л .

Содержание в воде соединений азота .

 Отобранные  пробы  воды были отправлены  в районную СЭС, где был проведены  анализы  на наличие в воде ионов аммония, нитрат-, и нитрит-ионов.  В речной пробе концентрация нитритов оказалась равна 0,001мг/л, нитраты отсутствовали, а концентрация ионов аммония составила 0,3 мг/дм³.

 При анализе минеральных удобрений, используемых  на приусадебных участках в пределах водосбора, были обнаружены удобрения, содержащие ионы аммония, сульфат ионы, ионы калия. Нитрат и хлорид ионы в исследуемых образцах удобрений отсутствовали.

В пробе воды взятой из пруда концентрация нитратов, нитритов и ионов аммония  была незначительной.

Сопоставляя результаты исследования воды и состава удобрений можно говорить о попадании удобрений в реку  с весенними водами.

Запах (лит 4,5).

Показателем качества так же является запах. Он определяется при 20⁰ С и при 60⁰ С в сосуде с широким горлышком. В исследуемых  пробах  был обнаружен слабый илистый запах, по которому можно судить о некоторой степени эвтрофирования.

Кислотность (лит 4,5).

рН воды в водоеме, определенная универсальным индикатором оказалась равным 5. Данное значение кислотности является не совсем нормальным для водоема, но при таком значении организмы еще могут жить в водоеме. Повышенная кислотность может явится следствием выпадения кислотных осадков, но вероятнее всего такая кислотность связана с накоплением в воде гуминовых кислот, образующихся опять же в результате эвтрофирования.

Оценка качества воды по организмам макрозообентоса

Простой и  между тем  дающий  хорошие результаты способ оценки качества вод основывается на определении количества групп организмов, населяющих  водоём. Этот способ пригоден для изучения  малых водоёмов  и водотоков. Данная система разработана  Ф. Вудивиссом (лит 2). Сбор  материала проводится на нескольких участках водоёма. На каждом  из этих участках точки отбора проб выбираются  с таким расчётом, чтобы охватить  все основные биотопы – каменистые, песчаные, илистые грунты, заросли макрофитов.

Для исследования вод в реке пробы воды отбирались с поверхностного горизонта. Концентрация проб воды осуществлялась методом отстаивания. Определение водорослей проводили на влажных препаратах под микроскопом при увеличении в 600 раз с помощью "Определителя низших растений", том 1 и том 2 (Курсанов и др., 1953), а также с помощью пособия "Пресноводные водоросли Украинской ССР" (Топачевский, Масюк, 1984). Обилие видов оценивали по видоизмененной шкале Стармаха:

1.         очень редко, водоросли присутствуют не в каждом препарате;

2.         единично, 1 - 6 экземпляров в препарате;

3.         мало, 7 - 16 экземпляров в препарате;

4.         порядочно (среднее) - 17-30 экземпляров;

5.         много, 31 - 50 экземпляров в препарате;

6.         очень много - абсолютное преобладание, более 50 экземпляров в препарате [Экологический мониторинг,1995]

Кроме того, определял частоту встречаемости каждого вида водорослей (% проб, в которых был отмечен данный вид). Степень "цветения" воды оценивалась по суммарному обилию всех видов в каждой пробе. Качество воды оценивалось по характеристике сапробности с использованием индикаторных видов фитопланктона. Значение сапробности каждого вида брали из "Унифицированных методов исследования качества вод" часть 3 (1977).

В результате исследования фитопланктона было обнаружено 34 вида водорослей с преобладанием диатомовых (11 видов, 31%), зеленых (10 видов, 29,7%), золотистых (3 вида, 9,4%), синезеленых (3 вида, 9,4%) и динофитовых (5 видов, 8%).  по числу видов четко преобладали диатомовые и зеленые водоросли. Виды с максимальной встречаемостью, часто вызывают "цветение" в водоема, подверженного заметному антропогенному воздействию.

Гугнин Михаил Дмитриевич

Краснодарский край, г. Белореченск,

МБОУ СОШ 68, 7 Б класс

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА Р. КИЛЕРМЕСС

Научный руководитель: Гончарова Светлана Викторовна учитель географии и биологии,

МБОУ СОШ 68

4. Рекомендации по сохранению водоема.

На основании проведенных исследований были разработаны рекомендации по восстановлению и сохранению водоемов :

1.Проводить просветительскую работу среди населения о недопустимости свалки бытовых отходов в санитарной зоне реки . 

2. Рекомендовать местным жителям содержащим скот вывозить навоз на поля весной после таяния снега

4. Продолжить мониторинг выбранных водных объектов с целью  улучшения  их состояния.

Гугнин Михаил Дмитриевич

Краснодарский край, г. Белореченск,

МБОУ СОШ 68, 7 Б класс

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА Р. КИЛЕРМЕСС

Научный руководитель: Гончарова Светлана Викторовна учитель географии и биологии,

МБОУ СОШ 68

5. Список литературы.

1.Беличенко К. 11., Швецов М. М. «Рациональное использование и охрана водных ресурсов» - Россельхозиздат, 1996г.    (282 стр).

2.Берюх А.Ф. Эколого-гигиеническая характеристика водной среды

Белореченского района Краснодарского края

3.Белюченко И.С. Особенности речной гидрологии Краснодарского края // Экология  речных бассейнов: материалы 3-ей Междунар. науч.-практ. конф., 28-30 сентября 2005 г. Владимир: Изд-во Владимир. гос.ун-та, 2005.                                       

4. Оценка качества воды  малых водоемов и водотоков по организмам макрозообентоса. Полякова Т.Н.// Экологические исследования природных вод Карелии. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2003. С 61-76.

5. Патова Е.Н.. Цианопрокариотическое "цветение"водоемов. Журнал Теоретическая и прикладная экология №3 2007

6.Сидоренко Г. И «Санитарное состояние окружающей среды и здоровье населения» - Медицина 1997г   (218 стр.)

7.Шикломанов И. Л. «Влияние хозяйственной деятельности на речной сток» - Гидрметиздат 1995г   (334 стр. )

Приложение №1

 

Районы проведения исследований:

 1. р. Келермес  места произведения заборов

2.  МБОУ СОШ 68

Приложение №2

Рисунок 1

Приложение №3

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Приложение №4

схема