Проект по экологии на тему: «Определение степени загрязнения в окрестностях поселка Тамбукан»

Тема. 

Автор:

Широкова Марина – 9 класс

Руководители:

Хамутова Марина Васильевна –учитель биологии

2013 год

Цель работы: комплексная оценка экологического состояния искусственного водоема окрестностей поселка Тамбукан.

Задачи исследования:

•      определить рекреационную нагрузку на объект в зоне отдыха,

•      выявить основные источники загряз­нения,

•      разработать меры  по улучшению его экологического состояния.

Объект исследования: водоем в окрестностях поселка Тамбукан.

Предмет исследования: экологическое состояние водоема.

Гипотеза: если водоем испытывает антропогенное воздействие, то его экологическое состояние недостаточно хорошее.

                    Материалы и оборудование:

1.Водный сачок.

2.Скребок.

3.Целофановые пакеты.

4.Сита.

5. Банки с крышками 0,5  л.

6.Универсальный индикатор.

7. Походная лопатка.

План.

1. Актуальность.

2.Введение.

2.1.История п.Тамбукан.

2.2.Загрязнение водных объектов.

3.Методы исследования.

4.Физико-химические методы.

4.1.Органолептические показатели воды.

4.1.1.Цвет (окраска)

4.1.2.Прозрачность.

4.1.3.Запах.

4.1.4.Водородный показатель (рН)

4.1.5.Окисляемость.

4.1.6.Качественная проба иона свинца.

4.1.7.Определение ионов железа.

5.Биоиндикационные методы.

5.1.Биоиндикация качества воды по животному населению.

5.2. Определение степени загрязнения водоёма по индексу Майера

5.3.Определение степени загрязнения водоёма по индексу Гуднайта и Уотлея.

5.4. Сапробиологический  анализ.

6. Пути решения.

7.Вывод

8.Предложения.

9.Приложение.

10. Литература.

1. Актуальность работы.

      В связи с большой антропогенной нагрузкой, испытываемой природными комплексами в последнее время, становится актуальной разработка и апробация методик, позволяющих оценивать экологическое состояние природных природно-антропогенных ландшафтов. Так как все компоненты природы тесно и неразрывно взаимосвязаны между собой, то нарушения одного компонента вызывает изменение состояния всех остальных. Поэтому, оценивая состояния одного, можно предполагать и изменения других компонентов. Наиболее остро изменения окружающей природной среды отражаются на биотических компонентах, в том числе и на животном мире.
В последнее время оказываются сильные антропогенные воздействия на поверхностные водоёмы. Это и различные сбросы промышленных и бытовых вод, и шумовое загрязнение, и нарушение структуры водоемов при механическом перемешивании слоёв воды, а также нарушение термического режима. Всё эти факторы приводят к различным изменениям в водных экосистемах, что отражается и на общем состоянии природы и на человеческом обществе.
         Природа окрестностей нашей станицы испытывает наиболее сильное отрицательное влияние человека. Здесь располагается зона отдыха и в течение летнего периода огромное количество населения приезжают отдыхать.  Именно поэтому состояние природных комплексов нашего водоема вызывает сильную озабоченность и большую тревогу.
          К сожалению, не всегда есть возможность проводить комплексные научные исследования, требующие больших материальных затрат и специального оборудования. В таких случаях можно использовать метод биоиндикации, получивший в последнее время широкое признание и распространённость.
         Однако целью данной работы является не только оценка биоразнообразия и устойчивости водных биоценозов, но и привлечение внимания школьников к данной проблеме, что особенно актуально в перспективе дальнейшего ухудшения экологической обстановки в нашем  регионе. Именно в школьном возрасте наиболее удачно можно привить внимание к проблемам охраны природы и бережного к ней отношения.

2. Введение

2.1. Географическое положение ст. Бекешевской.

      Поселок Тамбукан  расположен на берегах реки Этока, при выходе ее из горного уще­лья ( 44* и 7 мин с. ш. и 42* и 17 мин в. д.). Такое положение поселка обеспечивает значительным количеством солнечного тепла. Поселок находится в центре между Каспийским и Чёрным морями, но влияние Чёрного моря незначительно, потому что оно отгорожено высокой стеной Большого Кавказа, а влияние Каспия тоже незначительно, потому что в северной части оно мелководно и зимой замерзает. Площадь  поселка 8,697 га. Территория поселка  граничит с КБР на юге и западе, на севере граничит с территорией муниципального образования с. Этока,  на

Поселк Тамбукан была основана в 1924 году.

Поселк Тамбукан признан экологическим курортом под открытым небом. Здесь собирали целебные травы ещё для солдат царской армии. Наш поселок и прилегающая территория подлежит охране и сбережению, как уникальный уголок природы, объявленного «Памятником природы» краевого значения.

2.2.Загрязнение водных объектов.

        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 приведёт к изменениям в них в худшую сторону, что, несомненно, отразится на благосостоянии человека и на его здоровье.

        Между тем наблюдения за изменениями в состоянии водоёмов очень важны для всего общества и для каждого человека в отдельности. Осознание ограниченности природных ресурсов и необходимости грамотного, бережливого отношения к нашей планете должно стать основой мировоззрения будущего поколения жителей Земли. Первые шаги в этом направлении нужно делать на местном уровне, начиная с исследования окружающей среды своего дома, улицы, села, города, района.

       Вот почему нас волнует тема изучения загрязнения водоёма и его  экологического состояния. Чтобы найти ответ на этот вопрос, мы должны исследовать состояние водоёма окрестностей ст. Бекешевской  с целью изучения его экологического состояния.

        Для достижения цели необходимо было прибегнуть к методам биоиндикации, гидрохимического анализа  и т.д. для того чтобы получить комплексную оценку экологического состояния нашего водоёма.

      Биоиндикация выявляет уже произошедшее или происходящее загрязнение водоёма по индикаторным организмам и функциональному состоянию популяций и биоценозов. К примеру, зоопланктон может быть использован при индикации степени загрязнения водоёмов, прежде всего органическими веществами, особенно когда сравниваются разные водоёмы или достаточно большие участки рек, крупных озёр и водохранилищ.

Экологическое состояние водоёмов в целом изучено пока недостаточно, и эта проблема волнует, побуждает к исследованиям.

     Материалом для экологического исследования водоема  окрестностей ст. Бекешевской стали результаты исследования нашего экологического звена.  Мы проводили гидрохимические, биоиндикационные и др. исследования проб воды, которые собирали самостоятельно на  водоеме. Анализ и сбор проб проводились с 5 июля по 5 октября  2011 года, а затем с 5 апреля по  10 июня 2012года. Пробы воды брали трижды в  исследуемом водоёме.

 3. Методы исследования

     Под биологическим методом вообще понимается оценка качества воды по растительному и животному населению водоёма. Различают два вида биологического анализа: "биоиндикацию", предполагающую исследование водных биоценозов в натуральных условиях, и "биотестирование", основывающееся на биологической оценке качества воды в экспериментальных, лабораторных условиях. Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда. Какой бы совершенной ни была современная аппаратура, она не может сравниться с "живыми приборами",  реагирующими на те или иные изменения, отражающие воздействие всего комплекса факторов, включая сложные соединения различных ингредиентов.  Методы биоиндикации состояния водоемов можно подразделить на три группы. Первую группу составляют те из них, в которых результаты биологического анализа истолковываются на основе индикаторного значения обнаруженных организмов. Ко второй группе относятся способы оценки степени загрязнения по видовому разнообразию населения обследуемого водоёма. В третью группу входят методы, в которых учитывается как индикаторное значение организмов, так и видовое разнообразие. Система наблюдения за реакцией биологических объектов на воздействие загрязнителей называется биологическим мониторингом. Биологический мониторинг включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменения состояния экосистем и их элементов, вызываемого антропогенным воздействием. Идеальная система мониторинга дает возможность количественно оценить состояние среды и ее изменения. Биологическая индикация позволяет оценивать степень загрязнения окружающей среды по существующим биологическим показателям.

4.Физико-химические методы.

4.1.Органолептические показатели воды

4.1.1.Цвет (окраска)

      Для водоемов культурно – бытового значения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 10 см.   

      В исследуемом водоеме вода цвета не имеет, то есть она бесцветная.

4.1.2.Прозрачность

      Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, от содержания химических веществ.

     Мерой прозрачности может служить высота столба воды в (см), при которой можно различить на белой бумаге стандартный шрифт с высотой букв 3, 5 мм.

     Воду хорошо перемешали и налили в высокий цилиндр с внутренним диаметром 2, 5 см и дном из плоско отшлифованного стекла. Цилиндр установили неподвижно над стандартным шрифтом на высоте 4 см. Просматривая шрифт сверху  через столб воды  и сливая и приливая воду в цилиндр,  нашли высоту столба воды, позволяющего читать шрифт. Высота столба составила 23 см.

ВЫВОД:  вода в исследуемом водоеме прозрачная.

4.1.3.Запах

        Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов не должен превышать 2 баллов, обнаруживаемых непосредственно в воде. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запаха воды при 20 и 60 *С.

        100мл исследуемой воды при комнатной температуре налили в колбу вместимостью 150 – 200 мл с широким горлом, накрыли часовым стеклом, встряхнули вращательным движением, сдвинули часовое стекло и быстро определили характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагрели до 60* С на водяной бане и тоже оценили запах. По характеру запахи делятся на две группы:

        1. Запахи естественного происхождения (от живущих в воде и отмерших организмов, от влияния почв и т.п.).

        2. Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, смыва почвы с полей и т.п.).

Характер и интенсивность запаха определили по классификации  Т.Я. Ашихминовой

Таблица 1. Характер и род запаха воды естественного происхождения.

Характер запаха	Примерный род запаха
Ароматический	Огуречный, цветочный
Болотный	Илистый, тенистый
Гнилостный	Фекальный, сточной воды
Древесный	Мокрой щепы, древесной коры
Землистый	Прелый, свежевспаханной земли, глинистый
Плесневый	Затхлый, застойный
Рыбный	Рыбы, рыбьего жира
Сероводородный	Тухлых яиц
Травянистый	Скошенной травы, сена
Неопределенный	Не подходящий под предыдущие определения

Таблица 2. Интенсивность запаха воды.

Балл	Интенсивность запаха	Качественная характеристика
0 1 2 3 4 5	Никакой Очень слабая Слабая Заметная Отчетливая Очень сильная	Отсутствие ощутимого запаха Запах, неподдающийся обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследователем. Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый ими, если на него обратить внимание Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением. Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья. Запах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья.

ВЫВОД: опыт показал, что вода имеет болотный запах, интенсивность которого довольно заметная (3 балла).

4.1.4.Водородный показатель

       Величина рН воды водоемов культурно – бытового назначения регламентируется в пределах 6, 5 – 8, 5. В большинстве природных вод водородный показатель соответствует этому значению и зависит от соотношения концентрации свободного диоксина углерода и гидролкарбонат – иона. Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9. На величину рН влияет содержание карбонатов, гидрооксидов, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и других.

      В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро изменяться, поэтому его следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на водоеме.

Оценивать величину рН можно разными способами.

1.      Приближенное значение рН. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0, 1 универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора оценивают величину рН:

- розово – оранжевая –рН около 5,

- светло – желтая – рН 6,

- светло – зеленая – рН 7

- зеленовато – голубая – рН 8.

2. рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.

3. Наиболее точное значение рН можно определить на рН- метре или по шкале набора Алямовского.

Мы проводили исследования по 1-му и 2-му способам .

 ВЫВОД:  значение pH    исследуемого водоёма равно 7, что соответствует регламентируемым пределам (6, 5 – 8, 5).  

4.1.5.Окисляемость.

 Оборудование и реактивы: пробирки, H₂SO₄(1:3), 0,01н КМпО₄

5мл исследуемой воды прилить в пробирку, добавить 0,3мл раствора H₂SO₄(1:3) и 0,5мл 0,01н раствора перманганата калия. Смесь перемешать, оставить на 20 минут. По цвету раствора оценить величину окисляемости по таблице                                                                    

Таблица 3. Определение окисляемости воды.

Окраска пробы воды	Окисляемость, мг/л
1.Ярко-лилово-розовая 2.Лилово-розовая 3.Слабо лилово-розовая 4.Бледно лилово-розовая 5.Бледно-розовая 6.Розово-желтая 7.Желтая	1 2 4 6 8 12 16

   Выводы: Мы нашли окисляемость воды в водоеме –24мг/л, что соответствует нормативам химического потребления кислорода (ХПК) для водоемов культурно – бытового назначения. (предел ХПК - 30мг/л) 

4.1.6.Качественная проба свинца.

        Свинец является одним из основных загрязнителей окружающей среды. Он обладает способностью поражать центральную и периферическую нервную систему, костный мозг и кровь, сосуды, генетический аппарат, нарушает синтез белка, вызывает малокровие и параличи.  Большая концентрация свинца тормозит биологическую очистку сточных вод. Основными источниками загрязнения свинцом являются выхлопные газы автотранспорта и сточные воды различных производств.

        Допустимая концентрация свинца в воде –0,03 мг/л.                

Иод калий дает в растворе с ионами свинца характерный осадок PbI₂: Исследования производятся следующим образом. К испытуемому раствору прибавить немного KI, после чего, добавив CH₃COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI₂. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI₂ выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов

Pb²⁺  + 2I^- .= PbI₂

Выводы: иона свинца в исследуемом водоеме не обнаружено

4.1.6.Определение ионов железа.

  Оборудование и реактивы: 50% раствор KCNS, HCl-24%

Таблица 4.   Приближенное определение ионов Fe^{+3   Мг/г}

Окрашивание, видимое при  рассматривании пробирки сверху вниз на белом фоне	Примерное содержание  ионов железа  Fe+3    мг/л
Отсутствие	менее 0,05
Едва заметное желтовато - розовое	от 0, 05 до 0, 1
Слабое желтовато - розовое	от 0,1 до 0, 5
Желтовато - розовое	от 0, 5 до 1, 0
Желтовато - красное	от 1, 0 до 2, 5
Ярко - красное	более 3

Определение

 К 10мл исследуемой воды прибавляют 1-2 капли HCl и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора KCNS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице 1. Метод чувствителен, можно определить до 0,02 мг/л.

    Fe³⁺ + 3CNS^- =   Fe (CNS)₃

Выводы: Содержание железа в водоеме - 0,05-0,1мг/л, что не превышает ПДК, так как ПДК железа в  воде водоемов и в питьевой воде равно 0,3мг/л

5.Биоиндикационные методы.

5.1.Биоиндикация качества воды по животному населению.

         По данным результатов гидрохимического и биоиндикационного анализов воды можно сделать выводы об экологическом состоянии водоёма, который является излюбленным местом отдыха.

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.

       Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, личинки поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды.

        Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов)¸двустворчатые моллюски шаровики, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки.

        Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара – звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска). Для определения биотического индекса мы взяли пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных, обнаруженных в сачке. Взятую пробу воды разобрали сразу на берегу водоема и рассмотрели там. Перед разбором пробу промыли на сите, все обнаруженные беспозвоночные перенесли в чистую воду, налитую в чашки. Содержимое чашек разобрали и определили по видам и группам видов беспозвоночных.

       Для удобства определения мы использовали таблицу определения биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным.

Если нимф веснянок (рис. 2.) в наших пробах нет — ищем в них нимфы поденок (Ephemeroptera) — это следующая по чувствительности индикаторная группа (рис. 1). Если они найдены, работаем с третьей или четвёртой строкой таблицы (опять же по количеству найденных видов). При отсутствии нимф поденок обращаем внимание на наличие личинок ручейников (Trichoptera) (рис. 3) и т.д.

 Рис. 1. Личинки подёнок (Ephemeroptera).

        Выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемом водоёме. Поиск начинают с наиболее чувствительных к загрязнению индикаторных групп: веснянок, затем поденок, ручейников и т.д. — именно в таком порядке индикаторные группы расположены в таблице. Если в исследуемом водоёме имеются нимфы веснянок (Plecoptera) — самые «чуткие» организмы, то дальнейшая работа ведётся по первой или второй строке таблицы. По первой — если найдено несколько видов веснянок, и по второй — если найден только один.

рис. 2 Личинки веснянок (Plecoptera)

 

Рис. 3 Личинки ручейников (Trichoptera)

Таблица 5. Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным.

Ключевые организмы		Общее количество групп
		0 - 1	2 - 5	6 - 10	11 - 15	16
		Биотический индекс
Личинки веснянок имеются	Более одного вида Только один вид	- -	7 6	8 7	9 8	10 9
Личинки поденок имеются	Более одного вида Только один вид	- -	6 5	7 6	8 7	9 8
Личинки ручейников имеются	Более одного вида Только один вид	- 4	5 4	6 5	7 6	8 7
Бокоплавы имеются	Все прочие виды отсутствуют	3	4	5	6	7
Водяные ослики имеются	Все прочие виды отсутствуют	2	3	4	5	6
Черви – трубочники и /или красные личинки хирономид имеются	Все прочие виды отсутствуют	1	2	3	4	-
Все другие ключевые группы отсутствуют	Некоторые организмы, не требующие растворенного кислорода, могут присутствовать (личинки мух)	0	1	2	-	-

          В исследуемой пробе определили ключевой вид (личинки поденки) и группы сопутствующих видов. В нашем случае это малощетинковые кольчецы, хирономиды, ручейники, ракообразные, стрекозы, жуки, водные клещи. Определив количество групп и число ключевых видов, определяем биотический индекс. Мы обнаружили один вид подёнки и десять групп донных обитателей. Биотический индекс нашего водоема – 6. Ключевые особи встречаются единично, что свидетельствует об ухудшении условий жизни.

5.2 Определение степени загрязнения водоема  по индексу Майера.

         Это более простая методика, основные преимущества которой: 1)никаких беспозвоночных не нужно определять с точностью до вида; 2)методика годиться для любых типов водоемов. Метод использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов.

Таблица 6. ИНДЕКС МАЙЕРА

Обитатели чистых вод	Организмы средней степени чувствительности	Обитатели загрязненных водоемов
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

     Нужно отметить, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела - на 2, а из третьего - на 1. Получившиеся цифры складывают. Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема. 
Если сумма более 22 - вода относится к 1 классу качества. Значения суммы от 17 до 21 говорят о втором классе качества (как и в первом случае, водоем будет охарактеризован как олигосапробный). От 11 до 16 баллов - 3 класс качества (бета-мезосапробная зона). Все значения меньше 11 характеризуют водоем как грязный (альфа-мезосапробный или же полисапробный).

В водоеме обнаружены следующие организмы: нимфы поденок, личинки ручейников,  личинки стрекоз, личинки комаров-долгоножек, личинки комаров-звонцов, пиявки, водяные ослики, личинки мошки, малощетинковые черви, водяные клопы, личинки жуков, личинки мокрецов, водяные клещи.

Из них две группы (нимфы поденок, личинки ручейников) указаны в первом разделе таблицы, две (личинки стрекоз, личинки комаров-долгоножек,) — во втором и пять (личинки комаров-звонцов, пиявки, водяные ослики, личинки мошки, малощетинковые черви) — в третьем. Водяные клопы, личинки жуков, личинки мокрецов и водяные клещи в таблице не указаны, поэтому при подсчёте значения индекса они не принимаются во внимание.

Значение индекса Майера равно 2×3 + 2×2 + 5×1 = 6+4+5 = 15.

Такое значение индекса характеризует исследуемый водоем как бетамезасапробный (умеренно загрязненный)  с водой третьего класса качества.

5.3.Определение степени загрязнения водоема  по индексу Гуднайта и Уотлея.

        Показателем качества воды в озерах и прудах является ее трофность, понимаемая как количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов. Органическое вещество обеспечивает существование животного населения и его видовое разнообразие, численность популяций зависит от количества пищи.

       Процесс повышения трофности водоема называется эвтрофикацией. Эвтрофикацию можно выявить в процессе исследования с применением биоиндикаторов. Роль биоиндикаторов могут играть личинки комаров – дергунов или хирономусов и малощетинковые кольчецы, обитающие в донных илах, богатых органикой. Принято выделять три степени эвтрофикации: 1) слабая, 2) средняя, 3) сильная.

Показателем эвтрофикации может служить также индекс  Гуднайта и Уотлея.

     С помощью лопаты мы сняли донный грунт и тщательно промыли его на сите. Организмы, оставшиеся на сите, поместили в емкость с водой. Собранных животных разобрали на две группы: одна группа – малощетинковые кольчецы, вторая – прочие виды. После подсчета организмов в группах нашли индекс  Гуднайта и Уотлея по формуле.

      Значение индекса (а) равняется отношению количества обнаруженных в пробе олигохет (малощетинковых червей) к общему количеству организмов (включая и самих червей) в процентах.

Таблица 7. Олигохетный индекс Гуднайт–Уотлея

Состояние водоема, степень загрязнения воды	Индекс Гуднайта и Уотлея (%)					Класс качества
	более 80	70 -80	60 -70	30 -60	менее 30
Отсутствие загрязнения					Х	1 - 2
Незначительное				Х		2–3
Умеренное			Х			3–4
Значительно		Х				4–5
Сильное	Х					5–6

В пробах отмечено 99 (115)  малощетинковых червей, а общее количество пойманных водных беспозвоночных (включая олигохет) равнялось 175. Доля олигохет, таким образом, составляет 56, 57 % (65,71%). Значит, степень загрязнения водоема близка к умеренной, класс качества 2, 9 (3,7).

Таблица 8. Сравнительный анализ результатов исследования

	Июль-октябрь 2008	Апрель-июнь 2009
Индекс Гуднайта и Уотлея (%)	56,57%	65,71%
Класс качества	2,9	3,7

5.4. Сапробиологический анализ

Среди биологических методов анализа поверхностных вод сапробиологический анализ занимает одно из главных мест. Прогрессирующее загрязнение водной среды уже в прошлом веке натолкнуло ученых на мысль сравнить растительный и животный мир загрязненных и не загрязненных водоемов, а также выявить роль гидробионтов в превращении разнообразных веществ, поступающих во внутренние и внешние водоемы с отходами человеческой деятельности. Ухудшение качества воды многих водоемов и водотоков поставило перед исследователями задачу разработки систем оценки степени загрязнения по биологическим показателям.

Классификация сапробности вод

o   Полисапробная зона или полисапробные воды с химической позиции характеризуются очень низким содержанием кислорода и большими концентрациями растворенной углекислоты и высокомолекулярных легко разлагающихся бактериями органических веществ - белков, углеводов. В этих водах интенсивно протекают процессы разложения органического вещества с образованием сернистого железа в донных осадках и сероводорода. Население полисапробных зон обладает незначительным видовым богатством, но отдельные виды могут достигать огромной плотности. Аэрофильные организмы полностью отсутствуют. Здесь особенно распространены бесцветные жгутиконосцы и бактерии.

o   α-мезосапробные воды характеризуются энергичным самоочищением. В процессах очищения вод от органических загрязнений, принимают активное участие зеленые растения, выделяющие кислород в процессе фотосинтеза. Среди последних встречаются некоторые сине-зеленые, диатомовые и зеленые водоросли. Тут уже могут обитать рыбы, не требовательные к кислородному режиму.

o   β-мезосопробные воды. Процессы самоочищения протекают менее интенсивно, чем в α-мезосапробных. В них доминируют окислительные процессы, нередко наблюдается перенасыщенные кислородом, преобладают такие продукты минерализации белков, как аммонийные соединения, нитраты и нитриты. В этих водах разнообразно представлены животные и растительные организмы, среди последних - диатомовые, сине-зеленые и зеленые.

o   Олигосапробные воды представлены, например, практически чистыми водами больших озер. Если такие воды произошли путем минерализации из загрязненных вод, то для них характерна почти полная минерализация органических соединений до неорганических компонентов. Содержание органических соединений, как правило, не превышает 1 мг/л. В олигосапробных водах богато представлены многие золотистые и динофитовые водоросли.

o   Ксеносапробные - это воды чистых горных ручьев, небольших ледниковых рек выходы ключей, обедненные биотой и содержащие минимальные количества минеральных соединений, и следы органических веществ.

     Наиболее перспективным объектов для оценки состояния вод и экосистем, по нашему мнению, являются водоросли - первичное и очень информативное звено трофической цепи. Кроме того, в отличие от других групп гидробионтов, водоросли встречаются практически везде, где есть вода.

При изменении содержания органических веществ в воде изменяется видовой состав водорослей и, как правило, их обилие, то есть виды которые, определенно реагируют на изменение условий окружающей среды, являются видами - индикаторами. Бурное развитие сине-зеленых водорослей - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.

Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей.

Фитопланктон наиболее распространенная и хорошо изученная из всех экологических групп водорослей. Состав фитопланктона имеет большую видовую насыщенность. Анализ видового состава, обилия и количественного развития видов фитопланктона входят во все программы экологического мониторинга водоемов.

Изучение фитопланктона водоемов производится путем сбора проб на установленных станциях.

Для определения видового состава фитопланктона из пробы на предметное стекло наносится капля материала, закрывается покровным стеклом и анализируется под микроскопом. Идентификация видов осуществляется с помощью определителя.

Сине-зеленые водоросли - прокариотические организмы, встречаются повсеместно и могут обитать в таких экстремальных биотопах, как горячие источники и каменистые пустыни. Некоторые виды сине-зеленых водорослей могут вызвать токсичное "цветение" в эвтрофированных местообитаниях, представляющие опасность для человека и домашнего скота.

Диатомовые водоросли - микроскопические организмы, встречаются во всех видах вод. Образуют основную массу состава продуцентов в водоеме, они являются началом пищевой цепи. Их поедают беспозвоночные животные, некоторые рыбы и молодь. Массовое развитие некоторых диатомовых водорослей может иметь и отрицательные последствия (влияют на качество воды, вызывают гибель личинок рыб, забивая им жабры). Многие диатомеи можно использовать как индикаторы качества воды водоема.

Зеленые водоросли - один из самых обширных отделов водорослей, в котором имеются все известные у водорослей структуры, кроме  амебовидной и тканевой.

Эвгленовые водоросли распространены исключительно в пресных водоемах, богаты органическими веществами, в клетках содержит многочисленные кроваво-красные гранулы. При массовом развитии эти виды образуют на поверхности воды налет: красный - на солнечном свету, зеленый в тени или после захода солнца, некоторые виды вызывают "цветение" воды, окрашивая ее в коричневый цвет.

Золотистые водоросли - преимущественно пресноводные водоросли, чаще всего встречаются в чистых водоемах. Обычно они развиваются в холодное время года.

Криптофитовые водоросли - наиболее обширные порядок криптомонодальные включает водоросли, распространенные в пресных водах и морях. Среди бесцветных криптомонадовых наиболее известен часто встречающийся в загнивающей воде род Хиломонас.

Динофитовые водоросли - существуют в пресных водах и в морях. Среди них существуют паразиты которые уничтожают личинок устриц, есть виды вырабатывающие яд, смертельный для рыб. Кроме, того разлагаясь после своего массового развития, так называемых "красных приливов", они могут отравлять воду на многие километры вредными продуктами распада, взывая замор рыбы и других водных животных.

Желто-зеленые водоросли - большинство видов пресноводные, широко распространены в различных местообитаниях.

β-мезосапробные водоросли

                          

                                                                   кладофора

            

                мелозира                                                                  спирогира

                                 

           диатомея тонкая                                                 фрагилярия

                                

     педиастриум                                                              табеллярия

α-мезосапробные водоросли

   

        осциллятория                                                         хламидомонас

Олигосапробные  водоросли

                  

           микростериас                                                       синура

              В результате исследования фитопланктона озера было обнаружено 46 видов водорослей с преобладанием диатомовых (18 видов, 37,5%), зеленых (14 видов, 29,7%), золотистых (5 видов, 10,4%), синезеленых (5 видов, 10,4%) и динофитовых (4 видов, 8,7%).Виды с максимальной встречаемостью, развивающиеся в исследуемом водоеме  (Melosira granulata, Anabaena sheremetievi, A. spiroides ), часто вызывают "цветение" в водоемах, богатых биогенными веществами т.е. в эвтрофных водоемах.

Из 46 видов обнаруженных в толще воды 29 видов  являются показателем сапробности с преобладанием  b - мезосапробных видов.

            В фитопланктоне озера с начала июня по начало сентября преобладали виды рода Nitzschia, Melosira italica (диатомовые), Gleotila pelagica (зеленые), Anabaena spiroides, Anabaena scheremetievi (сине-зеленые), Ceratium hirundinella и виды рода Glenodinium (пирофитовые). Максимальное развитие водорослей отмечено с наступлением лета.

Сапробиологический анализ показал, что исследуемый водоем характеризуется как b-мезосапробный водоем со средней степенью загрязнения воды органическими веществами.

6. Пути решения.

         Интенсивная урбанизация территорий, характерная для последних десятилетий, как правило, приводит к разрушению природных комплексов, экологической напряженности и ухудшению здоровья населения, проживаемого на урбанизируемой территории. Как отмечалось на третьем Всероссийском съезде экологов, в большинстве регионов нашей страны исполнительные власти в последние три – четыре года ведут деэкологизацию политики, экономики и природопользования. Причины этому экологи видят в следующем:

-    в условиях рынка сиюминутные экономические интересы природопользования берут верх над всеми остальными;

-    близки к нулю экологическая культура и ответственность перед настоящими и будущими поколениями как политиков и руководителей, принимающих решения, так и большинства населения;

-    в стране не развито экологическое информирование и образование населения и общественность пока не способна препятствовать тупиковой политике разрушения естественных основ устойчивого развития.

         В результате Россия остается одной из немногих стран, где проблемы экологической безопасности территорий и поколений общества не относят к категории стратегически неотложных.                    

      Для предотвращения загрязнения водного бассейна станицы автотранспортным комплексом рекомендуется:

-   перевод основной части автомобилей на газовое топливо как более экологически чистый вид топлива;

-   контроль за исправностью технического состояния автотранспорта;

-   контроль на экологических постах содержания вредных веществ в выхлопных газах;

-   ограничение въезда в зону отдыха иногороднего транспорта;

-   улучшение дорожных покрытий автодорог;

         Таким образом, для поддержания здорового состояния окружающей среды и экологического равновесия необходимо:

-     пропаганда экологических знаний (подготовка и проведение лекций, бесед,  устных журналов, проведение экскурсий, разработка листовок, плакатов, оформление выставок, проведение тематических вечеров, праздников, посвященных дню окружающей среды, Дню здоровья и т.д.);

-   работа по воспитанию у населения и учащихся школы экологического сознания и мышления;

-  участие в практических делах по озеленению улиц, парка;

-  сохранение и использование эстетических ценностей природы;

-  пропаганда здорового образа жизни, предупреждение дурных поступков по отношению к природе.

- сохранение благоприятного экологического состояния водоёма, который служит рекреационной зоной отдыха для местного и иногороднего населения.

Вывод.

       В условиях повышенной антропогенной опасности особенно актуален экологический мониторинг окружающей среды. Исследования по многим направлениям осуществляются давно и систематически. Определение степени загрязнения водоема в окрестностях поселка Тамбукан  мы проводили впервые. В связи с этим полученные нами данные  позволяют судить об изменении ситуации в исследуемом водоеме.

    Результаты исследования опровергли нашу гипотезу о благополучном экологическом состоянии водоема.

  Еще недавно не вызывавший опасений этот район  сейчас подвержен возрастающему антропогенному воздействию, что отражается на состоянии водоема. Это связано с увеличением количества отдыхающих,  движущихся на личном автотранспорте, на базу отдыха «Клен», ставшей популярной в последние годы среди  жителей  городов КМВ и КБР.

Заключение

   Согласно результатам  биоиндикации водоема (многообразию живых организмов) и частичному анализу воды можно сделать вывод, что данный водоём находится в сомнительном состоянии. К сожалению, берега водоёма замусорены бытовыми отходами из-за несвоевременной уборки, прилегающей территории. В ближайшее время необходимо очистить и дно пруда, чтобы водоём был готов к использованию. Если не принять необходимые меры по улучшению экологического состояния водоёма, то он со временем из зоны отдыха превратится в болото!  

Предложения:

1. Провести качественную очистку водоема, сохраняя при этом наиболее ценные виды водной и прибрежной растительности.
2. Продолжать просветительскую работу среди учащихся школы: проводя экологические акции, занятия с младшими школьниками, используя страницы школьной газеты.
3. Координировать усилия экологических кружков, активистов природоохранного движения с целью сохранения природного комплекса нашего водоема.
4. Запретить складирование мусора, свалки на расстоянии 500 метров от озера.
5. Ввести как обязательный учебный предмет «Экология»  в программу средней школы.
6. Усилить административную ответственность за нарушения в сфере природопользования.
7. Необходимо провести разъяснительную работу с  населением КМВ с помощью СМИ.
8. Провести молодёжную акцию по очистке берегов водоема «Вода – колыбель  жизни».

                                              Литература

1. Белошапкин С.П. и др. Словарь- справочник энтомолога.  М. «Нива России» 1992 г.

2. Измаилов И.В. и др. «Биологические экскурсии» М- Просвещение, 1983 г.

3.  Лукин Е.И. Зоология. М.- Агропромиздат, 1989 г.

4. Мамаев Б.М. , Бордукова Е.А. Энтомология для учителя. М- Просвещение, 1985 г.

5. Экология родного края. Под редакцией Ашихминой Т.Я. Киров.:Вятка. 1996 г.

6. Школьный экологический мониторинг. Под редакцией Ашихминой Т.Я. М.:АГАР,2000г. 

7. Римский - Корсаков.  Биологические экскурсии.