Проект по географии на тему"«Исследование и оценка качества малых водоёмов» 11 класс

Муниципальный этап конкурса Учебно-исследовательских и прикладных проектов обучающихся старших классов по теме охрана и восстановление водных ресурсов «Геоэкологические проблемы бассейна Дона»

(в рамках Российского национального юниорского водного конкурса)

__________________________________________________________________

Номинация: «Оценка качества водных ресурсов»

Тема исследовательской работы:

«Исследование и оценка качества малых водоёмов»

                            Автор работы:  Рогачева Татьяна Сергеевна,

                                                        Бондаренко Татьяна Владимировна – 11 класс,

                            Руководитель: Костина Лидия Николаевна – учитель географии

Место выполнения работы: МКОУ Бутурлиновская СОШ №1

Адрес: 397500 Воронежская обл. г.Бутурлиновка ,  ул. Ленина, 12

Бутурлиновка

                                                                    2014 год.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.. 2

2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ.. 2

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ.. 2

3.1. ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БУТУРЛИНОВСКОГО РАЙОНА.. 2

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДОВОГО СОСТАВА ОБИТАТЕЛЕЙ РЕКИ ОСЕРЕДЬ. 2

4. ИССЛЕДОВАНИЕ  КАЧЕСТВА  ВОДЫ В РЕКЕ.. 2

4.1. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ВОДЫ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. 2

5. ВЫВОД И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 2

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ РЕКИ. 2

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 2

1. ВВЕДЕНИЕ

            На территории Бутурлиновского района протекает река Осередь. Она является не только важным звеном гидрографической сети региона, но и источником пресной воды,  объектами отдыха. Исследуемая вода в пруду с.  Заречное имеет культурно-бытовое назначение.  Так как все компоненты природы тесно и неразрывно взаимосвязаны между собой, то нарушение одного из компонентов вызывает изменение состояния всех остальных. Весной и летом вода в реке и в пруду мутная из-за большого количества взвешенных частиц. Наиболее остро  стоит вопрос о загрязнении воды реки  и изменения окружающей природной среды, которая в свою очередь  отражается на биотических компонентах. Проблема: загрязнение бассейна Дона, а в частности реки Осередь. Наша природа очень ранима, и если не остановить загрязнение реки, может  измениться не только состав воды в реке, но и видовой состав её флоры и фауны.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Исходя из выделенной проблемы загрязнения реки Осередь и пруда в  с.Заречное были сформулированы цели и задачи работы.

Цель работы: изучение особенностей экологического состояния реки Осередь бассейна реки  Дона и пруда в  с.Заречное  и исследование качества воды в водоёмах.

Задачи:

1.               исследовать качественный состав воды: запах, цвет, осадок, pH, нитраты,     кислород, температуру, прозрачность, мутность;

2.               изучить литературу по данной теме;

3.               сделать анализ  особенностей видового состава реки;

4.               исследовать пробы воды реки,  описать экологические группы водных       организмов;

5.  провести анализ влияния хозяйственной деятельности человека, исследуемых водоёмов.

                 6.  сделать выводы и оформить рекомендации по улучшению экологического             состояния реки.

                7. рассчитать экономические преимущества при работе с лабораторией                      «Архимед» для определения качества водных ресурсов.

Объект исследования: река Осередь, пруд в с.Заречное.

Предмет исследования:  природа бассейна Дона, результаты хозяйственной деятельности  населения,  биологическое  разнообразие организмов, обитающих в реке Осередь и в пруду с. Заречное.

Методы проведённого исследования: практические наблюдения и измерения (оценка биоразнообразия организмов, исследование воды, анализ литературных источников).

Река  почти полностью протекает по территории Бутурлиновского района Воронежской области.  Сроки  исследования: 15сентября- 10 ноября  2014 год.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Свое начало река Осередь  берет в 4 километрах к востоку от города Бутурлиновка в заболоченной балке. Она протекает в Павловском и Бутурлиновском районах Воронежской области России по Калачской возвышенности. У города Павловска впадает в Дон в 1161 км от его устья по левому берегу.  Общая длина составляет 89 километров. Площадь бассейна равна  2420 квадратным километром. Река протекает по условной границе степной и лесостепной зоны. Правый берег более высокий, достигает отметок 187м, практически на всем протяжении он покрыт лиственным лесом с преобладанием дуба - это известный Шипов лес.

Наиболее заметные притоки Осереди слева, ручьи - Данило и Гаврило. Половодье в марте - апреле, в этот период расход воды достигает максимума - 24 м³/сек. Средний расход воды в 5 км от устья 1,9 м³/сек. Район изучения находится в умеренном поясе, зоне умеренно - континентального климата. Протяженность 42 км тянется по правому берегу реки Осередь.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ

Методика исследования

 1. Гидрологическое состояние реки Осередь.

2.  Хозяйственная деятельность человека.

3.  Изучение организмов обитающих в реке:

а) Выделение биотопов.

б) Отбор проб.

4. Описание организмов по методике.

5. Определение организмов по специальным определителям.

6. Оценка количества осадков, цветности, мутности, запаха воды.

ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКИ ОСЕРЕДЬ

Речная вода – исток жизни, чуткий и надежный индикатор состояния природы, человеческого благоразумия. Без воды жизнь природы и человека, невозможна.

Каждая река, даже самая малая, занимает свое и очень важное место в природном балансе, от каждой есть польза для окружающей среды, для человека.

Именно на реках еще на заре истории человечества появилась и стала развиваться хозяйственная деятельность. Два с половиной века назад здесь, на берегах Осереди, из сосен и дубов знаменитого Шипова леса строились по указу Петра I корабли первого отечественного флота. Отсюда шли они вниз по Дону в Азовское море, приводя в трепет турок. В память о тех временах остались сейчас лишь названия сёл, расположенных по берегам Осереди: Гвазда, Пузево, Клёповка, Чернавка. Эти сёла основал работный люд - петровские кораблестроители.

Река имеет смешанное питание, большая часть которого приходится на снеговое за счёт талых вод, на которые приходится 60% годового стока и дождевое питание около 30%, подземное около 10% что вызывает резкое колебание уровня воды в реке во время половодья и летних  паводков.  В течении года сток реки распределяется неравномерно: на весенний период приходится 35%,на летний 48%, на осенний -10%, на зимний 7% от годового стока. Замерзает река в конце октября, начале ноября. Толщина льда от 10 см до 15 см.

Глубина залегания подземных вод колеблется от 0,9 до 5,7 метров. В некоторых селах вода имеет повышенное содержание соли. По данным государственного водного реестра России и геоинформационной системы водохозяйственного районирования территории РФ, подготовленной Федеральным агентством водных ресурсов:

•          Бассейновый округ - Донской

•          Речной бассейн - Дон (российская часть бассейна)

•          Речной подбассейн - Дон до впадения Хопра

•          Водохозяйственный участок - Дон от города Лиски до города Павловска без реки Битюг.

Осередь имеет 6 водотоков длиной более 10 км и 22 - менее 10 км.

3.1. ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БУТУРЛИНОВСКОГО РАЙОНА

В Бутурлиновке имеются предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности, лёгкой промышленности, а также строительной индустрии - всего около двадцати: мелькомбинат, хлебозавод, мясоптицекомбинат, ликёро-водочный  завод, завод железобетонных изделий, завод растительных масел и др.

Под городом - богатые месторождения мела, глины, песка, в настоящее время они, впрочем, не разрабатываются, так как закрыты промышленные предприятия.

В Бутурлиновском районе выращивают пшеницу, кукурузу, рожь, ячмень, гречиху, горох, но прежде всего в больших объёмах подсолнечник. Построены свиноводческие и молочные фермы, где разводят крупный рогатый скот, свиней.

Ежегодно в реки района выбрасываются твердые и газообразные отходы, водоемы загрязняются сточными водами. Сокращается площадь лесов, мелеют реки. В связи с сильным техногенным воздействием на воды реки встает проблема ее охраны.

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДОВОГО СОСТАВА ОБИТАТЕЛЕЙ РЕКИ ОСЕРЕДЬ

Описание биотопов. Для изучения общего экологического состояния водоема было выбрано 2 биотопа - точки отлова животных. В каждом биотопе проводилось не менее 5 отловов.

Биотоп 1. Данный биотоп представляет собой водоём, глубина которого составляет 10 м у кромки берега и 1,0м. при удалении от него. Размер биотопа составляет около  100 метров в длину и 70 метров в ширину. Грунты представлены песчанными и глинистыми отложениями. Течение практически отсутствует.

Биотоп 2. Данный биотоп представляет собой небольшую заводь с каменисто песчано - илистым дном, средней скоростью течения. Длинна облавливаемого участка 4 - 6 метров, ширина 1-3 метра. Глубина от 0,2 - 0,5метров.

2. Определение организмов.

  Отловленные виды распознаются с помощью специальных определителей. С этой целью  необходимо внимательно рассмотреть каждое животное, выделить отличительные признаки и при помощи определителя идентифицировать организмы.

3. Описание организмов.

После определения видов составляются таблицы, в которых все отловленные организмы  распределяются на экологические группы - Биотопы.

Оценка экологического состояния исследуемого водоёма методом биоиндикации.

   Список обнаруженных (пойманных) организмов по биотопам:

Список видов	Биотоп 1	Биотоп 2
Личинка ручейника в домике	+	+
Личинка ручейника бездомная	+
Водяной ослик		+
Жук вертячка	+	+
Личинка стрекозы коромысло		+
Нимфа подёнки		+
Моллюск роговая катушка	+	+
Моллюск килевая катушка	+
Моллюск сплюснутая катушка		+
Моллюск речная лужанка		+
Личинки мошки Клопы		+
Бокоплав	+	+

Комментарии к таблице: 

Исходя из полученных данных видно, что наибольшее количество видов встречено во втором биотопе. Это объясняется несколькими причинами. Из-за малой (практически не заметной) скорости течения многие организмы остаются в одном месте. Малая скорость течения дает накапливаться органическому веществу, что сказывается на количестве корма.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ  КАЧЕСТВА  ВОДЫ В РЕКЕ

Ход работы:

Самостоятельные исследования. Исследования  проводились  (в летний и осенний период).

Методы: К физико-химическим свойствам относятся: температура, цвет, прозрачность и кислотность. Используя двухлитровые бутылки с написанными на них названиями водоемов, термометр, мы взяли пробы воды из реки Осередь и в пруду в районе с. Заречное. Мы набрали в бутылки воду, для их дальнейшего исследования. Также, с помощью термометра мы измеряли температуру воды. Она оказалась равна:

Участок №1: 3°C градусов Цельсия; Участок №2: 3°C  градусов Цельсия.

Мы определили, что температура воды благоприятна для видового состава водоема.

Затем мы отправились в лабораторию, чтобы определить цвет, прозрачность, кислотность и остальные показатели. Для определения качества воды в водоёмах мы использовали показатели приборов: датчик нитрат-ионов АСО17А; датчик мутности (турбидиметр) DT095A; pH-  метр DT016A;  Датчик кислорода DT222A.

Органолиптический анализ на цвет, запах, наличие взвешенных частиц мы определяли при комнатной температуре.  Запах оказался гнилостный,  чувствуется  запах рыбы.

Осадок, который получили, обусловлен оседанием взвеси, которая имелась в исходной воде.

Затем мы измерили прозрачность воды.

Прозрачность - это светопропускание. Светопропускание воды зависит от мутности и цветности. Мы измеряли прозрачность с помощью печатного шрифта и колбы. При использовании этого метода определяют высоту столба, при которой шрифт становится плохо различимым. Для определения прозрачности используют стеклянный сосуд - цилиндр, высотой около 20 см, под дно которого подложен типографский шрифт, хорошо освещенный. Наполняют пробной водой до такой высоты, чтобы буквы, рассматриваемые сверху, стали плохо различимы. Мы получили, что самая прозрачная вода на участке №2(в реке), она была равна более 12 см, а на участке №1(в пруду) - 8 см.

   Затем мы определили цвет, сделали мы это, подложив белый лист бумаги к колбе. Цвет воды в пруду на участке №1оказался желтоватым, а на участке №2- практически бесцветным. Цвет зависит от химического состава, наличия микроорганизмов, частиц ила, глины и других примесей.

Кислотность - это содержание ионов водорода в воде. С помощью  прибора мы измерили кислотность (pH). Принято считать, что значение pH от 5,5 до 8 - в пределе нормы  для  водных форм жизни. Кислотность воды оказалась равна: в пруду - 5 баллам; в пределах  городской черты - 4. Это допустимая слабо-щелочная среда для видового разнообразия представителей органического мира.

Для определения нитрат-ионов, мутности и содержания количества кислорода мы использовали цифровую лабораторию «Архимед».

С помощью датчика нитрат-ионов ACO17A мы определили содержание нитратов.

             

Нитраты обладают способностью накапливаться в организмах водоема. В результате исследования, мы предположили, что нитраты могут попадать в организм человека через пищу. Нитраты, образованные слабым основанием, например (Cu(NO₃)₂) гидролизуются. Поэтому при наличии их в воде, вода имеет кислый характер среды, тем самым она вредна для организма человека. Это объясняется тем, что в реке могут присутствовать сточные воды.

 Мутность воды связана с присутствием в ней твердых частиц. Она бывает слабая, заметная, сильная. Для определения мутности мы использовали датчик мутности (турбидиметр) DT095A.

Показатели результатов анализа указаны в таблице:

№	Физические и химические свойства	Городская черта реки Осередь	с. Заречное пруд
1	Запах	Застойный – 3 балла	Тины
2	Цвет	Болотистый	Глинистый
3	Осадок	Незначительный	Небольшая взвесь
4	pH	4pH-метр	5pH-метр
5	Нитраты	11 мг/дм3	12 мг/дм3
6	Растворённый кислород	8,0(не менее 4,0)мг/л	7,0(не менее 4,0)мг/л
7	Температура	+3°C	+3°C
8	Прозрачность	30см	60см
9	Мутность	1 НЕМ	4 НЕМ

        В результате исследований физико-химических свойств мы пришли к выводу, что состояние воды не благополучно. В 1984 году была произведена первая очистка русла реки в результате ил выброшенный на берег весной смывался талыми водами в реку и это все приводило к заиливанию русла реки.  В результате этого река обмелела, произошло заболачивание поймы реки, Осередь заросла осокой и камышом. Очистка реки проводимая в 2007 году несколько улучшила положение реки. На некоторых участках она стала более глубокой, хотя максимальная глубина исследуемых участков составила 1,5 м, что безусловно является очень низким показателем. По берегам реки размещается жилой сектор это все так же не благоприятно сказывается  на физико-химические свойства водоема так как жители выбрасывают бытовые отходы на берег реки и в саму реку.

Некоторые автолюбители моют свои машины на берегу реки Осередь. Из-за чего нефтепродукты попадают в воду, тем самым загрязняя её.

4.1. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ВОДЫ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА.

Было замечено визуально, что мутность в реке Осередь  и пруду с.Заречное имеет высокие показатели в весенне-летнее время. Она может быть обусловлена органическими или неорганическими веществами. Органические частицы могут прикрепляться к микроорганизмам. Таким образом, мутность может повысить вероятность переноса болезней, передаваемых через воду. Неорганические вещества не имеют заметных негативных последствий для здоровья. Вода с высокой мутностью может быть опасна для отдыхающих людей. Мутность может скрыть потенциально опасные препятствия, такие как камни и бревна. Органические составляющие мутной воды могут быть носителями большого количества бактерий, вирусов и простейших. Загрязнённая вода вызывает такие заболевания как: кишечная инфекция, гепатит А, инфекционные заболевания (кожные).

Река Осередь в районе г. Бутурлиновка имеет на большом протяжении года неблагоприятные кислородные условия. Весной, при низкой температуре воды, они несколько улучшаются, что создает почти нормальные кислородные условия для нереста рыб и роста мальков.

В летнее время кислородные условия в реке резко ухудшаются из-за снижения скорости течения реки и уменьшения её полноводности, зарастания реки водной растительностью и увеличения численности планктона.

В случае попадания в реку большого количества  ядовитых веществ легко может произойти «сбой» её экосистемы, так как полноводность реки невелика.

Исходя из кислородных условий в реке, её воды населяют преимущественно следующие рыбы: карась, плотва, ерш и ряд других сорных рыб, потребность в кислороде составляет менее 4 мл на 1 л воды. Есть трубочник, мотыль, разные виды прудовиков, но отсутствуют перловицы и медицинские пиявки.

5. ВЫВОД И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Загрязнения, поступившие в водный объект, нарушают нормальные условия жизнедеятельности его биоценоза. Химические вещества, поступившие в водный объект не только нарушают водный биоценоз, но при купании людей в реке могут попасть в организм человека и оказать непосредственное влияние, проявив присущие им токсические свойства.

Плёнка, которая остается на реке после мытья машин грозит смертельной опасностью всему живому в водоёме.

В результате исследования качества воды мы пришли к выводу, что исследуемые водоёмы используются для любительского лова рыбы и отдыха.

Все исследуемые химические показатели соответствуют предельно допустимым концентрациям веществ для вод культурно-бытового назначения.

Начатая очистка реки в 1984 году не завершена. Ил выброшенный на берег реки смывается с талыми и осадковыми водами обратно в реку, тем самым, заиливая реку. В результате этого река обмелела, произошло заболачивание поймы реки, Осередь заросла осокой и камышом. Очистка реки проводимая в 2007 году несколько улучшила положение реки. На некоторых участках она стала более глубокой, хотя максимальная глубина исследуемых участков составила 1,5 м, что безусловно является очень низким показателем. Проведя данные исследования, становится понятным, что снегозапасы вдоль реки, которые могли бы пополнить талой водой нашу реку, незначительны, причём из-за тёплой зимы, снег постепенно тает. Весной 2009 года половодье на реке Осередь так и не наступило.

 Весной, при низкой температуре воды, они несколько улучшаются, что создает почти нормальные кислородные условия для нереста рыб и роста мальков.

В летнее время кислородные условия в реке резко ухудшаются из-за снижения скорости течения реки и уменьшения её полноводности, зарастания реки водной растительностью и увеличения численности планктона.

В случае попадания в водоёмы большого количества ядовитых веществ легко может произойти «сбой» её экосистемы.

По данным лабораторного исследования и исследований, проводимых самостоятельно можно сделать вывод, что вода не является идеальной по качеству, употреблять её как питьевую нельзя, но данные также говорят о том, что при определённой очистке её можно использовать для хозяйственно - питьевых нужд.

В нашей исследовательской работе мы использовали школьное оборудование «Архимед» и дали комплексную оценку водоёмов. В процессе работы мы подсчитали экономические преимущества использования школьного оборудования, по сравнению с привлечением специалистов, выезд которого на водоём составляет 4 тыс. рублей, а отбор проб с последующими анализами 3500 рублей. Таким образом, силами школьников экологический мониторинг обошёлся нам бесплатно, без учёта износа оборудования.    

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ ВОДОЁМОВ.

 Водные ресурсы, это воды, которые могут быть использованы для общественного блага, но они не бесконечны. Учитывая полученные в ходе работы результаты, мы решили предложить следующие рекомендации по улучшению условий водоёмов:

1. Экологические акции школьников для уборки береговой линии.

2. Проводить искусственное снегозадержание: ставить изгороди. Посадка лесных полос вдоль рек.  

3. Закрепление и облесение оврагов, что сохранит и улучшит водный режим.

4. Зимой следить за наличием на реке прорубей для профилактики зимнего замора рыб.

5. Весной необходимо расчищать заторы, образовавшиеся в результате паводка или хозяйственной деятельности человека.

6. Летом в наиболее узких участках реки очищать её от водной растительности.

7. Проводить эколого-просветительскую работу с населением.

8. Поставить запрещающие знаки о запрете выброса бытового мусора и о запрете мытья машин на берегу водоёмов.

9. Организовать места для купания.

10. Продолжить экологические исследования на реке Осередь и пруду в с. Заречное.

 

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А. Блаженов, Т.М. Худякова «География России». – Воронеж: Министерство образования РФ ВГПУ, 2000.
2. М.Д. Карпачёв «Воронежская энциклопедия». - Воронеж: Центр духовного возрождения Чернозёмного края, 2008.
3. А.Г. Курдов «Реки Воронежской области». – Воронеж.: ВГУ, 1984.
4. В. М. Смольнинов, А. Я. Немыкин «Программа изучения подземных вод своей местности со школьниками». – Воронеж: ФГБОУ ВПО ВГПУ кафедра физической географии.