реферат по экологии. Качество воды открытых водоемов села Хомутово
 Скачать 48.18 Kb.
|
|
Управление образования администрации Иркутского районного муниципального образования МОУ ДОД ИРМО «Станция юных натуралистов» Исследовательская работа «Качество воды открытых водоемов села Хомутово»
2015г. Оглавление.
1. Введение. Мы познаём ценность воды лишь когда колодец пересыхает. Бенджамин Франклин Вода – одно из самых удивительных веществ в природе. Это единственная жидкость, которая существует на Земле сразу в трех агрегатных состояниях. Это самое распространенное на Земле химическое соединение (гидросфера занимает 71% поверхности Земли). Одно из удивительных свойств воды – это свойство универсального растворителя. Вода – является источником жизни на Земле. Она необходима для жизни всех без исключения живых существ на Земле. Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. По данным Всемирной организации здравоохранения около 90% болезней человека вызывается употреблением для питьевых нужд некачественной воды, а также использование неподготовленной воды в бытовых целях (душ, ванна, бассейн, мытье посуды, стирка белья и т.д.). Природная вода содержит большое количество растворенных в воде веществ – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород сероводород), отходы промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. В связи с вышесказанным, проблема оценки качества воды очень актуальна. В нашем селе несколько водоемов - это родники, река Куда, карьеры, озеро Цыганское. Из родников мы набираем воду для питья и приготовления пищи, а река Куда, карьеры и озеро – это излюбленное место для купания и отдыха. Каково качество воды, которой мы пользуемся? Именно изучению этой проблемы посвящена наша работа. Цель работы: Изучить качество воды различных водоемов в районе с. Хомутово, с помощью лабораторных исследований и метода биоиндикации. Задачи: - изучить информационные материалы по теме исследования; - освоить методику определения качества питьевой воды; - определить качество питьевой воды в лабораторных условиях; - освоить метод биоиндикации воды; - определить качество воды при помощи гидробионтов; - сделать выводы о качестве воды. Объекты исследования: река Куда, озеро Цыганское. Методики исследования: измерение, наблюдение, съемка местности, исследование. 2. Обзор литературы.Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании физической и химической среды, климата и погоды на Земле. Молекулы воды зарегистрированы также в межзвездном пространстве, она входит в состав комет. Академик 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 ею проникнуто и охвачено". Запасы воды на Земле огромны, но большая ее часть соленая, не пригодная для питья, применения в быту, сельском хозяйстве и производстве. Запасы же пресной воды ограничены. Ежедневно в среднем каждым человеком тратится не менее 150 литров воды в сутки для удовлетворения бытовых нужд. 2.1. Роль питьевой воды для здоровья человека.Без воды невозможно существование живых организмов. Вода является одним из важнейших для жизнедеятельности организма человека веществ, поступающих из внешней среды. Взрослый может прожить, не потребляя воду, около недели, без других веществ можно обойтись недели, месяцы и даже годы. Если у человека нарушается водный баланс на 2%, то возникает обычная жажда, если теряется 8% воды, то человек близок к обмороку, при 10% начинаются галлюцинации и нарушается процесс глотания. 20% потери воды в организме смертельно опасны для человеческой жизни. Значение воды для человека трудно переоценить, поскольку известно, что организм взрослого человека на 70% состоит из воды, присутствующей во всех его тканях. В крови взрослого 83% воды, в мозгу, сердце, легких, почках, печени, мышцах 70-80 %; в костях - 20-30%. Суточная норма воды для среднестатистического взрослого человека, проживающего на территории нашей страны, составляет 2,5-3л в сутки. Вода является основой для протекания всех обменных процессов в человеческом организме. Проникая внутрь человека, она осуществляет функцию обогащения клеток питательными веществами и очищения их от шлаков. Она принимает непосредственное участие в дыхательных процессах и процессах терморегуляции. Соблюдение водного режима - одно из важных условий здоровья. Поэтому ежедневно следует выпивать достаточное количество чистой воды. Именно чистой, поскольку только чистой воде под силу эффективно выполнять или поддерживать все транспортные и обменные функции в организме. Чистая питьевая вода активизирует защитные функции организма, она способствует разжижению крови и снижению артериального давления, помогает бороться с усталостью, стрессами и избыточным весом, стимулирует работу сердечно -сосудистой системы и системы кровообращения, повышает сопротивляемость организма к различным заболеваниям. 2.2. Состав воды.В 1766 году английский ученый Г. Кавендиш открыл, что вода - это жидкость без запаха, вкуса и цвета, ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Вода не бывает абсолютно чистой. Под влиянием климатических и других условий химический состав природных вод изменяется и приобретает характерные черты, иногда специфические для различных видов природных вод (атмосферные осадки, реки, озера, подземные воды). Она содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий, а также нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистой водой считается дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, в которой содержится до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% - минерализованной, свыше 5% - соленой. 2.3. Органолептические характеристики воды. Органолептические свойства воды- это именно те ее признаки, которые воспринимают органы чувств человека. К ним относится запах, цвет и прозрачность. Данные свойства оцениваются по интенсивности восприятия. Мутная, окрашенная в какой-либо цвет или имеющая неприятный запах и вкус вода неполноценна в санитарно-гигиеническом отношении, т.к наличие в воде постороннего запаха, привкуса, окраски может указывать на загрязнение воды посторонними веществами. 2.4. Химический анализ воды. 2.4.1.Водородный показатель pH. Водородный показатель (pH) определяет концентрацию в воде ионов водорода и показывает ее кислотность или щелочность. Для природной воды он обычно имеет значение от 6,5 до8,5. Изменение рН воды является следствием большого числа факторов, например, загрязнения воздуха кислотными примесями, загрязнения водоема промышленными сточными водами; характером почвы, грунтов, местности, на которой расположен водоем. Природные воды в зависимости от рН делят на семь групп:
2.4.2.Соержание двуокиси углерода (CO2) и ионов HCO3 Диоксид углерода (IV) имеет важнейшее значение для растительных организмов (как источник углерода), но повышенное содержание угнетающе действуют на животные организмы. Главным источником поступления CO2 в природные воды являются процессы биохимического распада, дыхания гидробионтов. 2.4.3. Содержание хлора в пробах воды. Хлориды –один из наиболее устойчивых компонентов вод, они присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах в виде солей металлов. В природных водах содержание хлоридов невелико, поэтому значительное повышение их концентрации является сигналом загрязнения промышленными и бытовыми стоками. Концентрация хлоридов в источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л, при более высоких данных вода имеет солоноватый привкус, а при концентрации хлоридов 500-1000мг/л неблагоприятно влияет на желудочную секрецию. 2.5. Биоиндикация как метод исследования экосистем О возможности использовать живые организмы в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева встречается упоминания о растениях-указателях подземных вод, особенностей почв, горных пород. По современным представлениям биоиндикаторами являются организмы, присутствие которых, количество или особенности развития служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - это метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту наличия, отсутствия, особенностям развития организмов-биоиндикаторов. С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать выводы об особенностях самого влияния какого-либо фактора. Метод биоиндикации, позволяющий изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы, является наиболее доступным. Этот метод основан на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменения этих условий, например повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной. С помощью методов биоиндикации мы не узнаем точных концентраций того или иного вещества, но сможем оценить общий уровень загрязненности. Эти методы относительно дешевы и не требуют специального оборудования. Многие из них довольно просты и вполне могут быть использованы юными исследователями. Биологические методы дают комплексную оценку качества воды, учитывают взаимодействие разных загрязняющих веществ и могут помочь нам в том случае, когда источник загрязнения имеет переменную мощность или непостоянный химический состав. 2.5.1. Методика оценки состояния водоема по индексу Майера Для оценки состояния водоема мною использовался индекс Майера, применяемый для любых типов водоемов. Индекс Майера - считается наиболее простой методикой биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы - индикаторы относятся к одному из трех разделов: 1 - это обитатели чистой воды, 2 - организмы средней чувствительности и 3 - обитатели загрязненных водоемов. Для расчета индекса Майера нам необходимо количество обнаруженных групп из первой графы таблицы умножить на 3, количество групп из второй, соответственно умножаем на 2, из третьей – на 1. Получившиеся цифры складывают (X·3+Y·2+Z·1), а значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема: - сумма более 22 – вода относится к 1 классу качества (водоем очень чистый) - сумма17-21 – 2 класс качества (водоем чистый) - сумма11-16 – 3 класс качества (умеренно-загрязненный водоем) - сумма менее 11 – 4 класс качества (водоем грязный) Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов, представленных в таблице 1. Таблица 1: Индекс Майера
3. Экспериментальная часть. 3.1. Объект изучения. Исследования были проведены на озере Цыганское, расположенного в 10 км от села Хомутово Иркутского района (близ поселка Западный), и реке Куда, в месте протекания ее по территории села Хомутово Иркутского района (близ поселка Западный) 26 июня 2015 года. Река Куда в месте исследования имела ширину около 10 метров, глубина 0,3-1 метра, берега обрывистые, грунт - галечник. Река протекает через большое количество населенных пунктов и является любимым местом отдыха. Озеро имеет округлую форму в диаметре 150 метров, глубина от 0,5 до 2,5 метров, грунт- песчаник. Питается родниками, вытекает ручей. Место отдыха местных жителей. 3.2. Оборудование и материалы: Термометр, три колбы вместимостью 250 мл с пробкой, три пробирки высотой 15 см, линейка, лист белой бумаги, лист черной бумаги, сачок складной обтянутый капроновой тканью (0,45 м), четыре эмалированные контейнера, два пинцета, три лупы, ведро, блокнот, карандаш, С.В. Алексеев «Экологический практикум школьника». Реактивы: индикатор универсальный, фенолфталеин, 0,1 N Na2CO3, 0,05N AgNO3 (азотнокислое серебро), 10% раствор K2CrO4 (хромовокислый калий), 3.3. Ход работы. Наши исследования по изучению качества воды из различных водоемов проводились летом 2015 года в селе Хомутово. Первичную оценку качества воды проводим, определяя органолептические характеристики. Все полученные сведения заносим в таблицу 2. Далее проводим исследования с помощью метода биоиндикации, рассчитываем индекс Майера. Химический анализ воды проводим в школьной лаборатории. 3.3.1. Определение запаха Наполняем колбу водой на 1/3 объема и закрываем пробкой. Взбалтываем содержимое колбы. Открываем колбу и, осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определяем характер и интенсивность запаха. Интенсивность запаха определяется по пятибалльной системе в таблице 3. Таблица 3. Определение интенсивности запаха
Характер запаха определяем по таблице 4. Таблица 4. Определение характера запаха
Вывод: Вода из исследуемых водоемов имеет очень слабую интенсивность запаха, характер запаха неотчетливый. 3.3.3. Определение цветности: Заполняем пробирку водой до высоты 10 см. Определяем цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении. Вывод: вода из озера слабожелтая, а в р. Куда бесцветная. 3.3.4. Определение мутности: Заполняем пробирку водой до высоты 10 см. Определяем мутность воды, рассматривая пробирку сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении. Вывод: вода из озера слабо-опалесцирующая, а из реки Куда прозрачная Таблица 2. Результаты органолептических исследований.
3.3.5.Определение кислотности природных вод Кислотность воды определяли при помощи универсальной индикаторной бумаги и сравнивали ее окраску со шкалой. Вывод: водородный показатель воды из озера равен 6, а из реки Куда- 7. Такой уровень кислотности говорит о присутствии в воде солей кальция и магния. 3.3.6. Метод определения CO2 свободной. В коническую колбу помещают 50 мл анализируемой воды. Добавляют 0,1 мл (3 капли) фенолфталеина. Если раствор остается бесцветным , то в растворе присутствует CO2 свободная. Раствор титруют содой (0,1 N Na2CO3) до появления бледно-розовой окраски, не исчезающей 5 минут. a • N • 1000 Cx = ---------------------------мл/л, где а- количество титранта, пошедшее на титрование ; v n- концентрация (нормальность) титранта; v- объем раствора, взятого для титрования; 1000- пересчетный коэффициент. На титрование пробы воды из реки Куда было израсходовано 1 мл карбоната натрия, а из озера 1,5 мл. Подставив данные в формулу мы определили, что в воде реки Куда содержится 2 мг/л свободной CO2, а в воде озера 3 мг/л. Учитывая, что ПДК равен 20, то значение свободной CO2 не велико. 3.3.7. Определение хлора в пробах воды К подготовленной пробе воды объемом 20 мл вносится 2 мл 10% -ного раствора хромата калия. Затем содержимое титруется раствором нитрата серебра (0,05 N) при перемешивании до перехода лимонно –желтой окраски в кирпично-красную. Расчет производиться по формуле: a • n • 1000 Cx = ---------------------------; где а- количество титранта, пошедшее на титрование ; v n- концентрация (нормальность) титранта v- объем раствора, взятого для титрования На титрование пробы воды из реки Куда было израсходовано 1, 2 мл нитрата серебра, а из озера 1,7 мл данного вещества. Проводим расчет по формуле и получаем, что концентрация хлора в реке 1, 2 мг/л, в озере 1,7 мг/л. ПДК хлора в воде находиться в пределах от 0,2 до 20 мг/л, поэтому делаем вывод, что количество хлора в исследуемых водоемах находится в пределах нормы. 3.3.8. Определение индекса Майера. Для взятия пробы в реке Куда мы выбирали участок длиной 3 метра и сачком проводили по дну против течения. Пойманные организмы вытряхивали в контейнер, где и производили отбор. Пробы брали несколько раз. Далее по учебному пособию определяли к какой группе относятся животные. В результате исследования в реке Куда нами были обнаружены личинки ручейника, не строящего чехлика, личинки поденки, личинки веснянки, личинки мошки и прудовики. Рассчитываем индекс Майера= 3*3+2*1+1*1=12 Вывод: индекс Майера равен 12, а значит водоем относится к 3 классу качества (умеренно-загрязненный). В озере течения практически нет, поэтому пробы брали вдоль берега. Впервые встретили животных-обитателей стоячих водоемов: гребляк малый, гладыш (клоп), клещ водяной. А из организмов –биоиндикаторов мы отмечаем наличие личинки поденки, личинок комара и мошки, червей группы олигохеты. Рассчитываем индекс Майера = 3*1+2*2+1*1=8 Вывод: индекс Майера равен 8 - это 4 класс качества (водоем грязный) 4. Выводы Вода - это самое удивительное, самое распространенное и самое необходимое вещество на нашей планете, имеет огромное значение для всего живого. Качество воды влияет на здоровье человека и на продолжительность жизни. Водные обитатели (гидробионты) позволяют оценить качество воды при помощи метода биоиндикации. Вода из реки Куда имеет очень слабую интенсивность запаха, характер запаха неотчетливый, бесцветная, прозрачная. Вода из озера Цыганское имеет слабую интенсивность запаха, характер запаха неотчетливый, цвет слабожелтый, слабо-опалесцирующий. водородный показатель воды из озера равен 6, а из реки Куда- 7. Такой уровень кислотности говорит о присутствии в воде солей кальция и магния. 6. Содержание свободной CO2 в воде реки Куда -2 мг/л, а в воде озера - мг/л. Учитывая, что ПДК равен 20, то значение свободной CO2 не велико. Концентрация хлора в реке 1, 2 мг/л, в озере 1,7 мг/л, что не превышает ПДК Река Куда относится к 3 классу качества воды, умеренно-загрязненный водоем. Причиной загрязнения реки Куды является то, что по ее берегу располагаются населенные пункты, проходят дороги, пасется скот. Также река является любимым местом отдыха. Озеро Цыганское относится к 4 классу качества воды, водоем грязный. Озеро зарастает травой, по его берегам скопилось много мусора. На основании проведенных исследований, мы считаем, что применение воды из озера и реки Куда возможно. 5. Список литературы С.В. Алексеев «Экологический практикум школьника», изд-во «Учебная литература», Самара, 2005 Ахманов М.С. «Вода которую мы пьем», М.: «ЭКСМО», 2002 Арабаджи В.В. «Загадки простой воды», М.: Знание, 1973 «Полевые исследования водотоков и водоемов», ВООП, Иркутск, 2012 Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я., изд-во «Агар», 1999 г., стр. 41-43, стр. 182-197. http://www.researcher.ru/ Ляндсберг Артур Рэмович, «Биоиндикация состояния пресноводного водоема с помощью донных организмов». http://ru.wikipedia.org/wiki/вода | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||