Мониторинг водной среды

Содержание.

Введение                                                                                                                   2

Глава 1. Вода как фактор здоровья.                                                                       3

Глава 2. Мониторинг водной среды                                                                      6

2.1. Определение биогенных поллютантов.                                                         6

2.2. Определение степени загрязнения водоема по внешнему виду.                 6

2.3. Определение цветности воды.                                                                        7

2.4. Определение уровня загрязнения водоема по беспозвоночным

зооиндикаторам                                                                                                       8

2.5. Определение активной реакции воды                                                            9

2.6. Слежение за состоянием воды с помощью простейших.                           10

Заключение                                                                                                            12                                                                                                          

Литература                                                                                                             13                                                                                                            

Введение.

На нашей планете суша занимает около 1/3 поверхности, все остальное — вода. Объем воды на земле около 1,4 млрд км2, но более 97% — это соленая вода морей и океанов. Доля же пресной воды составляет всего 36 млн км2 (причем 3/4 ее приходится на льды Арктики и Антарктиды). Все чаще можно слышать о нависшем над человечеством питьевом голоде. Тревогу вызывают и промышленные предприятия, потребля ющие огромное количество воды, и загрязнение Мирового океана. Ежегодно в Тихий океан попадает более 9 млн т отхо дов, в Атлантический — более 30 млн т. В Мировой океан ежегодно поступает 13—14 млн т нефтепродуктов. По дан ным космической съемки, около 30% поверхности Мирового океана покрыто нефтяной пленкой.

Воды загрязняются не только нефтепродуктами. Балтий ское, Северное и Ирландское моря сильно загрязнены мою щими средствами. Воды Ирландского и Северного морей, Бискайского залива, восточной части Саргассова моря за грязнены пестицидами. Отравлены воды Балтийского и Чер ного морей: в ряде их прибрежных акваторий зарегистриро вано повышенное содержание ртути и свинца. В Балтийском море идет интоксикация гидробионтов в связи с захоронени ями биологического оружия.

На территории России расположено более 24 тыс. пред приятий, выбрасывающих вредные вещества в водоемы. Ка чество основных крупных рек России оценивается как не удовлетворительное. Около 80% сточных вод, сбрасываемых предприятиями в реки, не подвергается очистке. В воду попадают излишки удобрений с полей, вызывающих эвтрофикацию водоемов: изменяется химический состав воды, бурно разрастаются водоросли в озерах и водохранилищах, наруша ется биологический круговорот веществ[2]. Цель моей работы: исследование уровня загрязнения и сравнительная характеристика проб воды реки Ангары, Усть-Илимского водохранилища, речки и родника в районе «Молодежный».

Глава 1. Вода как фактор здоровья.

По требованиям ГОСТа водоемов, на поверхности воды не допустимо присутствие плавающих пленок нефтепродуктов, масел, жиров и других примесей. Они препятствуют аэра ции воды, тормозят процессы самоочищения, снижают интен сивность фотосинтеза. Пленки, покрывая жабры рыб, нару шают дыхание, способствуют развитию процессов анаэробно го распада органических веществ. Продукты распада приводят к вторичному загрязнению водоема и нередко являются ток сичными.

Прозрачность и мутность воды определяются по ее способ ности пропускать видимый свет. Степень прозрачности воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц минерального и органического происхождения. Вода со значительным содержанием органических и минеральных веществ становит ся мутной. Мутная вода плохо обеззараживается, в ней со здаются благоприятные условия для сохранения и развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Прозрачность воды рек в зависимости от степени загряз нения по сезонам колеблется в пределах: зимой и осенью — 2—35 см, весной — 4—35, летом — 10—40 см.

Содержание взвешенных веществ не должно заметно уве личиваться после спуска сточных вод. Взвешенные вещества, уменьшая прозрачность воды, снижают интенсивность фото синтеза; оседая на дне, препятствуют развитию бентоса, кор невой системы растений и ведут к потере нерестилищ. Раз ложение данных отложений создает вторичные очаги загряз нения. При этом потребляется большое количество кислорода.

Действительно, в природе идеально чистой воды нет. Вокруг нас более или менее разбавленные водные растворы, хотя мы и на зываем эти растворы «водой». Ясно, что в открытой воде растворе ны атмосферные газы (кислород, азот, оксиды углерода, серы, азо та и др.).

Как известно, в наше время существует проблема «кислотных дождей». Практически неограниченно растворяется в воде аммиак, а можно сказать, что и реагирует с водой с образованием гидроксида аммония.

В воде присутствуют также катионы тяжелых металлов ртути, свинца, кадмия и др. Правда, следует оговориться, что соли тяже лых металлов зачастую очень плохо растворимы в воде и в естест венных условиях уходят в придонные отложения.

В связи с этим интересная ситуация с солями ртути. Известны две солянокислых соли ртути: каломель и сулема, из них послед няя - сильный яд, тогда как каломель ранее даже использовалась как лекарство (слабительное средство) [1].

По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований в год ранее не существовавшей продукции, в том числе до 100 тыс. химических соединений, из которых около 15 тыс. являются потен циальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно поступает в водоисточники.   Подсчитано, что ежегодно в мире выбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые в состоя нии сделать непригодной к употреблению около 7 тыс. км3 чистой воды, что в 1,5 раза больше всего речного стока России.

Положение усугубляется тем, что в настоящее время по дан ным Национального исследовательского совета Национальной академии наук США, токсикологи обладают относительно пол ной информацией о влиянии на здоровье лишь 10% используе мых сейчас пестицидов и 18% используемых лекарств. По мень шей мере 1/3 пестицидов и лекарств не проходила никаких ис пытаний на токсичность. В отношении всех используемых хими катов проблема еще серьезнее: 80% из них не проходили никаких испытаний. Эта ситуация в сочетании с участившимися утечками, неправильным удалением отходов и авариями канализационной и водопроводной систем потенциально чревата серьезным за грязнением гидросферы и возможностями отрицательного дейст вия на здоровье населения.

К наиболее устой чивым загрязнителям относятся хлорированные углеводороды, в частности трихлорэтилен, тетрахлорэтилен и тетрахлорметан, Главными источниками загрязнения грунтовых вод являются токсичные отходы свалок, пруды-накопители и лагуны для от стаивания промышленных сточных вод, подземные резервуары для хранения нефтепродуктов, химикалиев, растворителей. Ис следования свидетельствуют о том, что даже разлитая по буты лям вода из артезианских скважин содержит ацетальдегид, бен зол, бромдихлорметан, дихлорпропан, диэтиловый спирт, этилацетат и толуол. [3]

Главным с гигиенических позиций требованием к качеству питьевой воды является ее безопасность в эпидемическом от ношении. Другими словами, вода не должна вызывать заболева ний, обусловленных действием биологического фактора (загря знителя). По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болез ней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабже ния. Суммарно количество людей, болеющих в связи с исполь зованием загрязненной воды, приближается к 2 млрд. человек. Водным путем передается большинство кишечных инфекций: холера, брюшной тиф, парафиты, сальмонеллезы, дизентерия и др. Доказана роль воды при распространении эпидемического гепатита А (болезнь Боткина) и полиомиелита, являющихся ви русными заболеваниями, большой группы гак называемых антропозоонозов, передающихся от больных животных человеку, особенно во время эпизоотии. Определенное значение имеет вод ный фактор и в передаче аденовирусных инфекций, амебиаза, лямблиоза и большой группы гельминтозов.

Инфекционные и паразитарные заболевания возникают при различных видах водопользования: при загрязнении источников централизованного и децентрализованного хозяйственно-питье вого водоснабжения; при купании в водоемах и бассейнах; при таласотерапии. Наиболее часто причинами эпидемических вспы шек водного характера являются нарушения в целостности водо провода и канализации. Прорыв канализации приводит к подтоп лению водопроводных колодцев сточными водами и массовому загрязнению питьевой воды патогенными и условно-патогенны ми микроорганизмами.

Глава 2. Мониторинг водной среды

2.1. Определение биогенных поллютантов.

На наш (может быть, предвзятый) взгляд, самое интересное в природной воде - это поллютанты биогенного происхождения. Ведь техногенные загрязнители попадают в воду в результате хо зяйственной, вернее бесхозяйственной, деятельности человека. Они оказываются в природных водах эпизодически и территориально привязаны к какому-либо химическому производству. Определение техногенных поллютантов - это дело солидных экологических ла бораторий, и школе такое предприятие, естественно, окажется не под силу.

Мы займемся более распространенными и, в принципе, мало токсичными биогенными поллютантами. Интересно, что человек считает их загрязнителями гидросферы, а вот для обитателей водо емов, для водной микрофлоры - это отнюдь не поллютанты, а ско рее, даже нутриенты, пищевые субстраты.

К 2-3 мл воды добавили 3 капли 0,2 %-ного раствора нитрата серебра. Пробу перемешали и выставили на яркий солнеч ный свет (если в воде присутствуют органические вещества, про исходит восстановление катионов серебра до металлического).

Атомы металлического серебра формируют окрашенные ми целлы коллоидного раствора с разными оттенками цвета в зависи мости от степени дисперсности. Экспонируемая на солнце проба воды темнеет на глазах, тогда как такая же проба, поставленная в темный ящик, остается бесцветной.

Далее в пробу воды добавили несколько капель биологической жидкости -  смыва с кожи, окраска коллоидного раствора серебра при обрела коричневый цвет и стала более устойчивой. Если повозиться с этой реакцией, можно получить устойчивые цветные золи с разными оттенками - от сине-фиолетового до желто-корич невого [1]. У нас, к сожалению, не получились цветные оттенки.

Дистиллированная и пропущенная через качественный бытовой фильтр вода, естественно, не дала данную фотохимическую реак цию. Во всех пробах, взятых с реки Ангары, водохранилища, речки в районе «Молодежный» интенсивность окрашивания была практически одинаковой. А в пробе воды из родника раствор был намного светлее, хотя там окрашивание не должно развиваться. В пробе с минеральной водой окрашивания нет, хотя возникает помутнение (хло риды, сульфаты).

На один анализ потребовалось не более 0,1-0,2 мг нитрата серебра.

2.2. Определение степени загрязнения водоема по внешнему виду.

Используя таблицу 1. [2] определили степень загрязнения водоемов.

таблица 1

Пробы воды из реки Ангары, водохранилища и родника набирают 0 баллов. Проба из речки, протекающей в районе «Молодежный» - 1 балл: обнаружена прозрачная  прерывистая серая пленка.

2.3. Определение цветности воды.

Цвет воды зависит от наличия в ней примесей минераль ного и органического происхождения — гуминовых веществ, перегноя, которые вымываются из почвы и придают окраску воде от желтой до коричневой. Окись железа окрашивает воду в желто-бурый и бурый цвета, глинистые примеси — в жел товатый цвет. Зеленая окраска открытого водоема обусловли вается размножением водорослей (цветением).

Определили цвет воды в водоеме: в пробирку из бес цветного стекла налили 8—10 мг исследу емой воды и сравнили с аналогичным столбиком дистил лированной воды. Цветность выражается в градусах, исполь зуется таблица2.

таблица 2

В результате мы получили:

таблица 3

Вывод: наибольшее количество градусов цветности воды определили в реке Ангаре, наименьшее – имеет родник. Цвет воды мо жет быть связан со сточными водами или органическими веществами.

2.4. Определение уровня загрязнения водоема по беспозвоночным зооиндикаторам.

Концентрация О2 — показатель, на который реагируют биоиндикаторы. Чем загрязненнее водоем, тем меньше в нем растворенного кислорода. В водоемах с различным уровнем загрязнения обитают качественно отличающиеся друг от друга группы беспозвоночных гидробионтов. Выделяют три такие группы:

— личинки поденок, веснянок, веслокрылок, ручейников; двустворчатые моллюски (перловица, беззубка);

— бокоплав, катушки, лужанки, шаровки, горошинки, личинки стрекоз, комара-долгоножки;

— водяной ослик, олигохеты, трубочник, пиявки, прудо вики, личинки комара-звонца (мотыль), личинки мош ки «крыски», мокрецы [2].

Определили уровень загрязнения водоема по беспозвоноч ным ее обитателям, используя шкалу загрязнений по инди каторным таксонам.

Только в пробе реки Ангары были обнаружены беспозвоночные из 2 группы – бокоплавы, что свидетельствует о том, что вода здесь удовлетворительно чистая или слабо загрязненная, использование питьевое с очисткой, рекреационное, для ограниченного орошения.

2.5. Определение активной реакции воды.

В природных водах рН колеблется в пределах от 6,5 до 9,5. Норма — 6,5—8,5. Если рН воды водных объектов ниже 6,5 или выше 8,5, то это указывает на ее загрязнение сточными водами. Наиболее кислыми из природных вод являются болотные, содержащие гуминовые вещества, а щелочными — подзем ные воды, богатые бикарбонатами. Вода, сильно загрязненная органическими веществами животного происхождения и про дуктами гниения, обычно имеет щелочную реакцию (рН > 7), а вода, загрязненная стоками промышленных предприятий, — кислую (рН < 7).

Мы определяли активную реакцию (рН) воды с помощью индикаторной бумаги. Бу магу смачивали исследуемой водой и цвет ее сравнивали со стандартной бумажной цветной индикаторной шкалой. Данные занесли в таблицу №4.

таблица 4

Вывод: в норме рН воды имеют речка в районе «Молодежный» и родник в районе «Молодежный»; вода в Усть-Илимском водохранилище и р. Ангаре имеет слегка кислую реакцию.

2.6. Слежение за состоянием воды с помощью простейших.

Видовой состав может сказать, как чувствует себя актив ный ил водоема. При хорошей очистке в больших количе ствах встречаются брюхоресничные инфузории и сувойки, много коловраток и почти нет жгутиковых и амеб. Бактерии объединяются в крупные хлопья с изрезанными краями, когда их рабочая поверхность максимальна.

При ухудшении очистки в активном иле появляются равноресничные инфузории, например туфельки. Прикреплен ные организмы переходят в плавающее состояние. Сувойки отбрасывают ножку, образуют дополнительный венчик рес ничек и становятся «бродяжками». Больше становится жгу тиковых и амеб. Бактериальные хлопья измельчаются и округляются[2].

Для обнаружения тех или иных простейших взяли в несколько пробирок пробы воды и рассмотрели в лабо ратории капли воды под микроскопом (без покровного стек ла). В результате только в пробах реки Ангары  обнаружены амебы.

Заключение.

Попытки выявить хронические интоксикации или заболева ния, связанные с загрязнением водоисточников химическими ве ществами, предпринимаются уже с середины XX века. Однако, несмотря на интенсивное загрязнение рек и озер ксенобиотиками, достоверные данные о влиянии их на здоровье человека ограни чены, а подчас ненадежны и разноречивы. С одной стороны, это — следствие того, что участки водоемов, используемые как источники хозяйственно-питьевого водоснабжения, находятся в зонах санитарной охраны, а следовательно, под строгим санитар ным контролем. С другой стороны, интенсивное загрязнение водного объекта, как правило, исключает неорганизованное использование его для питьевых целей либо по эстетическим соображениям, либо из-за неблагоприятных органолептических свойств воды.

В результате моей работы я могу сделать вывод, что вода в исследуемых водоемах  удовлетворительно чистая или слабо загрязненная. После тщательной очистки может использоваться как питьевая.

Состояние водоснабжения населения России, по оценке Госком-санэпиднадзора, неудовлетворительное. В 1992 г. качество питьевой воды, подаваемой населению, не отвечало гигиеническим требова ниям по санитарно-химическим показателям в 22,1% и по микро биологическим показателям в 12,3% исследованных проб. Около 1/3 населения использует для питья воду из децентрализованных источников, которая в 31,6 и 32,4% случаев не отвечает требовани ям по химическим и бактериологическим показателям соответст венно. В целом около 50% населения Российской Федерации про должает использовать для питья воду, не соответствующую гигие ническим требованиям по различным показателям качествам [3].

Литература.

1. Аналитическая биохимия. В.А. Храмов. – Волгоград: Учитель, 2007
2. Попова Т.А. Экология в школе: Мониторинг природной среды. – М.: ТЦ Сфера, 2005
3. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России.: Москва «Финансы и статистика», 1995