Влияние города на загрязнение природных вод реки Дон

МБОУ ДОД Дворец творчества детей и молодежи города Ростова-на-Дону

Донская академия наук юных исследователей им. Ю.А. Жданова

Наименование  секции/подсекции:

экологический мониторинг окружающей среды

Исследовательская  работа

Тема:  «Влияние города на загрязнение природных вод реки Дон »  

 Автор  работы:

                                                                          Колодько  Александра Игоревна, 

                                                                          10 «б» класс, МБОУ СОШ №4

с углубленным изучением

отдельных предметов.

 Руководитель:

                                Полицковая Лилия Петровна,      

учитель географии.

г. Батайск

2012 год

Оглавление

Введение        

Глава 1. Обзор литературных данных и исторических сведений о реке Дон        

1.1  Исторические сведения о названии реки Дон        

1.2 Физико-географическое описание реки        

1.3 Животный и растительный мир водоема        

1.4 Антропогенное воздействие на реку Дон        

Глава 2. Метод биоиндикации, как метод  оценки токсичности водной среды  реки Дон        

2.1. Метод биоиндикации        

21.1.  Дафнии – тест-объект        

2.2.  Эксперимент «Определение токсичности природных вод реки Дон»        

Заключение        

Литература        

Введение

Там, где Дон широкий блещет,

Где степной ковыль трепещет,

Где в небесной ясной дали

По воздушной синей глади

Царь пернатый грозно реет,

Где курган былинный дремлет,

Где под тихий ночи шепот,

Ясно слышен конский топот,

Там мой край родной!

                        В.Г. Седов

У каждого человека есть своя Родина. Одни вспоминают заросли камыша у тихой речки, другие – побережье океана, третьи – непроходимые леса и  вершины гор, покрытые ледяными шапками, а я – мой Тихий Дон.

Через всю область несет Дон свои воды, ведь это главная речная артерия всей области, и живущее по его берегам население называет его ласково «Дон – Батюшка», «Тихий Дон».

С самых давних времен река Дон славилась могуществом и красотой. Ее воды были полны рыбы, поэтому народ, живущий здесь, имеет славу заядлых рыбаков. Его берега населяли разные пушные звери, птицы, насекомые, росла пышная растительность. Но ничто не стоит на месте. Человек развивается, строит себе дома, заводы, дороги, распахивает степи, тем самым выгоняя многих животных, рыб и птиц. Однако народную мудрость, заложенную в сказке о «живой» и «мертвой» воде, мы почему-то забываем.  Природа подарила нам бесценный подарок, который мы, к сожалению, не смогли уберечь в первозданном виде. Не хотелось, бы потерять его вовсе, ведь Дон – это своеобразный образ нашей Родины. В настоящее время проблема загрязнения  водных объектов  является наиболее актуальной, т.к. всем известно выражение «вода - это жизнь».  Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая  всю важность роли  воды в его жизни, он все равно продолжает  жестко эксплуатировать водные объекты,  безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Мне не безразлична судьба нашего Дона, и я хочу  знать: каково его экологическое состояние на современном этапе, а также предложить способы сохранения природного наследия – реки Дон и ее обитателей.

3.

Выбран объект исследования: река Дон (правый и левый берег - зоны отдыха), предмет исследования: поверхностные воды.  Предполагала, что  при использовании биологических методов можно получить более точную информацию о состоянии водного объекта.

 Цель: изучить влияние города на загрязнение природных вод реки Дон, с использование метода биотестирования .  

В соответствии с целью поставлены задачи:

1. Провести обзор литературных данных и исторических сведений об экологическом состоянии реки Дон;
2. Изучить метод биоиндикации токсичности природных вод на примере дафний;
3. Провести эксперимент по оценке загрязнения водных ресурсов с использованием  метода биоиндикации;
4. Проведение школьных мероприятий.

Методы исследования: метод биоиндикации (биотестирование на дафниях).

Методика моей работы заключалась в проведении следующих этапов:

Теоретическая значимость заключается в сборе исторических сведений о реке Дон.

Практическая значимость исследования заключается в использовании результатов исследования и методики для дальнейшего исследования других

4.

объектов и систематического проведения мониторинга экологического состояния реки Дон и ее притоков.

Глава 1. Обзор литературных данных и исторических сведений о реке Дон

1.1  Исторические сведения о названии реки Дон                                              

Первые сведения о Доне относятся к V веку до нашей эры. Тогда Дон назывался Амазонией — по воинствующему племени женщин-амазонок, которые занимались войнами и охотой, потом Дон стал именоваться Танаисом. Это название связано с такой легендой.

«Танаис, сын амазонки Лизинны и отца  Бероса, любил воевать, но с пренебрежением относился к военным талантам женщин. Богиня красоты Венера, за такое отношение к женщинам, «вдохнула» ему любовь к матери Изине. Не вынес такого жестокого наказания Танаис. Его охватило отчаяние, и он бросился в реку, которая и стала называться его имен».  

У разных народов живущих на нашей земле река имела свое название, например у древних греков - Гиргис, Танаисом, кыпчаков- Тэн.  Спустя время появилось новое имя - Упанаис, что означало «влага», «вода». Слово «Дон», как полагают многие исследователи, осетинское. Древние осетины - это потомки аланов, которые кочевали в начале нашей эры по южным степям. Словом  «Дон» они обозначили просто реку, без всякого названия. Позднее это слово стало собственным именем нашей реки.  

Мой Тихий Дон не единственный  в мире с таким названием.

У Дона пять тезок! Есть Дон во Франции, он впадает в реку, которая несет свои воды в Бискайский залив. Индийский Дон — приток небольшой реки, текущей в Бенгальский залив. Дон в Шотландии впадает в Северное море, близ города Абердина. Английский Дон — приток реки Уз, также текущий в Северное море. На берегу этого Дона стоит город Донкастер. Канадский Дон впадает в озеро Онтарио.

1.2 Физико-географическое описание реки

Дон несет свои воды в Европейской части России. Берет исток на Средне–Русской возвышенности, в Центральном парке города Новомосковска Тульской области. Его исток  - струйка воды заключена в каменное ложе. Рядом поставлена стела со старославянской надписью названия реки. За Новомосковском Дон – это уже небольшая речка. По площади водосбора, равной 422 тыс. км², в Европе уступает только Волге, Днепру, Дунаю и Каме.

5.

Длина реки — 1870 км. Средний сток в устье составляет  935 м3/сек. На своем пути он принимает более 5200 притоков, общей длиной примерно 60100 км.  Характер долины и русла типичен для равнинных рек. Он имеет плавный продольный профиль с уклонами, постепенно уменьшающимися к устью, средний уклон составляет 0,1 ‰. Почти на всем протяжении река имеет разработанную долину с широкой поймой, множество рукавов (ериков) и староречий, и достигает в нижнем течении ширины 12—15 км. В Ростовскую область Дон заходит на севере, в Верхнедонской и Шолоховский районы, затем уходит за пределы области и возвращается в наши края в районе города Волгодонска, где Цимлянская плотина перегородила его  русло и образовало рукотворное море. Степенно  Тихий Дон несет свои воды мимо станиц и городов. Среди городов расположенных на побережье реки самый величественный Ростов-на-Дону. Протяженность реки в городе 25 км. Долина Дона в районе города асимметрична: правый берег крутой, левый – низкий, более пологий. В юго-западной части города от основного русла Дона отделяется рукав Мертвый Донец. (см приложение №1).  

Устье Дона—Таганрогский залив Азовского моря. Гидрографически реки большой длины принято делить на три участка: Верхний,         Средний         и   Нижний. Верхний Дон - участок реки от истока до впадения реки Тихой Сосны - бежит в узкой долине. Русло извилистое, много перекатов. Главные притоки верховий: Непрядва, Красивая Меча, Сосна - справа, Воронеж - слева. Средний Дон - от устья реки Тихой Сосны до г.Калач-на-Дону  - долина значительно расширяется. На этом участке в реку впадают Чёрная Калитва, Богучарка - справа, Битюг, Хопёр, Медведица, Иловля - слева. Нижний Дон от Цимлянского водохранилища до города Ростов на Дону. Основные притоки в нижнем течении: Северский Донец - справа, Сал и Маныч слева (см.приложение №2).  Ниже г.Ростова-на-Дону начинается дельта площадью 540 км². Русло реки разделяется на многочисленные рукава и протоки, именуемые по-донскому - гирла и ерики, среди них самые большие- Каланча, Кутерьма.                                                                                    

Дон отличается высоким весенним половодьем и низкой меженью в остальное время года. С окончания весеннего половодья и до начала нового весеннего подъема уровень и расход воды постепенно падают. Осенний паводок слабо выражен, летние паводки крайне редки. Высока доля снегового

6.

питания (до 70 %) при сравнительно слабом грунтовом и дождевом питании. Амплитуда колебания уровня воды в реке значительна на всем протяжении и достигает 8—13 м. Дон замерзает в конце ноября — начале декабря. Ледостав держится от 140 дней в верховьях и до 30—90 дней в нижнем течении. Река вскрывается в низовьях в конце марта и отсюда вскрытие быстро распространяется к верховьям.

1.3 Животный и растительный мир водоема

По описаниям древних географов и путешественников, первозданная природа Дона была иной, чем сейчас. Так осенью 1977 года, когда 5 довольно крупных дельфина через Азовское море по Дону  зашли даже в Усть-Манычское водохранилище. Щиты водоносной плотины у станицы Манычской в то время были открыты, и дельфины в течение нескольких дней плавали по Дону, привлекая к себе внимание, а во время замора рыбы был обнаружен труп белуги длиной около 7 м и весом около 1,5 т. В результате интенсивного освоения территории значительно снизилась численность как флоры так и фауны. Обратившись к архивному материалу моего родного края, я нашла интересный материал, богата местность, где протекает река,  растительностью и животным миром. Водная растительность состоит из значительного числа широко распространенных плавающих и прикрепленных форм. Это, прежде всего роголистники, резак, желтая кубышка, белая кувшинка, ряски и другие. В пойме Дона растут дуб, тополь белый, осокорь, ольха, клен, верба, вяз. Из диких плодовых растет — яблоня и груша, из кустарников - разные виды ив, крушина, шиповник, ежевика, терн. Травянистая растительность представлена разнотравьем. Самый распространенный тип растительности в пойме Дона — заливные луга. На них произрастают: душистый колосок, пырей, осока, крапива, ежевика, костер, ландыш. В этих лугах много корневых злаковых растений лисохвост луговой, мятлик полевой, тимофеевка полевая, овсяница луговая.  Пойменные леса издавна служили и служат населению основным источником получения древесины, как для строительных целей, так и для отопления.     Очень богат и разнообразен мир обитателей рек. Из водных животных в реке обитают растительноядные моллюски, насекомые, ондатры, выдры, черепахи, а так же некоторые виды рыб. Количество видов рыб достигает 100. Это - стерлядь, голавль, линь, синец, карась, сом, вьюн, щука и др. Часть рыб относится к проходным. Это рыбы, которые обитают в море, но

7.

заходят на нерест в Дон и его притоки: белуга, русский осетр, севрюга, черно-морская сельдь и др. Очень редко в Дону встречается угорь. К полупроходным относятся рыбы: судак, лещ, сазан, тарань, чехонь и другие, живущие в  прибрежных областях моря или озерах, а на нерест мигрируют в низовья рек. Часто встречаются белый и черный амур, зеркальный карп, белый и пестрый толстолобик, кефаль. Не так давно главными промысловыми рыбами были осетровые, сельдь, рыбец, судак, лещ, тарань, чехонь, жерех, сазан. Они были основой больших и постоянных уловов. За последние годы уловы рыбы сократились более чем в 20 раз. В Красную Книгу Ростовской области занесён 21 вид рыб, из них 7 видов занесены в Красную Книгу России. Самая крупная рыба на Дону - белуга от 30 до 250 кг; осетр - от 10 до 30 кг; сом - до 100 кг. Большое значение имеют также севрюга, сельдь, Разнообразен и мир птиц. В нашей области обитает более 180 видов птиц. Это:  пеганки,  журавль-красавка, большой баклан, чайки, крачки, гусеобразные  (лебедь, серый гусь, краснозобая казарка, кряква, утки, нырки и др.), кулики,  орлан-белохвост,  зимородок.  Водятся хищные птицы: степной орел, скопа, кобчик, лунь, пустельга, коршун, орел-могильщик. К сожалению, большинство из них встречаются все реже

 (см. прилож.№3).

   1.4 Антропогенное воздействие на реку Дон

Негативное влияние на все элементы экосистемы Дона, в том числе и на состояние рыбных запасов и водных биоресурсов, оказывает развивающееся судоходство. Суда, проходящие по руслу реки, имея большую осадку, создают сильный  волнобой. От этого разрушается дно русла и коренного берега, происходит обогащение водной толщи твердым стоком, что ведет к заилению нерестилищ, замыву устьев малых рек, протоков, ериков, гирл и создает препятствия проходу рыбы к местам нереста, а зачастую приводит и к полному осушению нерестилищ. Береговые нерестовые участки реки Дон и его рукавов сейчас настолько заилены, что потеряли воспроизводственное значение. В зоне работы винтов гибнет вся икра и ранняя молодь сельди и чехони. Загрязнение речной воды происходит также в результате сбросов с судов подсланевых, фекальных и балластовых вод. При работе плавсредств и механизмов в период строительства и последующей эксплуатации причальных сооружений наблюдаются загрязнения водной массы и донных отложений нефтепродуктами. Одной из основных экологических проблем Ростовской

8.

области и реки Дон является Цимлянская ГЭС (см. приложение№4). По плотине ГЭС проходят магистральные железнодорожный и автодорожный переходы.  К главным экологическим проблемам гидроэнергетики относится затопление территории, подъем уровня грунтовых вод и заболачивание территории вследствие строительства водохранилищ, а также нарушение путей миграции рыб из-за строительства плотин. Усилилось загрязнение водохранилища стоками промышленных, коммунальных предприятий и сельскохозяйственного производства.

Глава 2. Метод биоиндикации, как метод  оценки токсичности водной среды  реки Дон

2.1. Метод биоиндикации

В основе метода биоиндикации лежит метод биотестирования. Под биотестированием (bioassay) обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.
Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всем мире и его все чаще используют наряду с методами аналитической химии.

 Мой выбор обосновывался тем, что изучение окружающей среды посредством специальных приборов и оборудования не всегда реализуемо в виду их недостатка, либо же полного их отсутствия. Что же касается индикаторных видов растений и животных, то их можно встретить повсюду. Кроме того, данный метод не требует специальной и дополнительной подготовки как, например,  проведение анализов проб в лабораторных условиях, поэтому он легко осуществим на практике.

2.1.1.  Дафнии – тест-объект

Тест-объект (test organism) - организм, используемый при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др. Тест-объекты с известной степенью приближения дают количественную оценку уровня токсичности загрязнения водной среды - сточных, сбросных, циркуляционных и природных вод. Дафнии - наиболее часто используемый тест-объект для определения токсичности воды. Метод позволяет определить токсичность сточных и природных вод. Критерием

9.

острой токсичности является гибель 50% и более дафний в анализируемой воде по сравнению с контролем в течение 24, 48 или 96 ч.

Дафнии очень чувствительны к дефициту кислорода и быстро гибнут при его нехватке (см. приложение №5).        

2.2.  Эксперимент «Определение токсичности природных вод реки Дон»

Мой эксперимент состоял из трех этапов. Отбор пробы воды взяла на разных участках реки: левый берег реки Дон – базы отдыха, правый берег реки Дон – зона Кумжинской рощи (см. приложение №6).

Пробу природной воды отбирала объемом до 1л. Далее пробу фильтровала через фильтровальную бумагу и заливала в емкость для биотестирования. Тест-объект был приобретен в лаборатории общей биологии педагогического университета Южного Федерального Университета. Одновременно отбирала 5-10л воды для последующей посадки дафний.  Начальная плотность посадки – 6-10 особей на 1л воды. Спустя 5-7 суток, в течение которых дафнии привыкают к лабораторным условиям существования и начинают размножаться, в сосуды долила воду для дальнейшего культивирования. Затем взяла 6 сосудов для исследуемой воды и 6 сосудов для контрольной пробы, не содержащих токсичных веществ. Наливала в них по 100 мл исследуемой воды и по 100 мл чистой воды для контроля. Исследуемую воду можно разбавить водой, не содержащей токсичных веществ. Контрольную (разбавляющую) воду готовила отстаиванием в течение 7 суток водопроводной водой средней (не более 3,0 мг-экв./л) жесткости, проверяя рН (7,0-8,2), температуру (20º), содержание кислорода (не менее 2 мг/л ). В каждый сосуд помещала по 10 особей дафний, перенося стеклянной трубкой диаметром 5-7 мм сначала в сачок, а затем в сосуды. Наблюдала за ходом эксперимента через 24, 72 и 96 часов. Дафний во время эксперимента не кормила. По окончании эксперимента провела учет выживших дафний. Выжившими считала дафний, если они свободно передвигались в толще воды или всплывали со дна сосуда не позднее 15 с после его легкого покачивания. На основании полученных результатов в 3-х повторностях высчитывала среднее арифметическое количество выживших дафний в контроле и опыте. Для расчета тест-параметров-процента гибели дафний в опыте по отношению к контролю использовала формулу:  100·(Х1-Х2)/Х1, где Х1 и Х2 – среднее арифметическое

10.

количество (экз.) выживших дафний в контроле и опыте. Проба воды оценивалась как обладающая острой токсичностью, если за 24 ч. биотестирования в ней гибнет 50% и более дафний по сравнению с контролем. В результате  эксперимента были получены  следующие данные:

Через 24 часа

После проведения  первого этапа эксперимента можно сделать вывод: наибольшее количество погибших дафний в  сосуде с пробами воды правого берега Дона – район  Кумжинской рощи.

Через 72 часа

По истечению времени  второго этапа эксперимента можно сделать вывод: процент погибших дафний увеличился в сосуде с пробой воды правый берег Кумжинской рощи.

11.

Через 96 часов

По последнему этапу вывод следующий:  в пробах воды района Кумжинской рощи погибла половина тест - объектов.

  На основе проведенного  биотестирования по определению токсичности природных вод реки Дон в районе города Ростова-на-Дону, я сделала общий вывод о загрязнении воды на различных участках. Наиболее загрязненной оказалась вода в районе Кумжинской рощи. Объясняю это тем, что в районе Кумжинской рощи находится стоянка суден, которые часто дают утечку собственной смазки или тех веществ, которые перевозят. Левый берег реки  загрязняется в основном отдыхающими, появляются незаконные свалки. Промышленные предприятия, жилые сектора сливают свои сточные воды в Дон. По моим наблюдениям они и являются основной причиной загрязнения воды в реке. Для полного подтверждения этих сведений в перспективе я планирую провести эксперимент по оценке загрязнения водного объекта с использованием химических методов.

Заключение

Много лет стремясь покорить природу и господствовать над ней, человек неожиданно для себя оказался на грани экологической катастрофы. Нехватка чистой воды, загрязнение Мирового океана - это проблемы, ставшие перед человечеством, грозя гибелью и требуя немедленного решения. Но для этого требуются совместные усилия всех людей, независимо от места жительства и рода занятий, необходимо соответствующее перераспределение средств, отказ от некоторых материальных благ в пользу экологических программ, перестройка не только производственных технологий, но и образа жизни и мышления.  Воды являются важнейшим компонентом окружающей природной

12.

среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизнедеятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивают экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование живого и растительного мира.

Подводя итоги исследовательской работы, хочу сказать, что мое предположение подтвердилось: при использовании биологических методов можно получить более точную информацию о состоянии водного объекта.

Чтобы предотвратить трагедию загрязнения реки,  необходимо в первую очередь жителям, проживающим в тесной близости с рекой, не сваливать мусор и бытовые отходы в воду, так как это тоже имеет весьма сильное влияние на санитарно-гигиеническое состояние воды. Конечно, хотелось бы, чтобы власти города, а так же работники санитарно – эпидемиологической станции и других водоканальных систем прекратили сбрасывать в воду канализационные стоки, иначе у реки не будет шанса выжить. (см. приложение №6).  

 Немалая роль в охране наших вод от загрязнения по праву принадлежит  школьникам.

Озадаченная нерадостными результатами исследования, я решила вынести проблему загрязнения природных водных объектов и методы борьбы с ней на всеобщее обозрение в своей школе. На Совете старшеклассников мною было выдвинуто предложение провести во второй половине года мероприятия  на тему «Сохраним Дон вместе» (см. приложение №7), который включал следующие мероприятия: классный час «Река моего края»; заседание круглого стола с представителями кружка «Чароит»; конкурс рисунков среди младших классов на тему « Вода – наше все», а также на уровне города совместно с Эколого-биологическим центром была проведена  акция «Чистой реке – чистые берега» (см. приложение №8);   экскурсия на побережье реки, а также распространение листовок среди учащихся и местных жителей (см. приложение №9).   Итоги проведения школьных мероприятий под эгидой « Сохраним Дон вместе» был выпущен экологический спец-выпуск школьной газеты « Четвертая высота» (см. приложение №10).  

13.

Я  предлагаю следующие мероприятия по охране водного объекта для общественности: в первую очередь это распространение листовок среди местного населения; создание зеленых патрулей в целях уборки берега; проведение акции «Чистая река»; продолжить высадку деревьев по берегам.

       Хотелось бы, чтобы у каждого жителя нашего города, области было горячее желание сохранить красоту природы, сберечь ее богатство для будущих поколений, для наших детей.

14.

Литература

1. Алексеенко В.Н., Мартынова М.И., « География Ростовской области», Терра  2005 г.;
2. Корнакова Н.В., «Мой Дон. Природа, история, хозяйство, города Ростовской области», Барро-Пресс 2009г.;
3. Комитет по охране окружающей среды и природных ресурсов администрации ростовской области, « Особо охраняемые природные территории Ростовской области» г. Ростов-на-Дону 2006г.;
4. Эндюскина А.Н., «Исследование качества воды малых рек и
5. других водоемов»- Новочебоксарск, 1997г.;
6. Нагорный Б. «Твой край родной». Ростов/Дон 1988. Ростовское книжное издательство;
7. Данилова В.И. «Экологические проблемы»;
8. Брагинский Л.П., Величко И.М., Щербань Э.П. «Пресноводный планктон в токсической среде».

15.