Евтрофикация озера Малые Барны

Региональный этап Всероссийской олимпиады школьников по экологии

Карабашский городской округ

«Муниципальное  казенное общеобразовательное учреждение»

«Средняя общеобразовательная школа №6»

Исследовательский  проект

«Эвтрофикация озера Малые Барны» »

Автор проекта: ученица 9 класса

Гува Виктория

Руководитель проекта:

Петухова Галина Владимировна

Челябинск 2012

Содержание

1. Введение. Общая характеристика проблем эвтрофикации озер.
2. Эвтрофикация   озера Малые Барны

1. Методы и направления исследования озера Малые Барны
2. Гидрохимия озера.
3. Биоиндикативные показатели озера Малые Барны.

3. Перспективы изменения состояния озера.
4. Приложения.
5. Список литературы.

I.Введение. Общая характеристика проблемы эвтрофикации озер.

На протяжении последних десятилетий, что связано с развитием промышленной индустрии, сельского хозяйства, бытового обслуживания населения, все большую тревогу вызывает изменяющееся качество воды наших озер. Качество воды – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования. В нашей стране нет единых общегосударственных норм качества воды, поскольку ее пригодность определяется требованиями конкретных видов водопользования: хозяйственно – питьевого, культурно – бытового. Для каждого вида водопользования нормы установлены Государственным стандартом, который определяет благоприятные для конкретной цели показатели: вкус, запах, цвет, прозрачность, ее химический и эпидемиологический состав [7].

Изменение качества пресной воды связано с целым рядом факторов. В первую очередь, это загрязнения водоемов промышленными и бытовыми стоками. Значительную отрицательную роль здесь играют поверхностно – активные вещества (ПАВ), в том числе синтетические моющие средства (СМС), присутствие которых в воде придает ей неприятный вкус и запах. СМС замедляют естественное самоочищение водоемов, действуя угнетающе на биохимические процессы. Важную роль в ухудшении качества пресной воды играет эвтрофикация водоемов («эутрофис» греч. – хорошее питание). Быстрое накопление органических веществ, приводит в водоеме к обильному размножению сине – зеленых водорослей. В результате разложения органических веществ ухудшается снабжение воды кислородом, гибнут водные животные и растения, вода становится непригодной для использования человеком.

Эвтрофикация  является процессом медленного старения, во время которого озеро  превращается в болото или топь, и в конечном итоге исчезает. Во время эвтрофикации озеро настолько обогащается питательными веществами (особенно азотом и фосфором), что водоросли и другая микроскопическая флора становятся избыточными. Озера и водохранилища могут быть разделены на ультра-олиготрофные, олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные или гиперэвтрофные в зависимости от уровня концентрации питательных веществ в водоеме и/или экологических проявлений нагрузки по питательным веществам. В общем, олиготрофные озера характеризуются низким поступлением питательных веществ и первичной продуктивностью, высокой прозрачностью и разнообразной биотой. Эвтрофные водоемы отличаются высоким поступлением питательных веществ и первичной продуктивностью, низкой прозрачностью и значительной биомассой меньшего количества биологических видов с большей пропорцией сине-зеленых водорослей, чем в олиготрофных водоемах.

Так озеро Малые Барны (приложение №1,2) может быть отнесено к эвтрофным водоемам. Само озеро непроточное, образовалось в углублении старой шахтерской выработки,  водообмен замедленного типа, что вызывает активное зарастание озера и «цветение» сине-зеленых водорослей.

 Целью нашей работы мы поставили изучение проблемы эвтрофикации озера Малые Барны.

 При этом решались следующие задачи:

1. Изучить методы и определить направления изучения озера малые Барны.
2. С помощью физических, органолептических и химических методов оценить качество воды в местах проб озера Малые Барны.
3. С помощью методов микробиологических наблюдений  и биоиндикации оценить состояние озера на данный момент;

Исследования проводились в течение июня – августа 2011 и 2012 года с трехкратным повтором проб. Местом проведения работ послужил озеро Малые Барны на территории Военного городка, вблизи г.Карабаша.

II.Эвтрофикация озера Малые Барны.

2.2. Методы и направления исследования состояния озера.

       Для изучения проблемы эвтрофикации озера Малые Барны. Были обозначены:

- изучение органолептических показателей (цвет, вкус, запах, мутность и прозрачность, рН показатель) (приложения №№ 3,4,5,6),

- микробиологические исследования проб воды ( с помощью микроскопа)                              ( приложения №№ 7,8),

- изучение трофности водоема по методу Гуднайта-Уотлея (приложение № 9)

       Для изучения проблемы эвтрофикации озеро Малые Барны было выбрано по ряду визуальных показателей, высокая степень зарастания кувшинкой белой (приложение № 2),присутствие в воде взвешенных остатков нитчатых водорослей, в прибрежной зоне присутствие ила до 0,7 м глубиной, что не характерно для олиготрофного водоема.

      Озеро находится к северу от военного городка, мало изучено, сведений о водоеме не содержится в водном кадастре области. Так как объект находится в непосредственной близости от школы то и наблюдения не  представляют, каких либо затруднений. Озеро за последние 10 лет претерпело сильные изменения. Из проточного водоема превратилось в небольшое болотце. Значит, озеро вступило в завершающую фазу своей эволюции. Оно явилось интереснейшим объектом для исследования.

2.2 Гидрохимические показатели водоема.

     На протяжении двух лет мониторингу подвергнуто  озеро Малые Барны. Озеро расположено в непосредственной близости от школы, что позволяет легко организовать круглогодичный мониторинг гидрохимического состава воды.

Пробы воды из данных водоемов  брались для анализа в течение двух лет 2011  год, 2012 год три раза в год по следующей схеме.

Таблица №1 Сроки взятия проб воды  из озера.

    Контрольные точки забора образцов определялись с учетом гидрологических и морфометрических особенностей чаши озера. Так как озеро непроточное это сказывается и на гидрохимии озера, из-за замедленного водообмена.

    Работу над гидрохимией озера начали с определения органолептических показателей, для определения которых пользуемся нашими органами чувств. К органолептическим показателям относится цветность, мутность (прозрачность), вкус. Органолептические показатели обязательны при  начальной процедуре выявления  химического состава воды  (приложение № 3,4,5,6 )  

   Целесообразно выявление водородного показателя и определение степени загрязненности ионами металлов для определения экологического состояния водоема        ( приложение ).

    Также были измерено количество растворенных в воде веществ, по методике            Н.А. Пугал, для точного выявления гидрохимического состава воды. Полученные данные сравнили с данными ЗАО « Карабашмедь» и получили подтверждение правильности результатов измерения.

Таблица №2    Результаты измерений количества растворенных веществ в воде озера Малые Барны.

  Качество воды в озере Малые Барны относится к непригодной для питья воды. Вода обладает характерным для застойного водоема запахом и вкусом, цвет воды мутный, буро-желтый или темно коричневый, что связано с процессами гниения.

  Таблица № 3 Результаты измерения параметров воды в озере Малые  Барны

Из сводной таблицы заметно изменение параметров органолептических показателей воды в озере, что отражает  не проточность озера. Застойные явления способствуют накоплению органических остатков и провоцируют процессы гниения. Более подробно показатели представлены в приложениях.

2.3 Биоиндикативные показатели озера Малые Барны.

      По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов.
Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы,
протекающие в окружающей среде (эрозия, дефляция, заболачивание и т.п.), в том числе происходящие под влиянием человека.
При выборе биоиндикаторов один из крупнейших американских экологов Ю.Одум предлагает учитывать следующие соображения:
1. Стенотопные виды (то есть виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях), более редкие в сообществах, как правило, являются лучшими индикаторами, нежели эвритопные (широко распространенные, обладающие широким диапазоном экологической выносливости).
2. Более крупные виды являются обычно лучшими индикаторами, чем мелкие, так как скорость оборота последних в биоценозах выше и они могут не попасть в пробу в момент исследований (при наблюдениях с длительной периодичностью).
3. При выделении вида (или группы видов), используемого в качестве индикатора воздействия того или иного фактора, необходимо иметь полевые и экспериментальные сведения о лимитирующих значениях данного фактора с учетом возможных компенсаторных реакций организма и толерантности вида (группы видов).
4. Численное отношение разных видов (популяций или сообществ) более показательно и является более надежным индикатором, нежели численность одного вида («… целое лучшее, чем часть, отражает общую сумму условий»).

Таблица № 4Состояние озера Малые Барны по индексу Гуднайта-Уотлея

По индексу Гуднайта-Уотлея озеро отнесено к 5 классу загрязненности. В воде и илистых отложениях обнаружены малощетинковые кольчецы-олигохет, трубочники, на дне водоема найдены многочисленные моллюски беззубки. Поверхность воды  ежегодно покрывается все большим количеством кубышки желтой и кувшинки белой. О том, что озеро активно эвтрофицируется говорит и тот факт, что на берегах неоднократно встречали ондатру ( приложение № 10  )

III.  Перспективы развития озера.

       Мы выяснили, что озеро Малые Барны находится на завершающей стадии своего развития и скорее всего, из- за нахождения в умеренно климате превратится в низинное болото. Без достаточного поступления осадков озеро мелеет. По берегам появились типично болотные макрофиты: рогоз, осока.

   В конечном счете, озеро становится травяным низинным болотом.  Озера это аккумулирующие природные системы с замедленным водообменом, что отличает их от рек и других водотоков. Замедленностью водообмена и структурой водного баланса обусловлена роль озер как природных регуляторов стока речных систем. Круговорот вещества и энергии при замедленном водообмене выражается в образовании первичной продукции органического вещества и его последующей деструкции (разложении) в аэробной (окислительной) среде или накоплении в анаэробных (бескислородных) условиях. Естественная эволюция озер от момента их возникновения процесс длительный (8-12 тыс. лет), заканчивающийся обмелением водоема при накоплении специфических отложений, зарастанием его высшими водными растениями (макрофитами) и постепенным превращением в болото. Эти процессы характеризуют уровень трофии озера, т. е. степень его биологической продуктивности от низкотрофных (олигои мезотрофных) до высокотрофных (эвтрофных) и, наконец, дистрофирующих. Ход естественной эволюции лимносистем резко нарушается при направленном воздействии человека. Освоение природных ресурсов в современную эпоху носит характер социального, качественного скачка. Высокий уровень современной техники позволяет осуществлять крупные преобразования природы на значительных территориях. Невиданные ранее темпы интенсификации сельского хозяйства, роста транспортных средств, процесс урбанизации, скопление промышленных и энергетических объектов не могли не оказать влияния на естественные компоненты природы, в том числе на озера.      Изменение естественной структуры водоемов чаще всего ухудшает их экологическое состояние, сокращает возможность использования в качестве источников чистой воды, т. е. приближает процесс дистрофирования. Следует учитывать также то обстоятельство, что влияние водосбора на малые озера (площадью зеркала менее 100 км2), к таковым относится озеро Малые Барны, во много раз интенсивнее по сравнению с крупными водоемами, экологические системы которых более автономны.

Приложение №3

Определение мутности и прозрачности воды.

Цель: Определить прозрачность и мутность озера Малые Барны

Оборудование: штатив с пробирками, лист темной бумаги.

Объект исследований: пробы воды из озера Малые Барны.

Предварительные сведения. Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Мутность воды обуславливает и другие характеристики воды, такие как:

Наличие осадка, который может отсутствовать, быть не заметным или очень большим (количество осадка может измеряться в миллиметрах);

Наличие и количество взвешенных частиц, или грубодисперсных примесей.

Прозрачность воды измеряют как высоту столба воды, при взгляде сквозь который на белой бумаге можно различить стандартный шрифт.

Оценка мутности и прозрачности воды

Выводы: Мутность образцов составляет степень 1-2 балла (слабо опалесцирующая), прозрачность в соответствии со стандартами ГОСТ, наличие взвешенных примесей от мелкодисперсных до грубодисперсных частиц.

Определение цветности воды.

Цель: Определить цветность воды из озера Малые Барны.

Оборудование: штатив с пробирками, лист белой бумаги.

Объект исследований: пробы воды из озера Малые Барны.

Предварительные сведения: Цветность - естественное свойство воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может зависеть от свойств и структуры дна водоема, характера водной растительности и прилегающих к водоему почв, наличия торфяников и других факторов.

Если окраска воды не соответствует обычной природной окраске, определяют высоту столба жидкости, при котором обнаруживается окраска. Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения загрязнителей, предельно-допустимая концентрация, которых установлены по цветности.

Определение цветности воды

Выводы: Большая часть образцов имеет четко выраженную окраску. От буро-желтой до коричневатой, что позволяет сделать вывод о неудовлетворительном состоянии воды.

Определение запаха воды.

Цель: Определение запаха  воды из озера Малые Барны органолептическими методами.

Оборудование: штатив с пробирками, пробки

Объект исследований: пробы воды из озера Малые Барны.

Предварительные сведения: Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем или со сточными водами. Практически все органические вещества имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при температуре воздуха не ниже 20 градусов и при температуре 60 градусов воды.

Запах по характеру подразделяют на две группы, естественного происхождения и техногенного характера. Для работы взяты образцы из озера Большие Барны.

Определение запаха природных вод

Выводы:  В течение ряда лет заметна почти не изменяющаяся палитра запахов. Но в то же время следует отметить, что запах травянистый ощущается во всех образцах, что соответствует визуальным изменения водоема.