Исследование химического состава реки Б.Чембар, влияние загрязнения реки на биоразнообразие и здоровье человека.

Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №2 г.Белинского Пензенской области

Исследование химического состава реки Б.Чембар, влияние загрязнения реки на биоразнообразие и здоровье человека.

Исследовательская работа.

Авторы: Соломонова Анастасия

Табаева Ольга Горнеев Павел

 учащиеся 10 профильного класса.

Руководитель: Василенко Светлана Викторовна  учитель биологии и химии

МОУ СОШ №2 г.Белинского.

Белинский 2012

Введение.

У нас всегда было много: земли, воды, нефти и газа, золота и леса. Как известно, без воды человек может прожить около 7 дней, но в последнее время все больше поступает информации о гибели живого от воды.

Свыше 70% городских водоводов, станций очистки воды и насосных станций перекачек отработали свой амортизационный срок или пришли в негодность. Вода приобретает вредные качества и  попадает в жилые массивы.

Таким образом, будущее поверхностных водостоков и водоемов связано с защитой  рек от загрязнения. А чистота малых и больших рек – одно из условий чистоты Мирового океана Специалисты считают, что 15% ядов поступают в организм человека с водой.

Хватит жить по принципу: после нас хоть потоп. Настала пора осознать, что неисчерпаемых ресурсов нет. И что пора начать, наконец-то, бережно относится к тому, что осталось!

  Актуальность:

    Ресурсы пресной воды ограничены во всем мире. Причина дефицита – загрязнение воды промышленными, транспортными и коммунальными стоками.

Проблема охраны поверхностных вод – это, в первую очередь, проблема обеспечения пресной водой, пригодной для питья, орошения, водоснабжения промышленности, коммунального хозяйства. По данным экологического рейтинга регионов России ( 2008 г.)Пензенская область занимает 67 место по загрязнению водоемов ( из 89 регионов России).

В работе отражены проблемы,  связанные с загрязнением реки Б. Чембар и изменением биоразнообразия живого мира.  

Новизна проекта состоит в том, что мы сами научились проводить качественный анализ воды, проводить мониторинг биоразнообразия,  внести свой посильный вклад в систему охраны окружающей среды.

 Цели:

     1.Изучить комплекс проблем, связанных с загрязнением вод р. Б. Чембар.

        2.Рассмотреть источники загрязнения р. Б. Чембар.

     3.Изучить влияние химических загрязнителей на биоразнообразие в бассейне р. Б. Чембар.

        4. Опытным путем определить показатели воды.

Задачи:

      1. Знакомство с теорией по данному вопросу;

2. Описание географического положения реки Б.Чембар;

3.Составление плана местности протекания реки Б.Чембар;

4.Определение физических и химических показателей воды (температура, прозрачность, реакция среды, окисляемость, запах, жесткость, основностью, минерализация, качественное и количественное содержание катионов и анионов в воде);

5.Определение видового разнообразия реки Большой Чембар.

Гипотеза проекта:  загрязнение вод реки влияет на изменение биоразнообразие и здоровье человека.

Вид проекта:

Исследовательский, долгосрочный, межпредметный.

Методы проекта:

Эксперимент, описание, наблюдение.

Практическая значимость:  Полученные результаты можно в дальнейшем использовать  на уроках зоологии, ботаники, ЗОЖ, химии. полученные знания при проведении работ позволит расширить представление о составе воды.

Место проведения исследования: Река Большой Чембар.

Объект исследования: Биоразнообразие.

Реализация данного проекта проходит на базе МОУ СОШ №2 г.Белинского

Продолжительность исследовательского проекта 1 год.

1. Теоретическая часть.

1. Общие сведения о реке Большой Чембар:

Река Большой Чембар является притоком реки Вороны. Относится к Донскому бассейну. Начало берет у с. Соболевка. Длина реки 100 км. – почти вся длина в пределах Пензенской области. Общая площадь водозабора 2. 180 км. Относится к зоне неустойчивого увлажнения. Течение реки тихое, равнинного характера.

      Сточные воды попадают не в основу, а в придаточную систему реки Чембар, при этом основной водоток направлен по старому руслу и образует в пойме реки кольцо протяженностью около 1 км.

       Загрязнение реки происходит в селах В. Поляны, Тархово, Пушанино  т. к. летние лагеря К.Р.С. летом находятся около реки. Но главное загрязнение реки происходит на окраине г. Белинского, где в 1974 году были построены городские очистные сооружения. С самого начала очистные сооружения работали с большой перегрузкой и канализационные стоки почти неочищенные направлялись в реку. Так же  от насосной станции, расположенной по улице П. Замойского из–за частого отключения электроэнергии, остановки насосов, все неочищенные канализационные стоки текут по трубам в  ручей Каралейка, который является притоком реки.  Так в 2000 году таких выбросов было 18, т.е без очистки в реку попало 8000 кубометров стоков, в 2004  - 21 без очистки в реку попало 10.8000 кубометров стоков. ( По данным специализированной инспекции государственного экологического контроля  и анализа).

1.2. Состояние растительности

    Сообщество растений включает в себя участки заболоченных и типичных пойменных лугов, а также широколиственного леса:

• с доминированием ольхи черной (2004 г);
• угнетенным состоянием (2008г);
• полной гибелью (2011г).

Изучение растительности показало, что на всем протяжении видовой состав растений меняется мало и представлен эвтрофильными видами.

   В водотоке практически везде отмечены рогоз широколистный, ряска малая, манник наплывающий. Близ воды постоянно встречается  лисохвост луговой, девясил высокий, поручейник широколистный, подмаренник приручейный, дербенник иволистый (2004 г).

      В числе типичных индикаторов эвтрофности среды, помимо названных выше видов, можно указать такие кустарники как бузина красная, ива пепельная. Травы: осока острая, щавель водный, крапива двудомная, камыш лесной, таволга вязолистная, хвощ болотный, омежник водный, горец почечуйный,  ирис водяной (2004 г).

     Некоторые из растений являются не только эвтрофилами, но и проявляют признаки устойчивости к химическому загрязнению. Так, в сточных водах в начале их сброса из трубы коллектора произошла смена видового разнообразия состава гигрофитов: на месте погибшего рогоза широколистного образовались заросли рогоза узколистного и небольшие куртинки угнетенных особей  лютика ядовитого. Эти виды оказались устойчивыми к токсичности сточных вод, которая усиливается по мере старения очистных сооружений.

    Токсические соединения продолжают сохраняться и в средней части водотока, о чем свидетельствует состояние таких древесных растений ольшаника как ольха и осина.

     Ольха черная относится к мегатрофам и типичный гигрофит. Может переносить переувлажнение. На протяжении большей части водотока, основное  число деревьев имеет крону, частично или полностью усохшую. Усыхание крон полное или частичное, можно связать с токсичностью сточных вод.

    Другой массовый вид пойменного леса – осина – в тех же самых условиях признаков усыхания кроны не наблюдается. Это можно объяснить тем, что осина не только мегатроф и мезогигрофит, как ольха, но и вид, устойчивый к химическому загрязнению. Вредные для организма соединения она выносит из субстрата и накапливает в отмершей древесине. (2004г).

В 2008 г было отмечено господство выше указанных представителей растительного мира.

В 2011 г преобладает рогоз широколистный, рязка малая и ирис желтый.

Данные растения являются болотными, и их разрастание свидетельствует о том, что происходит смена биологических сообществ.

  1.3.Мониторинг фауны.

В связи с загрязнением и выбросами практически неочищенных сточных вод сократилось видовое разнообразие животных Типа Хордовые в бассейне реки Б. Чембар.

   Рыбные запасы уменьшаются с каждым годом. Одной из главных причин является загрязнение бассейна реки. В результате накапливания в воде большого количества вредных веществ, от чего  гибнет много рыбной молоди. Происходит уничтожение живущих на дне животных, служащих для многих видов рыб, пищей. Мелкие взвешенные частицы загрязнителей засоряют рыбам жабры, что может вызвать различные заболевания дыхательных путей. Нерастворимые органические вещества также образуют донные отложения,  которые отрицательно влияют на условия жизни обитателей реки Б. Чембар.  Кроме того, в результате жизнедеятельности  микроорганизмов, они  окисляясь, эти газы поглощают растворенный в воде кислород, необходимый для дыхания рыб, что часто приводит к их замору. Вода, содержащая железо, непригодна для инкубации рыб. Очень чувствительны к соединениям железа моллюски ( прудовики, улитки), которые являются пищей для водоплавающих птиц.

Нерастворимые и плохорастворимые минеральные и органические вещества образуют донные отложения, мешают развитию корневых систем водных растений.

1.4. Причины «цветения» воды.   

Причины цветения сложны и многообразны. Возникает как следствие нарушения экологического равновесия и процессов саморегуляции в водных экосистемах под влиянием хозяйственной деятельности человека. К основным причинам «цветения» в р. Б. Чембар относится резкое сокращение скорости течения воды, образование застойных и слабо проточных вод зон из-за разрастания  около берегов болотной растительности.

  Неочищенные стоки с этих предприятий идут  в приток р. Чембар. О таких выбросах несколько раз в последние 4 года писала наша местная пресса.

   Все это создает благоприятные условия  в летние месяцы для  « цветения» воды, вызванное бурным развитием фитопланктона.

«Цветению» способствует наличие в воде биогенных элементов ( азота, фосфора, серы, железа и др.).

2.Практическая часть.

2.1. Исследование качества воды реки Б. Чембар.

С помощью физических, химических, биологических исследований мы оценили качество воды и обозначили тенденции в ее изменении.

При исследовании были соблюдены следующие правила:

для получения максимально достоверного вывода брали три пробы воды, а результат рассчитывали по среднему значению;

     чем меньше времени проходит после отбора воды перед ее анализом, тем точнее результат;

выполняли эксперименты, строго следуя методическим рекомендациям.

2.1.1. Определение запаха.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путем и со сточными водами. Определение основано  на органолептическом исследовании характера и интенсивности  запахов воды при 20 и 60С.

2.1.1.Определение запаха воды.

В результате работы мы определили, что вода имеет запах органического вещества. Это объясняется тем, что там происходит выпас стада коров и наличием сточных вод.

2.1.2. Определение прозрачности воды.

При проведении опытов наша группа выяснила, что прозрачность воды средняя.

 2.1.3.Определение температуры воды на местности.

  В результате работы мы определили, что температура воды +11.

2.1.4. Определение цветности.

При загрязнении  стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природной воды.  Для источников  хозяйственно- питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться  в столбике высотой 10-20 см.

В результате исследования мы определили, что вода имеет слабо – желтый цвет.

2.1.5. Определение мутности.                                                  

  Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

При исследование было выявлено слабое помутнение.

2.2. Определение качества воды методом химического анализа.

      2.2.1.Водородный показатель pH.

Величину pH легко определить с помощью полоски индикаторной бумаги. Исследуемая вода имеет pH приблизительно равное 5. (Окраска розово-оранжевая).

   2.2.2.Экспресс-метод определения сульфатов в воде.

В результате эксперимента мы наблюдали слабое помутнение, что доказывает наличие сульфатов в воде. Содержание сульфатов определяется особенностями химического состава почв, а также химическим составом осадков. У нас содержание сульфатов очень маленькое. Из этого следует, что почвы и осадки не кислотные или содержат очень маленькое количество сульфатов.

         2.2.3.Экспресс-метод определен хлоридов в воде.

В результате эксперимента мы наблюдали образование хлопьев, но они осаждались не сразу. Из этого следует, что концентрация хлоридов (мг/л) в пределах от 50 до 100. Из этого следует, что концентрация хлоридов в воде высокое.  

        2.2.4.Обнаружение общего железа.

При проведении опытов наша группа обнаружила наличие железа в воде, так как появляется розовое окрашивание.

         2.2.6.Обнаружение железа (III).

При проведении работы было обнаружено железо (III).

         2.2.7.Качественное обнаружение меди.

При проведении опытов для обнаружения меди, мы обнаружили появление синей окраски, что свидетельствует о присутствии ионов Cu2+.

Cu2++4NH4OH=[Cu(NH3)4]2++4H2O

         2.2.8.Обнаружение хлорфенолов.

При проведении опыта появился характерный «аптечный» запах, что доказывает наличие хлорфенолов.

Пояснение: В воде фенол интенсивно поглощает кислород, возникают заморы, вода становится неприятной на вкус, а рыба, накапливая фенол в тканях, превращается в несъедобную.

2.2.9  Исследование воды на содержание нитритов и нитратов.

Азот является важным элементом, необходимым для построения белков и нуклеиновых кислот всеми живыми организмами. В водных экосистемах азот присутствует в молекулярном виде и в составе ионов.

Бумажный индикатор (одна полоска) опускали в исследуемую воду.

Нормальным считается содержание нитрат-ионов 10мг/л., а нитрит-ионов -1мг/л.

Вывод: мы определили содержание нитрат-ионов, их содержание в воде оказалось равным 0,02мг/л.

Вывод: По данным нашего исследования, вода из этого водоема не пригодна для пищевого и бытового использования. После купания перед приемом пищи необходимо вымыть руки. Источниками загрязнения являются автомобильный транспорт, а также бытовое загрязнение, влияние человеческого фактора.        

3.1.Влияние загрязненной воды на организм человека.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) вода содержит 13 тысяч потенциальных токсичных элементов, более 80% всех заболеваний передаётся водой.

     Выводы.

Биоразнообразие в пределах реки Б. Чембар претерпело качественные изменения. Это происходит в результате загрязнения вод реки.

Вода в реке непригодна для использования в бытовых и промышленных нуждах.

В ходе исследования качества воды были найдены вещества, негативно влияющие на здоровье человека.

Пробы воды не соответствуют нормам САН ПИНа  по некоторым показателям.

Источниками загрязнения являются автомобильный транспорт, а также бытовое загрязнение, влияние человеческого фактора.     

Заключение.

Итак, эксперимент, непроизвольно поставленный в природе на территории очистных сооружений города Белинского, показал, что здесь сформировались сообщества живых организмов, утилизирующие органику и снижающие токсичность сточных вод. При этом сложившийся замкнутый круг очистки и слабая прочность способствовали накоплению органических веществ на протяжении водотока.