Оценка качества воды пресного водоема методом биоиндикации

Тема работы:   «Оценка качества воды пресного водоема методом биоиндикации»

Выполнила:     Кортеева Герел, учащаяся МКОУ «Кевюдовская СОШ», п.Кевюды

                                                Аннотация

Цель работы: оценить уровень загрязненности водоема методом биоиндикации. Определить пригодность воды для купания.

Методы: методика оценки состояния воды по индексу Майера.

Для изучения организмов-гидробионтов проводились следующие работы:

1. Взятие проб гидробионтов в пяти разных местах водоема.
2. Определение видового состава гидробионтов.
3. Оценка качества воды по индексу Майера.

Результаты исследования :

В пруду водятся организмы средней чувствительности к загрязнению. По индексу Майера показатель 6- это 4 класс качества водоема - водоем грязный.

I.Введение

                                                                              Три клада у природы есть: вода,

                                                                              Земля и воздух - три ее основы.

                                                                                                           (С.В. Викулов)

 Самое распространенное вещество на нашей планете – это вода. Существование человечества немыслимо без нее.  Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле. Из всех природных ресурсов вода является самым удивительным, так как после использования она по-прежнему остается водой. Вода относится к  неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита. Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды. Из них только 150 куб.км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения  водных ресурсов. Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды. В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна.                 

Целью  работы являлась оценка качества речной воды  с помощью метода биоиндикации. Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов (организмов, обитающих в водной среде).

Гипотеза: Водоем достаточно чистый. Купаться можно.

Объект исследования: Природный водоем в п.Кевюды

 1.2. Методика исследования

Методики исследования:

-Измерение

-Наблюдение

-Съемка местности

-Исследование

II.Основная часть

 2.1. Биоиндикация как метод исследования экосистем

 О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.
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.
Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием  хозяйственной деятельности.
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы. Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определявшие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора. Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.
Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа. 
    Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но

позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии.

 С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора. Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы  являются наиболее доступными. Биоиндикация основана 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.
Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют. По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде.

Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5м. 

         Вода — самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой.

2.2. Методика оценки состояния водоема по индексу Майера

Наиболее простая методика биоиндикации. Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество - в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы - индикаторы относят к одному из трех разделов.

                                            Индекс Майера

Нужно отметить, какие из приведенных в таблице групп обнаружены в пробах. Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2, а из третьего раздела – на 1. Получившиеся цифры складывают: X×3+Y×2+Z×1=S.

По значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема: более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества; 17- 21 баллов – 2 класс качества; 11 – 16 баллов – умеренная загрязненность, 3 класс качества; менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества.

Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема. Точность метода невысока. Но если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, можно уловить, в какую сторону изменяется состояние водоема.

2.3  Взятие проб гидробионтов

В августе - сентябре  2015 года было совершено  несколько экскурсий на водоем в п. Кевюды с целью определения состава гидробионтов для оценки качества воды. Для этого был  использован «Набор для определения качества воды пресного водоема методом биоиндикации». Было выбрано 4 участка площадью ориентировочно 3x3 метра. Пробы гидробионтов отбирались с помощью сачка, пластикового стакана с отверстиями. При отборе проб сачком я производила движения, похожие на движения косы при кошении травы, причем вела сачок против течения, проводила им ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней. После каждого взмаха сачок вынимала,  и пойманные организмы вытряхивала в тазик.  

Оборудование (Приложение № 1):

«Набор для определения качества воды пресного водоема методом биоиндикации». В комплект входят:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,

- Пинцеты – 2 шт.,

- Пипетки – 2 шт.,

- Лупы – 2 шт.,

- Чашки Петри пластиковые – 4  шт.,

- Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплект

- Карточка «Расчет индекса Майера» - 1 шт.,

Пластиковый таз, ведро

«Атлас-определитель беспозвоночных»

Лупа со стаканом

Проба №1

Место исследования: северный берег водоема

Место исследования на фото (Приложение № 2)

Использованное оборудование:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,

- Пинцеты – 1 шт.,

- Лупы – 1 шт.,

- Чашки Петри пластиковые – 4 шт.,

- Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплект

- Карточки «Расчет индекса Майера» - 1 шт.,

Пластиковый таз, ведро

«Атлас-определитель беспозвоночных»

Лупа со стаканом

Найденные пробионты:

-Личинки мошек – обитатель загрязненного водоема    (Приложение № 3)

- Клопы из семейства Гребляков  – обитатель среднего  загрязненного водоема (Приложение № 4)

- Личинки настоящих стрекоз  – обитатель  среднего загрязненного водоема (Приложение № 5)

- Паук-серебрянка  – обитатель среднего загрязненного водоема (Приложение № 6)

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·0+2·3+1·1=7 – водоем относится к 4 классу воды – водоем грязный

Проба №2

Западный берег

Место исследования на фото (Приложение № 7)

Использованное оборудование:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,

- Пинцеты – 1 шт.,

- Лупы – 1 шт.,

- чашки Петри пластиковые – 4 шт.,

- Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплект,

- Карточки «Расчет индекса Майера» - 1 шт.,

Пластиковый таз, ведро

«Атлас-определитель беспозвоночных»

Лупа со стаканом

Найденные пробионты:

- Пауки-серебрянки – организмы средней чувствительности (Приложение № 6)

- Клопы из семейства Гребляков- организмы средней чувствительности (Приложение № 4)

-Жук-вертячка-организм средней чувствительности

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·0+2·3+1·0=6 – водоем относится к 4 классу воды – грязный

Проба №3

Восточный берег водоема

Использованное оборудование:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,

- Пинцеты – 1 шт.,

- Лупы – 1 шт.,

- Чашки Петри пластиковые – 4 шт.,

- Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплект

- Карточки «Расчет индекса Майера» - 1 шт.,

Пластиковый таз, ведро

«Атлас-определитель беспозвоночных»

Лупа со стаканом

Найденные пробионты:

-Личинки стрекозы настоящей – организмы средней чувствительности (Приложение №  5)

- Личинки равнокрылых стрекоз – обитатели средней чувствительности

- Жуки вертячки– обитатели средней чувствительности

- Клопы греблянки– организмы средней чувствительности (Приложение № 4)

- Личинки стрекоз Коромысло – организмы средней чувствительности (Приложение № 8)

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·0+2·5+1·0=10 – водоем относится к 4 классу воды – водоем грязный

Проба №4

Место исследования: котлован в месте сброса воды из водоема

Место исследования на фото (Приложение № 9 )

Использованное оборудование:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,

- Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,

- Пинцеты – 1 шт.,

- Лупы – 1 шт.,

- Чашки Петри пластиковые – 4 шт.,

- Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплект

- Карточки «Расчет индекса Майера» - 1 шт.,

Пластиковый таз, ведро

«Атлас-определитель беспозвоночных»

Лупа со стаканом

Найденные пробионты:

- Паук-серебрянка – организмы средней чувствительности (Приложение № 6)

- Рыбка – обитатель средней чувствительности ( Приложение № 10)

- Личинки стрекоз Коромысло – обитатель средней чувствительности (Приложение № 8)

- Клопы греблянки – организмы средней чувствительности(Приложение № 4)

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·0+2·4+1·0=8 – водоем относится к грязным.

2.4. Определение видового состава организмов

       После того, как организмы были пойманы, проведено  их определение в полевых условиях. Для этого внимательно рассмотрела весь находящийся в  тазике улов.  Замеченных животных пинцетом вынимала  из тазика  и сажала в небольшие емкости с водой (чашки Петри), причем разных животных  сажала в разные банки. Так их легче сосчитать и труднее потерять что-либо из улова. Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников — они могут раздавить или съесть своих соседей. После определения пойманных животных выпустила  обратно в водоем.  

2.5 Оценка качества воды водоема п.Кевюды

Средняя оценка качества воды = 7+6+10+8 : 4 = 7, 7 – 4 класс качества- водоем грязный

2.6. Растения - биоиндикаторы

По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде. Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5 м. Тростник в нашем пруду достигает высоты более 2-х метров.

Из растений биоиндикаторов мы обнаружили: камыш, водоросли на берегу- тамарикс. (Приложение № 11) Поверхность притока местами до 50% покрыта зарослями рогоза, камыша. Эти растения прекрасные очистители водоемов – сточные воды, проходя через их заросли, освобождаются от ядовитых веществ.

III. Выводы 

• Мной освоен и применен на практике метод биоиндикации;
• Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема;
• Вода в нашем пруду 4-го класса качества, водоем является  загрязненным.

1. Реализация проекта

• Произвести очистку притока
• Обратиться к администрации с просьбой установить контейнеры для
  сбора мусора.

• Провести в школе среди ребят старшего звена конкурс рисунков
  «Будущее нашего пруда». Щиты с результатами выставить в самых загрязненных точках берега.

         IV.  Заключение

При помощи методов биоиндикации, в том числе методики нахождения индекса Майера мной была определена степень загрязненности природного водоема п. Кевюды.

Выдвинутая мной гипотеза о том, что вода в водоеме достаточно чистая и пригодна для купания, не подтвердилась. Организмы, обнаруженные  в водоеме, относятся к классу средней чувствительности к загрязнению. По индексу Майера- водоем грязный. В 2014 году я проводила определение качества воды физическими и химическими методами. Водоем был достаточно чистым. Эти исследования я проводила после  поступления большого  количества воды после ливней со стороны п. Маныч. За лето не было ни одного дождя, жара способствовала процессу загнивания, заболачивания.

Мое мнение о состоянии пруда - загрязнен биоотходами, но не химическими.

V. Список использованной литературы

1.  Алексеев С.В. Экологический практикум школьника. Самара : И.Д «Федоров» 2005

2. Ашихмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг: учебно-методическое пособие М:Агар, Рандеву- А.М 2000

3. Ашихмина. Т.Я. Экологический мониторинг учебно- методическое пособие. Изд. 3-е испр. И доп. 2005 г.

4. Власов Б.П. Использование высших растений для оценки контроля за состоянием водной среды: метод рекомендации. МН: БГУ 2002г.

5. Вронский В.А. Прикладная экология. Ростов-на- Дону: Феникс, 1996 г.

6. Козлов М.А. Школьный атлас- определитель беспозвоночных животных. М. Просвещение, 1991 г.

7. Попова Т.А. «Экология в школе. Мониторинг природной среды», М: Творческий центр «Сфера» 2005 г.

8. Хабибулин Р.Д, Хабибулина А.А, Ф.Ф. Крылов. Летняя экологическая работа со школьниками: пособие для учителей кружков.- Н.Новгород, Изд. Ю.А. Николаева,2000 г.

9. Ресурсы интернета.