В работе были определены точки вятия проб воды, которые вызывают опасность. Пробы были взяты и проанализированы методом биотестирования в лаборатории УрГСХА.
Вложение | Размер |
---|---|
ministerstvo_obrazovaniya_i_nauki_rf.doc | 124.5 КБ |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Управление образования городского округа Ревда
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №7»
Тема исследования:
Выполнила
Столбова Ольга
учащаяся 11 класса.
Руководитель
Змеева
Инна Владимировна
учитель химии
Ревда, 2012
Содержание
1.Введение …………………………………………………………………………..
2. Теоретическая часть………………………………………………………………
2.1. Экологические проблемы региона…………………………………….
2.1.1. Атмосферный воздух………………………………………………
2.1.2. Водные ресурсы……………………………………………………
2.1.3. Качество хозяйственно – питьевого водоснабжения……………
2.2. Влияние водных ресурсов на здоровье человека…………………….
2.3. Примеси воды: вещества, оказывающие токсическое действие……
2.4. Термины и определения………………………………………………
2.5. Биотестирование……………………………………………………….
3. Практическая часть……………………………………………………………...
4. Заключение………………………………………………………………………
5. Литература……………………………………………………………………….
6. Приложения………………………………………………………………………
1 Введение.
В начале была вода.
Она окружала со всех сторон, давая ощущение
невесомости и ни с чем несравнимого блаженства.
Она была всем: местом обитания, защитой,
источником жизни. Мы и сами были водой
на 95%, как утверждают учёные.
Было это давно, ещё до рождения. Стихия воды, таинственная и непостижимая, считалась в мифах многих народов мира началом всего сущего. Сказания древних египтян и шумеров говорят о том, что существовал изначальный Океан, из которого затем родились боги, сотворившие людей. Вавилоняне также считали Первородный океан, в котором зрели семена жизни, основой жизни на Земле. Древние греки называли Океан наравне с Хаосом и Темнотой одной их трёх основ Вселенной. Евринома, богиня всего сущего, отделила хаос от моря. Так возникла жизнь. Трудно найти хоть одну космогонию, где вода не играла бы главную роль в создании мира. По Библии она появляется уже в третий день творения: «И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды.… И стало так».
Известно, что более половины всех болезней людей связано с употреблением некачественной питьевой воды. Сейчас на Земле практически не осталось мест,где можно найти чистую природную воду, пригодную для питья. Горные ледники, некоторые подземные озера, ключи и родники, Байкал, Антарктида, Арктика вот, пожалуй все.Что из этого доступно современному городскому жителю? Большие реки испорчены промышленными стоками, дождевая вода содержит растворенные газообразные выбросы , вода из лесного озера или речки содержит огромное количество органики. Ученые считают , что питьевая вода хорошего качества увеличила бы среднюю продолжительность жизни современного человечества на 20-25 лет. Все больше людей в России понимают это, и поэтому не употребляют в пищу воду из-под крана, а либо покупают фильтры для воды, либо пользуются бутилированной водой. В марте 2011г. Я была на конференции в УрГСХА «Молодёжь и наука 2011» Меня заинтересовала работа старшего преподавателя Шевцовой Татьяны Ревовны, которая проводила биологическое тестирование воды. Результаты по г. Екатеринбургу были не утешительны, и мне захотелось узнать, какая же вода у нас в Ревде. В интернете я не нашла материал о токсичности вод в Ревдинском бассейне. Но я нашла комментарий Александра Ульянова, главного государственного санитарного врача в Ревдинском районе и городе Дегтярске, о состоянии воды. (Приложение №1а,б) Тогда я решила попробовать самой проанализировать воду своей малой Родины. Мы обратились к декану технологического факультета УрГСХА и на основе договора между нашей школой и УрГСХА нам разрешили проводить исследования с Татьяной Ревовной, которая любезно согласилась со мной работать.
Цель работы: Оценить степень токсичности вод Ревдинсского района. В связи с этим к разрешению поставлены следующие задачи:
Гипотеза: предположим, что вода в г. Ревда имеет токсичность в допустимой норме.
Объект: природная вода
Предмет: токсичность природной воды
Методы исследования:
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Экологические проблемы региона.
2.1.1. Атмосферный воздух.
Уральский экономический регион по количеству вредных выбросов в атмосферу стоит на первом месте среди других регионов России, а на Свердловскую область приходится около трети всех выбросов Урала, поэтому в большинстве городов области сложилась неблагоприятная экологическая обстановка, а такие города, как Асбест, Екатеринбург, Каменск - Уральский, Кировград, Краснотурьинск, Первоуральск, Ревда, Серов близки к чрезвычайной экологической ситуации. Самый загрязненный город в Свердловской области - Нижний Тагил - объявлен зоной чрезвычайной экологической ситуации.
Загрязняющие вещества (окись углерода, окислы азота, сероводород, фенол, соединения металлов и другие) выбрасывают в атмосферу области более 1500 предприятий. Среди них основная доля выбросов приходится на предприятия металлургии (около 50%) и теплоэнергетики (около 30%). Это Нижне-Тагильский металлургический комбинат, Высокогорское рудоуправление, Качканарский ГОК, Богословский алюминиевый завод; Среднеуральский, Кировградский и Красноуральский медеплавильные комбинаты; Рефтинская, Верхне-Тагильская и Серовская ГРЭС.В общем объеме выбросов в атмосферу велика доля выбросов вредных веществ от передвижных источников, особенно автотранспорта.Загрязнение атмосферы выбросами от автотранспорта становится основным бедствием для населения многих городов, поэтому снижение их стало основной экологической проблемой, над которой сегодня работают специалисты различных предприятий и организаций, природоохранных учреждений области.
2.1.2. Водные ресурсы
В Свердловской области 18414 рек общей протяженностью свыше 68 тыс. км. На них построено 135 водохранилищ с суммарным объемом воды 2482 млн. куб.м; 1200 прудов с объемом от 50 до 700 тыс. куб. м. В области 2500 озер с площадью зеркала 1100 кв. км, кроме того146 шламозолонакопителей, прудов-отстойников токсичных вод с суммарным объемом 990 млн. куб. м с площадью зеркала 141,2 кв. км. Поверхностные водные ресурсы области распределены неравномерно по территории и времени года. Так, на бассейны рек Исеть и Пышма с наибольшей концентрацией населения и промышленности приходится лишь 5% стока рек, а на бассейн реки Тавды, где проживает 3% населения области-55% стока. В целом по области водохозяйственный баланс рек положительный, однако низкие величины минимального стока в маловодные годы на большинстве рек, повышенное загрязнение отдельных участков рек обусловили дефицит водных ресурсов требуемого качества до 25% в Екатеринбурге, Нижнем Тагиле, Кировграде, Невьянске, Асбесте, Березовском, Байкалово, Ирбите, Талице и других городах и поселках области. Запасы подземных вод расположены преимущественно в малообжитых районах, естественные эксплуатационные ресурсы их составляют около 2,5 куб. км в год. Водопотребление свежей воды в народном хозяйстве области в 1995 году составило 2701,5 млн. куб. м. Наиболее крупными потребителями свежей воды являются города Екатеринбург, Нижний Тагил, Каменск-Уральский и Серов. В Екатеринбурге основное использование воды приходится на хозпитьевые нужды, что составляет около трети всей свежей воды, забираемой из источников в этом регионе; в Нижнем Тагиле - на производственные нужды, что составляет более половины от общего забора воды по городу; в Каменске-Уральском половина воды также используется на производственные нужды, а в Серове - более 90%. Наибольшее количество сточных вод поступило от городов Серова, Екатеринбурга, Нижнего Тагила, Каменска-Уральского и Первоуральска. Поэтому самыми загрязненными реками стали Чусовая, Исеть, Пышма, Тура, Нейва, Салда и Ляля, на которых расположены основные промышленные центры. В этих реках обнаруживаются медь, никель, цинк, мышьяк, сероводород, фенолы, хром шестивалентный, нефтепродукты и другие загрязняющие вещества, в десятки, даже сотни раз превышающие ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.
2.1.3. Качество хозяйственно - питьевого водоснабжения.
Из поверхностных источников области вода забирается 49 водопроводными системами, обеспечивающими водой около половины населения. Значительное загрязнение питьевых водоемов органическими соединениями, металлами и прочими отходами отрицательно влияет на качество питьевой воды. Так, в Волчихинском водохранилище - основном источнике водоснабжения Екатеринбурга - обнаружены нитраты, медь, марганец, цинк и другие вредные вещества, а также микробные загрязнения. Из-за неэффективной очистки воды на фильтровальных станциях и плохого состояния водопроводной сети в отдельные периоды в питьевой воде содержание хлороорганических веществ превышает допустимые уровни до 10 раз. Водопроводная вода в Екатеринбурге признана технической и перед употреблением в пищу подлежит локальной доочистке. Подобные недостатки в хозпитьевом водоснабжении наблюдаются в городах Верхней Салде, Полевском, Первоуральске, Ревде, Нижнем Тагиле, Каменске-Уральском, Сухом Логу, Краснотурьинске. Поэтому проблема улучшения качества питьевого водоснабжения Свердловской области в последние годы стала наиболее острой и неотложной. ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод включено в список предприятий, на долю которых приходится 98% воды, забранной из поверхностных объектов и 98% сточных вод, сброшенных в водные объекты МО "Ревдинский район". Об этом сообщает ИАА "УралБизнесКонсалтинг" со ссылкой на государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды и влиянии факторов среды на здоровье населения в 2004 г". Согласно докладу, ОАО "СУМЗ" осуществляет сброс в р. Чусовую по выпуску с пиритного хвостохранилища. Сброс загрязненных недостаточно очищенных сточных вод после отстойника мощностью 16,2 тыс. кубометров в сутки осуществляется в р. Чусовую. В 2004 г. сброс практически не изменился и составил 54, тыс. кубометров в сутки (1972 тыс. кубометров в год).
2.2. Влияние водных ресурсов на здоровье человека.
Вода выполняет основную роль в физиологических процессах, происходящих в человеческом организме.Как известно организм человека состоит на 60-70% (по массе) из воды, головной мозг содержит 83% воды, костная ткань -22%. Потеря воды для организма опаснее, чем голод. Для полноценного восстановления человеческого организма необходима только чистая воды.Употребление воды, которая не соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" приводит к необратимым процессам в организме человека.Основные требования к питьевой воде - это её безопасность в химическом и эпидемиологическом отношении.Если концентрация вредного вещества превышает ПДК - вредное вещество накапливается в организме и действует на определенный орган, уменьшая его активность или функционирование. При превышении концентрации вредного вещества в сотни и тысячи раз ПДК - вещество действует как яд и резко снижает продолжительность жизни. Все вещества необходимые для жизни попадают из воды практически в неизмененном состоянии. В воде растворяются практически все вещества. Вода - инертный растворитель, так как сама химически не изменяется под воздействием большинства тех веществ, которые растворяет. Это очень важно с биологической точки зрения, ведь все вещества необходимые для живых организмов попадают к ним из воды практически в неизмененном состоянии. Вода одно из самых необычных, таинственных веществ на Земле. Она является неотъемлемой составляющей всего живого. Без неё невозможно было бы существование нашей планеты.
В эту группу входят вещества, присутствие которых в питьевой воде недопустимо или крайне не желательно. Подавляющее большинство их попадает в воду с различнымибытовыми или промышленными стоками. В настоящее время во внешнюю среду выбрасывается множество различных химических соединений, значительная часть которых рано или поздно попадает в водоисточники. Особенно опасным является присутствие в воде плохо поддающихся разрушению или неразрушающихся веществ, обладающих токсическими свойствами. К их числу относятся многие металлы и металлоиды (свинец, ртуть, мышьяк, фтор, бор, бериллий, кадмий, хром, никель, ванадий, селен и др.), некоторые органические и неорганические соединения (пестициды, смолы, детергенты, фенолы и их производные, производные анилина, цианиды и т.п.), нитраты, радиоактивные вещества и т. д. В этом обзоре невозможно подробно рассказать про все возможные вещества, способные навредить нашему здоровью и, в конечном счете, сократить жизнь. Остановимся лишь на некоторых из них.
Содержание этого металла в природных водах очень невелико, примерно 0,005 мг/л. С промышленными сточными водами могут поступать значительные количества свинца в виде хорошо растворимых солей азотной, хлористо-водородной и серной кислот, а также окиси свинца – PbO. Свинец относится к высокотоксичным ядам, способным накапливаться в организме в течение длительного периода времени (кумулятивные свойства). Он поражает центральную нервную систему, систему кроветворения, желудочно-кишечный тракт, ферментные системы и гормоны.
В чистых натуральных природных водах ртуть и ее соединения не встречаются. Однако вследствие широкого применения соединений ртути в промышленности и в сельском хозяйстве это вещество нередко обнаруживается, особенно в открытых водоемах. Токсичность ее исключительно велика. Как и свинец, она способна к кумуляции (накоплению в организме) и обладает способностью поражать центральную нервную систему, почки, печень и кроветворные органы.
Концентрация этого вещества в природных водах невелика – от 0,0009 до 0,002 мг/л. Увеличение количества хрома чаще всего связано с загрязнением сточными водами металлургических, кожевенных, текстильных, бумажных и других предприятий. Соединения шестивалентного хрома обладают выраженным токсическим свойством. Двух- и трехвалентные соединения несколько менее токсичны.
В природных водах фенолы, как правило, не встречаются, поэтому обнаружение их в воде свидетельствует о попадании в нее промышленных стоков. Хотя токсичность фенолов не очень велика, они способны даже при небольшой концентрации резко ухудшать органолептические свойства воды. При хлорировании воды из фенолов образуются хлорфенолы, которые обладают более сильным неприятным запахом, который начинает ощущаться уже при наличии тысячных долей миллиграмма этого соединения в литре. Кроме того, хлорфенолы обладают большими токсическими и тератогенными свойствами.
Попадают в водоемы со стоками нефтеперерабатывающих заводов, а также со всех видов транспорта, работающего на нефтепродуктах или перевозящего нефть. Токсичность нефти и нефтепродуктов при поступлении через рот невелика, но установлено, что нефтепродукты содержат канцерогенные вещества, которые оказывают отсроченное действие, накапливаясь в организме.
Существуют основные показатели качества питьевой воды. Их условно можно разделить на группы:
2.4. Термины и определения
Экотоксикологический государственный контроль осуществляется с целью регулярного слежения за соблюдением нормативов качества окружающей среды и предупреждения попадания токсических веществ в водные объекты.
Химическое загрязнение воды - изменение химического состава воды, возникшее под прямым или косвенным воздействием производственной деятельности и вызывающее снижение ее качества, и возможную опасность для здоровья населения.
Токсичность - степень проявления ядовитого действия разнообразных химических соединений и их смесей. Токсичность - один из важных факторов, определяющих качество воды, достаточно информативный, существенно дополняющий наше представление о степени опасности или безопасности воды при ее использовании, являющийся необходимой составной частью комплексной системы контроля при стандартном анализе воды.
Критерий токсичности (индекс токсичности) - достоверное количественное значение тест-параметра, на основании которого делается вывод о токсичности воды. Среди тест-параметров наиболее часто используются выживаемость, плодовитость, подавление ферментативной и метаболической активности организмов.
Тест-реакция - это изменение какого-либо биохимического, морфологического, поведенческого или функционального показателя у тест-объекта под воздействием токсиканта или их смесей.
Биотестирование - проведение анализов по определению токсичности с помощью живых организмов. Результаты оперативно сигнализируют об опасном воздействии химического загрязнения на жизнедеятельность организмов, причем не по отдельным компонентам, а по их смесям, часто неизвестной природы и не выявляемых другими методами анализа токсических веществ.
Токсические эффекты, регистрируемые методами биотестирования, включают комплексный, синергический, антагонистический и дополнительные воздействия всех химических, физических и биологических компонентов, присутствующих в исследуемой воде, неблагоприятно влияющие на физиологические, биохимические и генетические функции тест-организмов.
Биолюминесценция - интенсивное свечение в видимой области спектра, отражающее специфическую ферментативную функцию и общую метаболическую активность организмо
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
Биотестирование как метод оценки токсичности водной среды используется:
Тест-объект (test organism) - организм, используемый при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др.
Тест-объекты, по определению Л.П.Брагинского - "датчики" сигнальной информации о токсичности среды и заменители сложных химических анализов, позволяющие оперативно констатировать факт токсичности (ядовитости, вредности) водной среды ("да" или "нет"), независимо от того, обусловлена ли она наличием одного точно определяемого аналитически вещества или целого комплекса аналитически не определяемых веществ, какой обычно представляют собой сточные воды. Тест-объекты с известной степенью приближения дают количественную оценку уровня токсичности загрязнения водной среды - сточных, сбросных, циркуляционных и природных вод.
Для биотестирования используются различные гидробионты - водоросли, микроорганизмы, беспозвоночные, рыбы. Наиболее популярные объекты - ювенальные формы (juvenile forms) планктонных ракообразных-фильтраторов Daphnia magna, Ceriodaphnia affinis. Cемидневный тест на суточной молоди цериодафнии Ceriodaphnia affinis позволяет за более короткий срок (7 сут), чем на Daphnia magna (21 сут) дать заключение о хронической токсичности воды. Важное условие правильного проведения биотестирования - использование генетически однородных лабораторных культур, так как они проходят поверки чувствительности, содержатся в специальных, оговоренных стандартами лабораторных условиях, обеспечивающих необходимую сходимость и воспроизводимость результатов исследований, а также максимальную чувствительность в токсическим веществам. Стандартные методики, регламентированные нормативными документами, определяют тест-объекты, которые используются при определении токсичности тех или иных сред . Высокая чувствительность водоросли хлорелла к токсикантам достигнута также благодаря малой плотности засева тест - культуры.
3.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Я опреднлила точки проб, которые меня интересовали. (Приложение № 3)
Отобрав пробы (Приложение № 9 ), и обозначив их на карте(Приложение № 3 ), я определила органолептические показатели
Точка пробы | Запах | Цвет | Мутность |
А | тины | Светло- зеленая | + + +! |
Б | - | Прозрачная | - |
В | - | Прозрачная | - |
Г | - | Светло - коричневая | + |
Д | тины (Приложение №2 ) | Темно - зеленая | + |
Е | - | Прозрачная | - |
К | - | Прозрачная | - |
Конечно, органолептическим показателям самая чистая вода была в родниках, и очень мутная и зелёная в реке Чусовой (сброс в реку СУМЗом). В точек Д вода тоже была зелёная, но мутности в ней было намного меньше.
Затем приехала в лабораторию проводить анализ (биотестирование воды).
Каждая проба производилась в чистую посуду. (Приложение № 10 ) В ходе анализа мы разливали воду по пробиркам и добавляли живую среду – хлореллу.(Приложение № 11а,б) После чего простерилизованными крышечками закрывали каждую пробирку и помещали в фитотестер. (Приложение № 12а, б, в )
Биотестирование проводилось в течение 24 час. при температуре 34–36оС и интенсивности света 80 Вт/м2 в «Фитотестере-03». (Приложение № 13а,б,в) Степень токсического воздействия водорастворимых веществ оценивалось методом сравнения суточного прироста биомассы клеток (по оптической плотности), выращенных на среде Тамия без внесения трилона Б с выращенными на исследуемых растворах солей и экстрактах почвогрунтов. Проявление фитотоксической активности концентрации растворенных веществ считается достоверным при коэффициенте токсичности (КТрост) превышающем 0,2 относительной единицы. При этом, положительные значения КТрост свидетельствуют об ингибировании ростовых процессов тест-объекта, а отрицательные – о стимуляции.
Результаты анализов
Точка пробы | Октябрь 22,10,11 | Ноябрь 29.11.11 |
А | 0.25 | - |
Б | 0.29 | - |
В | 0.11 | 0.22 |
Г | 0.05 | 0.4 |
Д | 0.22 | 0.5 |
Е | 0.22 | - |
К | - | 0.34 |
Выводы
Предельно допустимая концентрация (ПДК) токсичности – 0,2
4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На данном этапе мой проект не закончен, в марте и мае этого года я планирую собрать пробы всех точек еще раз и дополнить таблицу. Мне это интересно, потому что я являюсь студенткой Агроколледжа и в следующем году продолжу свою работу на кафедре. На основе полной информации проведу мониторинг получившихся результатов и прослежу закономерность изменения токсичности воды в Ревдинском районе.
5.ЛИТЕРАТУРА
1. Биотестирование природных и сточных вод. - М., 1981.
2. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / Ред. О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева. М.: Издательский центр «Академия» 2010, 288 с. 3-е изд.
3. Биотестирование вод, загрязненных поверхностно-активными веществами //Известия Академии наук, сер. биологическая. 1992. № 3. C. 452–458.
4. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. М.: МАКС-Пресс. 2001. 344 с.
5. Биологические методы оценки природной среды.-М.: Наука, 1978.- 280 с.
6. Жмур Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности методами биотестирования в России. — М.: Международный Дом сотрудничества, 1997. 114 с.
7. Копанев В. А., Гинзбург Э. Х., Семенова В. Н. Метод вероятностной оценки токсического эффекта. - Новосибирск: Наука, 1988.- 128 с.
8. Котова Л. И., Рыжков Л. П., Полина А. В. Биологический контроль качества вод. - М.: Наука, 1989.- 144 с.
9. Лабораторный практикум для учащихся школ и студентов вызов, проводимый на базе учебной экологической лаборатории, разработанной на кафедре экологии Красноярского государственного университета / Сост. Ю. С. Григорьев, И. К. Григорьева. Красноярск: Краснояр. гос. ун-т, 1997. – 30 с.
10. Методы биотестирования вод. - Черноголовка, 1988.- 128 с.
11. Практические и лабораторные работы к курсам «Биоиндикация и токсикология» и «Биотестирование загрязненных сред». Методические указания по проведению практикумов для специальностей 011600 «Биология» и 013500 «Биоэкология». Составитель Жигилева О.Н. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2002.- 23 с.
12. Филенко О.Ф. Водная токсикология. – М.: Изд-во МГУ, 1988. – 154 с.
13. Флеров Б. А. Эколого-физиологические аспекты токсикологии пресноводных животных. - Л.: Наука, 1989.- 144 с. hemistry and Microbiology. 2000 Volume 36, Number 6, p.564-567.
14. Юровский Ю. Т. Оценка экологического состояния р. Бельбек и токсичности русловых вод / Отчёт по договору с институтом Крымгипроводхоз. - Симферополь, 1995. - С. 11-31. Инструкция к прибору <Биотестер-2>. - Л.: ПО <Квант>, 1992.
Голубая лягушка
Круговорот воды в пакете
Камилл Фламмарион: "Астрономия - наука о живой Вселенной"
Рисуют дети водопад
Шелковая горка