Исследовательская работа "Влияние бытовых сточных вод на экосистему р. Бии"
творческая работа учащихся по биологии (10 класс) на тему

Исследовательская работа:

Влияние бытовых сточных вод

на экосистему р. Бии

Евдокимова Екатерина

Научный руководитель:

учитель биологии

Горовая Светлана Николаевна

г. Бийск

 Алтайского края

АННОТАЦИЯ

Из Телецкого озера вытекает река Бия и собирает свои воды с огромных пространств Северного и Восточного Алтая. Протяженность реки от истока до устья составляет 306 км. На берегах Бии лежит город Бийск. Он тянется вдоль Бии более 25 км.

За последние сто лет существенно расширился спектр веществ, загрязняющих воды, в том числе и р. Бию. Нередко можно видеть, как отдыхающие оказывают значительное негативное воздействие на экосистему реки. Например, среди местного населения города Бийска появилась опасная тенденция чистки и мытья ковровых изделий непосредственно на берегу реки Бии.

Известно, что водные экосистемы чутко реагируют на изменения в природных процессах под влиянием естественной цикличности и антропогенной деятельности.

Отсутствие данных о влиянии бытовых сточных вод  на экосистему реки Бии явилось побудительным мотивом для данного исследования.

Цель: выявить особенности влияния бытовых сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ) на речную экосистему.

Основные задачи исследования:

1. Изучить влияние бытовых сточных вод и синтетических моющих веществ на свойства воды реки Бии, ее обитателей и силу поверхностного натяжения.
2. На основе полученных данных составить рекомендации по экологически грамотному отношению к водоему и его богатству.

Объект исследования: экосистема реки Бии (в пределах левобережья Заречной части города Бийска).

Предмет исследования: влияние бытовых сточных вод,  а также  синтетических моющих средств на живые и неживые компоненты данной экосистемы.

В работе использованы методы оценки свойств воды и действия на них синтетических моющих средств. Определение кислотности воды проводили с помощью универсальной индикаторной бумаги; способность моющих средств к пенообразованию оценивали визуально; кроме того, оценивали поверхностное натяжение воды. Действие синтетических моющих средств на простейших водных обитателей изучены с помощью микроскопа.

В результате проведенных исследований было установлено, что бытовые сточные воды , попадая в реку, неизбежно оказывают существенное влияние на экосистему. Под воздействием их компонентов меняются физико-химические показатели (кислотность (рН), прозрачность, сила поверхностного натяжения). Попадающие в воду ПАВ, снижают силу поверхностного натяжения, делая невозможным нормальное передвижение, добычу пищи, коммуникацию и размножение нейстонных организмов. Компоненты синтетических моющих средств оказывают воздействия на все формы гидробионтов, особенно чувствительны к загрязнению детергентами микроорганизмы, начальное звено пищевых цепей.

Сохранить реку - значить предупредить попадание детергентов. Один из путей достижения этой цели - экологическое просвещение населения. Нами предложены рекомендации по проведению занятий с младшими школьниками.

ВВЕДЕНИЕ.

Вода – ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

 Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно – бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

 Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. при этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

 Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей  отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно – бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

 Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения  проблемы загрязнения.

 Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых, и газообразных веществ, которые причиняют или могут  создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных  и подземных вод можно разделить на такие типы:

• Механическое: повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений.
• Химическое: наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия.
• Бактериальное и биологическое: наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей.
• Радиоактивное: присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах.
• Тепловое: выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

  Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, различные отходы производства, сбросы водного и железнодорожного транспорта. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.,  в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

 Производственные сточные воды  загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на  две основные группы: содержащие неорганические примеси, в том числе токсические, и содержащие яды.

 К первой группе относятся сточные воды химических заводов, обогатительных фабрик и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и т.д. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства  воды.

 Сточные воды второй группы сбрасывают  нефтеперерабатывающие, химические заводы, предприятия органического синтеза и т.д. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.  

 Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

 На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды  целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают  ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме – беспозвоночных – неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

 Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в виде нефтепродуктов, которыми загрязнены реки. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы,  пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

 Рост населения, расширение городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренний водоем. Эти стоки стали источником загрязнения рек болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы синтетические моющие средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами  в реки и озера, оказывают  значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Состав сточных вод и их классификация.

Сточные воды – это воды, использованные на бытовые, производственные и другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения осадков или  поливки улиц.

 В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые, производственные, атмосферные.

 Бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц) образуются в результате жизнедеятельности людей. Концентрацию загрязняющих веществ бытовых сточных вод определяется исходя из удельного водоотведения на одного жителя:

Где S- концентрация загрязняющих веществ, мг/л,

       a -  количество загрязнений на одного жителя,г/сут

       q – норма водоотведения на одного жителя, л/сут

Значения а приведены в Таблице 1, Приложения 1.

 В сточных водах содержатся примеси минерального и органического происхождения. Можно принять, что минеральные загрязнения в бытовых сточных водах в виде нерастворенного вещества – 5%, суспензии – 5%, растворимые вещества – 30%. Для органических веществ эти проценты, соответственно следующие: нерастворимые – 15%, суспензии – 15%, растворимые – 20%

 Минеральные соединения представлены солями аммония, фосфатами, хлоридами, гидрокарбонатами и другими соединениями.  Бытовые сточные воды имеют обычно слабощелочную среду (рH= 7,2 – 7,8). Органические вещества бытовых сточных вод можно разделить на две группы: безазотистые и азотосодержащие вещества. Основная часть безазотистых органических веществ представлена углеводами и жирами. Азотосодержащие органические соединения представлены белками продуктами их гидролиза. Особую форму примеси бытовых сточных вод представляют микроорганизмы. Иногда могут присутствовать и болезнетворные формы микроорганизмов (бактерии, вирусы).

 Степень загрязненности бытовых сточных вод зависят  от многих факторов, в том числе от общей санитарной обстановки города.

 Некоторые качественные характеристики городского поверхностного стока приведены в Таблице 2, Приложения 1.

 Качество и состав поверхностного стока с городских территорий зависят от  целого ряда трудно учитываемых и трудно прогнозируемых факторов. Большое разнообразие местных условий делает практически невозможным получение усредненных показателей качества поверхностного стока в целом . В Таблице 3 Приложения 1 представлены данные о загрязненности вод с территории города и промышленных предприятий.

Методы очистки сточных вод.

 В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно . Пока промышленно – бытовые сбросы были невелики, реки справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением  отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

 Очистка сточных вод – обработка сточных вод  с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения – сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и продукция (очищенная вода).

 Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико – химические и биологические, когда  же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение  того или иного метода в каждом конкретном  случае определяется характером загрязнения  и степенью вредности примесей.  

Методы исследования

1. Выбор образцов СМС - для проведения исследований использовались моющие средства наиболее известные по рекламе и по результатам опроса населения.

2. Методы оценки свойств воды и действия на них СМС. Определение кислотности воды проводили с помощью универсальной индикаторной бумаги. Способность моющих средств к пенообразованию оценивалась визуально. Поверхностное натяжение воды оценивали с помощью следующего опыта: вместо одной чашки рычажных весов использовали подвешенное на нитях стандартное предметное стекло. Коромысло весов уравновешивали, помещая на вторую чашку весов груз. Под предметное стекло помещали кристаллизатор с водой так, чтобы стекло «прилипло» к поверхности жидкости. Накладывая постепенно на чашку весов дополнительные гирьки, отмечая момент, когда стекло оторвется от поверхности. Таким способом можно измерить поверхностное натяжение жидкости в условных единицах.

3. Методика изучения влияния СМС на обитателей водоемов. Данную работу мы проводили на простейших обитателей в воде, т.к. они являются наиболее доступными для исследования. Других представителей органического мира изучить весьма проблематично из-за их лабильности. На предметное стекло наносили две капли жидкости с простейшими и каплю чистой воды, в которую добавляли минимальное, взятое на кончике препаровальной иглы, количество СМС. Затем каплю раствора СМС соединяли тонкой перемычкой (с помощью препаровальной иглы) с одной из капель с простейшими. После этого наблюдали за поведением простейших в этой и другой (контрольной) капле, отмечая характер происходящих изменений и время.

Вода как среда обитания

Водная среда характеризуется большим своеобразием физико-химических свойств, важных для жизни организмов: прозрачностью, высокой удельной теплоемкостью и теплопроводностью, высокой плотностью и вязкостью, подвижностью (текучестью), вертикальной циркуляцией, сглаженным колебанием температуры. В естественных водах всегда содержатся различные соли, в частности весьма важные для живых организмов карбонаты, сульфиды, хлориды. Благодаря своей выталкивающей силе вода одинаково легко поддерживает как тонкие структуры, так и массивные организмы. Вместе с тем водной среде присуща слабая аэрация и меньшее, нежели в среде наземно-воздушной количество света.

Из всех свойств воды чуть ли не самое интересное ее способность образовывать чрезвычайную прочную поверхностную пленку, возникающую благодаря очень сильному взаимному притяжению молекул самых верхних слоев. В глубине слоя воды каждая ее молекула окружена другими такими же молекулами равномерно и испытывает одинаковые силы притяжения во всех направлениях. Молекулу же воды, находящуюся на поверхности, снизу притягивают такие же, как и она, молекулы жидкости, а сверху над ней лишь изредка проносятся молекулы газов, входящих в состав воздуха. Равнодействующая сил на такую молекулу стремится втянуть её с поверхности в объём жидкости - сумма сил притяжения, действующая «вниз» оказывается больше сил, действующих «вверх». Поэтому плотность воды на поверхности воды оказывается несколько выше, чем в основном слое. В результате возникает сила поверхностного натяжения, которая у воды самая высокая из всех жидкостей, кроме ртути, и составляет 72 мН/м.

«Столпотворение» стремящихся вниз молекул приводит к возникновению своего рода эластичной мембраны, способной поддерживать объекты, плотность которых больше плотности воды, если, конечно, эти объекты не смачиваются, то есть сами не притягивают к себе молекулы воды, нарушая структуру поверхностной плёнки. Если осторожно положить на поверхность воды стальную иголку или лезвие безопасной бритвы так, чтобы неловким движением не разорвать плёнку, эти предметы не утонут.

Важным для жизни обитателей реки фактором является кислотность воды, характеризующаяся водородным показателем - рН. Во всяком пресноводном водоёме, по определению, должна быть именно пресная, то есть не иметь ни кислого, ни щелочного привкуса. Но чаще всего вода имеет слегка щелочную реакцию (рН до 8,0), потому что всегда содержит катионы: они вымываются из почвы и подстилающих пород, а также образуются (как, например, катион аммония) при разложении органических остатков. К такому составу воды и приспособились обитатели рек. Слабощелочную реакцию вода сохраняет благодаря естественным буферным свойствам способностью нейтрализовать поступающие в неё вещества с различными показателями кислотности. Однако возможности буферных систем у водоёмов различны и определяются свойствами подстилающих пород, мощностью почвенного слоя и составом почвы вокруг водоёмов.

Разнообразие организмов, освоивших области обитания водной среды жизни - гидробионтов, очень велико. Среди жизненных форм гидробионтов выделяют бентос - донные организмы; планктон - организмы, плавающие в толще воды, чаще переносимые течением, реже передвигающиеся сами; перифитон - организмы, прикреплённые к растениям и погружённым в воду предметам; нектон – активно плавающие организмы и, наконец, нейстон - организмы, плавающие на поверхности воды или сразу же под поверхностной плёнкой, до пяти сантиметров в глубину.

Удивительные свойства водяной плёнки использует целый ряд живых организмов - ведь жизнь на границе двух сообществ, как известно, отличается заметным преимуществом. Поверхность любого водоёма - уникальная экологическая ниша, где встречаются две совершенно разные среды обитания - воздушная и водная. Нейстонные организмы разделяют на тех, кто обитает на поверхности водяной плёнки эпинейстон (в пресных водоёмах это клопы - водомерки и гладыши, и жуки-вертячки), и тех, которые держатся под ней, - гипонейстон. Интересно, что некоторые представители гипонейстонов используют нижнюю поверхность плёнки воды в качестве опоры - личинки комаров, некоторые водяные жуки и различные улитки. Самые известные обитатели поверхности водоёмов, конечно, клопы-водомерки.

Синтетические моющие средства - загрязняющие вещества рек

Наиболее распространёнными химическими загрязнителями водоёмов, являются детергенты - поверхностно-активные синтетические вещества (СПАВ или ПАВ), употребляемые в промышленности и быту, как моющие вещества.

Важное свойство ПАВ - поверхностная активность, то есть способность молекул адсорбировать на границе раздела фаз и понижать поверхностное натяжение жидкости. Моющее действие ПАВ обусловлено ещё и тем, что детергенты образуют высокоустойчивые пены, гидрофобные пузырьки, которые флотируют частицы загрязнений. Поступая со сточными водами в реки, эти вещества образуют на поверхности воды «горы» устойчивой пены. В этом случае страдают все организмы, находящиеся в реке. Например, в реке Темзе погибло всё живое, кроме того, было затруднено судоходство из-за пены, скопившейся в черте Лондона.

Синтетические моющие средства (СМС) - это композиции, в состав которых, кроме ПАВ, входят различные добавки, органические и неорганические. Как бы не различались названия шампуней, стиральных порошков и т.п., основными составляющими всех СМС будут одни и те же компоненты, разница только в дозировке (табл. 4, приложение).

Из всех компонентов, входящих в состав СМС, наиболее загрязняют окружающую среду полифосфаты, предназначенные для связывания ионов, обусловливающих жёсткость воды. Продукты гидролиза полифосфатов - монофосфаты - накапливаются в сточных водах. Непосредственной угрозы для человека они не представляют, но считаются опасными для водных экосистем, так как вызывают эвтрофикацию водоёмов. Эвтрофицирование вод - это повышение их биологической продуктивности в результате накопления биогенных элементов. Эвтрофикация приводит к массовому развитию микроскопических водорослей и других микроорганизмов, а также бактерий, разлагающих отмершее органическое вещество. При этом расходуется значительное количество кислорода, а в воду выделяются токсичные продукты распада, что приводит к ухудшению условий обитания гидробионтов.

СМС ещё и сильные дезоксигенаторы, то есть вещества, активно разрушающие активно растворённый в воде кислород. Поэтому они опасны для всего живого в воде даже в очень малых концентрациях. Например, содержание в 1л воды 1мг моющего вещества токсично для рыб. Большинство ПАВ, которые используются в настоящее время, способны к биологическому разложению.

Загрязнение вод моющими средствами осложняется ещё и тем, что их биологическое разрушение не является решением проблемы, так как сами продукты такого разрушения являются токсичными. Микроорганизмы, процеживая через себя воду, и получая, таким образом, питательные вещества, вместе с ними получают и дозу загрязнителя.

Вода, содержащая даже следы СМС, имеет неприятный вкус, плохо очищается на обычных очистных сооружениях.

Экологическое состояние реки Бии

Для многих промышленных предприятий и жителей города река Бия является водной артерией жизни. Ежегодно из реки Бии на производственные нужды предприятий забирается 144 млн. куб. м. воды. Общая сумма сброса сточных вод в реку Бию составляет 153 млн. куб. м. в год.

За уровнем загрязнения воды в реке следят городские службы: Городская санэпидемстанция, комплексная лаборатория мониторинга загрязнения окружающей среды, городской комитет экологии и природных ресурсов. Чтобы выяснить, какие загрязняющие вещества поступают со сточными водами, служба мониторинга ежемесячно ведет отбор воды в двух створах на реке. Первый створ на 22 км. Выше города - с. Енисейское. Второй створ на 11 км. Ниже города - Перевалка.

Многообразие производств обуславливает образование сточных вод загрязненных всевозможными органическими и неорганическими веществами. Максимальное загрязнение наблюдалось в 1989 году. Так, вода реки была загрязнена больше нормы азотом нитратным в 10 раз, азотом аммонийным в 4 раза, нефтепродуктами в 9 раз, фенолами в 5 раз, хромом в 6 раз.

Некоторое снижение показателей наблюдалось к 1993 году, но это за счет снижения объемов производства.

- азота нитратного                3 ПДК

- азота аммонийного                 6 ПДК

- нефтепродуктов                6 ПДК

- фенолов                                5 ПДК

- хрома                                4 ПДК

Представленные данные свидетельствуют о том, что больше всего река загрязнена азотными соединениями и нефтепродуктами. Причем их содержание увеличивается в период таяния снегов и ливневых дождей. Когда идет смыв загрязняющих веществ почвы, с прилегающих к реке территорий, а берега Бии очень сильно загрязнены. Так, юннатами школы

№ 7, на полуторакиллометровом участке левого берега реки вверх по течению, было выявлено 13 больших бытовых свалок и каждый дом еще имеет свои свалки. Оказывается, не только предприятия загрязняют реку, но и местные жители.

Серьезную опасность представляет сброс в водоем сточных вод, загрязненных биогенными элементами, так как в воде, содержащей органические вещества и биогенные элементы, происходит интенсивное размножение различных микроорганизмов и водорослей. В зимний период по правому берегу реки происходит интенсивное развитие грибов (латексов), что вызывает поток жалоб жителей сельской местности.

Сточные воды сахарного завода содержат биогенные элементы, большое количество питательных веществ, необходимых для развития микроорганизмов и растений. Свекловичная грязь, дефект и жомокислые воды откачиваются на грязеотвал в количестве 143 м 3/час. Отвал свекловичной грязи расположен на берегу реки и при низких уровнях воды наблюдается фильтрация в водоем. Сточные воды производственного объединения (п/о) «Полиэкс» загрязнены органическими и взвешенными веществами - фенолом, танинами, лигнинами, аммиаком, нефтепродуктами. На биологических очистных сооружениях п/о «Полиэкс» они происходят очистку от органических веществ, но основная масса трудноокисляема. Содержание органических веществ в сточных водах составляет 3 - 5 ПДК азота аммонийного, 7 - 10 нефтепродуктов. Бийский олеумный завод является крупным предприятием. Сточные воды завода (25 млн. куб. м. в год) загрязнены азотом аммонийным, ацетоном, толуолом, взвешенными веществами, нефтепродуктами  и органическими веществами. Концентрация нефтепродуктов и азота аммонийного в сточных водах составляет 5 - 8 ПДК.

Самый крупный водопользователь в городе ТЭЦ – 1, сточные воды которого загрязнены нефтепродуктами, взвешенными веществами, концентрация которых составляет 3-6 ПДК. Производственное объединение «Сибприбормаш» ежегодно сбрасывает в реку Бию более 1млн. м3. сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, солями тяжелых металлов и взвешенными веществами.

Эффективность работы городских биологических очистных сооружений составляет 94-95 %, что соответствует проектным показателям, но не обеспечивает очистку сточных вод до норм ПДК. В реку Бию, рыбохозяйственный водоем первой категории, промышленными предприятиями города ведется постоянный сброс недостаточно очищенных сточных вод, что влечет за собой загрязнения и приводит к повышению концентраций в воде ниже города нитратов в 5 раз, азота аммонийного в 2 раза, нефтепродуктов в 1,5 раза, органических веществ в 1.5 раза.

Причиной этого является: прямоточное водоснабжение, низкий процент использования повторной и оборотной воды, низкоэффективная работа очистных сооружений, отсутствие отчистки ливневых стоков. По загрязнению воды река Бия относится к третьему классу, умеренно загрязненная вода, из пяти существующих.

В нашем городе уже началась работа по охране реки. Начато строительство второй очереди очистных сооружений для улучшения работы биологической очистки.

Городская администрация, в целях улучшения санитарного состояния водоохраной зоны реки Бии, закрепила за предприятиями, учреждениями и организациями города участки береговой зоны реки Бия. Они должны производить отчистку отходов и регулярно проводить работу по поддержанию их в должном состоянии.

В результате увеличения демографической нагрузки на ландшафт, из-за увеличивающегося количества отдыхающих в летнее время, в настоящее время возрастает количество стоков, содержащих СМС. Были замечены случаи накопления хлопьев пены возле водостока. Пока это составляющая антропогенного загрязнения не нанесла существенного ущерба, но сложившаяся ситуация требует вмешательства.

Результаты работы

Большая часть использованных синтетических моющих средств вызывала значительное пенообразование. Образуемая СМС пена ухудшает освещение нижележащих слоев воды, нарушая условия фотосинтеза.

Изменялась и кислотность воды. Так, стиральные порошки «Ariel automat», «Bingo automat» и средство для мытья «АОС», повышали рH до 12. Следует отметить, что изменение кислотности воды может привести к изменению видового состава экосистемы, гибели одних видов и вспышке численности других, нехарактерных для данной реки, например, личинок комара малярийного. Изменение состава ионов может привести к эвтрофикации.

Наблюдения показали (табл. 5, приложение), что под воздействием даже незначительного количества бытовых сточных вод, жизнедеятельность микроорганизмов существенно меняется. Сначала изменяется характер движения простейших: из поступательного оно превращается во вращательное (на одном месте). Затем, через 1 – 2 минуты, простейшие погибают.

В ходе эксперимента мы определили, что чистая вода реки имеет силу поверхностного натяжения равную 7,5. Добавление к воде даже незначительных количеств мыла снижает ее почти вдвое - до 4,8.

Рекомендации по проведению занятий с младшими школьниками

1. Знакомство с экосистемой реки - рассказ с демонстрацией таблиц, микропрепаратов простейших (водных обитателей, моделей, коллекций).
2. Изучение влияния моющих средств на жизнь реки, ознакомление с результатами опытов предложенных в данном проекте.

Для показа изменения силы поверхностного натяжения воды под действием СМС рекомендуем сделать из медной проволочки плоскую спираль несколько витков, смазать ее вазелином и очень осторожно опустить на поверхность воды. Если капнуть в середину спирали ПАВ, спираль начинает вращаться. Опыт можно демонстрировать через графопроектор. При проведении занятий в начальных классов имеет смысл изготовить модели животных (водомерок) из бумаги, наклеить их на лезвие безопасной бритвы. Если аккуратно положить такую модель на поверхность чистой воды, она останется на плаву. При добавлении в воду раствора СМС модель тонет.

3.        Демонстрация влияния СМС на простейших можно производить фронтально. Рекомендуется предварительно вырастить культуру простейших, для чего достаточно поместить в кристаллизатор несколько луковиц репчатого лука, налив немного воды на его дно. Через 6-8 дней культура готова к демонстрации.

Выводы

1. Бытовые сточные воды, попадая в реку, неизбежно оказывают существенное влияние на экосистему.
2. Под воздействием компонентов синтетических моющих средств меняются важнейшие физико-химические показатели, как кислотность (рН), прозрачность, сила поверхностного натяжения.
3. Попадающие в воду ПАВ снижают силу поверхностного натяжения, делая невозможным нормальное передвижение, добычу пищи, коммуникацию и размножение нейстонных организмов.
4. Компоненты синтетических моющих средств оказывают воздействия на все формы гидробионтов, особенно чувствительны к загрязнению детергентами микроорганизмы, начальное звено пищевых цепей.
5. Сохранить реку - значить предупредить попадание детергентов. Один из путей достижения этой цели - экологическое просвещение населения.

Литература

• Авакян А.Б. Загрязнение вод и проблемы их охраны // География в школе № 3, 1993. – С. 9.

• Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие / под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000. – 386 с.

• Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов по экологии. Ярославль: Академия развития, 1998.

• Зданович В.В. Жизненные формы гидробионтов // Биология, 2003, № 6.

• Ксенофонтов Б.С. Проблемы очистки вод. Знание. 1991

• Справочник по очистке сточных вод. Высшая школа. 1994

• Феоктисова Н.Ю. Бегущие по воде// Биология, 2002, № 37.

• Щульпин Г. Химия стирки // Наука и жизнь,1981, № 3.
• Новиков Ю.В. Методы исследования качества воды водоемов. М., 1990.