исследовательская работа "Вода в родниках"
творческая работа учащихся по экологии (10 класс) по теме

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

Еще на заре своей истории люди сознавали великое значение водной стихии. Это подтверждают и мифы разных народов, и философские умозаключения древних, которые, при всей их наивности, все–таки поняли одну бесспорную истину: как без огня нет культуры, так без воды нет и не может быть жизни. К воде шли с миром, поклонами и молитвами. До сих пор сохранилась вера в, так называемую,  «Непитую воду»,  которая  лечит от сглаза. В старину знахари сбрызгивали такой водой больного, его одежду и постель. Больной  пил воду и умывался, не вытираясь. С распространением христианства вера в божественное происхождение воды умерла, но осталось убеждение в её чудодейственной силе. О целительных, «очистительных» свойствах воды рассказывают многие предания. Святые родники, реки, озера всегда почитались в народе. На  Руси  говорили: «Плевать в колодец — всё  равно, что в лицо матери…».

Всего на Белгородчине зарегистрировано свыше 1100 родников.

В  селе Фощеватово Волоконовского района Белгородской области их насчитывается  более 20. Они расположены в пределах территории Фощеватовского сельского поселения. Так как, в последнее время возрос интерес жителей села к родниковым источникам, их использованию не только для полива грядок и огородов, но и для пищевых целей, закономерно возник вопрос о соответствии  воды из родников санитарно-гигиеническим нормам, о возможности их использования  для пищевых нужд.

Поэтому  

цель  данной  работы:  

исследовать качественные и количественные характеристики  родников для определения  их  пригодности  в питьевых целях.

Для достижения  поставленной цели  решались следующие задачи: 

1. очистка родников от зарослей, заиления, создание подходов, делающих родник  доступным для посещения (если он до этого был недоступен);
2. создание выхода  воды ;
3. описание параметров источника (глубины, ширины);
4. определение органолептических свойств  воды: прозрачности, запаха,  вкуса и  цвета.
5.  определение дебита источника (количества воды, выходящей  из родника в литрах в секунду);
6. определение pH и жёсткости воды;
7. изучение состояния родников в разные времена года;

КРАТКАЯ ФИЗИКО – ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Село Фощеватово расположено  в южной части Среднерусской возвышенности. Высота над уровнем моря – 145 метров. Преобладающие почвы  в селе – чернозем мощностью  до 90 - 100 см. Встречаются залежи песка, мела и  красной глины местами начиная с 70 см от уровня почвы.

Село Фощеватово расположено в умеренно континентальном климате.

Абсолютный зафиксированный минимум температуры – 38 ºC (1972 г).

Максимальная положительная температура  + 44,2 ºC (1946 г).

Среднегодовая температура  + 8,3 ºC .

        Для исследования были выбраны  7 родников, расположенные в пределах села Фощеватово на протяжении  5 км.    

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В книге В.Широковой «Вода» содержится  множество свидетельств об отношении людей к воде, о её целебных силах, о физических, химических и биологических свойствах, говорится о том, что многие христианские праздники на Руси, связанные с водой, пришли из язычества:  например, Русальная неделя, Иван Купала и т.д. Богу Купале приносили жертву купанием - в этот день купались для здоровья, ведь вода « охраняет от заразы и болезней».

Интересны сведения из «Жития» основателя Троице-Сергиевой лавры преподобного Сергия Радонежского, жившего в XIV веке. По воспоминаниям его ученика и сподвижника, автора этого «Жития», Епифания Премудрого, для своей обители Сергий выбрал  место на берегу маленькой речки, вода которой была непригодна для питья (очевидно, заилена). Питьевую же воду монахи брали из выбивавшегося под берегом небольшого и чистого ключа. Со временем он иссяк, и монастырской братии приходилось далеко ходить за водой. Монахи         «возроптали», и тогда отец Сергий, «взяв с собой одного брата, сошел с ним в дебри или низину и, нашедши в одном рву немного дождевой воды, сотворил над ним усердную молитву, а по окончании ее внезапно явился обильный водой родник», из которого впоследствии монахи и брали воду. Так, по преданию, появился целебный известнейший источник.

Сюда, в Сергиев Посад, за водой до сих пор приезжают и приходят люди из разных уголков России. Вода из этого родника издавна считается святой.

Христианская церковь утверждает, что  любая вода,  освященная в церкви, становится святой. Кроме того, два раза в году вода всех источников на Земле — святая: на Крещение с 18 по 19 января с 24.00. до 4.00. утра  и с 6 на 7 июля в праздник Ивана Купалы в те же часы. Если ее в это время зачерпнуть в емкость и поставить дома, то такая вода  очень долго не портится. [10]

книге «Наш друг чай» М.Д. Давиташвили говорит, что вода из родников обладает великолепными пищевыми качествами.

        Ло Ю-о – китайский мастер чая – считает, что горноключевая и родниковая вода – вода высшего качества. В XVII веке русский посол в Китае Николай Спафарий писал о том, что воду для чая китайцы привозят в Пекин из горных районов, где берут её из родников и продают её довольно дорого на базаре. Живущие в Париже англичанки подолгу простаивают в очередях за водой для чая у фонтана из родника в Ламартиновом сквере. Они утверждают, что только здесь французская вода по «чайным» качествам не уступает английской. [3]

        Методика оценки качества родниковой воды  описывается в работах И.Н. Рыжова «Оценка состояния водных объектов», Т.Я. Ашихминой «Школьный экологический мониторинг», А.С. Боголюбова и  Д.Н. Засько «Методика     рекогносцировочного      обследования     малых     водоемов»,

Л.В. Колчановой «Методика проведения химического анализа воды и воздуха», В.Г. Шаталова «Сохраним природу родного края».

Качество воды в родниках зависит от типа их образования и питающего их горизонта подземных вод. Родники бывают  постоянно действующими, а также сезонными и  ритмическими. В основной своей массе родники находятся в неухоженном состоянии и требуют очистки, углубления дна от заиления, расчистки подходов и укрепления берегов подручными средствами. [8, 9]

4.  ПОДГОТОВКА  ОБЪЕКТОВ  К  ИССЛЕДОВАНИЯМ

В целях выполнения задач исследования были  совершены экспедиции  для обнаружения родников и подготовки их к последующему изучению. Затем проведены работы по очистке этих источников:  убран мусор на территории, прилегающей к родникам,  обрублены ветки деревьев, мешающие подходу к ним, скошена сорная растительность и тростник, прокопаны канавки для стока воды в реку, углублено и очищено от ила дно. После чего было констатировано  многократное увеличение дебита родников. На двух из источников обнаружены старые сохранившиеся срубы. Как выяснилось, из этих родников жители окраины села, не имевшие водопроводной сети, издавна брали воду для питья.

В ходе первых экспедиций  обследованы и обустроены 8 родников. Кроме того, из бесед со старожилами  были выяснены их исторические названия. Чаще всего родники назывались по именам жителей села. Так, родник, который  мы обозначили № 1, называется  «Егор Иванчевым», родник  № 2 — «Князевым»,  родник № 3 — «Кучерявчиковым»,  родник № 4 — «Иванчевым»,  родник № 5 — «Бариновым»,  родник № 6 — «Лёвушкиным», родник № 7 —  «Андриановым», родник  № 8 —  «Гринёвским».

5.  МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для выполнения задач научных исследований нами были выбраны различные методы.

Задача:  измерить  площадь водной поверхности и глубину родников.

Измерения производились  осенью 2011 года и заносились в специальные дневники по каждому из родников. Диаметр родника измерялся при помощи рулетки в двух перпендикулярных направлениях, а глубина измерялась в самом глубоком месте при помощи металлического шеста  

Задача:  определить расход воды или дебит родников.

Измерения  проводились осенью 2011 года и весной 2012 года, использовалось  10-литровое ведро и секундомер. Для родников, имеющих малый дебит, выкапывались сборные ямки и измерения проводились литровой кружкой и секундомером.

Задача:  обследовать зимнее состояние родников на подтопляемость.

Обследование проводилось в январе 2012 года.

Предметом наблюдения являлось  определение  подтопляемости родников        с целью выяснения возможности использования родниковой воды в зимний период.

Подтопляемость определялась  по разнице уровня воды в роднике в осенний и зимний периоды. Осенью в грунт вокруг источника были горизонтально вбиты контрольные колышки на уровне воды. Наблюдения проводились зимой следующего года, измерялась разница между контрольными точками  и уровнем воды на тот  период, когда проводились контрольные замеры.

Задача: измерить температуру воздуха  и температуру воды в источниках.

 Измерение температуры воздуха проводили сухим электронным и спиртовым термометрами, держа их в тени на высоте 1 метра .

Измерение температуры воды проводили водным и электронным термометрами, не вынимая их нижнюю часть из воды  в течение 3 минут (до устойчивого показания). [1, 4]

Задача:  провести анализ органолептических  свойств воды.

В марте 2005 года было осуществлено взятие проб воды из источников. Мы набрали  воду в 1,5 литровые пластиковые бутылки с плотно закрывающимися пробками. В лаборатории кабинета химии  был проведен анализ по следующим параметрам: прозрачность, цвет, запах, вкус.          

а) Прозрачность определяли   фильтрованием и визуально. Через бумажный фильтр пропускали 500 мл водной пробы  и  оценивали количество взвешенных частиц, осевших на нем. Использовали и другой способ для определения помутнения. В колбу наливали  500 мл пробы  и рассматривали на белом фоне.

б) Для определения запаха воды одна группа  ребят наливала   пробирки на две трети исследуемой водой комнатной температуры (20ºC), затем они закрывали их пальцами и в течение 30 секунд энергично взбалтывали. После этого оценивался запах воды. Другая группа ребят нагревала воду до 60ºC  и так же оценивала запах воды. Результаты оценок суммировались и выводился средний качественный показатель. [2, 5]

Интенсивность запаха оценивалась по следующей шкале:

в) Цвет воды  в пробирках определяли, используя очищенную при фильтровании пробу, сравнивая ее при дневном освещении с таким же объемом чистой дистиллированной воды на белом фоне. [4]

Единицей цветности служат особые градусы, они представлены в следующей таблице:

Определение цветности воды

г) Для определения вкуса  исследуемой воды учащиеся по очереди пробовали воду непосредственно из источника, набирая в рот по глотку воды и держа его в течение 30 секунд, а затем записывали  для себя ощущения  в дневники наблюдений. В школе повторили дегустацию, уже согревшейся до комнатной температуры, воды. Результаты определений суммировались, и выбирался наиболее часто повторяющийся преимущественный  (усредненный)  вкус образца.  

Задача:   провести химический анализ воды в школьной химической лаборатории.

а)  исследование    образцов родниковой воды на pH, т. е. определение её кислотно-основных свойств.

 Для определения pH в пробирки с образцами родниковой воды и в одну пробирку с дистиллированной водой добавляли универсальный кислотно-основный индикатор РКС-10. Цвет исследуемых образцов воды из родн воде и стандартными эталонными кюветами из прибора Алямовского для измерения pH почвенных растворов.

 б) определение жёсткости воды  производились простейшими методами. Для этого образцы тестировались концентрированным мыльным раствором в дистиллированной воде. В пробирки по каплям добавлялся мыльный раствор и содержимое   взбалтывалось  каждый раз. Жесткость воды  определялась по образованию пены в пробирках, велся подсчет количества использованного реактива.

 6.  РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Диаметр  и  глубина  родников  

(осень 2011г.)

Подтопляемость  родников

 Нами было замечено, что, в первую очередь, зимой родники «Баринов», «Иванчев» , «Кучерявчиков» «Егор Иванчев», «Князев», «Гриневский», «Лёвушкин», «Андрианов»  не подтопляются.

    Кроме того, нами было замечено, что   в  очень сильные морозы вокруг этих родников вода, проступая  и смачивая  снег,  образует постепенно замерзающий слой налоя  или верхового льда, толщина  которого  достигает местами 50 см., а посреди него  в оттепели  прорезается ручеек чистой прозрачной родниковой воды.

Дебит родников —  осень  2011 года

Дебит родников — весна  2012 года

Диаграмма дебита родников

 в осенний и весенний периоды

(в л / сек)

Результаты органолептических исследований

Диаграмма  цветности  (в ° )

от общего количества родников (в % )

Диаграмма запаха воды

(в баллах)

родников сравнивали с эталонным цветом индикатора с дистиллированной 

Температура воздуха и воды в родниках

pH воды

  Дистиллированная вода, взятая для контроля, приобрела зелёный цвет, показывая нейтральную среду (pH=7). В пробирках из родников «Князев», «Лёвушкин», «Андрианов»  и «Иванчев»  индикатор стал жёлтым, показывая слабую кислую среду (pH в интервале  5,4 — 5,6).

Пробы воды из «Егор Иванчева» и «Кучерявчикова»  родников были чуть-чуть светлее зелёного, т.е. почти нейтральная среда (pH 6,8 — 6,9 по шкале набора Алямовского). pH воды в «Бариновом» и «Гринёвском» родниках оказалась на уровне 7,0 – 7,1, то есть  среда слабо щелочная.  

Жесткость воды

 Уже после прибавления  одной капли мыльного раствора в пробирках с родниковой водой наблюдалось образование пены, в то время как в пробирке с водопроводной водой пена появлялась после двух капель, а колодезной — даже пяти.  Это означает, что родниковая вода мягкая и содержит небольшое количество  ионов кальция и магния. Колодезная вода оказалась самой жесткой.

7.  АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

Диаметр родников зависит от  механических и физических свойств  грунта, в котором они находятся. Родники, расположенные  в меловых отложениях («Баринов» и «Гринёвский»), имеют диаметр 1 - 1,2 метра. Родники, находящиеся в осадочных породах илистого грунта, имеют  диаметр 1,5 – 2 метра и склонны к заиливанию и оползанию берегов. Это родники «Егор Иванчев», «Князев», «Кучерявчиков», «Левушкин», «Иванчев» и «Андрианов». Для них требуется регулярное укрепление  берегов и прочистка русла выхода к реке. Глубина родников также связана  со свойствами грунта. Меловые родники («Баринов» и «Гринёвский») имеют небольшую глубину от 50 до 75 см,  осадочные —  более 1 метра («Егор Иванчев», «Князев», «Левушкин») , 1,5 метра («Иванчев», «Андрианов»),  2,5 метра   («Кучерявчиков»).

 Водопродуктивность  родников изменяется в зависимости  от орографического фактора и основополагающих  пород.  Изменения  температуры  не затрагивают водопродуктивность родников, расположенных на меловых образованиях и их продуктивность практически не изменяется по временам года («Гринёвский» и «Баринов» родники).  У родников с иловыми структурами  продуктивность меняется  в зависимости от температуры окружающей среды, наличия хорошего стока и количества ила в грунте, через который  проходит вытекающая из родника вода. Поэтому для «Егор Иванчева», «Князева», «Андрианова» и  «Лёвушкина» родников важно обеспечить хороший сток к реке.

Изучение подтопляемости родников показало, что некоторые родники, («Кучерявчиков», «Андрианов» и «Баринов», «Иванчев»), не могут быть использован для пищевых целей в период таяния льда (налоя, образующегося вследствие наличия родниковых полей, находящихся выше расположенного родника). После таяния льда (примерно конец марта – начало апреля) родник становится доступным для его использования. Родники, («Егор Иванчев», «Князев», «Лёвушкин» и «Гринёвский»), не подвергаются подтоплению и могут быть использованы и в зимний период.

Измерение температуры воды показало, что у родников, находящихся под горой  («Баринов», «Гринёвский») она выше, чем  у остальных, находящихся на равнинной местности.

          Мутность большинства родников, имеющих илистое дно, объясняется наличием  взвешенных частиц в воде. Полученные результаты говорят о том, что требуется дополнительная очистка и углубление дна, а так же  подсыпка в эти родники крупнозернистого песка или мела. «Баринов»  и «Гринёвский»  родники имеют меловую основу, и поэтому в них практически отсутствуют взвешенные частицы.

Известно, что допустимая норма цветности для питьевой воды не должна превышать 40 ° по  шкале цветности. В обследованных родниках  она составляет менее 40 º ,  а это значит, что  вода в обследованных родниках по этому критерию соответствует гигиеническим требованиям. Наличие же слабой желтоватой и желтоватой окраски в некоторых родниках  объясняется  тем, что длительное время эти родники были в заброшенном состоянии, в них было большое количество  перегнивающей отмершей растительности, которая, возможно, дала при разложении гуминовые кислоты, окрашивающие воду в соответствующий цвет.

 Для питьевой воды допустим очень слабый и слабый запах, а желательно, чтобы его не было совсем или он был приятным. Практически все, изученные на сегодня, родники, за исключением, может быть, «Кучерявчикова» и «Андрианова», и в этом отношении проявили себя с хорошей стороны.

8.  ВЫВОДЫ

1. Изученные родники села Фощеватово Волоконовского района,  соответствуют требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая», предусмотренные ГОСТом предельно допустимые концентрации (ПДК) нормированных компонентов и их концентрации в родниках находятся в нормативных пределах.
2. Родниковая  вода соответствует  основным  гигиеническим нормам и, следовательно, пригодна для питья, приготовления пищи  и    для  хозяйственных целей.
3. Водопродуктивность всех родников достаточна для удовлетворения  потребностей населения в пресной воде.
4. Наиболее  предпочтительными  по всем  органолептическим и химическим свойствам  являются «Баринов» и «Князев», «Иванчев» и «Гринёвский» родники.
5. Для сохранения высокой водопродуктивности родников, их  хороших питьевых качеств рекомендуем регулярное обновление русла выхода к реке, очистку и углубление дна,  устройство срубов и укрепление берегов.

9.  СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Т.Я. Ашихмина. Школьный экологический мониторинг. Издательство «Агар», 1999, 385 с.
2. А.С. Боголюбов, Д.Н. Засько. Методика рекогносцировочного обследования малых водоемов. —  М.: Экосистема, 1998 год
3. М.Д. Давиташвили. Наш друг чай. — М.: Колос, 1979. — 152 с., ил.
4. Л.В. Колчанова. /Белгородский государственный университет/. Методика проведения химического анализа воды и воздуха. Методические материалы к практическим работам школьников по экологии. — Белгород,  2003 год.
5. Методические материалы к операции «Родник». Методика описания водных объектов (родник).  Журнал  «Дополнительное образование» №2,  2003 год.
6. В.В. Пасечник. Школьный практикум. Экология. 10 (11) кл. _ 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2001.
7. А.В. Присный. Практические работы школьников по экологии: Ч.1. – Ч.2. — Белгород: БГУ, 1999.
8. И.Н. Рыжов. /Тамбовский государственный университет/. Оценка состояния водных объектов. Журнал «Биология в школе» №5, 1996 год.
9. Сохраним природу родного края. Методическое пособие в помощь молодежным   экологическим    объединениям.    Под    ред.   д.с.н., проф.  

     В.Г. Шаталова. ТОО «Истоки», 1998 год, Воронеж.

10.  В.А. Широкова. Вода. — М.: СЛОВО/SLOVO, 2001. — 48 с., илл.
11.  Экология Белгородской области: Учеб. пособие для уч-ся 8 – 11 классов / А.Н. Петин, Л.Л. Новых, В.И. Петина. – М.: Изд. МГУ, 2002.

    В последнее время в связи с возрождением православных традиций, повышением внимания людей к экологии возрос их интерес  к родниковым источникам, их использованию для питьевых целей. Закономерно возник вопрос о соответствии  воды из родников санитарно-гигиеническим нормам. Эта проблема заинтересовала  членов экологического кружка Фощеватовской средней школы Волоконовского района Белгородской области. В пределах села было обнаружено  более двадцати родников. В 2011 – 2012 годах школьниками была проведена работа, целью которой  явилось: исследование качественных и количественных характеристик  Фощеватовских  родников для определения  их пригодности  в питьевых целях. Для достижения  поставленной цели  решались следующие задачи: очищались родники от зарослей, заиления, создавались к ним подходы, создавались  выходы  воды к реке, проводилось описание параметров источников, определялся их дебит, органолептические свойства  воды, её pH и жёсткость, а так же изучалось состояние родников в разные времена года.

В целях выполнения задач были  совершены многочисленные экспедиции и были выбраны для исследования  7 родников расположенные в пределах села Фощеватово  на протяжении  5 км.    

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Фощеватовская средняя общеобразовательная школа

 Волоконовского района Белгородской области»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

ПРИГОДНА ЛИ ВОДА В РОДНИКАХ СЕЛА ФОЩЕВАТОВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПИТЬЕВЫХ ЦЕЛЯХ

                                                                                                                         ВЫПОЛНИЛА:

                                                                                                                       Шипилова Светлана

                                                                                                                      Ученица 10 класса

                                                                                                                         РУКОВОДИТЕЛЬ:

                                                                                                                                       учитель биологии

                                                                                                                     КАРПУШИНА ЕВГЕНИЯ

                                                                                                                             НИКОЛАЕВНА

с.Фощеватово

 2012 г