Исследование гидрофизических и гидрохимических

Доклад

на IV муниципальную научно-практическую конференцию учащихся

«Будущее науки»

 

Секция экология и биология

Исследование гидрофизических и гидрохимических

Свойств воды в реке Пахре около деревни Чурилково.

Авторы:

учащиеся 8 класса

Смирнова Мария,

Николаева Мария

Научный руководитель:

учитель химии

Новикова Н.Ф.

 

 

Домодедово 2011г

Содержание

1. Введение ________________________________________________________3

    Гипотеза______________________________________________________3

    Цель и задачи исследовательской работы___________________________3

    Методы исследования___________________________________________4

    Актуальность исследования______________________________________4

    Обзор работ по данной проблеме__________________________________4

Место и время выполнения работы________________________________4

Общая географическая и геологическая характеристика реки__________4

2. Методика и техника исследования___________________________________5

2.1.Определение морфометрических параметров реки Пахры__________5

Определение площади живого сечения русла реки___________________5

Скорость течения реки___________________________________________7

Определение расхода воды и стока в реке Пахре_____________________8  

Определение дебита родника_____________________________________9

2.2.Гидрологические методы______________________________________9

Определение температуры воды___________________________________9

Определение мутности воды_____________________________________10

Определение запаха воды_______________________________________11

Определение цветности воды____________________________________12

Определение плотности воды в реке Пахре_________________________12

2.3. Гидрохимические методы____________________________________12

Определение растворенного кислорода в воде реки__________________12

Определение pH в воде реки Пахры_______________________________13

Определение жесткости воды____________________________________14

Определение наличия катионов тяжелых металлов__________________14

Определение наличия анионов___________________________________15

2.4. Биологические методы______________________________________16

3. Выводы_________________________________________________________17

4. Список научной литературы________________________________________19

Введение

Вода имеет важное  значение во всех природных процессах, совершающихся на Земле и играет большую роль в практической деятельности человека. Непрерывно совершающийся круговорот воды в природе обуславливает поступление воды на континенты.

Вода растворяет и механически разрушает горные породы, осуществляет формирование облика земной поверхности.

Непродуманное использование воды, привело к обострению водной проблемы. Вода, считавшаяся ранее совсем бесплатным даром природы, приобрела ранг "ресурсов" и человек столкнулся с нехваткой получения чистой воды, безопасной для здоровья. Проблема состоит том, что 97% мировых запасов - соленая вода, а из оставшихся трех процентов воды 2/3 находится в виде льда, а 1/3 интенсивно растворяет загрязнение, которое дает человек.

Бассейн любой реки представляет собой сложную природно-техногенную систему, в пределах которых происходит взаимодействие естественных, урбанизированных, аграрных ландшафтов, приводящих к загрязнению природных вод.

С давних пор человек селился около воды, которая всегда играла в его жизни важную роль. Реки привлекали не только различными рыбными богатствами и запасом воды, но и служили надежной дорогой летом и зимой, крутые берега защищали от врагов.

Река Пахра, как и другие реки Домодедовского района подвержена техногенному и бытовому влиянию, так как отходы различных производств сбрасываются в реку, которая в дальнейшем доносит свои воды до более крупных рек и морей, загрязняя их.  

Гипотеза:

вода в реке Пахре около деревни Чурилково грязная, непригодная для купания.

Цель исследовательской работы:

подтвердить или опровергнуть гипотезу о пригодности воды в реке Пахре в районе деревни Чурилково для купания.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

· изучить литературу по гидрофизическим и гидрохимическим показателям качества воды;

· определить гидрофизические, гидрохимические и биологические характеристики речной воды, используя соответствующие методы.

Методы исследования:

Анализ научной литературы, гидрологические, гидрохимические, органолептический, биологические методы.

Объектом исследования является вода в реке Пахре, взятая около деревни Чурилково.

Технология работы: исследование.

Актуальность исследования

Для жителей близлежащих населенных пунктов река Пахра является местом отдыха, и многие хотели бы знать каково состояние реки и качество воды в ней.

Обзор работ по данной проблеме

Для исследования по данной теме нами была изучена специальная литература с описанием методик и экспериментов. В основу нашей работы легла книга В.П. Александровой, А.Н. Гусейнова, Е.А.Нифантьевой, И.В.Болговой, И.А. Шапошниковой «Изучаем экологию города Московского столичного региона (пособие учителю по организации практических занятий)» М.:Издательство Бином., 2009.

Методика и техника исследования

Скорость течения реки

Наиболее простым способом определения скорости течения реки является определение его при помощи поплавка. Поплавок – это тело, свободно перемещающееся в воде.

Для определения скорости течения реки нужно выбрать относительно ровный участок длиной не менее 30 м и отметить его вешками (створы). Поплавок бросают в воду выше верхнего створа. При прохождении им верхнего створа включают секундомер или засекают время по часам. Затем засекают время при прохождении поплавком нижнего створа, затем высчитывают скорость в м/сек. Для более точного определения поверхностного течения поплавки бросают на середину и ближе к берегам, вычисляя среднюю скорость течения реки.

Скорость течения реки мы определяли с помощью поплавка. Измерение скорости течения проводили у левого и правого берегов, а также по центру русла реки. Для работы выбрали участок реки с ровными берегами, ровным не заросшим руслом, без мертвого пространства. Поплавки пускали выше верхнего створа, чтобы точнее определить время прохождения пути до нижнего створа.

Определение дебита родника

    В тех точках, где встречаются родники, наблюдения отличаются от обычных. В таких местах основной особенностью является влияние родниковой воды на речную.

    Дебит – количество воды, поступающее из источника в единицу времени. Для определения дебита необходимо чтобы в сосуд известного объема с широким горлом набиралась вся вода родника. Мы использовали трехлитровую банку. Рассчитать дебит необходимо по формуле:

P=V/t,

где Р – дебит, V – объем воды, л, t - время заполнения, с.

Результаты: Р=3л/200с=0,015л/с

Гидрологические методы

Полученный результат

Масса фильтра до фильтрования	Масса фильтра после фильтрования	Мутность воды
1,94г.	1,96г.	0,0067г/л=6,67мг/л

Определение запаха воды

Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ. Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов или появляться при их отмирании - это естественные запахи. Запах воды в водоеме может обуславливаться также попадающими в него стоками канализации, промышленными стоками - это искусственные запахи.

Запах определяют в лабораторных условиях, характеризуя качественно и количественно. Определение основано на исследовании характера и интенсивности запаха воды.

Определение цветности воды

Цветность природной воды обусловлена наличием в ней гуминовых веществ, загрязнений промышленных предприятий, соединений железа, цветущих водорослей. Для описания цветности используют обычные цвета. Определение цветности проводится визуально только в прозрачной воде. Если вода мутная, то ее необходимо профильтровать. Определение цветности проводится при рассеянном дневном освещении.

Для определения цветности мы использовали цилиндр из бесцветного стекла. В цилиндр налили воды до отметки 10 см, поставив цилиндр на лист белой бумаги, рассматривали воду сверху.

30 мая – вода - слабо-желтоватого цвета (исследование проводилось после половодья);

24 сентября – вода -  почти бесцветная (не было осадков).

Выводы: исследования проводились после половодья, вода была более мутная, и цвет воды был более интенсивный, так как присутствовали частицы, смытой почвы, 24 сентября не было дождя, стало прохладнее, и цвет воды стал менее интенсивным.

Гидрохимические методы

Жесткость воды

Жесткость воды обуславливается присутствием в ней солей кальция и магния. Жесткость воды формируется в результате растворения горных пород, содержащих кальций и магний. Преобладает кальциевая жесткость, обусловленная растворением известняка и мела.

    Различают жесткость постоянную, временную и общую. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль/м³.

Классификация воды по жесткости (Приложение 4)

Величина общей жесткости питьевой воды не должна превышать 10 ммоль/м³. Особые требования предъявляются к технической воде, так как накипь может выводить из строя технику.

Методика определения:

В коническую колбу на 200-250 мл налить 50 мл анализируемой воды. Добавить 3-4 капли раствора метилового оранжевого. Далее провести титрование раствором 0,05М соляной кислоты из бюретки до изменения окраски индикатора с желтой на розовую. По бюретке определить объем раствора кислоты, используемого на титрование. Провести расчет по формуле:

X=(3,0*V_k*c_k)/V_b,

Где c_k - молярная концентрация раствора соляной кислоты (0,05 М),

V_b - объем воды, взятой для титрования (50 мл),

V_k - объем кислоты, использованной на титрование.

На титрование нам потребовалось 1,7 мл кислоты.

Определение ионов свинца

KI дает в растворе с ионами Pb²⁺ характерный осадок PbI₂: Исследования производятся следующим образом. К испытуемому раствору прибавить немного KI, после чего, добавив CH₃COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI₂. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI₂ выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов.

Вывод: присутствия Pb²⁺  не обнаружено.

Определение ионов меди

Аммиак, будучи прибавлен в небольшом количестве, осаждает зеленоватую соль, легко растворимую в избытке реактива (аммиака) с образованием интенсивно синего цвета комплексного аммиачного соединения меди.

Мы проделали данный опыт, но синего окрашивания не появилось.

Вывод: присутствия ионов меди  не обнаружено.

Определение наличия анионов

Биологические методы

Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.

Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.

В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии не могут быть применены.

Система сапробности – это часть гидроэкологии, которая дает быструю и емкую оценку типа водоема в зависимости от соотношения обилий отдельных видов индикаторных организмов.

Основные феноменологические признаки зон сапробности вПриложении 5.

Биологические индикаторы – организмы, которые реагируют на изменения окружающей среды своим присутствием или отсутствием, изменением внешнего вида, химического состава, поведения. При экологическом мониторинге загрязнений использование биологических индикаторов часто дает более ценную информацию, чем прямая оценка загрязнения приборами.

Мы провели изучение биоматериала, полученного из реки. Были обнаружены диатомовые водоросли разного размера и видов, в поле зрения микроскопа попало 15 особей разных видов, так же обнаружены зеленые одноклеточные водоросли. В реке встречаются раки, пескари, бобры, ондатры. Рдеста не обнаружено, но встретили роголистник.

Вывод: по нашим исследованиям река Пахра в месте наших исследований относится к β-мезосапробной зоне.

Выводы.

По результатам нашей работы можно сделать выводы:

1. река равнинная, с медленным течением,

2. вода по физическим показателям чистая,

3. тяжелых металлов и ядовитых веществ не обнаружено,

4. видовой состав показывает удовлетворительное состояние воды в реке Пахре в районе деревни Чурилково.

Следовательно, первоначальная гипотеза оказалась ложной и в ходе исследования была опровергнута. На самом деле вода в реке в районе деревни Чурилково довольно чистая (3 группа качества), в ней можно купаться, она пригодна для культурно-хозяйственных нужд.

Наши исследования не содержат микробиологических исследований, а без них делать выводы о качестве воды проблематично. В условиях средней школы этого сделать не предоставляется возможным. Мы обратились в санитарно-эпидемиологическую службу с этой просьбой, но после преобразования, она не имеет лаборатории и в её функции оценка качества воды не входит.

Список научной литературы

1. Алексеев С.В., Груздева Э.В., Муравьева А.Г., Гущина Э.В. «Практикум по экологии», М, АО МДС,1996г.

2. А.Н.Петин, М.Г.Лебедева, О.В.Крымская «Анализ и оценка качества поверхностных вод». Белгородский гос.Университет. Белгород 2006

3. В.П. Александрова, А.Н. Гусейнов, Е.А.Нифантьева, И.В.Болгова, И.А. Шапошникова. «Изучаем экологию города на московского столичного региона (пособие учителю по организации практических занятий)» М.:Издательство Бином., 2009.

4. «Здорова река - здоровая пойма практическое пособие по экологии для студентов и старшеклассников». Составители: к.б.н. Андреева А.Е., Кузнецова Е., Полуэктов С.А., Степанова Н.Ю. М.2006г.

5. Миркин Б.М., Наумов Л.Г., Ханов Ф.М. «Экологическая азбука школьника» Уфа.1992г.

6. «Мастерская А.М.Семке и И.В.Каракчиевой. «Гидрологический мониторинг реки Печера». 2ая Межрегиональная экологическая экспедиция школьников» Северное Предуралье, июль 2003г.

7. Рыжов И.И. «Оценка состояния водных объектов ж/л» Биология в школе 1996,№5

8. ecoclub.hortus.ru/uploads/media/posobie.pdf

9. http://edu.greensail.ru/monitoring /methods/saprobn.shtml

10. http://pakhra.com

11. http://www.baurum.ru/library/?cat

12. http://www.ecounit.ru/article61.htm

13. http://www.gostaf.com/Basesdoc/9/921/index.htm

14. http://www.ievbran.ru/kiril/Library/Book 1/content244 /content244.htm

15. http://www.uroki.net/docxim/docxim49.htm

 

Доклад

на IV муниципальную научно-практическую конференцию учащихся

«Будущее науки»

 

Секция экология и биология

Исследование гидрофизических и гидрохимических