Исследовательская работа по теме Исследование экологического состояния реки Абакан

Российский национальный конкурс водных проектов старшеклассников

Автор: Васева Галина Сергеевна

ученица 11 класса

Руководитель: Аникина Наталья Александровна,

учитель биологии

Республика Хакасия

2012 год

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………3

2. Основная часть………………………………………………………..5

1.Обзор литературных данных.........................................................................5

2.Проведение исследования.......................................................................... .7

2.1 Определение органолептических показателей воды………………. 8

2.2 Определение химических показателей воды……………………..... .11

0. 2.3 Экологическое состояние реки методом биоиндикации…………..15

3.Результаты………………………………………………………………..... 19

3. Заключение……………………………………………………………..20

4. Литература……………………………………………………………...21

I. Введение

В нашей школе в прошлом учебном году была создана экологическая тропа для знакомства учащихся с объектами историко-культурного наследия нашего села и его окрестностей. Школьная учебная экологическая тропа - это специально оборудованный на местности экскурсионный маршрут. Он предназначен для совершенствования экологического образования и воспитания школьников, подготовки их к охране и приумножению богатств местной природы.

Кроме того, работая на школьных экологических тропах, учащиеся приобретают уникальный опыт по развитию исследовательских умений и навыков.

Сроки реализации проекта - три года.

Проект реализуется уже второй год, поэтому задачи, стоящие перед разработчиками проекта изменились. Одной из задач 2 года проекта является:

Провести анализ состояния почвы, воды, воздуха на различных участках тропы. Мы решили начать исследование тропы с реки Абакан.

Исходя из этого целью для проведения настоящей исследовательской работы - провести экологическое исследование реки Абакан на одной из остановок экологической тропы.

В связи с поставленной целью, необходимо решить следующие задачи:

1. Выяснить значение реки Абакан в жизни людей, по литературным источникам.

2. Определить внешний вид источника.

3. Определить органолептические показатели воды.

4. Определить химические показатели воды.

5. Определить экологические состоянии реки методом биоиндикации.

Время проведения исследования: сентябрь-октябрь 2011 года.

Место исследования: Остановка экологической тропы №4 «Жизнь водоема».

Методы изучения экологической тропы: визуальных наблюдений; метод полевых исследований, картографический; экспериментальный; инструментальные.

Объект: Река Абакан.

Предмет: Химические и органолептические показатели воды и её экологическое состояние.

Практическая значимость исследовательской работы:

1. В осуществлении научно - исследовательской деятельности;

2. В проведении химико-аналитического анализа воды из реки Абакан;

3. В проведении просветительской работы среди жителей с. Бельтирское, Аскизского района, Республики Хакасия.

4. В издании и распространении информационных листков-памяток, освещающих проблему загрязнения реки и берега.

5. В публикации основных материалов, выводов и полученных в ходе исследования результатов в научно-практических изданиях и сборниках.

II. Основная часть.

1. Литературные данные о реке Абакан.

Название самой длинной реки в Республике Хакасия Абакан имеет несколько толкований:

1. "аба", "кан" - путь к племени Аба;

2. "Агбан", "суг" - светлая, чистая вода;

3. "Аба", "хан" - медвежья кровь;

4. "Аг", "Бан" - с шорского наречия - бегущий поток.

Река Абакан имеет исток у места смыкания водораздельного хребта Западного Саяна с Алтайской горной системой, двумя истоками Большого и Малого Абакана при их слиянии. Ее длина с Большим Абаканом составляет 514 км.

Река собирает воды с довольно обширной территории. Площадь Абаканского бассейна 32000 квадратных километров - это половина Хакасии. Течение река имеет горно-равнинное и направление на северо-восток. Устье реки чуть ниже Минусинска.

Абакан впадает в могучую сибирскую реку Енисей, в пределах нашей республики имеющую протяженность 300 км. Высочайший участок русла реки Абакан, находится в самом лесистом районе Таштыпском.

Длина горного течения около 360 км. Граница между горным и равнинным течениями является место смыкания двух хребтов Кирса (со стороны Усть-Таштыпа) и Джойского (около Большого Монока). На этом участке река имеет падение 2 м\км, уклон реки равен 40 см\км, глубина колеблется от 1.5 м до 3 м, ширина в этом месте тоже различна 200-300 м. Скорость реки отличается своей быстротой 10-15 км\ч. Долина ее узка от 200 м до 2 км со скалистыми берегами. вплотную подступающими и обрывающимися в реку. На одной из таких террас раскинулся самый зеленый красивейший город Хакасии Абаза. У села Большой Монок река вырывается из гор и далее течет по равнине. В степной части бассейна долина расширяется до 15-17 км. Река дробится на множество рукавов. Берега приобретают часто равнинный плавно переходящий песчаный или галечный вид, лишь в некоторых местах к воде подступают крутые обрывы, со стороны имеющие вид гор Хызыл Хая или Изых. Скорость течения и живая сила Абакана уменьшается. Однако из-за большого падения она сохраняет горный характер, скорость течения составляет 7-10 км\ч. В русле реки наблюдаются скопление твердого осадочного материала виде валунов, галечника, гравия, песка. Чем дальше от истока, тем этот материал мельче размером, например, около села Быррганов камни около 30-40 см в диаметре, около села Аскиз 10-15 см. Часто местным жителям приходится задумываться, откуда гравий появился далеком от реки месте? Мы знаем, что это значит, река меняла свое русло несколько раз.

Основными источниками питания реки Абакан являются талые воды горных снегов - 50%, летние дожди - 37%, родниковые - 13%. Зимой уровень воды очень низок, весной и летом он повышается, к осени опять понижается. Весной уровень воды повышается на 5-6 м. В 1969 году в результате таяния снегов в горах и паводка от обильных дождей пойма Абакана была затоплена в некоторых местах на 4-5 м. Села, расположенные в долине Абакана, почти все пострадали, население спасалось на крыше построек или домов. Широкий волной шла вода по трассе, транспорт был вынужденно оставлен, кроме железной дороги и тракторов. Стихийное бедствие принесло большой урон Хакасии. В зимнее время река покрывается льдом 0,5-1 м, из-за толщины льда происходит замор рыбы. Лед держится в течение 5-6 месяцев. Ледостав начинается в середине ноября и сходит во второй половине апреля.

К группе горно-степных рек, у которых истоки находятся в средне-высотных горах, а основная часть течения приходится на степную зону, относятся большинство левых притоков Абакана: Матур, Таштып, Есь,Тея, Аскиз, Камышта, Уйбат и другие. Разбои на реке Абакан представлены более 6 протоками: Торяковским, Монокские, Усть-Есинские, Сафьяновские и др. Из крупных островов на реке следует отметить такие как: Большой, Частал, Паскотино, Арчимаев и др. всего на реке Абакан насчитывается около 202 притока, самым большим является Уйбат, его длина достигает 152 км. Так как люди издавна тянулись к воде, свои дома строили возле рек, то около Абакана много поселений.

Место обследования участка реки Абакан на карте.

2. Проведение исследования.

Мы взяли пробы воды в трех местах.

Проба №1

Проба №2

Проба №3

2.1 Определение органолептических показателей воды

Определение цветности.

1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см.

2. Определите цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом фоне освещении (дневном, искусственном).

Цветность воды

Слабо-желтоватая

Светло-желтоватая

Жёлтая

Интенсивно-жёлтая

Коричневатая

Красно-коричневая

Был проведен эксперимент по определению цветности воды.

Вывод: вода на первом участке прозрачная, на втором участке вода слабо-желтоватого оттенка, на третьем участке вода слабо-желтоватая.

Определение мутности.

1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см.

2. Определите мутность воды, рассматривая пробирку сверху на тёмном фоне при достаточном боковом фоне освещении (дневном, искусственном).

Мутность воды

Прозрачная

Слабо опалесцирующая

Опалесцирующая

Слабо мутная

Мутная

Очень мутная

Вывод: Вода на первом прозрачная. На втором и третьем участках слабо мутная.

Определение запаха.

1. Заполните колбу водой на 1/3 объема и закройте пробкой.

2. Взболтайте содержимое колбы.
3. Откройте колбу и осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определите характер и интенсивность запаха. Если запах сразу не ощущается или запах неотчетливый, испытание можно повторить, нагрев воду в колбе до температуры 60°С (подержав колбу в горячей воде).

Интенсивность запаха определяем по пятибалльной системе.

Интенсивность запаха

Характер проявления запаха

Оценка интенсивности запаха

Нет

Запах не ощущается

0

Очень слабая

Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)

1

Слабая

Запах замечается, если обратить на это внимание

2

Заметная

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде

3

Отчётливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

4

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

5

Вывод: по результатам исследования определили, что вода в реке по интенсивности запаха на первом участке- 0 баллов. На втором участке 3 балла. На третьем 1 бал.

Определение характера запаха.

Характер запаха

Естественного происхождения:

Искусственного происхождения:

неотчётливый (или отсутствует)

неотчётливый (или отсутствует)

землистый

нефтепродуктов (бензиновый)

гнилостный

хлорный

плесневый

уксусный

торфяной

фенольный

травянистый

другой (укажите какой)

другой

Вывод: по результатам исследования определили, что вода в реке на втором участке имела болотистый запах. На первом отсутствовал, а на третьем был неотчётливый.

2.2 Определение химических показателей воды.

Примеси, которые могут содержаться в воде

ПРИМЕСЬ

КАК ОНА ПОПАЛА В ВОДУ

ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ

Свинец, Pb²⁺

Из свинцовых труб, иногда из промышленных стоков

Поражает мозг и нервную систему, вызывает анемию

Медь, Cu²⁺

Из медных труб, иногда из промышленных стоков

Вызывает рвоту

Алюминий Al³⁺

Через обработку воды и алюминиевую посуду

Может вызвать болезнь Альцгеймера (потеря памяти)

Ртуть, Hg (органические соединения)

Сточные воды

Поражает нервную систему

Нитраты, NO₃

Из удобрений

Вызывают "синдром синюшного младенца" (редкое за6оле-вание крови у младенцев, может вызвать рак

Фосфаты, РО₄^3-

Из удобрений и моющих средств

Способствуют росту водорослей в водоемах

Пестициды

Следствие борьбы с вредителями сельского хозяйства

Могут вызвать рак

Кишечные бактерии

Из канализации

Вызывают расстройство желудка

Водородный показатель рН

В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, рН определяем с помощью индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.

Вывод: по результатам исследования определили, что рН - 7.

Жесткость воды

Определение карбонатной жесткости

1. Отмеряем 100 мл воды взятой из разных участков реки и переливаем в колбы на 250 мл.

2. Добавляем по 6-7 капель индикатора метилового оранжевого.

3. Отберем в бюретку по 10 мл раствора соляной кислоты(0,05 н) и добавляем в колбы с водой при постоянном перемешивании палочкой до изменения окраски индикатора с желтой на оранжево - красную.

Ca (HСO₃) ₂+ 2HCl CaCl₂+2H₂O+2CO₂

4. Замечаем по бюретке объем израсходованного раствора HCl

5. Рассчитываем жесткость воды по формуле

Ж = (ммоль/л)

Где V (HCl) - объем израсходованного раствора HCl (мл), V (H₂O) - объем пробы воды из реки по 100 мл

Титрование проводят 3 раза до получения сходящихся результатов (отличающихся на 0,1 мл).

Вычислить средний объем соляной кислоты V_сред(HCl).

Рассчитать гидрокарбонатную жесткость воды в моль/л.

Вывод: жесткость воды реки Абакан - 4 ммоль/л

Определение окисляемости воды

5мл исследуемой воды прилить в пробирку, добавить 0,3мл раствора H₂SO₄(1:3) и 0,5мл 0,01н раствора перманганата калия. Смесь перемешать, оставить на 20 минут. По цвету раствора оценить величину окисляемости по таблице 1.

Таблица 1

Окраска пробы воды

Окисляемость, мг/л

1.Ярко-лилово-розовая

2.Лилово-розовая

3.Слабо лилово-розовая

4.Бледно лилово-розовая

5.Бледно-розовая

6.Розово-желтая

7.Желтая

1

2

4

6

8

12

16

Вывод: Мы определили, окисляемость воды равна 1 мг/л. (средняя окисляемость в реках до 5 - 6 мг / л). Низкая окисляемость указывает на чистоту воды.

Определение сульфатов

В пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, 0.5 мл раствора НС1 (1:5 ) и 2 мл 5%-го ВаС1₂ , перемешивают.

По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содержание сульфатов:

Концентрация сульфат-ионов

при отсутствии помутнения менее 5 мг/л

при слабом помутнении,

появляющемся не сразу, а через
несколько минут 5 - 10 мг/л

при слабом помутнении,

появляющемся сразу после
добавления ВаС1₂ 10 -100 мг/л

сильное, быстро оседающее

помутнение, свидетельствует о
достаточно высоком содержании сульфат-ионов более 100 мг/л.

Вывод: осадок образовался сразу после добавления хлорида бария. Содержание сульфатов в воде 100 мг/л (допустимая концентрация - 500 мг/л).

Определение иона свинца

Иодид калия дает в растворе с ионами свинца 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: иона свинца в воде не обнаружено

Определение ионов меди.

В фарфоровую чашку поместить 3-5мл исследуемой воды, выпарить досуха, затем прибавить 1каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди.

Вывод: ионы меди в воде обнаружены.

Определение хлоридов в воде.

К 10 мл каждой пробы воды из разных участков реки прибавляем по 3-4 капли HNO₃ и приливаем по 0,5 мл раствора AgNО₃. В воде обнаружили хлопья оседающие не сразу.

Вывод: Содержание хлоридов в пробе воды - 50 - 100 мл/л. (допустимая концентрация - 350 мл/г).

7. 2.3 Экологическое состояние реки методом биоиндикации.

Шкала загрязнений по индикаторным таксонам.

Индикаторные таксоны

Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование

Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник - риакофилла

Очень чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное.

Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник-нейреклипсис, вилохвостки, водяной клоп

Чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое.

Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и красотки, мошки

Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение техническое.

Шаровки, дрейсена, плоские пиявки, личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик

Загрязненные. Неблагополучные. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение

Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов

Грязные. Неблагополучные. Техническое.

Макробеспозвоночных нет

Очень грязные. Неблагополучные. Техническое с очисткой

Вывод: Были найдены несколько личинок ручейника, бокоплавы, раковины катушек. Найденные организмы говорят о чистоте водоемов, но не большое их количество не позволяют рассчитать индекс по Майеру.

Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При плохой очистке фекально-бытовых сточных вод обрастания бывают белыми или сероватыми. Как правило, они состоят из прикрепленных инфузорий (сувойки, кархезиум и др.) Стоки с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий-теотриксов.

Вывод: Прибрежное обрастание у кромки воды имеют ярко-зеленый цвет что говорит о чистоте водоема.

Внешний вид водного объекта.

Точки

Месторасположение точек

Наличие или отсутствие пленок и пятен на поверхности воды, нефтяных пятен на берегу, на водных и прибрежных растениях;

Наличие и состав плавающего мусора или мусора на дне и берегах реки

Искусственные или естественные запруды из веток или упавших деревьев

Наличие омутов, отмелей и др.

Уровень загрязнения водного объекта по внешнему виду

Оценка степени загрязнения по запаху и внешнему виду

1

Русло реки

Полностью отсутствуют

Отсутствует.

-

-

0 баллов

Не загрязненный.

2.

200 метров выше по течению

Полностью отсутствуют

Мусор бытовой и строительный (пластик, стекло)

-

+

1 балл

Слабо загрязненный.

3.

Заводь реки

Полностью отсутствуют

Отсутсвтвует.

-

+

0 баллов

Не загрязнен.

Вывод: Отсутствие нефтяных пленок. Слабое загрязнение на втором участке бытовым мусором. (стекло) На втором и третьем участках были обнаружены отмели, что говорит об обмелении реки.

3. Результаты исследования.

показатели свойств воды

требования по ГОСТ 2874-82

Исследуемая проба

№1

№2

№3

Температура. ⁰С (сентябрь)

Средняя температура- 8⁰С.

Средняя температура- 8⁰С.

Средняя температура- 8⁰С.

Цветность:

нет

Нет

Слабо-желтая

Слабо-желтая

Мутность

нет

Прозрачная

Прозрачная

Прозрачная

Запах:

Характер

Нет, либо слабый

нет

Болотистый.

Не отчётливый

Интенсивность. баллы

Не более 2

0

3

1

рН

6,0-9,0

7

7

7

Жёсткость. мг.экв/л:

Не более 10,0

4

4

4

Хлориды. мг/л

Не более 350

50- 100

50- 100

50- 100

Сульфаты. мг/л

не более 500мг/л

100

100

100

Свинец, мг/л

Не более 0,03

-

-

-

Медь, мг/л

Не более 1,0

+

+

+

Окисляемость мг/л

Не более 5,0

1,0

1,0

1,0

В результате химического анализа и методом биоиндикации воды, а также визуального наблюдения мы выяснили, что экологическое состояние Абакан возле нашего села благополучно. В воде не наблюдается превышение ПДК проб воды . Вода реки в нашей местности в настоящее время пригодна в хозяйственных целях ( полив садов и огородо

III. Заключение.

1. Река Абакан имеет большое значение в жизни людей, проживающих на ее берегах.

2.При описании внешнего вида водного объекта, был обнаружен бытовой мусор на втором обследуемом участке.

При проведении органолептического, химического и биоиндикационного исследования воды мы увидели, что показатели исследуемых веществ не превышают ПДК. Мы сделали вывод, что вода в реке чистая.

Но это не значит, что у нашей реки нет экологических проблем. Абакан очень сильно обмелел, что было особенно заметно летом. Связано это с повальной вырубкой тополевых лесов по берегам реки. Люди вырубают лес на дрова, не задумываясь, какое это оказывает влияние на гидрологический режим реки.

Наши предложения по улучшению и охране вод.

Реки находятся во взаимосвязи со всеми природными компонентами. Изменение уровня воды в реках сказывается ощутимо не только на климате и живой природе, но и на круговороте веществ в неживой природе.

Обмеление реки вызывает обеднение растительности в регионе, что приводит к развитию ветровой и водной эрозии почвы. Уменьшение стока рек резко снижает поступление веществ в другие реки, озёра, моря, куда они впадают, вызывая осолонение вод.

Загрязнение вод обедняет их органический мир, нарушает процесс самоочищения.

С целью сохранения и оздоровления реки необходимо проводить следующие мероприятия:

Рекомендации для школьников:

1. Проведение просветительской работы среди жителей с. Бельтирское.

2. Дальнейшее исследование реки Абакан.

3. Очищение берега реки от мусора.

Рекомендации для жителей села Бельтирское:

1. Воспитание и соблюдение экологической культуры и бережное отношение к реке.

Рекомендации для администрации села Бельтирское:

1. Обсадка и закрепление берегов.

2. Не допускать вырубку прибрежных лесов.

3. Установить административные меры наказания за несанкционированные вырубки и свалки на берегу реки.

4. Очищение берега и реки от мусора.

В дальнейшем мы планируем продолжить исследование реки, флоры и фауны, как самой реки, так и других участков экологической тропы.

Так же мы будем работать с администрацией села с предложением о облагораживании реки и берегов.

IV. Список литературы:

1.Алексеев С.В., Муравьев А.Г. ", Груздева Н.В., Гущина Э.В. Практикум по экологии", Москва, АО МДС, 1996 г.

2.Алексеев С.В. Практикум по экологии, СПБ, 1996 г.

3.Алексеев С.В. "Экология", 9 кл., СПб. СМИО ПРЕСС. 1997

4. Боголюбов А. С, Д.Н. Засько «Сравнительная комплексная характеристика малых рек и ручьев» 1999

5. Боголюбов А.С. Методы исследований зообентоса и оценки экологического состояния водоемов. - М., 1997.

6.Биология в школе. № 7, 2009.

7.ГОСТ 4192-48­ - вода хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения. Метод химического анализа.

8. Ресурсы Интернета: protown.ru/information/hide/2833.html

ru.wikipedia.org

eco.nw.ru/

9. Статья «Долина реки Абакан» Тобурчинова О. Г. учитель географии

10.Статья «Экологический мониторинг воды» Постникова Таисия Федосеевна учитель биологии