Никулина Ольга Сергеевна, учитель биологии, муниципальное общеобразовательное учреждение Московская средняя общеобразовательная школа. Тюмень, 2010 г исследование
| Вид материала | Исследование |
- Литературно-музыкальная композиция ко Дню Победы Учитель истории Шик Ольга Николаевна, 120.51kb.
- Сергеева Лидия Алексеевна 2010 Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя, 246.41kb.
- Грибанова Ольга Михайловна Учитель истории Русановка-2008 Исоветом и мужеством сценарий, 103.99kb.
- Приказ № от 2010 го да рабочая программа по биологии для 6 класса, 1139.72kb.
- Ольга Николаевна Борзенко Учитель: учитель русского языка и литературы Карташова, 48.94kb.
- Российская Федерация Орловская область Муниципальное общеобразовательное учреждение, 1393.13kb.
- Бубенцова Татьяна Николаевна, учитель биологии высшей категории Особенности экологического, 582.3kb.
- Публичный доклад Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная, 590.51kb.
- Приказ № от 2011г. Рабочая программа учебного предмета Муниципальное общеобразовательное, 767.15kb.
- Долгова Маргарита Сергеевна Тип урок, 91.2kb.
XIII ОБЛАСТНОЙ НАУЧНЫЙ ФОРУМ МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ – 2010»
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ СРЕДСТВАМИ НАБОРА
WATER MONITORING KIT
Автор: Вагина Татьяна Сергеевна
Тюменская область, Тюменский район,
поселок Московский,
муниципальное общеобразовательное учреждение
Московская средняя общеобразовательная школа,
9 класс
Научный руководитель:
Никулина Ольга Сергеевна,
учитель биологии,
муниципальное общеобразовательное учреждение
Московская средняя общеобразовательная школа.
Тюмень, 2010 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ СРЕДСТВАМИ НАБОРА
WATER MONITORING KIT
Вагина Татьяна Сергеевна
Россия, Тюменская область, Тюменский район, поселок Московский, муниципальное общеобразовательное учреждение Московская средняя общеобразовательная школа,
9 класс.
Краткая аннотация
Проблема загрязнения рек и озер промышленными и сельскохозяйственными отходами, бытовым мусором является серьезной. Данное исследование посвящено качеству воды пресного водоема, находящегося на территории п. Московский Тюменского района. В работе описаны методы и средства исследования, приведены результаты наблюдений с октября 2008 по октябрь 2009 года. В рамках проектов "Вода" некоммерческой образовательной программы SEED компании Schlumberger качественные показатели состояния воды отслеживались средствами набора «Water monitoring kit», содержащего тест-таблетки и карты для определения содержащихся в воде веществ. В результате сделан вывод о неудовлетворительном состоянии пресной воды и её низких качественных показателях, которые зависят от хозяйственной деятельности человека.
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ СРЕДСТВАМИ НАБОРА
WATER MONITORING KIT
Вагина Татьяна Сергеевна
Россия, Тюменская область, Тюменский район, поселок Московский, муниципальное общеобразовательное учреждение Московская средняя общеобразовательная школа,
9 класс.
Аннотоция
Актуальность исследования. Вода - это жизнь, основа всего живого на Земле. Уже сегодня запасы пресной воды катастрофически истощаются. По данным экспертов ООН, примерно одна шестая часть населения земли не имеет доступа к чистой питьевой воде, а одна треть - к воде для бытовых нужд. Каждые восемь секунд от болезней, связанных с водой, гибнет ребенок, а 2,4 миллиарда людей не имеют адекватных санитарных условий.
Состояние водных ресурсов остается нестабильным, а необходимость применения комплексного и устойчивого подхода к управлению этими ресурсами по-прежнему является весьма актуальной. Из-за высоких темпов роста численности населения, неустойчивых моделей потребления, неэффективного управления, загрязнения окружающей среды, недостаточного объема инвестиций в инфраструктуру и низкой эффективности использования водных ресурсов, имеющиеся на сегодняшний день, запасы воды истощаются быстрыми темпами.
Таким образом, мы выдвигаем гипотезу о том, что качественные показатели состояния воды зависят от хозяйственной деятельности человека.
Объект исследования: состояние водных ресурсов на территории, приближенной к населенному пункту.
Предмет исследования: биохимические свойства воды.
Цель исследования:
- пропаганда и развитие интереса к воде и водным ресурсам;
- расширение знаний о свойствах и аномалиях воды.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1) определить место исследования;
2) определиться с методами исследования;
3) выяснить, как влияет человек на состояние водных ресурсов;
4) проанализировать и обобщить полученные данные.
Научно-методическая база исследования.
- Теоретические положения отечественных и зарубежных ученых по проблемам связанным с качественным состоянием пресных вод.
- Исследовательский набор «Water monitoring kit», содержащий тест – таблетки, пробирки, карты для определения содержащихся в воде веществ.
Наше исследование основывается на анализе образцов, взятых из водоема, прилегающего к п. Московский.
Качественные показатели состояния воды отслеживались средствами набора «Water monitoring kit», содержащего тест-таблетки и карты для определения содержащихся в воде веществ. В результате сделан вывод о неудовлетворительном состоянии пресной воды и её низких качественных показателях, которые зависят от хозяйственной деятельности человека.
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ СРЕДСТВАМИ НАБОРА
WATER MONITORING KIT
Вагина Татьяна Сергеевна
Россия, Тюменская область, Тюменский район, поселок Московский, муниципальное общеобразовательное учреждение Московская средняя общеобразовательная школа,
9 класс.
Глава 1. Проблемы воды в научно-популярной литературе
1.1. Использование воды человеком
На протяжении года наша группа занималась изучением вопроса использования воды человеком. Изучая литературу, мы получили ценную информацию. С незапамятных времен, человек использует воду и считает ее одной из 4-х стихий природы (огонь - вода- земля - воздух). В описаниях Ветрувия, архитектора Древнего Рима, занимавшегося водоснабжением населения и проектированием водопроводов для подачи городским жителям питьевой воды, говорится, что, если в каком-то селении он видел цветущих физически - нравственно жителей, то это означало, что люди в данной местности пьют доброкачественную воду повседневно, всю жизнь.
Исследования таких известных ученых, как А. В. Фалеев, Уильям Тиллер, Е. Наймарк, Н.Д.Зелинский показали достоверную связь между заболеваниями печени, желчного пузыря, поджелудочной железы и другими заболеваниями с величиной «нагрузки» вредных примесей в воде.
1.2. Качественные требования к состоянию воды
Нами были изучен ряд показателей качественного состояния воды.
Значительную роль в определении качества воды играют колиформные бактерии. Обычно безвредные микроорганизмы, обитают в больших количествах в кишечнике человека и большинства животных, участвуют в процессе пищеварения. Наличие этих колиформных бактерий в воде свидетельствует о возможном фекальном загрязнении и присутствии вызывающих заболевания бактерий, вирусов или паразитов. В нормальном состоянии такие бактерии живут в пищеварительном тракте человека и животных, они участвуют в процессе пищеварения и вреда не приносят. Фекальный уровень колиформных бактерий контролируется для выявления вызывающих заболевания бактерий. Фекальные колиформные бактерии в чистой воде отсутствуют. (Приложение 1)
Увеличение уровня колиформных бактерий в водоемах обусловлено смывом отходов сельскохозяйственных предприятий (животноводческие фермы) и частной деятельностью человека (канализационные стоки).
Содержание растворенного кислорода в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т.к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации растворенного кислорода свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов.
Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями, т.е. в результате физико-химических и биохимических процессов. Кислород также поступает в водные объекты с дождевыми и снеговыми водами. Поэтому существует много причин, вызывающих повышение или снижение концентрации в воде растворенного кислорода.
В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В эвтрофированных и сильно загрязненных органическими соединениями водных объектах может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение концентрации растворенного кислорода до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов.
В воде водоемов в любой период года до 12 часов дня концентрация растворенного кислорода должна быть не менее 4 мг/л. ПДК растворенного в воде кислорода для рыбохозяйственных водоемов установлена 6 мг/л (для ценных пород рыбы) либо 4 мг/л (для остальных пород).
Растворенный кислород является весьма неустойчивым компонентом химического состава вод. При его определении особо тщательно следует проводить отбор проб: необходимо избегать контакта воды с воздухом до фиксации кислорода (связывания его в нерастворимое соединение).
Уровень растворенного кислорода в воде значительно падает при накоплении в придонной части водоема остатков органического вещества, на химические реакции разложения которого уходит основная масса кислорода. Причинами накопления органики в водоеме являются сельскохозяйственные и канализационные стоки, а также повышение средней температуры воды засчет слива отработанных охлаждающих вод производственных предприятий, котельных. что приводит к бурному размножению одноклеточных и многоклеточных организмов, поглощающих кислород.
Качество воды определяется количеством растворенных веществ, среди которых наибольшую роль ученые отдают нитратам (азотсодержащим и аммиачным веществам), фосфатам и мкроэлементам - солям.
Азотсодержащие компоненты легко растворяются в воде и попадают в озера, пруды и реки. Азот участвует в процессе роста растений. Рыбы получают азот, поедая водные растения или растительноядных рыб. Избыток азота представляет серьезную экологическую проблему.
Несмотря на то, что нитраты являются удобрением для растений, в избыточном количестве они оказывают вредное воздействие на животных и человека. Нитраты присутствуют в системах обеззараживания, кормах для животных, сельскохозяйственных удобрениях, навозе, промышленных стоках, медицинских отходах и на свалках. В периоды таяния снегов большая часть нитратов с сельскохозяйственных угодий, мест овала отходов животноводческих предприятий, свалок водными потоками смывается в водоемы, часть просачивается в подземные водоносные пласты.
Фосфор - важный жизненный элемент, необходимый для роста растений. Он также участвует в метаболических процессах живых организмов. Количество фосфатов в чистой воде -0,1 частей на миллион. Высокий уровень фосфатов вызывает избыточный рост водорослей ("цветение" воды). Когда водоросли умирают, кислород используется в процессе разложения, это обычно приводит к гибели рыб.
Приведем несколько примеров источников загрязнения фосфатами: стоки из городских систем очистки воды, отходы человека и животных, удобрения, эрозия почвы. Вещества, содержащие фосфор, как и нитраты, являются удобрением, но их избыток в озерах и других водоемах приводит к разрастанию водорослей. В заключительной стадии этого процесса водоем может превратиться в болото.
Выводы:
1. Значительную роль в определении качества воды играют численность колиформных бактерий, содержание растворенного кислорода, количество растворенных веществ: нитратов, фосфатов и мкроэлементов.
2. Качественные показатели состояния воды зависят от отходов хозяйственной деятельности человека: стоков из городских систем очистки воды, бытовых отходов человека и животных, количества вынесенных удобрений, промышленных стоков.
Глава 2. Идеология научного исследования
2.1. Методологические и лабораторные основы исследования
В рамках проектов "Вода" некоммерческой образовательной программы SEED компании Schlumberger нам представилась в течение 2-х лет возможность отслеживать качественные показатели состояния воды. Результатом такого сотрудничества являются:
- возможность посещать научно-практические семинары по данной теме, которые проводятся в различных городах России ( Новосибирск, Тюмень, Иркутск, Красноярск и др);
- получать современные методические пособия по изучению воды;
- пользоваться исследовательскими наборами «Water monitoring kit», содержащими тест – таблетки, пробирки, карты для определения содержащихся в воде веществ. (Приложение 2)
Изучение качественных показателей состояния воды проходит по следующим показателям: наличие колиформных (кишечных) бактерий, уровень растворенного кислорода, содержание нитратов и фосфатов, мутность, реакция среды, биохимическая потребность в кислороде.
Участниками проекта «Вода» был составлен план исследования (Приложение 3). Учащиеся Московской школы изучили правила пользования набором «Water monitoring kit», исследовали качество местных источников воды (взяты пробы воды), провели серию исследований при помощи набора.
2.2. Результаты исследования пресной воды на территории поселка Московский
На протяжении всего периода исследования производились заборы воды, проводился их биохимический анализ. Согласно результатам исследования были подведены итоги по изменению качественных показателей состояния воды, проведен анализ источников возможного загрязнения. В процессе были получены следующие данные:
1.Количество колиформных бактерий (количество колоний на 100 мл воды) Средство исследования: пробирка (3599) с таблеткой для определения колиформных бактерий. (Приложение 4)
| Допустимая норма | Показатели по месяцам | ||||||
| Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | |
| 0 – 200 | 75 | 85 | 79 | 90 | 90 | 135 | 145 |
Уровень колиформных бактерий в водоеме зависит от времени года, что обусловлено несколькими факторами:
- в период июнь – октябрь происходит частичная самоочистка водоема, так как это период размножения тех организмов, которые в свою очередь питаются бактериями (амеба, инфузория – туфелька, личинки комаров и др.).
- за период ноябрь – март водоемы покрываются толстой коркой льда, идет накопление колоний колиформных бактерий.
- за апрель – май, период активного таяния снегов, талые воды приносят в водоем отходы сельскохозяйственных предприятий, канализационные стоки, что приводит к резкому скачку количества колиформных бактерий.
2.Уровень растворенного кислорода (промилле – грамм /100мл воды)
Средства исследования: пробирки (0125) 10 мл, тест – таблетки (3976А) для определения растворенного кислорода и биохимической потребности в кислороде.
(Приложение 5)
| Минималь-ная норма | Допусти-мая норма | Показатели по месяцам | ||||||
| Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | ||
| 4 | 14 | 7 | 5 | 4 | 2 | 2 | 3 | 8 |
Уровень растворенного кислорода в водоеме постоянно изменяется, потому что
- в период ноябрь – март уровень растворенного кислорода падает. Это связано с образование ледяного покрова на водоеме, плохой светопроницаемостью, низкими температурами, а значит медленным процессом фотосинтеза у водорослей;
- после схода льда поступление кислорода происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водных растений.
3. Биохимическая потребность в кислороде – количество кислорода, используемое бактериями для переработки органических веществ (промилле – грамм /100мл воды)
(Приложение 6)
| Минималь-ная норма | Допусти-мая норма | Показатели по месяцам | ||||||
| Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | ||
| 8 | 12 | 9 | 9 | 9 | 7 | 7 | 7 | 9 |
Изменение биохимической потребности в кислороде связано с тем что
- в течение года изменяется количество животных организмов потребляющих кислород
- за период февраль – апрель из-за недостатка питания происходит массовый мор рыбы, что увеличивает количество органического вещества, а следовательно, организмов деструкторов, которые потребляют кислород на реакции разложения.
- возрастает потребность водоема в кислороде.
4. Количество нитратов (промилле – грамм /100мл воды)
Средства исследования: пробирки (0106) 5 мл, тест – таблетки (3703А) – определение нитратов. (Приложение 7)
| Допустимая норма | Показатели по месяцам | ||||||
| Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | |
| 5 – 40 | 25 | 25 | 20 | 15 | 15 | 20 | 30 |
5. Количество фосфатов (промилле – грамм /100мл воды)
Средства исследования: пробирки (0106) 10 мл, тест – таблетки (5422А) – определение фосфатов. (Приложение 8)
| Допустимая норма | Показатели по месяцам | ||||||
| Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | |
| 1 – 8 | 6 | 4 | 4 | 2 | 2 | 4 | 6 |
Уровень содержания нитратов и фосфатов зависит от времени года потому, что
- за период июнь – сентябрь происходит накопление азотсодержащих веществ и фосфатов преимущественно в почве, и только малая часть смывается дождевыми водами в водоем,
- за период ноябрь – март вещества нейтрализуются, поглощаются живыми организмами, разлагаются, что приводит к снижению данных показателей,
- в процессе таяния снегов азот- и фосфорсодержащие вещества вымываются из почвы, с талыми водами попадают в водоемы.
6. Уровень рН (кислотность среды)
Средства исследования: пробирки (0106) 10 мл, тест – таблетки (6459А).
(Приложение 9)
| Допустимая норма | Показатели по месяцам | ||||||
| Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | |
| 0 – очень кислая, 6,5 – 8 нейтральная, 14 - щелочная | 7 | 7 | 6 | 7 | 8 | 6 | 6 |
Показатель кислотности среды зависит от процессов жизнедеятельности водных растений:
- все организмы поддерживают необходимую для себя рН;
- каждый организм существует в определенных границах рН и имеет специфический оптимум реакции среды. У большинства микроорганизмов это - рН = 6-7
- организмы, хорошо развивающиеся при кислой реакции – рН = 5 - 6 - называются ацидофильными (кислотолюбивыми). Водоросли, которые лучше развиваются при щелочной реакции, имеют оптимум при рН = 9, называются алкалифильными (щелочелюбивыми);
- количество и соотношение разного рода растений меняется в зависимости от условий обитания (температура, освещенность, количество кислорода и углекислого газа.), а следовательно меняется рН которую поддерживают растения.
Таким образом, наблюдается закономерность увеличения содержания примесей в весенний и осенний период. Согласно анализу средствами «Water monitoring kit» наибольшее число загрязнителей промышленными, сельскохозяйственными отходами и бытовым мусором в этот период попадает в водоем вместе со сточными водами с сельскохозяйственных угодий и в процессе отдыха людей в прибрежных зонах. В период стояния льда водоем подвергается самоочистке.
Выводы:
На основании данного исследования следует подчеркнуть:
- Степень загрязнения водоема сельскохозяйственными отходами и бытовым мусором составляет практически 70%. Об этом свидетельствует количество колоний колиформных бактерий 75 – 145 на 100 мл воды (при максимально допустимом 200).
- Показатели содержания нитратов и фосфатов в воде очень высоки: 15 – 30 промилле нитраты, 2 – 6 промилле фосфаты (желательное содержание нитратов - не более 5 промилле, фосфатов – не более 1 промилле, предельно допустимое содержание нитраты - 40 промилле, фосфаты – 8 промилле). Данные показатели являются пограничными в сторону допустимого максимума.
- Качественное состояние воды неудовлетворительное. Единственным видом взаимодействия с данным водоемом являются лодочные прогулки, купание и употребление воды в пищу не рекомендуется.
- При таких показателях следует обратить внимание на качество окружающей нас воды - организовать активную работу по профилактике и очистке водоема от загрязнения.
Заключение
Исследования воды являются необходимым элементом охраны природы, одним из способов обучения и развития, воспитания экологически грамотного гражданина. Подобный вид деятельности позволяет отслеживать изменения качества воды. Данная работа дает возможность на взаимный обмен информацией с крупными агрохимическими лабораториями, в частности НИИ Северного Зауралья, получению новых знаний, умений, навыков. Участие школьников в программе SEED позволяет использовать ранее недоступные материалы и индикаторы. В процессе исследования воды средствами «Water monitoring kit» организована сетевая работа с учащимися близлежащих населенных пунктов (Перевалово, Успенка, Зырянка), со школами-участниками семинаров SEED.
Список литературы
1. Алпатьев А.М. Развитие, преобразование и охрана природной среды.
Л.: Наука, 1983.
2. Банников А.Г., Рустамов А.К. Охрана природы. М.: Колос, 1977.
3. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа, 1979.
4. Дерпгольц В.Ф. Мир воды. Л.: Недра, 1979.
5. Константинов А.С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа, 1986.
6. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971.
7. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. М.: Химия, 1973.
8. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Унифицированные методы анализа природных и
сточных вод. М.: Химия, 2005.
9. Оуэн О.С. Охрана природных ресурсов. М.: Колос, 1977.
10. Подорванова Н.Ф., Чернова Б.Б. Химический анализ природных вод.
Владивосток: ДВГМА, 2003.
11. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Практикум по химии воды. М.: Высшая
школа, 1999.
12. Юрков Г.К.. Сафонова И.Н. Вода. М.: Учпедгиз, 1962.
13. www.aquarium.kulichki.net, 2010
14. www.seed.slb.com. 2010
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ СРЕДСТВАМИ НАБОРА
WATER MONITORING KIT
Вагина Татьяна Сергеевна
Россия, Тюменская область, Тюменский район, поселок Московский, муниципальное общеобразовательное учреждение Московская средняя общеобразовательная школа,
9 класс.
План исследования
Проблема: биохимические свойства водоема, прилегающего к п. Московский Тюменского района
Гипотеза: качественные показатели состояния воды зависят от хозяйственной деятельности человека
1. Глава 1. Проблема воды в научно-популярной литературе
1.1. Использование воды человеком
1.2.Качественные требования к состоянию воды
Выводы
2. Глава 2. Идеология научного исследования
2.1 Методологические и лабораторные основы исследования
2.2. Результаты исследования пресной воды на территории п. Московский
Выводы
3.Заключение
Библиография:
1. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Унифицированные методы анализа природных и сточных вод. М.: Химия, 2005.
2. www.seed.slb.com. 2010.