Научно-исследовательская работа Тема: Изучение флоры и качества водной среды прудов г. Обнинска
| Вид материала | Научно-исследовательская работа |
- Международная научная конференция «Изучение флоры Кавказа», 30.94kb.
- Шуйский В. Ф., Максимова Т. В., Петров Д. С. Биоиндикация качества водной среды, состояния, 359.82kb.
- Научно-исследовательская работа преподавателей и студентов как условие эффективного, 91.08kb.
- Научно-исследовательская работа студентов и пути её совершенствования Оглавление: Введение, 219.43kb.
- Оценка качества воды различных водных объектов д. Кельмаксола (научно-исследовательская, 438.39kb.
- Пояснительная записка Создание спецкурса «Проектная и научно-исследовательская деятельность, 44.12kb.
- 1. Научно исследовательская работа учащихся организуется в таких формах, как, 108.07kb.
- Исследовательская работа учащейся 11 Акласса, 154.71kb.
- Учебно-исследовательская и научно-исследовательская работа как факторы развития познавательной, 84.74kb.
- Научно-исследовательская работа студентов Научно-исследовательская работа студентов, 20.56kb.
3. Изучение качества водной среды прудов г. Обнинска
3.1. Изучение органолептических характеристик водной среды прудов
Люди издревле селились около открытых источников воды, т. к. знали, что без воды нет жизни. Со временем потребление человечеством природной воды неуклонно возрастало. Люди стали использовать воду для самых разнообразных целей – для домашних нужд; во всех отраслях промышленности; для отдыха, в т.ч. купания, рыбалки; для полива и орошения в сельском хозяйстве. Такая интенсивная эксплуатация природных объектов и недостаточная очистка сточных вод привели к деградации водных ресурсов. Сегодня качество воды во многих районах Земли оставляет желать лучшего.
В 2006 году нами было изучено экологическое состояние 4 водоёмов, при этом 2 из них (Белкинские пруды) были почищены в 2005–2006 гг.
По методике А. С. Боголюбова и Д. Н. Засько мы проводили первичную оценку качества воды в водоеме, определяли органолептические характеристики воды: мутность, цветность, запах.
При определении запаха мы наливали 100 мл исследуемой воды в колбу с широким горлом вместимостью 150–200 мл. Затем закрывали притертой пробкой, встряхивали вращательным движением, открывали пробку и быстро определяли характер и интенсивность запаха. Если же запах сразу не ощущался, то опыт проводился другим способом: воду в колбе нагревали на водяной бане до 60 0C, в этом случае запах становился более интенсивным. Интенсивность запаха определялась по пятибалльной системе.
При определении цвета мы наливали в пробирку из бесцветного стекла по 10 мл исследуемой воды и проводили сравнение с аналогичным столбиком дистиллированной воды сбоку и сверху, а затем при сравнении выбирали наиболее подходящий оттенок из списка приведённого в методике.
Для определения мутности воды мы заполняли пробирку водой до высоты 10–12 см. Определяли мутность воды, рассматривая пробирку сверху на тёмном фоне при достаточном боковом освещении. Затем выбирали наиболее подходящую мутность из приведённого списка в методике.
На основании полученных данных, мы сделали анализ воды прудов города Обнинска по органолептическим характеристикам. Полученные результаты были занесены в таблицу 3.
Таблица № 3
Органолептические оценки качества воды прудов г. Обнинска в 2006 году
| Характеристика | Большой пруд | Деревенский пруд | Верхний Комсомольский пруд | Нижний Комсомольский пруд |
| Запах 1.Характер 2.Интенсивность | Землистый Очень слабый (1 балл) | Землистый Заметный (3 балла) | Землистый Заметный (3 балла) | Неопределённый |
| Цветность | Светло-желтоватая | Жёлтая | Жёлтая | Жёлтая |
| Мутность | Опалесцирующая | Слабо-мутная | Слабо-мутная | Слабо-мутная |
Таким образом, органолептическая оценка показала, что качество воды на всех прудах - удовлетворительное, а наиболее чистым из обследованных водоёмов г. Обнинска является Большой пруд. Можно заметить, что очистка этого водоёма проходила до середины лета 2005 года, возможно, поэтому запах, мутность и цветность водоёма стали незначительными.
3.2. Химический анализ воды прудов г. Обнинска
После изучения органолептических характеристик качества воды был исследован химический состав воды по методике Т.Я. Ашихминой. С 4 водоёмов были взяты пробы воды, а затем с использованием различных реактивов проводилось исследование каждой пробы. Мы провели качественный анализ воды на содержание некоторых ионов в исследуемых прудах (
,
, 
,
) и определили pH среды.Опыт 1. Определение воды на ион кальция. Для этого мы в пробирку с исследуемой водой прибавляли 2–3 капли реактива щавелевого аммония. Известно, что в присутствии этого реактива ион кальция выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, который растворим в сильных минеральных кислотах: соляная (HCl), азотная (HNO3), но не растворим в уксусной кислоте (СН3СООН). Ожидаемого белого осадка не наблюдали.
Опыт 2. Определение на сульфат-ион. Известно, что при взаимодействии хлорида бария (
) с сульфат-ионом выпадает белый осадок сульфат бария (BaSO4), который не растворяется в кислотах. Ожидаемый белый осадок из четырех исследуемых водоемов наблюдали только в пробах воды Комсомольских прудов.Опыт 3. Определение воды на ион хлора. Для этого мы в пробирку отбирали 5 мл исследуемой воды и добавляли 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра (AgNO3). Известно, что при взаимодействии нитрата серебра с ионом хлора выпадает белый творожистый осадок хлорид серебра (AgCl). Он нерастворим в азотной кислоте (HNO3), но растворим в растворе гидроксида аммония (NH4OH). Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению. В результате нашего опыта в пробах воды Комсомольских прудов был обнаружен белый объемистый осадок с примерной концентрацией более 100 мг/л.
Опыт 4. Определение воды на карбонат-ион. Для этого мы в пробирку наливали анализируемую воду и добавляли к ней 5–6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что карбонат-ионы отсутствуют. В нашем опыте мы наблюдали розовую окраску только в пробе из нижнего Комсомольского пруда. Это свидетельствует о наличии в воде карбонат-ионов.
Опыт 5. Определение воды на ионы железа (двухвалентого и трехвалентного). Известно, что при взаимодействии двухвалентного железа с железосинеродистым калием (K4[Fe(CN)6]) выпадает синий осадок турнбулевой сини (Fe3[Fe(CN)6]2), а при взаимодействии трехвалентного железа с гидроксидами натрия и калия (NaOH, KOH), а также с гидроксидом аммония (NH4OH) выпадает красно-бурый осадок гидроксид железа (III) (Fe(OH)3), растворимый в кислотах, но не растворимый в щелочах. Ожидаемых осадков не наблюдали.
Опыт 6. Определение кислотности воды. Наиболее характерный интервал значения рН для природных вод составляет 6,0–8,0. При определении рН мы использовали химический стакан, универсальную индикаторную бумагу и шкалу. При этом в стакан с налитой исследуемой водой погружался кончик индикаторной бумаги, после чего полоска бумаги сравнивалась с цветом шкалы: розово-оранжевый цвет – рН около 5; светло-жёлтый – 6; светло-зеленый – 7; зеленовато-голубой – 8. Опыт показал, что кислотность воды всех исследуемых прудов слабокислая, а на нижнем Комсомольском – нейтральная.
Результаты исследования для сравнения были занесены в таблицу (таблица № 4)
Таблица № 4
Химический анализ воды прудов г. Обнинска в 2006 году
| Определяемые ионы | Большой пруд | Деревенский пруд | Верхний Комсомольский пруд | Нижний Комсомольский пруд |
| Ca2+ | Не обнаружен | Не обнаружен | Не обнаружен | Не обнаружен |
| | Не обнаружен | Не обнаружен | Наблюдали белый осадок | Наблюдали белый осадок |
| | Не обнаружен | Не обнаружен | Белый осадок с концентрацией более 100 мг/л | Белый осадок с концентрацией более 100 мг/л |
 | Не обнаружен | Не обнаружен | Не обнаружен | Наблюдали розовую окраску воды |
| Fe2+/Fe3+ | Не обнаружен | Не обнаружен | Не обнаружен | Не обнаружен |
| pH | 6 | 6 | 6 | 7 |
На основании полученных данных можно сделать вывод, что у трех исследуемых прудов вода – слабокислая, а в нижнем Комсомольском пруду – нейтральная, при этом в пробах воды двух исследуемых Комсомольских прудов были обнаружены ионы хлора (с примерной концентрацией более 100 мг/л), сульфат-ионы и карбонат-ионы. Это свидетельствует о том, что вода Комсомольских прудов обладает несколько большей жесткостью, чем вода Белкинских прудов.
Выводы
- Изучение топографии и гидрологии исследуемых природных объектов, показало, что водоемы, расположенные в разных частях города (северном и южном), имеют отличие во флоре и фауне, а также отличительные черты качества водной среды.
- В результате проведенных исследований было выявлено, что на четырех изученных прудах г. Обнинска произрастает 62 вида травянистых сосудистых растений, при этом на Белкинских прудах – 50 видов, на Комсомольских — 46 видов. Относительно невысокое видовое богатство исследуемых водоемов, по нашему мнению, обусловлено их малыми размерами, удаленностью и экранированностью от более крупных водоемов и водотоков — источников диаспор растений, слабостью водотоков, на которых созданы эти пруды, повышенной антропогенной нагрузкой, недавней чисткой Белкинских прудов, небольшой площадью мелководья и небогатым набором типов местообитаний видов.
Белкинские и Комсомольские пруды имеют заметные отличия во флоре. На Белкинских прудах произрастает 12 видов, которые не встречаются на Комсомольских прудах, при этом на Комсомольских прудах обнаружено 11 видов, которые мы не встретили на Белкинских прудах. Среди них впервые для бассейна р. Протвы в Калужской области на нижнем Комсомольском пруду обнаружен аир обыкновенный (Acorus calamus L.).
- Наблюдения за качеством воды прудов города Обнинска с помощью органолептических характеристик (мутность, цветнось, запах), показали, что в 2006 году состояние прудов – удовлетворительное, а наиболее чистым из обследованных водоёмов является Большой пруд.
- Проведенный химический анализ воды у четырех исследуемых водоемов показал, что в трех (Болшой пруд, Деревенский пруд, верхний Комсомольский пруд) – вода слабокислая, а в одном (нижнем Комсомольском пруду) – нейтральная. В пробах воды двух исследуемых Комсомольских прудов были обнаружены ионы хлора (с примерной концентрацией более 100 мг/л), сульфат-ионы и карбонат-ионы, чего не обнаружено в Белкинских прудах.
По изучению флоры прудов г. Обнинска были проведены беседы для учащихся. Для сохранению Белкинских водоёмов в осенний период были проведены десанты по очистке берегов от мусора, а также экскурсии для учащихся по изучению флоры и экосистем водоемов (видеофильм прилагается). Мы считаем, что для более полного выявления видового состава данной экологической группировки растений и изучения особенностей экологии конкретных видов в г. Обнинске необходим ежегодный мониторинг на исследуемых прудах и в долине р. Протвы. Поэтому в следующем году мы планируем продолжить изучение флоры водоемов и расширить объем исследования, включив в него реку Протву. По окончании исследований гербарный материал будет передан краеведческому музею г. Обнинска, а результаты исследований переданы в МГУ им. Ломоносова.
Литература
1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие / Под ред. С.В. Алексеева. – М.: АО МДС, 1996. – 192 с.
2. Воронкина Н.В. Аир болотный в Калужской области // Природа и история Поугорья. Краеведческие очерки. Вып.2. — Калуга: Полиграф-Информ, 2001. — С. 57—59.
3. Козлова Т.А., Сивоглазов В.И. Растения водоёма: учебное методическое пособие для младших школьников и средних классов. – М.: Эгмонт Россия Лтд; 2000. – 54с.
4. Коробейникова Л.А., Воробьев Г.А. и др. // Изучаем водоемы: как исследовать озера и пруды – Вологда: ВГПИ, изд-во Русь, 1994. – 148с.
5. Лапиров А.Г. Экологические группы растений водоемов // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8—12 апреля 2003 г.). — Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. — С. 5—22.
6. Ларина Т.Н., Бровкина В.Г. и др. // Обнинск: История города и края с древнейших времён до наших дней / Под ред. Т.Н. Лариной. – Обнинск: Принтер, 2001. – С. 23–26
7. Майоров С.Р., Волоснова Л.Ф., Дараган Е.А. Новые флористические находки в Калужской области // Бюл. МОИП. Отд. биол. — 1993. — Т. 98. — Вып. 6. — С. 118—122.
8. Методика рекогносцировочного обследования малых водоёмов: Методическое пособие / А.С. Боголюбов, Д.Н. Засько. – М.: Экосистема, 1998. – 13с.
9. Новиков В.С., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1985. – 239с.
10. Определитель сосудистых растений Центра Европейской России / И.А. Губанов, К.В. Киселева, В.С. Новиков, В.Н. Тихомиров. – М.: Аргус, 1995. – 559с.
11. Папченков В.Г., Щербаков А.В., Лапиров А.Г. Основные гидроботанические понятия и сопутствующие им термины // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8—12 апреля 2003 г.). — Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. — С. 27—38.
12. Школьный экологический мониторинг. Учебно–методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000. – 386с.
13. Шмытов А.А. Флора водоемов бассейна реки Оки (Калужская область) // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Вып. 4. — Калуга: Издательский дом "Эйдос", 2003. — С. 191—205.
14. Щербаков А.В. Изучение и анализ региональных флор водоемов // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8—12 апреля 2003 г.). — Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. — С. 56—69.
Юрцев Б.А., Камелин Р.В. Основные понятия и термины флористики: Учеб. пособ. по спецкурсу. — Пермь: Перм. ун-т, 1991. — 80 с.