Сравнительный анализ физико-химических показателей речных экосистем Иртыш, Омь, Тарбуга

XX областная краеведческая конференция среди обучающихся                    «Летопись сибирских деревень»

Сравнительный анализ                               физико-химических показателей                             речных экосистем Иртыш, Омь, Тарбуга

Секция «Охрана природы»

2018

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение…………………………………………………………………………..3

Глава 1. Литературный обзор………………………………………………….5

1.1. Вода – источник жизни………………………………………………………5

1.2. Источники воды и ее виды…………………………………………………...5

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования.5

2.1. Особенности реки Иртыш……………………………………………………6

2.2. Особенности реки Омь…………………………………………………….....6

2.3. Особенности реки Тарбуга…………………………………………………...6

Глава 3. Опытно-экспериментальная работа по изучению физико-химических показателей воды речных экосистем …………………………7

3.1. Определение физических (органолептических) свойств воды……………7

3.2. Изучение химических показателей исследуемых водных объектов……...8

Заключение………………………………………………………………………..9

Список литературы.............................................................................................10

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………........I-III

Введение

Вода – это самое главное, самое важное вещество в окружающем нас мире.  Значение круговорота воды в природе просто огромно. Именно этот процесс позволяет животным и растениям получать столь необходимую для их жизни и существования влагу. Моря и океаны, реки и озера — все водоемы играют важнейшую роль в создании климата той или иной местности. А высокая теплоемкость воды обеспечивает комфортный температурный режим на нашей планете. Вода играет одну из ключевых ролей в процессе фотосинтеза. Не будь воды, растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а значит — воздух был бы непригоден для дыхания. Главный потребитель воды на Земле — это человек. Не случайно все мировые цивилизации формировались и развивались исключительно вблизи водоемов. Значение же воды в жизни человека просто огромное.

Актуальность. Проблема чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более значимыми по мере усиления воздействия человека на природу. Малые реки являются важным звеном ландшафтных систем, т.к. выполняют функции регулятора их водного режима, обеспечивают перераспределение влаги, и последствия отрицательного влияния хозяйственной деятельности человека на них проявляются раньше. Серьёзная экологическая проблема сложилась в бассейнах некоторых рек Омской области, однако сведения об их состоянии фрагментарны, это и обусловило выбор нами темы исследований.

Объект исследования: вода природных источников.

Предмет исследования: физико-химические показатели речных экосистем Иртыш, Омь и Тарбуга.

Цель работы - провести сравнительный анализ физико-химических показателей речных экосистем Иртыш, Омь и Тарбуга.

Гипотеза: если изучить физико-химические показатели воды рек Иртыш, Омь, Тарбуга, то можно установить влияние воды на живые организмы данных водоемов.

Задачи:

1.изучить литературу по данной теме;

2. выбрать участки рек для исследования: р. Иртыш в черте города Омска, р. Омь и р.Тарбуга на территории Кормиловского района, провести фотосъемку прибрежной зоны;

3. провести исследование качества воды по описанным методикам;

          4. провести анализ результатов, сформулировать выводы о состоянии водных объектов;

5.  установить влияние физико-химических показателей воды на живые организмы данных водоемов.

Методы исследования:

- теоретические: анализ литературы, статей по данной теме; анализ, обобщение, синтез;

-эмпирические: наблюдение, эксперимент.

Этапы организации исследования:

I этап (сентябрь 2017 г.) – подготовительно-поисковый. С помощью информационных источников мы познакомились с теоретическими основами состояния речных экосистем Иртыш, Омь и Тарбуга, выбрали участки рек для исследования.

II этап (сентябрь 2017 г.) – констатирующий. В ходе работы мы определили органолептические свойства воды, а также провели анализ по некоторым химическим показателям с помощью химического оборудования и реактивов;

III этап (октябрь 2017г.-январь 2018г.) – обобщающий – включал в себя анализ полученных материалов.

Теоретические методы использовались на всех этапах исследования. Эмпирические методы применялись в ходе опытно-экспериментальной работы.

         Данная работа носит практико-ориентированный характер, так как позволяет провести анализ состояния исследуемых речных экосистем. Полученные данные будут необходимы для оценки и разработки мероприятий, направленных на профилактику эвтрофикации и загрязнения водоемов.

Глава 1. Литературный обзор

1.1.Вода - источник жизни

Обычная вода является самым удивительным веществом в природе. Занятая водой поверхность Земли, в 2,5 раза больше поверхности суши. Чистой воды в природе нет, — она всегда содержит примеси.  Состав воды (по массе): 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода. Химически чистая вода представляет собой бесцветную жидкость без запаха и вкуса. Природная вода всегда представляет собой раствор различных химических соединений, большей частью солей. В воде, кроме различных солей, растворены также и газы[1].

1.2. Источники воды и ее виды

Воды на Земле содержится примерно 1500 млн. км3, причём пресные воды составляют порядка 10% общего планетарного запаса воды. Вода на земном шаре  находится:
- в мировом океане (солёные воды),
- в атмосфере,
- подземные воды,
- почвенные воды,
- в ледниках,
- в озёрах и реках,
- в растениях и животных.

Основной запас пресной воды, употребляемой человеком, сосредоточен в озерах и реках. Пресную воду из атмосферы (около 13 тыс. км3) мы получаем в виде осадков — дождя и снега.
Мировой океан содержит большие запасы воды, которая может быть опреснена различными физико-химическими методами.
Другой источник воды – живые организмы. В растениях и животных, состоящих на две трети из воды, содержится 6 тыс. км3 воды[2].

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования

Мы выбрали 3 района исследования:  участок  №1 – река Иртыш (Зеленый остров), участок №2 – река Омь (под мостом Кормиловка-Никитино), участок №3 – река Тарбуга (начало реки в районе д. Юрьево). В сентябре нами были сделаны фотоснимки прибрежной зоны, взяты пробы воды для исследования (Приложение №1).

2.1. Особенности реки Иртыш

Иртыш — самая длинная река-приток в мире (на втором месте — Миссури). Площадь бассейна — 1643 тыс. км². Из Китая под названием Чёрный Иртыш он попадает в Казахстан, проходит через Зайсанскую котловину, впадает в проточное озеро Зайсан. Иртыш вытекает из озера Зайсан на северо-запад через Бухтарминскую ГЭС, город Серебрянск и следом за ней расположенную Усть-Каменогорскую ГЭС. Ниже по течению находятся Шульбинская ГЭС и город Семей. Чуть выше Павлодара иртышскую воду забирает канал Иртыш — Караганда, текущий на запад. В районе Ханты-Мансийска Иртыш впадает в Обь. Питание Иртыша смешанное: в верховьях снеговое, ледниковое и меньше дождевое; в нижнем течении снеговое, дождевое и грунтовое. Характер водного режима также существенно изменяется. В верхнем течении половодье начинается в апреле, максимум в апреле — июне, спад длится до октября; сток реки зарегулирован. Ежегодно тонны бытовых отходов смываются в Иртыш с прибрежных малых рек города Семей[4].

2.2. Особенности реки Омь

Река Омь протекает в Омской и Новосибирской областях. Началом Оми принято считать озеро Омское, которое находится в довольно болотистой местности, которая называется Васюганская равнина. Отсюда река спускается по другой низменности – Барабинской, создавая устье около города Омск. А устье реки Омь в Омске, по правому берегу Иртыша. Среди главных особенностей реки – ее длина, которая равна 1 091 километра, и Ширина реки имеет довольно широкий диапазон – от 200 метров до 18 километров. Склоны по всему течению могут менять свой характер, становясь то пологими, то крутыми, или же очень обрывистыми. Глубина реки 0,3 - 4,1м, средняя скорость течения около 0,5м/с[4].

2.3.  Особенности реки Тарбуга

Та́рбуга — река в Омской области России. Устье реки находится в 86 км по правому берегу реки Омь. Длина реки составляет 38 км. Река Тарбуга не имеет постоянного водотока и летом местами пересыхает. На реке стоят деревни Круглово, Кольцово, Юрьево, Спасская[4].

Глава 3. Опытно-экспериментальная работа по изучению физико-химических показателей речных экосистем Иртыш, Омь, Тарбуга

3.1. Определение органолептических свойства воды

Для каждого водоема мы проводили три различных измерения: определение прозрачности, определение запаха, определение цветности. Проводили трехкратную повторность (Приложение №2). Результаты исследования приведены в таблице №1.

Таблица №1

Световой режим воды под поверхностью определяется ее прозрачностью. От этого свойства зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, следовательно, и накопление органического вещества. Для определения прозрачности мы набрали воду в пробирку и поместили ее перед источником света.

Вывод: Вода р. Омь и р. Тарбуга имеет едва заметную прозрачность; вода реки Иртыш – прозрачная.

Запах – показатель качества воды, определяемый органолептическим методом с помощью обоняния на основании шкалы силы запаха (Приложение №3).

Вывод: запах воды реки Тарбуга сероводородный, запах воды рек Омь и Иртыш – травянистый.

Сероводородный запах не всегда свидетельствует об опасности, но этот факт, как правило, указывает на высокий уровень загрязнения окружающей среды или наличие химических элементов по причине цветения водоемов и гниения в них органических веществ. Серобактерии обитают в среде, где содержится небольшое количество кислорода и употребляют в пищу разлагающиеся органические вещества, образуя при этом газообразный сероводород.

Травянистый запах (запах скошенной травы) – запах естественного происхождения, обусловлен живущими и отмирающими в воде организмами, влиянием берегов, дна, почв, грунтов.

Для определения цветности мы наливали исследуемую воду в пробирку, рассматривали на белом фоне.

Вывод: цветность объясняется происхождением водоемов, они вытекают из болот, вода имеет желтовато-коричневую окраску, содержит много гумусовых веществ. Сточные воды различных производств также могут создавать интенсивную окраску воды.

Цветность зависит от содержания в воде взвешенных веществ органического и минерального происхождения. Желто-зеленый цвет воды р.Тарбуга является следствием размножения в благоприятных условиях микроскопических водорослей. Условиями являются яркий солнечный свет, повышенная температура воды, слабый приток свежей, не застоявшейся воды и наличие в реке органических веществ. Кроме того, в воде р. Тарбуга имеется большое количество нитчатых водорослей, покрывающих своими зелеными нитями листья водных растений, грунт и саму поверхность рек.

3.2. Химические показатели состояния исследуемых водных объектов

Определение водородного показателя

В пробирку налили на 2/3 объёма исследуемой воды и смачивали в ней кусочек универсальной индикаторной бумаги, затем сравнивают окраску бумаги со шкалой и устанавливали величину рН.

Вывод: рН воды исследуемых водоемов – нейтральная, находится в пределах 6,5-8,5.

Этот химический показатель очень важен при изучении водоемов, т.к. напрямую воздействует на жизнедеятельность живых организмов. При подкислении водоемов его обитатели быстро вымирают как из- за прямого воздействия, так и вследствии невозможности размножения, поскольку в первую очередь погибает икра и рыбная молодь. Подкисление воды происходит, прежде всего, вследствие кислотных осадков. При низких значениях рН в воде начинают растворяться находящиеся в связанном виде соли тяжелых металлов.

Жизнедеятельность и распространение организмов в воде зависят от концентрации ионов водорода (рН). Все обитатели воды — гидробионты приспособились к определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие — щелочную, третьи — нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего в результате промышленного воздействия, ведет к гибели гидробионтов или к замещению одних видов другими.

Определение общей жесткости воды

Жесткость воды обусловливается содержанием в ней солей кальция и магния. Для определения общей жесткости мы налили 10 мл анализируемой воды, добавили 5-6 капель фенолфталеина.

Вывод: во всех исследуемых пробах наблюдалось розовое окрашивание, значит, в воде имеются карбонат-ионы.

Определение сульфат-ионов

В пробирку с исследуемой водой добавили 0,5 мл раствора соляной кислоты и 2 мл 50% раствора хлорида бария, перемешали. По характеру выпавшего осадка определяли содержание сульфатов.

Вывод: во всех трех пробах сразу появилась слабая муть, что свидетельствует о концентрации сульфатов в количестве 10-100 мг/л. Содержание сульфатов в природных водах обусловлено выщелачиванием горных пород. Также сульфаты попадают в водоемы со сбросами сточных вод.

Заключение

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых существ и, в частности, для человека.

Вода в своем составе может иметь разные химические элементы. Но именно концентрация этих элементов играет важную роль при определении пригодности или непригодности воды для той или иной цели. Главным инструментом или методом оценки состояния качества воды, в том числе определения концентрации веществ в воде является - физико-химический метод исследования воды.

В результате сравнительного анализа физико-химических показателей речных экосистем Иртыш, Омь , Тарбуга выяснили, что общая экологическая ситуация не катастрофичная, но динамика деградации реки Тарбуга уже прослеживается и если не предпринимать никаких мер, река имеет все шансы потерять свои культурно-бытовые качества.

Список литературы

1. Пирогова Т.И. Лабораторный практикум по экологии. Омск: Изд-во ОмГПУ, 2000. – 75 с.

2. Оперативная общественная оценка состояния водоёмов: Методическое пособие. – Составители: С.В. Костарев, Г.В. Ситникова. – Омск: НП «Экологический комитет», 2008. – 36с.

3. Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. -416 с.

4. Википедия

Приложение №1

           р. Омь                                  р. Иртыш                        р. Тарбуга

     (вблизи лагеря)                  (Зеленый остров)                  (с. Юрьево)

Приложение №2

          Рис.1. Определение физических показателей исследуемых проб воды                   

             Рис.2. Изучение химических показателей воды рек

Приложение №3

По характеру запахи делят на две группы:

- естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.)

- искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д. 

Интенсивность запаха по  оценивают в шестибальной шкале. 

Скачано с www.znanio.ru