Тема проектной работы: «Гидрохимические, гидрофизические и гидробиологические показатели состояния водных объектов реки Сестра города Клин»

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ КЛИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА 1 МУНИЦИПАЛЬГОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №8 (МОУ – СОШ №8) Тема проектной работы: «Гидрохимические, гидрофизические и гидробиологические показатели состояния водных объектов реки Сестра города Клин» Выполнила: ученица 11 класса  МОУ­СОШ №8 Колесникова Елена Сергеевна Научный руководитель:  Жарнова Галина Николаевна,  Учитель химии и биологии 2 Клин ­ 2016 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Глава 1. Географическое положение, описание объекта – р. Сестра Глава 2. Методы исследования состояния водного объекта река Сестра в разных районах г. Клин Глава 3. Исследование состояния водных объектов р. Сестра Глава 4. Результаты исследования Заключение  Список использованной литературы Приложение Введение 3        Вода ­ самое распространенное вещество на Земле.  Океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров содержат в себе большое количество   воды   на   Земле.  Вода­это,   простая,   но   и   самая   сложная   и таинственная   субстанция   нашей   планеты.   Огромное   количество   научных трактатов посвящено воде, но всё же она так до конца и не изучена. Вода считается священной основой жизни, все живые существа на Земле напрямую зависят   от   этого   источника   энергии.   Тело   человека   состоит   почти   на   две трети из воды. Известно, что человек без пищи может прожить более четырёх недель, без воды же он проживёт не более семи дней. Но не только живые существа   в   своём   организме   содержат   воду.   Большое   количество   воды содержится   в   земной   коре,   атмосфере.   Большая   часть   горных   пород   и минералов   содержит   в   своём   составе   воду.   Вода   находится   в   почве. Небольшая часть  воды выходит  на поверхность   в виде    ключей,    горных ручейков или бурных фонтанов­ гейзеров. Воды   на   планете   находится   огромное   количество,   но   запас   пресной воды, пригодной для питья человеческого организма становится всё меньше. Почему же так происходит? Человек, в результате своей деятельности сам «портит» воду и делает её непригодной для питья. Постоянно строящиеся заводы,   фабрики,   своими   сточными   водами   нарушают   целостность   водной системы,   всё   большее   количество   чистой   природной   воды   становится загрязнённой.   Каждый   человек   своей   деятельностью   нарушает   целостность природы: выброшенный мусор, пластиковые бутылки и другие загрязнители приводят   к   тому,   что   загрязнение   водных   объектов,   а   также   прибрежных территорий становится проблемой глобального масштаба. Во   второй   половине   20   века   перед   человечеством   встала   проблема нехватки чистой питьевой воды. Раньше можно было свободно использовать воду   для   питья   прямо   из   рек.   Теперь   использовать   воду   без   специально 4 очистки опасно для здоровья. До определенного времени реки, озера и другие водные   резервуары   нашей   страны   удовлетворяли   разнообразные   запросы людей.   Но   в   современное   время   ситуация   резко   изменилась:,   интенсивное развитие сельского хозяйства, бурное развитие промышленности,  увеличение норм коммунального водоснабжения вызвали быстрый рост потребления воды на человека. С начала 20го века количество использованной воды в сутки возросло почти в 10 раз и каждый год это количество только увеличивается. Проблема обеспечения человечества чистой питьевой водой уже практически становится наравне с проблемой борьбы с голодом всего мира. В своей работе я хотела бы рассмотреть современное состояние водных объектов города Клин, а в частности состояние вода, а также прибрежной зоны   р.   Сестры   в   разных   районах   города,   а   также   сравнить   по   основным показателям   где   именно   находится   вода   с   более   качественным   составом, более пригодная для питья. А также показать состояние прибрежной зоны, флоры и фауны водных объектов. Цели и задачи работы:  расширить и углубить знания о влиянии человека на гидросферу, об экологических проблемах родного города, расширить кругозор, развить познавательный интерес к биологии, химии, экологии;  изучить   природу   родного   края,   воспитывать   ответственное   и уважительное отношение к окружающей среде и ко всему живому на Земле;  развивать   творческое   мышление,   уметь   предвидеть   последствия природообразующей деятельности человека;  развивать исследовательские умения и навыки;  с помощью  практической  деятельности  вовлекать учащихся  школы  в вопросы решения проблемы загрязнения окружающей среды, на примере водных объектов города Клин, загрязнения р. Сестра. 5 Актуальность работы: В настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники питьевой воды подвергаются активному загрязнению. Часто гуляя   по   городу   проходишь   мимо   наших   водоёмов   и   в   глаза   сразу   же бросаются   бутылки,   банки,   пластиковые   пакеты   которые   повсеместно разбросаны   возле   прибрежной   зоны   реки.  Вода   течёт   мутная   и   грязная.  В своём исследовании я хочу выяснить есть ли в городе более или менее чистые водоемы.   Изучение   реки   Сестра,   практические   работы   по   охране   вод являются   необходимым   условием   регулирования   накопившихся экологических проблем современного общества.  Практическая значимость: Данная   работа   позволит   привлечь   внимание   к   проблеме   загрязнения водных объектов города Клин, а также получить информацию о состоянии качества воды в р. Сестра в разных района города. Глава 1. Географическое положение, описание объекта – р. Сестра Сестра протекает на территории Московской области. Река берёт своё начало в Солнечногорской районе, протекает по Клинскому району, а затем впадает в реку Дубну Талдомского района. Своё начало (исток) река берёт в глухом овраге неподалёку от деревни Гигерево. Рядом располагается хвойный лес, преимущественно состоящий из еловых   растений.   Ранее   до   60­х   годов   20го   века   здесь   располагался заповедник     «Верховье».   Неподалёку   находится   исток   реки   Клязьмы, известной тем что именно здесь когда­то располагался центр древнерусского государства – город Владимир. Ниже   по   течению   водность   реки   увеличивается   и   она   впадает   в Мазехинский   залив   Сенежского   озера.   Верховье   реки   располагается   в холмистой местности, поэтому в течении реки много быстрых перекатов. 6 Покидая   Сенежское   озеро,   Сестра   входит   в   водохранилище   Здесь   расположено   несколько   прудов, значения. рыболовного   специализированных на выращивание промысловой рыбы – карпа.  Далее   река   протекает   через   мост   Таракановского   шоссе.   В   целом   в городе Клин Сестру перегораживают 4 плотины, что делает её достаточно привлекательной для привлечения горожан. На первой плотине располагается городской   пляж,   оборудованы   места   для   рыбной   ловли.   На   второй располагается клинская лодочная станция.  По течению река уходит в район Майданово, за Клином она входит в лесистую местность, через несколько километров в неё впадает река Ямуга.  Глава 2. Методы исследования состояния водного объекта река Сестра в разных районах г. Клин Общее исследование качества воды:  Взять пробы воды р. Сестра в различных районах г. Клин  Описать  состояние    близлежащей   территории (наличие    посторонних предметов, мусора)  Исследовать рН  среды воды и ее жесткость   Провести качественные реакции Гидробиологические исследования:  Определить виды  имеющихся объектов  Описать   их   внешний   вид     (   с   объектами   необходимо   обращаться осторожно,  бережно,  так как  должно  быть соблюдено   требование – возвращение  объектов в естественную среду обитания 7 Гидрофизические исследования:  Определить прозрачность, цвет, запах воды  Дать воде отстояться, описать осадок Общие показатели состояния прибрежной зоны:  Визуальный осмотр территории Глава 3. Исследование состояния водных объектов р. Сестра Общее исследование качества воды и  гидрохимические исследования Определение водородного показателя воды (рН). В природе значение рН воды может колебаться от 6,5 до 9,5. В норме: 6,5 – 8,5. Если при изучении водного объекта показатели рН ниже 6,5 или выше 8,5 – это указывает на загрязнение воды. Если   рН>7, что указывает на щелочную среду раствора,  значит вода загрязнена   органическими   веществами   животного   происхождения,   а   также продуктами   гниения.   Вода,   имеющая   значение   рН<7   (кислая   среда), загрязнена стоками промышленных предприятий. Оборудование: пробы   воды,   универсальная   индикаторная   бумага; цветная шкала рН. 8 Ход   работы: отобрать   пробу   воды   из   разных   источников.   Смочить индикаторную бумагу в исследуемой воде. По цвету с помощью индикаторной шкалы,   определить   показатели.   Время   выдержки   бумаги   в   исследуемом растворе 15 – 20 секунд.  Оценка   результатов: pH   определяется   с   помощью   универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.  а) Если концентрация ионов водорода Н+ и гидроксид­ионнов ОН– в воде одинакова, её рН=7, водная среда считается нейтральной; б) Если ионов Н+ больше, чем гидроксид­ионов, то рН<7, вода имеет кислотную реакцию среды   в) Если же концентрация гидроксид­ионов превышает концентрацию ионов Н+, то рН>7, такая вода имеет щелочную реакцию среды. Определение жесткости воды: Оборудование: мерный стакан, мыльный раствор, исследуемая вода. Ход работы: набрать в стакан воды из разных районов города, добавить мыльного раствора и взболтать. Оценка результатов: если пена обильная – вода мягкая, если пена не растёт “свернулась” – вода жёсткая Карбонатная жесткость воды, обусловленная присутствием в ней ионов магния и кальция. Содержание ионов 1,5­2,25 моль/л – вода среднежесткая Определение содержания ионов железа. 9 Оборудование: пробы воды, концентрированная азотная кислота, 20% раствор роданида аммония. Ход   работы: отобрать   пробы   воды.   В10   мл   воды   добавить   2   капли концентрированной азотной кислоты и 1 мл 20% раствора роданида аммония. Все   перемешать   и   визуально   определить   приблизительную   концентрацию железа по таблице №1 «Приближенное определение ионов Fe+3» (см. Приложение) Оценка   результатов: визуальное   определение   приблизительной концентрации железа в исследуемом растворе.  Определение содержания сульфат­ионов. Оборудование: пробы воды,  5%­ный раствор хлорида бария, раствор соляной кислоты, пробирка. Ход работы: в пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, прибавляют 2–3 капли соляной кислоты и приливают 0,5 мл раствора хлорида бария. Оценка   результатов: по   характеру   выпавшего   осадка   определяют ориентировочное   содержание   сульфатов:   при   отсутствии   мути   – концентрация сульфат­ ионов менее 5 мг­л; при слабой мути, появляющейся через несколько минут, – 5–10 мг­л; при слабой мути, появляющейся сразу – 10–100мг­л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфатов (более 100 мг­л). ПДК сульфатов в водоемах – источниках водоснабжения допускается до 500 мг/л Гидробиологические исследования: Растительность вблизи реки Сестра. Местность достаточно увлажнена. На околоводной территории можно заметить вербу, клён американский, ольху чёрную, осину, иву серую. Здесь располагаются влаголюбивые растения: чистяк, осоки. В воде видна ряска, присутствуют нитчатые водоросли.  10 Животный мир вблизи родника. Так как река располагается в пределах города животный мир здесь не очень разнообразен, встречаются лягушки, насекомые, сороки, воробьи, дикие утки. Река представляет собой и место отдыха и источник пищи, а также место для купания. В реке много рыбы. Гидрофизические исследования: Определение прозрачности воды. Определить прозрачность и мутность воды можно по её способности пропускать   видимый   свет.   В   зависимости   от   того   какие   частицы, минерального   или   органического   происхождения,   находятся   здесь   во взвешенном состоянии зависит прозрачность воды.   Вода имеющая большое содержанием органических и минеральных соединений, становится мутной. Мутная вода является благоприятным источником для развития патогенных микроорганизмов.   Мерой   прозрачности   является   высота   водяного   столба, сквозь который возможно различать на белой бумаге шрифт определенного размера   и   типа.   Данный   метод,   к   сожалению,   позволяет   получить   только ориентировочные результаты. Оборудование: стеклянный градуированный цилиндр с плоским дном; стандартный шрифт с высотой букв 3,5 мм. 11 Ход работы: определение проводят в хорошо освещенном помещении, на расстоянии 1 м. от окна. Цилиндр помещают неподвижно над стандартным шрифтом.   Цилиндр   наполняют   хорошо   перемешанной   пробой   исследуемой воды,   следя   за   чёткостью   различения   шрифта   до   тех   пор,   пока   буквы, рассматриваемые сверху, станут плохо различаться. Высота водяного столба в сантиметрах, сквозь  который  текст  можно  прочитать, считается  значением прозрачности воды. Оценка результатов: измерение повторяют 3 раза и за окончательный результат принимают среднее значение, измеренное с точностью до 0,5 см. Вода по прозрачности бывает прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная. Так, прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см. Исследование мутности. Оборудование: стеклянная пробирка, пробы воды. Ход работы: взболтать воду и налить её в пробирку, чтобы высота воды была равна 10 см., рассмотреть воду на свету, определить уровень мутности. Оценка   результатов:  мутность   воды   может   быть   слабая,   заметная, сильная. Исследование осадка воды. Оборудование: стеклянная пробирка. Ход работы: рассмотреть исследуемую воду на свету. Оценка   результатов:  Осадок   в   воде   можно   охарактеризовать несколькими показателями: количественно – по толщине слоя; по отношению к   объёму   пробы   воды   –   ничтожный,   незначительный,   заметный,   большой; качественно   –   по   составу:   аморфный,   кристаллический,   хлопьевидный, илистый, песчаный. 12 Определение запаха воды. Запах   определяем   баллами.   Чистой   водой   считается   та,   что   не превышает   2   балла.   Запах   воды   обуславливается   в   первую   очередь содержанием в ней серо­ и азотсодержащих бактерий, которые образуются в результате   разложения   биологического   материала   (   отмершие   растения   и животные,   экскременты)   это   происходит   в   бескислородных   или малокислородных условиях. Вода имеющая выраженный запах не пригодна для   жизни   микроорганизмов,   так   как   либо   не   содержит   кислорода,   либо ядовита. Оборудование: коническая колба ёмкостью 150–200мл. Ход   работы: 100   мл   исследуемой   воды   при   комнатной   температуре   встряхивают   Накрывают   притертой   пробкой, наливают   в   колбу. вращательным движением, открывают пробку и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 60°С на водяной бане и также оценивают запах. Интенсивность запаха воды определяют при 20 и 600С и   оценивают   по   пятибалльной   системе   согласно   требованиям   таблицы   2 «Оценка запаха»  (см. Приложение)  Запах питьевой воды не должен превышать 2 балла. Общие показатели состояния прибрежной зоны: На   всех   исследуемых   участках   прибрежной   зоны   реки   Сестры, наблюдается загрязнение  территории промышленными  отходами, а именно: стеклянные и пластиковые бутылки, консервные банки, пакеты от пищевых продуктов, которые попадают в воду, некоторые оседают на дно, загрязняя реку, другие уносит течение. Вокруг располагается много упавших деревьев.  13 Глава 4. Результаты исследования По итогам проведённого исследования можно сделать вывод, что вода около   торгового   центра   «Семья»   по   значению   наиболее   чистая.   По показателям   она   во   многом   сходна   я   с   водой   из   под   крана.   Результаты исследования   я   поместила   в   таблицу  3  «Характеристика   водных   объектов реки Сестра» (см. Приложение) Заключение Вода   играет   огромное   значение   для   всех   живых   существ   на   нашей планете. Постоянная потребность человека в чистой, прозрачной и вкусной питьевой воде, очевидна. В своей работе я постаралась экспериментальным путём выявить основные показатели состояния воды в городе Клин. Провела исследование качества воды реки Сестра в различных районах города Клин, сравнила   воду   реки   и   воду   из   под   крана.   Полученные   результаты проанализировала и поместила в таблицу. По результатам анализа воду реки Сестра можно считать экологически безопасной.  Проблеме   охраны   окружающей   среды   в   настоящее   время   уделяется огромное   внимание,   особое   значение   придаётся   охране   водных   ресурсов. Сохранение   запасов   природной   чистой   питьевой   воды,   её   экономное использование – одна из актуальных задач современного общества. И только от нас зависит будет ли эта проблема решена.  Для того чтобы привлечь внимание к загрязнению водных объектов, в школе   была   проведена   беседа   «Я   выбираю   чистую   воду»,   цель   которой   – грамотная эксплуатация водных объектов, сохранение их для настоящего и будущего поколения, а так же экологическое воспитание и просвещение. 14 Список использованной литературы 1. Алексеев С.В., Гудзева Н.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по    экологии.­ М.: АО МДС, 1996. 2. Ахманов М. Н. Вода.­ М.: Эксмо, 2006. 3. Брылев В.А. География и экология Волгоградской области.­ Волгоград:    Перемена, 2005.   4. Гусаков А.Х., Лазаренко А.А. Учителю химии о внеклассной работе. М.:  Просвещение,1978.  5. География в школе№3 1983,№2,4 1990,№3 1993.   6.Зайковский И.И , Занимательная химия М.:Учпедгиз,1968.  7. Ковешников В. Н., Усенко С. Н. Методические разработки краеведческих  наблюдений. ­Краснодар, 2000.   8. Литвинова Л.С., Жиренко О.Е., Нравственно­экологическое воспитание  школьников.М.: 5 за знания,2005 9. Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире – М.: Педагогика,  1975. 10. Химия в школе №4 1997,№3 1999,№1,6 1993,№1,4 1994 №1,3 1995 12. http://ru.wikipedia.org 13.http://www.vitawater.ru Приложение Таблица №1 «Приближенное определение ионов Fe+3» Окрашивание,   видимое   при   рассмотрение   пробирки сверху вниз на белом фоне Отсутствие Едва заметное желтовато­розовое Слабое желтовато­розовое   ионов Примерное содержание железа Fe+3 менее 0, 05 от 0, 05до 0, 1 от 0, 1 до 0, 5 Желтовато­розовое Желтовато­красное Ярко­красное 15 от 0, 5 до 1, 0 от 1, 0 до 2, 5 более 2, 5 Таблицы 2 «Оценка запаха» Характер проявления запаха Оценка интенсивности запаха, балл Интенсивность запаха Нет Очень слабая Слабая Запах не ощущается Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание Заметная Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде Отчётливая Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья Очень сильная Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению 0 1 2 3 4 5 Таблицу 3 «Характеристика водных объектов реки Сестра» Пробы воды рН Жесткость 5, 5 6 среднежёстка я жесткая Ионы железа Более 2,5 Сульфа т ­ ионы Более 100 мг/л Прозрачность   и мутность Малопрозрачная, сильная муть От 0,05 до 0,1 5­10 мг/л Малопрозрачная, заметная муть Осадок Запах Хлопье­ видный 5 Песчаный 5 5 жесткая От 0,05 Менее 5 мг/л Прозрачная, слабая муть Песчаный 3 Проба №1 р. Сестра  Клин ­ 5 Проба №2 р.Сестра «Бассейн» Клин ­5 Проба №3 р.Сестра «Больничный комплекс» р.Сестра торговый центр «Семья» Вода   из   под крана 6, 5 6, 5 до 0,1 среднежёстка я От 0,5 до 1,0 5­10 мг/л Прозрачная, слабая муть мягкая От 1,0 до 2,5 Менее 5 мг/л прозрачная 16 2 2 Без осадка Без осадка Приложение 1. Река Сестра торговый центр «Семья» Приложение 2 «Исследование проб воды» 17