Определение степени загрязненности реки Арборки по состоянию популяций водных растений семейства рясковых

Пчельников Иван

Руководитель: учитель биологии

Залкеева М. В.

Оглавление

Введение 3

Обзор литературы 5

Экспериментальная часть

Заключение 15

Выводы 16

литература 17

Приложение 18

Введение

«Вода дороже золота» - утверждали бедуины, всю жизнь кочевавшие в песках. Они знали, что никакие богатства не спасут путника в пустыне, если иссякнут запасы воды.

Вода является важным элементом органического мира. Как известно, в основе образования и накопления первичного живого органического вещества лежит фотосинтез. Под действием солнечной энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадаются на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование живого органического вещества растений.

Жизнь зародилась в водной среде. Для многих видов животных и растений вода продолжает оставаться средой обитания. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является средой в клетке, где осуществляются реакции и процессы метаболизма, и выступает важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических превращений. Значимость воды определяется и ее количественным содержанием. Живые организмы состоят не менее чем на ¾ из воды.

Вода разрушает горные породы, растворяет неорганические соединения и переносит их на большие расстояния. Большинство биохимических и биофизических процессов, связанных с обменом веществ в живых организмах, могут протекать только при наличии водной среды. Вода – источник кислорода, поступающего в атмосферу при фотосинтезе. Вода входит во все ткани и клетки живых организмов. Она является наилучшим растворителем. Вода – единственное в природе минеральное вещество, которое нельзя заменить другими веществами. Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, важнейшее средство производства. В круговороте воды в биосфере суммарное испарение уравновешивается выпадением осадков. Удаление некоторого количества водорода в космос компенсируется в основном за счет ювенильной воды (подземной воды, поднимающйся на поверхность из магматических очагов). С поверхности океана испаряется больше воды, чем поступает с осадками. Лишние осадки, выпадающие на сушу, питают ледники, пополняют грунтовые воды, озера и реки и возвращаются со стоком в океан.

Вода – самый распространенный минерал на нашей планете, и тем не менее проблема рационального использования водных ресурсов одна из самых острых. Среди них важное место занимает обеспечение населения, промышленного и сельскохозяйственного производства водой. Потребление ее стремительно растет. Во многих районах мира удовлетворение потребностей в воде превратилось в серьезную проблему. Положение усугубляется неравномерным распределением ресурсов пресных вод, их загрязнением промышленными и сельскохозяйственными стоками.

Нас, учащихся Ципьинской средней общеобразовательной школы не могла не заинтересовать степень загрязненности реки Арборки, являющейся крупным источником водоснабжения нашего села и близ лежащих деревень.

Река Арборка берет свое начало в Марийской республике. Она протекает севернее нашего села и несет свои воды в реку Вятку. Мы решили провести исследовательскую работу.

Для достижения данной цели нам пришлось решить следующие задачи:

1. 
   провести обзор литературы по проблеме исследования;
   
2. 
   выявить возможные источники загрязнения реки Арборки в с.Ципья Балтасинского района;
   
3. 
   определить загрязнение реки Арборки по состоянию популяций водных растений семейства рясковых методом биоиндикации.
   

Обзор литературы

Загрязнение окружающей среды – это поступление в нее веществ (твердых, жидких, газообразных), биологических агентов, энергии в количествах или концентрациях, превышающих естественный для данной экосистемы уровень.

Как отмечается в Декларации ООН “Об окружающей среде”, любое вещество считается загрязнителем, если оно в ненадлежащем месте, в ненадлежащем количестве и в ненадлежащее время. И эти место, количество и время “назначает” уже не природа – распорядительница жизни на Земле, а индустрия, создающая свои незамкнутые технологические круговороты веществ, что приводит к антропогенному загрязнению всех компонентов биосферы.

Сточными называют те воды, которые были использованы на бытовые или производственные нужды и при этом получили дополнительные примеси, в силу чего изменился их первоначальный химический состав или физические свойства. К сточным водам следует отнести также воды, которые стекают с территории населенных мест и промышленных предприятий за счет выпадения атмосферных осадков или их поливки.

Все загрязнения, поступающие в сточные воды, условно можно разделить на несколько групп. По своей природе загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси.

Все загрязнения, которые со сточными водами попадают в водоемы, могут вызывать:

1. 
   изменение физических свойств воды, т.е. прозрачности и окраски, появление посторонних запахов и привкусов;
   
2. 
   появление плавающих веществ на поверхности водоемов или образование донных отложений, которые могут служить источниками вторичного загрязнения водоема;
   
3. 
   изменение химического состава воды, в том числе ее реакции, появление в воде вредных веществ, содержащих органические и неорганические вещества;
   
4. 
   уменьшение в воде количества растворенного кислорода за счет его потребления на окисление органических загрязнений;
   
5. 
   изменение количества и видов бактерий, иногда появление болезнетворных микроорганизмов – возбудителей кишечных инфекций.
   

Бытовые сточные воды включают воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц, хозяйственные воды, которые образуются при мытье помещений. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятий.

Формы использования воды в промышленном производстве разнообразны. Она может использоваться как теплоноситель, поглотитель, а также как средство транспортировки. При этом вода загрязняется самыми разнообразными химическими соединениями. Наиболее часто в них определяются нефть и нефтепродукты, масла, минеральные соли, что ухудшает условия жизни многих водных организмов, интенсивно развиваются сине-зеленые водоросли – потребители кислорода.

Рост во всех странах количества автомобилей, водно-моторного транспорта остро ставит проблемы защиты внутренних водоемов от нефтепродуктов. Развитие городов и населенных мест, их благоустройство ведут к уменьшению питания подземных вод. Одновременно увеличивается поверхностный сток. Известно, например, что в начале ливня и снеготаяния степень загрязнения поверхностного стока с урбанизированных территорий намного выше, чем канализационных сточных вод.

Значительную угрозу для водоемов представляют минеральные удобрения и ядохимикаты, которые попадают с полей вместе с талой и дождевой водой. Насыщение водоемов рядом минеральных веществ сопровождается интенсивным развитием сине-зеленых водорослей. В результате происходят массовые заморы рыбы, снижается способность водоемов к самоочищению.

А как влияет загрязнение атмосферы на состав осадков и на качество природных вод? Выпадающие из воздуха атмосферные осадки, омывая эти загрязнения, в конечном итоге превращаются в сложные растворы солей, кислот, органических веществ.

Употребление, применение загрязненной воды приводит к тяжелым последствиям. Употребление загрязненной микроорганизмами воды ведет к распространению таких кишечных заболеваний, как дизентерия, холера, брюшной тиф.

Из каких источников могут поступать химические загрязнения в подземные воды? Прежде всего следует сказать о таком источнике, как промышленные сточные воды, сбрасываемые в водоемы. Значительная часть водозаборов и подземных водоисточников питается за счет поверхностных вод. Поэтому загрязнение поверхностных вод может сопровождаться попаданием вредных химических веществ в подземные водоносные горизонты.

В последние годы расширяется использование сточной воды на земледельческих полях орошения, на полях фильтрации. При их эксплуатации также нельзя исключить фильтрацию загрязнений в подземные воды. Химические вещества в подземные воды могут попадать из дефектной канализационной сети.

Нельзя не считаться с возможностью инфильтрации атмосферных осадков, которые загрязняются на территории свалок, промышленных отходов, участков хранения нефтепродуктов, сырья и готовой продукции предприятий химической промышленности, складов ядохимикатов и удобрений.

В групповых водах обычно содержится повышенное количество кальция (жесткая вода). Избыточное количество кальция в организме человека нарушает минеральный обмен, что проявляется в виде хруста в суставах, камней в почках и печени, радикулитов.

В России в настоящее время в поверхностные водоемы ежегодно сбрасывается более 70 км³ сточных вод, 30% из которых – неочищенные или недостаточно очищенные. При полной очистке современными методами сточные воды в лучшем случае бывают очищены лишь на 90%, и они вносят в водоемы не меньше загрязнений, чем неочищенные сточные воды 50 лет назад.

Необходимость очистки сточных вод возникла в связи с непрерывным увеличением водопотребления и, соответственно, с образованием значительного количества сточных вод. К сожалению, несмотря на высокую эффективность работы очистных сооружений, многие стоки “нормативно очищенных вод” несут большое количество остаточных загрязнений, превышающих природную самоочищаемость водоемов.
Экспериментальная часть

Методика выполнения эксперимента и

используемое оборудование

Экологические исследования указали на тесную связь между выживаемостью отдельных представителей водной биоты – флоры и фауны – и степенью загрязнения воды. Изменение состава водной флоры отмечено даже при кратковременном увеличении загрязненности воды. Именно данные факты мы использовали в своей исследовательской работе.

В своей работе мы использовали метод биоиндикации.

Биоиндикация – это оценка состояния окружающей среды по реакции живых организмов. В зависимости от свойств используемого биоиндикатора различают специфическую и неспецифическую биоиндикацию. О неспецифической биоиндикации говорят в том случае, когда различные антропогенные факторы вызывают одни и те же ответные реакции; если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации.

В качестве биоиндикаторов используют животных, растения, грибы, бактерии, вирусы.

При осуществлении биоиндикации с помощью растений используют следующие морфологические изменения:

• 
  хлороз (бледная окраска листьев);
  
• 
  пожелтение краев и определенных участков листьев;
  
• 
  покраснение (накопление антоциана в виде пятен на листьях);
  
• 
  побурение или побронзовение;
  
• 
  некрозы (отмирание участков ткани) и др.
  

1 проба была взята у места стока в реку талых и дождевых вод, смываемых по склону оврага. Источниками загрязнения здесь могут быть сточные воды ООО «Ципья-Мех», ООО «Алтын Тал», вещества свалки.

2 проба взята у места стока в реку сточных вод от комплекса КРС д. Мельничной, что в двух километрах от Ципьи.

3 проба взята на расстоянии 1 – 1,5 км от 1 и 2 проб, где стока загрязненных вод не наблюдается.

Обследование водоема проводили в первой декаде июня и начале сентября в течение 2 – 4 дней.

Сбор материала проводили в месте со спокойным замедленным течением. Ведром собирали ряски с поверхности приблизительно 0,5 м². Растения перенесли в полиэтиленовый пакет, содержащий наибольшее количество воды из водоема.

Пробу, содержащую 150 – 200 растений, разделили по видам, пользуясь схемой – определителем ( приложение 2). После разбора по видам произвели подсчет:

А) число растений (особей) каждого вида ( одно растение – материнский щиток с прикрепленными к нему “детками”);

Б) общее число щитков (суммарное количество материнских щитков и деток) каждого вида;

В) число щитков с повреждениями (черные и бурые пятна – некроз, пожелтение – хлороз).

Определение качества воды провели по таблице (приложение 3)

Результаты исследования
Определение степени загрязненности р. Арборки по состоянию популяций водных растений семейства рясковых в июле и сентябре

Дата	№ пробы	Наименование вида	Число растений каждого вида	Общее число щитков	Число щитков с повреждениями	% повреждений	Средний % повреждений	Число щитков (число растений каждого вида)	Оценка состояния воды
3.06.11	1	Многокоренник обыкновенный	28	32	9	28	24,5	206/158 1,3	Загрязненная
		Ряска тройчатая	33	47	12	25
		Ряска горбатая	39	53	10	19
		Ряска малая	58	74	19	26
4.06.11	2	Ряска тройчатая	43	72	24	33	34	105/60 1,7	Загрязненная
		Ряска горбатая	45	77	25	32
		Ряска малая	92	166	60	36
5.06.11	3	Многокоренник обыкновенный	31	62	15	24	25	75,5/42,5 1,7	Умеренно - загрязненная
		Ряска тройчатая	49	90	25	28
		Ряска горбатая	30	50	10	20
		Ряска малая	30	100	26	26

Дата	№ пробы	Наименование вида	Число растений каждого вида	Общее число щитков	Число щитков с повреждениями	% повреждений	Средний % повреждений	Число щитков (число растений каждого вида)	Оценка состояния воды
9.09.11	1	Многокоренник обыкновенный	27	43	17	40	37	81/48 1,7	Загрязненная
		Ряска тройчатая	29	49	17	35
		Ряска горбатая	41	73	25	38
		Ряска малая	96	159	61	34
10.09.11	2	Многокоренник обыкновенный	31	58	11	20	30	89/50 1,7	Загрязненная
		Ряска тройчатая	69	127	56	44
		Ряска горбатая	28	51	11	22
		Ряска малая	72	121	42	35
11.09.11	3	Многокоренник обыкновенный	57	89	12	13	25	90/56 1,7	Умеренно - загрязненная
		Ряска тройчатая	20	35	8	23
		Ряска малая	91	147	58	40

Обсуждение результатов эксперимента

Проделанная нами работа показала, что в месте стока загрязненных вод в реку (1 и 2 пробы) наблюдается увеличение количества рясок с различными повреждениями, причем число “деток” уменьшается по сравнению с этими показателями в зоне, где стоков загрязненных вод не наблюдается (3 проба).

В 3 пробе умеренная загрязненность воды объясняется тем, что по мере течения реки часть веществ оседает на дно, часть испаряется с поверхности воды, часть очищается микроорганизмами.

Следовательно, вода в реке Арборке не отличается высоким качеством.

На основе проделанной работы нами были выявлены следующие источники загрязнения реки Арборки. Во-первых, это сточные воды ООО «Алтын Тал», ООО «Ципья-Мех», Мельничинский комплекс КРС, которые вместе с талыми и дождевыми водами смываются по склону оврагов и попадают в реку. Во-вторых, это свалки. При сжигании мусора образуется большое количество вредных веществ с резким запахом, которые с талыми водами также стекают в Арборку. В-третьих, с ростом населения в с. Ципья возрастает уровень водопотребления. Это в свою очередь ведет к увеличению количества бытовых сточных вод. В-четвертых, нельзя не упомянуть и о минеральных удобрениях и ядохимикатах, попадающих в реку с полей вместе с талой и дождевой водой. В-пятых, это загрязненные подземные воды.

Заключение

К сожалению, такие тонкие биоиндикаторы как популяция семейства рясковых не дают количественной оценки загрязненности воды, но могут служить сигналом о наличии неблагоприятных экологических условий.

Но можно ли говорить, что в последнее время чистота водоемов, а следовательно и собственное здоровье никого не волнует? По – нашему мнению, это не так.

До недавнего времени на берегу Арборки жители Ципьи устраивали целые свалки. В настоящее же время в нашем селе, так же, как и по всей стране уделяется много внимания охране водных ресурсов. На всех улицах Ципьи стоят мусорные контейнеры. Мусор вывозится за пределы села.

Уделяется большое внимание родникам, которых у нас три.

Чтобы повысить экологическую грамотность, учителя водят нас учащихся на экскурсии к реке, рассказывают о роли воды и ее охране. Каждый год весной учащиеся очищают берега нашей речки от мусора.

Мы очень надеемся, что в скором будущем прекратятся спуски в водоемы неочищенных и хозяйственно – бытовых сточных вод. Возможно, будут построены очистные сооружения. Мы верим, что в наши поля будет вноситься умеренное количество удобрений, чтобы избежать загрязнения подземных вод. Очень хотелось бы, чтобы работа по охране водных ресурсов еще более активизировалась.

Давайте сохраним то, что имеем!

Выводы

1. 
   В месте стока загрязненных вод в реку (1 и 2 пробы) наблюдается увеличение количества рясок с различными повреждениями, причем число “деток” уменьшается по сравнению с этими показателями в зоне, где стоков загрязненных вод не наблюдается (3 проба).
   
2. 
   В 3 пробе умеренная загрязненность воды.
   
3. 
   Выявлены следующие источники загрязнения реки Арборки : сточные воды ООО «Алтын Тал», ООО «Ципья-Мех», Мельничинский комплекс КРС, полигон ТБО, бытовые сточные воды.
   

Литература

1. 
   Батыев С. Г., и др. Советы Татарской АССР и вопросы охраны природы. Казань, Татарское книжное издательство. 1979. 272 с.
   
2. 
   Новиков Ю. В. Природа и человек. – М: Просвещение, 1991. 223 с.
   
3. 
   Михеев А. В. и др. охрана природы: (факультативный курс). Пособие для учащихся. – М: Просвещение, 1983, 144 с.
   
4. 
   Алексеев С. В. и др. изучаем экологию экспериментально. Практикум по экологической оценке состояния окружающей среды. – С. – П.: 1993.
   
5. 
   Журнал «Химия в школе» № 5 , 2005.
   
6. 
   Экологическая газета.
   

1. Корней несколько (больше одного) (если корни не развиты: материнский щиток крупный 5 – 10 мм) -

- корень один – см. п. 2.

2. Щиток вытянутый на верхушке заостренный -

Ряска тройчатая:

- щиток округлый – см. п. 3.

3. С нижней стороны щитка отчетливо выраженное вздутие -

Ряска горбатая:

4.Вздутие на нижней стороне нет -