Экологические аспекты обследования ручья поселка Плеханово

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

Понимание важности глобальной проблемы недостатка чистой пресной воды привело нас, учащихся 9,,11 классов, к решению о необходимости приобщения к исследованию поверхностных вод нашего поселка и оценки их экологического состояния.

Территория муниципального образования рабочий поселок Плеханово составляет 407 гектаров, где находится большое количество водных объектов – это водоемы быстрого и замедленного стока: ручьи, ключи, колодцы, пруды. При выборе объекта исследования (один из ручьёв в посёлке Плеханово) исходили из того, что данный водоем находится в непосредственной близости от крупного промышленного предприятия Тульской области ЗАО «Тулаэлектропривод», а также впадает в реку Упу, являющуюся важной составной частью водного бассейна Тульской области. То есть значение предприятия в формировании экологической среды нашего поселка и края в целом довольно значимое.

Исходя из вышеизложенного обозначили:

▪ тему исследовательской работы: «Экологические аспекты обследования ручья поселка Плеханово»;

▪ цель работы - определить характер антропогенного воздействия на участке ручья поселка Плеханово

▪ объект исследования: участок ручья;

▪ поэтапную структуру работы:

1. проведение социологического опроса среди жителей поселка и знакомство с архивными источниками с целью выяснения историко-культурных сведений об объекте исследования.

2. предварительное знакомство с объектом изучения с помощью карты, на которую предварительно нанесено местоположение каждого створа (пункта наблюдения);

3. знакомство с методами исследования водных экосистем;

4. практическое занятие на водном объекте для получения навыков проведения полевых исследований;

5. практическое занятие в лаборатории для освоения методов работы с атласом-определителем растений и животных;

6. определение источников антропогенного воздействия на ручей;

7. обобщение полученных результатов

В целях накопления историко-культурных сведений о выбранном объекте исследования, был проведён небольшой социологический опрос среди жителей поселка разного возраста, в результате которого выяснилось, что большинство из них знают о давнишнем существовании ручья, ставшего объектом учебно-исследовательской работы, но никто из них не знает его названия. Поэтому было решено обратиться к архивным источникам и справочной краеведческой литературе в краеведческий сектор Тульской областной универсальной научной библиотеки.

Выяснилось следующее: рабочий поселок Плеханово был создан в 1938 году путем объединения трех населенных пунктов: деревень Клоково, Протопопово и Банино, входивших ранее в состав Хрущевской волости Тульского уезда. Первые упоминания о них встретились в Писцовых книгах Тульского уезда XVI в. , где среди других населенных пунктов в его составе в 1585 г. названы село Богоявленское на р. Упе (сегодня это село Хрущёво), деревня Ужова, Протопопово тож на р. Ужовке (как мы уже сообщили, сегодня это часть п. Плеханово). Об истории нашего поселка и данных о его водных ресурсах удалось так же узнать из других источников, содержащих интересные, подробные статистические сведения - это «Статистико-экономическое исследование семи волостей Тульского уезда». - Тула, 1881 г. и «Крестьянское хозяйство. Подворная перепись 1912 г. Пообщинные таблицы». – Тула, 1914 г. . Благодаря знакомству с этими материалами, подтвердилось, что название исследуемого нами водного объекта - ручей Ужовка.

На этапе предварительного знакомства с исследуемым участком по топографической карте определили три пункта наблюдения на ручье Ужовка :

I. ниже запруды, в районе мостика 1;

II. 150 м ниже по течению от створа 1 на повороте ручья, в 10 м от мостика 2;

III. 200 м ниже по течению от створа 2, в районе нахождения бетонной трубы со сточными водами.

Для изучения нашего объекта были использованы следующие методы исследования:

Рекогносцировочное обследование - осуществлялось для получения первоначальной общей картины экологического состояния водного объекта и выбора пунктов наблюдения (месторасположения речных створов), основанное лишь на визуальном наблюдении и не требующее каких-либо инструментов и оборудования.

Результаты наблюдения фиксировались в протоколе обследования участка реки .

Описание околоводной и водной растительности (флористический состав, обилие видов, их размещение по площади, фенологическое состояние).

Отбор проб донного грунта

На практических занятиях сбор проб донной фауны мы осуществляли с берега скребком и руками: скребок надо тащить на себя по дну, загребая грунт концевой пластиной. Отобранный грунт промывали, прополаскивая до полного просветления промывных вод. Весь материал, собранный на дне и в придонных слоях воды, переносили в кювету с водой для разбора живых организмов, обнаруженных в водоёме, которых затем сортировали и с помощью пинцета помещали в пузырьки с 4%-ным раствором формалина. Пробы грунта были нами взяты на первых двух пунктах наблюдения, на каждом по три пробы .

После обработки протоколов обследования были получены следующие результаты.

Морфометрические особенности ручья при ориентировочной оценке практически не изменяются: ширина ручья примерно 1,5 м, глубина в исследуемых пунктах менее 0,5 м, скорость течения непостоянная:

Русло ручья завалено сучьями, упавшим древостоем, опадом листвы, бытовым мусором. Дно ручья сильно заиленное топкое. При оценке внешнего вида следует указать на наличие следов нефтепродуктов на II створе и пены на III створе, вода прозрачная на первых двух створах и мутная, серого цвета на III створе. Водородный показатель стабилен в первых двух пунктах наблюдения:

При температуре воздуха +120 С, температурный режим воды следующий:

Интенсивность гнилостного запаха на третьем пункте наблюдения составляет 4 балла (отчетливая).

Правый и левый берег ручья пологий, низкий, грунт берега подзолистый заболоченный, травяной покров не нарушен, древесная растительность сплошная по руслу ручья и представлена преимущественно ольхой серой, ивой. В прибрежной зоне можно определить наличие террас.

При описании флористического состава водно-болотной и водной растительности столкнулись с трудностями по определению видового состава сообщества; так как большинство видов находится в фазе вегетации после осыпания плодов или отмирания. Обильно представленные виды: крапива двудомная, сныть обыкновенная, рогоз, осоки. Встретились также следующие виды растений: лютик ползучий, осот полевой, свекла, Иван-чай узколистный, полынь обыкновенная, герань луговая, донник, молочай огородный, таволга вязолистная, хмель обыкновенный. Водная растительность на двух первых пунктах наблюдения скудная, на третьем обильно представлена элодеей канадской.

При разборе проб донного грунта с первых двух створов живые организмы были обнаружены в первом пункте наблюдения: 2 особи малой ложноконской пиявки, также на первом створе были обнаружены раковины жаберных моллюсков (затворок). При обследовании проб воды под микроскопом одноклеточных наблюдали в пробе воды II створа .

В пункте наблюдения II обнаружен источник химического загрязнения ручья Ужовка , который представляет собой тоже ручей, шириной примерно 0,5 м с медленно текущей водой, дно данного ручья ярко оранжевого цвета, а на поверхности воды и растениях наблюдаются следы нефтепродуктов. По характерному цвету можно определить наличие в его составе нерастворимых соединений трехвалентного железа.

Данный ручей вытекает с территории ЗАО «Электропривод» и можно предположить, что содержит он отходы гальванического производства, образующиеся при хромировании, никелировании, меднении, цинковании и кислотном травлении металлов, практически нерастворимые в воде окрашенные соли и гидроксиды Сг+3, Си+2, Ni+2, Zn+2, Cr+6, Fe+3.

Взяв пробы воды со створа II, было решено провести их качественный анализ (приложение 6, фото 9, 10). Возможности школьной лаборатории позволили провести качественные реакции только на ионы трехвалентного железа (Fe+3) и цинка (Zn+2). Для анализа были взяты: а) раствор хлорида железа (III) , б) пробу воды (створ II) в каждую склянку добавляли гексацианоферрат калия (желтую кровяную соль). В склянке с хлоридом железа (III) наблюдалось образование синего осадка (берлинская лазурь), в пробе осадка не обнаружено.

4FeCl3 + 3 K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 ( + 12 KCl роданид калия. В склянке с хлоридом железа (III) наблюдали кроваво - красное окрашивание, в пробе его не было.

FeCl3 + 3 KCNS = Fe(CNS)3 + 3 KCl а) раствор хлорида цинка, б) пробу воды (створ II) в каждую склянку добавляли сульфид натрия в присутствии водного раствора аммиака. В склянке с хлоридом цинка наблюдали образование белого осадка сульфида цинка, в пробе осадка не обнаружено.

Zn2+ + S2- = ZnS(

В пункте наблюдения III на расстоянии десятка метров от ручья Ужовка мы ознакомились с элементами очистных сооружений сточных вод. Это вторичные отстойники, являющиеся источниками биологического загрязнения. Два данных резервуара заполненные водой, один с водой синего цвета , второй - полностью заросший ряской малой . Синий цвет воды первого резервуара можно объяснить бурно развивающимися сине-зелеными водорослями (цианобактерии). От данных емкостей по поверхности почвы стекают несколько ручьев синеватой воды с белым хлопьевидным осадком на дне , а также проложена бетонная труба, диаметром 1 м, по которой идет сток теплых вод в ручей Ужовка с большой скоростью.

Источники загрязнения заставили нас заинтересоваться системой очистных сооружений нашего поселка. В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.

В нашей местности используется как раз комбинированный метод очистки сточных вод.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, песколовками (приложение 5, схема очистных сооружений). Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей.

Среди методов очистки сточных вод большую роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки. В биофильтрах, аэротенках входящих в состав очистных поселка Плеханово, очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила. Благодаря этому протекают экзотермические процессы биологического окисления.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий (для дезинфекции) используют ультрафиолетовое облучение.

Выводы:

❖ После изучения биологических объектов участка ручья (пункт наблюдения I) можно предположить, что класс качества воды ручья Ужовка 3 или 4 (по классификатору качества вод в соответствии с возрастающими уровнями загрязнения: 1 класс - очень чистые, 2 класс — чистые, 3 класс — умеренно загрязненные, 4 класс — загрязненные, 5 класс — грязные, 6 класс — очень грязные). Точно определить класс качества воды не представляется возможным по результатам данного исследования, так как перечень найденных индикаторных таксонов не велик (всего 2), причина этого не достаточно удачное время для проведения полевых работ (октябрь месяц).

❖ В ручей Ужовка осуществляется сброс сточных вод, содержащих органические вещества (доказательством этого служит бурное развитие в них ряски, цианобактерий, элодеи канадской «водяной чумы»), минеральные вещества гальванического производства (характерные донные отложения «оранжевого» ручья) и осуществляющих тепловое загрязнение водоема. Данные источники загрязнения можно отнести к точечным.

❖ Качественный анализ пробы воды из створа II в условиях школьной лаборатории не показал наличия растворимых солей трехвалентного железа и цинка.

❖ Для определения класса качества воды ручья Ужовка после попадания в нее сточных вод требуется проведение дополнительного его обследования ниже по течению от места точечного загрязнения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Защита водных объектов от истощения и загрязнения - одна из наиболее важных проблем, но она не может решаться распространением призывов о необходимости ее заметить, требуются безотлагательные действия.

Одним из направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей.

Существенное влияние на качество очистки сточных вод может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет важное значение.

На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов во всех развитых странах выделяются серьезные финансовые средства, достигающие 2-4 % национального дохода, причем из них, например в США на охрану водоемов идет 48 % затрат.

Мы все живем в большой стране, которая является нашей Родиной – Россией. Но у каждого из нас есть своя малая Родина, там где человек родился, где он живет. Для нас такой малой Родиной является Ленинский район, поселок Плеханово. Мы, живущие на этой земле, должны любить и уважать окружающий нас прекрасный мир, чтобы сберечь и донести всю его красоту для наших потомков. Мы обращаемся к тем, кому небезразлична судьба природы нашего общего дома - Земли! Приглашаем вас в просторный мир действий в защиту природы .