МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ

на тему «Оценка качества окружающей среды по состоянию водных объектов»

 

 

Содержание

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

Пояснительная записка……………………………………………………………..4

1.Общие сведения

• Понятийный аппарат
• Характеристика водных экосистем и воды как фактор окружающей среды

2.Экспериментальная часть. Исследование качества воды

2.1 Практическая работа № 1: «Биоиндикация качества воды по животному населению»

2.2 Практическая работа № 2: «Определение степени загрязнения водоема по индексу Гуднайта и Уитлея»

2.3.Практическая работа № 3: «Органолептические методы»

2.4 Лабораторная работа №4. «Определение запаха воды»

2.5 Лабораторная работа №5 «Определение фосфатов»

 

 

 

 

Введение

 

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение «вода - это жизнь». Без воды не один живой организм не может существовать. В частности, человек без воды может прожить не более трех суток. Но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами.

Ткани живых организмов в среднем состоят на 70% из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этого количества пресной воды три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Доступная живым организмам вода заключена в их тканях. Для образования 1кг биомассы дерева расходуется до 500кг воды, то есть, вода – это важнейший биоресурс планеты. Поэтому её нужно расходовать рационально.

  Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца. Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, океаны загрязнены. Появление на их поверхности нефтяной плёнки уменьшило количество испаряемой воды в гидросфере. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий, например, многолетние катастрофические засухи в пустынных зонах. Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена. Основным источником питьевой воды являются малые реки, которые больше всего загрязняются промышленными предприятиями.

На рубеже веков разнообразная деятельность человека, связанная с экстенсивным производством, привела к угрозе потери природных ресурсов Земли и поставила задачу сохранения и защиты природы на первое место среди всех глобальных проблем.

     Теоретические и экспериментальные основы исследования водных экосистем и их качества разработаны известными русскими учеными - Г.Г.Винбергом, С.Н.Скадовской, Е.А.Тимофеевой – Ресовской.

     Загрязнение поверхностных вод токсикантами - это один из показателей общего ухудшения состояния природной среды, т. е. критерием антропогенной нагрузки. Очистка воды в природе - непременное звено в цикле водооборота. Любые типы загрязнений при самоочищении воды, в конечном счете, оказываются сконцентрированными в виде продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, высших растений и животных и в итоге скапливаются на дне, в детрите. Искусственные системы очистки воды основаны на использовании процесса минерализации и концентрирования загрязнителей; они имитируют природные объекты - стоячие и проточные водоемы, болота, пойменные земли.

Целью исследования является определение уровня антропогенной нагрузки на водные объекты. В соответствии с данной целью необходимо реализовать следующие задачи:

- изучить теоретический материал по проблеме «Оценка качества   окружающей среды по состоянию водных объектов»;

- определить предмет и объект исследования;

- подготовить образцы воды для реализации следующих методик:

-определение запаха воды;

-определение прозрачности воды;

- определение рН воды;

- получить результаты исследования;

- дать интерпретацию полученных данных.

 

 

 

Пояснительная записка

 

Данное методическое указание к лабораторной работе на тему: ««Оценка качества окружающей среды по состоянию водных объектов» состоит из следующих разделов:

- Характеристика водных экосистем и воды как фактор окружающей среды;

- Водные биоресурсы и их рациональное использование;

- Биоиндикация качества воды по животному населению;

- Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу;

Данное методическое указание предназначено для использования во время практических работ в городских условиях.

Целями практических работ в городских условиях являются проверка и закрепле­ние теоретических знаний, полученных на лекциях и семинар­ских занятиях по вопросу оценка качества окружающей среды по состоянию водных объектов на исследуемой территории.

Задачи:

- научиться проводить биоиндикацию качества воды по животному населению;

- проанализировать полученные данные и сформули­ровать выводы о степени опасности водоемов на исследуемой территории;

- научиться правильно определять уровень радиации в помещении и на прилегающей к образовательному учреждению территории.

В материалах методических указаний использованы данные из опубликованных ранее учебных пособий, атласов и справочников по дисциплине.

 

 

 

 

 

1.Общие положения

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода одержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.                                          Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000— 20000, а в воде океанов— около 35000 мг/л. Вода соленых озер — 200000 мг/л и более.    Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой. Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными (от греческого слова «сапрос» — гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на полисапробные, мезосапробные (подразделяемые на альфа-мезосапробные и бета-мезосапробные) и олигосапробные. В полисапробной зоне водоема органических веществ много, кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов. В мезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ. Есть различия между альфа- и бета-мезосапробной зонами. Вода в альфа-мезосапробной зоне умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало. В бета-мезосапробной зоне органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления — азотная и азотистая кислоты, много кислорода. В олигосапробной зоне практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая. В программе школьного экомониторинга предлагается изучение воды природных поверхностных водоемов (рек, прудов, озер, ручьев, каналов и т. д.) биоиндикационными физико-химическими методами.

 

 

 

 

1.1Понятийный аппарат

 

1. Вода – прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме) и запаха. Химическая формула: Н₂O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном— водяным паром.
2. Биоиндикация – оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов.
3. Трофность воды – характеристика местообитания (почвы, водоёма) по его биологической продуктивности, обусловленной содержанием биогенных элементов.
4. Эвтрофикация – процесс обогащения водных систем биогенными элементами.
5. Биогенные элементы – вещества, являющиеся продуктами метаболизма живых организмов, часто выступают в качестве загрязнителей.
6. Экосистема (от греч . oikos – жилище, местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.), в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии.
7. Сапробность – комплекс физиолого-биохимических свойств организма, обусловливающий его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, т. е. с той или иной степенью загрязнения.
8. Качество вод - совокупность свойств и характеристик вод, обеспечивающая удовлетворение обусловленных или предполагаемых потребностей в ней в соответствии с ее назначением.
9. Планктон – совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды.
10. Фитопланктон – совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться, - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом.
11. Зообентос – совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды.
12. Биотестирование – использование в контролируемых условиях биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов.
13. Консументы – это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.
14. Детрит – мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения.
15. Гидробионты – морские и пресноводные организмы, постоянно обитающие в водной среде. К гидробионтам также относятся организмы, живущие в воде часть жизненного цикла, то есть земноводные. Существуют морские и пресноводные гидробионты, а также живущие в естественной или искусственной среде, имеющие промышленное значение и не ставшие таковыми.
16. Гидробиология – наука о жизни и биологических процессах в воде.

 

 

 

 

1.2 Характеристика водных экосистем и воды как фактор окружающей среды

 

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере исторического развития общества, стремительно увеличивается влияние на природу, вызываемого научно- техническим прогрессом.
     Уже сейчас во многих районах земного шара наблюдаются большие трудности в обеспечении водоснабжения и водопользования в следствие качественного и количественного истощения водных ресурсов, что связано с загрязнением и нерациональным использованием воды.
     Загрязнение воды преимущественно происходит вследствие сброса в нее промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов. В некоторых водоемах загрязнение настолько велико, что произошла их полная деградация как источников водоснабжения.
       Небольшое количество загрязнений не может вызвать значительное ухудшение состояния водоема, так как он имеет способность биологического очищения, но проблема состоит в том, что как правило количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в воду, очень велико и водоем не может справиться с их обезвреживанием.
     Водоснабжение и водопользование часто осложняется биологическими помехами: зарастание каналов снижает их пропускную способность, цветение водорослей ухудшает качество воды, ее санитарное состояние, обрастание создает помехи в навигации и функционировании гидротехнических сооружений. Поэтому разработка мер с биологическими помехами приобретает большое практическое значение и становится одной из важнейших проблем гидробиологии.
Из-за нарушения экологического равновесия в водоемах создается серьезная угроза значительного ухудшения экологической обстановки в целом. Поэтому перед человечеством стоит огромная задача охраны гидросферы и сохранения биологического равновесия в биосфере.

Гидросфера вместе с ее населением играет большую роль в жизни человека, которая с прогрессом цивилизации непрерывно возрастает. Водоемы все интенсивнее используют для питьевого и технического водоснабжения как рыбохозяйственные угодья и зоны рекреации, для целей энергетики и навигации и во многих других отношениях. Поэтому по мере освоения гидросферы все большее значение приобретает ее биологическое изучение в интересах оптимизации природопользования и охраны среды. Этими вопросами занимается гидробиология.

Водные биоресурсы и их рациональное использование.

В результате роста и размножения гидробионтов в водоемах происходит непрерывное образование биомассы. Это экосистемное явление называют биологической продуктивностью, сам процесс образования биомассы - биологическим продуцированием, а новообразованную биомассу - биологической продукцией. Биологическая продукция - только часть биоорганической продукции - всего органического вещества, создаваемого организмами в процессе своей жизнедеятельности. Биопродуктивность экосистем реализуется в форме образования организмов, полезных, безразличных или вредных для человека. В связи с этим исходя из текущих запросов практики можно говорить о биохозяйственной продукции -биомассе организмов, имеющих в настоящее время промысловое значение.        Вне зависимости от интересов практики различают продукцию первичную и вторичную. Первая представляет собой результат биосинтеза органического вещества из неорганического в процессе жизнедеятельности гидробиантов-автотрофов. Вторичная продукция образуется в процессе трансформации уже имеющегося органического вещества организмами-гетеротрофами.
Биопродуктивность гидросистем можно рассматривать в двух планах: природном (биосферном) и социально экономическом. В первом случае результаты продуцирования безотносительно к интересам человека, как одну из особенностей круговорота веществ в экосистеме, как одну из функций экосистем - блоков биосферы. С социально-экономической точки зрения биопродуктивность характеризуется величиной вылова гидробиантов, используемых человеком. В этом случае продуктивность определяется как свойствами самих эксплуатируемых экосистем, так и формой их хозяйственного освоения.
       Организмы, используемые в качестве объектов промысла, образуют биологические ресурсы водоемов. В историческом процессе становления природы для человека все большее число гидробиантов вовлекается в сферу общественного производства и становится биоресурсами людей.          Гидробианты в воспроизводство которых вкладывается труд -это уже не биоресурсы, а возделываемое сырье.
Из огромного числа гидробиоитов только очень немногие представители флоры и фауны используются человеком в качестве биологического сырья. Этим в значительной мере объясняется тот факт, что водные растения и животные составляют 3% в пище людей, хотя первичная продукция гидросферы только в 3 раза меньше первичной продукции суши. Поэтому перспективная оценка биологических ресурсов гидросферы должна исходить не только из учета возможного вылова объектов, добываемых в настоящее время.
         В отличие от полезных ископаемых биологические ресурсы относятся к самовоспроизводящимся. Следовательно, их величина в гидросфере определяется не количеством имеющихся промысловых организмов, а их приростом, т.е. продукцией. Мерой реализации этой продукции служит промысел.
         Объем устойчивого промысла водных организмов определяется величиной их естественного воспроизводства. Поэтому промысел не должен превысить естественных природных популяций и учитывать особенности их воспроизводства (сроки, места, орудия лова и т.д.). Охрана и повышение эффективности естественного воспроизводства представляют собой важную меру укрепления сырьевой базы промысла, равно как и обогащение водоемов новыми промысловыми объектами за счет акклиматизации.
Промысел водных организмов не всегда легко отличить от "урожая" при искусственном разведении, т.к. существует множество переходных форм между этими двумя видами биосырья.
       В настоящее время мировой промысел гидробиоитов составляет около 20% животных белков, потребляемых человеком. До начала 70-х годов он быстро возрастал, затем стабилизировался. Среди рыб значительную долю в промысле составляют сельдевые, тресковые, скумбриевые и ставридовые. В меньшем количестве добываются тунцовые, мерлузовые и комбаловые, еще меньше отлавливаются лососевые.
         Среди нерыбных объектов, добываемых в водоемах в настоящее время, первое место по массе занимают моллюски. Из них в наибольшем количестве добываются двустворчатые моллюски, в значительном количестве - головоногие моллюски (больше половины из них -кальмары). Из ракообразных наибольшую роль в промысле играют крабы и креветки.
Мировой промысел гидрофитов основан преимущественно на добыче красных и бурых водорослей. В гораздо меньшем количестве добывают зеленые. Значительная часть водорослей используется для йода и других технических и медицинских продуктов.
             В настоящее время уровень использования гидробионтов в отношении большинства традиционных объектов промысла достиг величин, близких к предельным. Во многих случаях наблюдается перелов гидробионтов; что означает, что воспроизводительная способность их популяций уже не может компенсировать убыль в результате промысла. В 1770г. был убит последний экземпляр замечательного растительноядного млекопитающего - стеллеровой (морской) коровы. Почти исчез в наше время гренландский кит, взятый под охрану слишком поздно, под угрозой исчезновения находится синий кит. Среди рыб наблюдается перелов многих легко поддающихся добыче камбал, сельдей. В ряде районов в чрезвычайно напряженном состоянии находятся запасы крабов. Поэтому с необычайной остротой встает вопрос об охране и повышении естественного воспроизводства биоресурсов.
     Серьезный вред воспроизводству промысловых гидробионтов может наносить гидротехническое строительство, в частности сооружение плотин, перерезающих естественные миграционные пути рыб. Например, гидростроительство на Волге и Куре резко нарушило условия естественного размножения осетровых, в связи с чем пришлось принять меры по организации искусственного воспроизводства. Огромное количество молоди гибнет, попадая в оросительные системы и в турбины гидроэлектростанций. Для предупреждения захода молоди в каналы оросительной системы, в турбины электростанций создают различные заградители, в частности электрические.
     Естественное воспроизводство промысловых организмов часто подрывает неправильная организация их вылова. В связи с этим необходимо научное обоснование регулирования промысла: оно должно сводится не только к установлению необходимого объема вылова, но и к установлению сроков и мест промысла, регламентирование способов и орудий лова.
     Проблема охраны, повышения эффективности естественного воспроизводства биоресурсов осложняется тем, что приходится в решать в условиях комплексного использования водоемов, учитывая интересы самых разных отраслей народного хозяйства связанных с использованием водоемов.
Большое значение для усиления естественного воспроизводства промысловых организмов имеет борьба с их пищевыми конкурентами, врагами и паразитами. Огромное количество рыб погибает от вирусных и бактериальных заболеваний. Основной элемент в комплексе мер борьбы с паразитами прудовых рыб - профилактика заболеваний, в частности контроль за перевозками рыб. Помимо комплекса профилактических мероприятий, проводятся лечебные.
     Термином "акклиматизация" обозначают целенаправленную деятельность человека по обогащению флоры и фауны новыми компонентами. В биологическом смысле под акклиматизацией понимают приспособление организмов к существованию за пределами собственного ареала после переселения в новые места обитания. Акклиматизация характеризуется не только выживанием и размножением переселенных особей, но и нормальным развитием последующих поколений, т.е. натурализацией вида.
Из промысловых организмов акклиматизируются рыбы, ракообразные, моллюски и водные млекопитающие.
     Акклиматизация организмов является одной из первых составляющих частей аквакультуры (в узком смысле слова "аквакультура" понимается как промышленное выращивание гидробионтов по определенной технологической схеме с контролем над всеми основными звеньями процесса). Дальнейшее развитие аквакультуры сводится к преобразованию экосистем, их конструированию в интересах оптимизации производства биосырья в водоемах.

Загрязнение водоемов

   Под загрязнением водоемов понимается ухудшение их экологического значения и биосферных функций в результате антропогенного поступления в них вредных веществ.
     При загрязнении водоемов наблюдается нарушение отдельных физиологических функций, изменение поведения, снижение темпа роста, увеличение смертности, изменение наследственности особе. Загрязнения также могут изменить некоторые показатели популяции: изменение численности гидробионтов и биомассы, рождаемости и смертности, половой и размерной структуры и ряда функциональных свойств. К этому следует добавить хаотичность внутрипопуляционных отношений, играющих огромную роль в коммуникации особей.
       На биоцентрическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообщества, поскольку одни и те же загрязняющие вещества по- разному влияют на разные компоненты биоценоза. В конечном счете происходит деградация экосистемы - ухудшение ее как элемента среды человека и снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценивание в хозяйственном отношении.
     Каждое из токсических веществ обладает определенным механизмом действия и обуславливает специфический механизм реагирования. Гидробионты, их популяции и гидробиоценозы обнаруживают различную чувствительность и устойчивость к токсинам.
       Из загрязненных веществ наибольшее значение для водных экосистем имеют нефть и продукты ее переработки, пестициды, соединения тяжелых металлов и т.п. Чрезвычайно опасным стало загрязнение водоемов различными продуктами радиоактивного распада - радионуклидами или радиоизотопами. Все большее беспокойство вызывает загрязнение и осоление пресных водоемов вследствие выпадения "кислотных дождей", когда в атмосферной влаге растворяются газы и некоторые другие вещества, выбрасываемые в воздух промышленными предприятиями. Значительную роль в загрязнении водоемов играют бытовые стоки, лесосплав, отходы деревообрабатывающих предприятий и многие другие виды загрязнения, не относящиеся к токсичным, но ухудшающие среду гидробионтов.

 

 

 

 

2.Экспериментальная часть. Исследование качества воды

 

2.1 Практическая работа № 1: «Биоиндикация качества воды по животному населению»

 

2.1.1Отбор и обработка проб для анализа

 

Количество участков реки, выбираемых для обследования, определяется целями работы. При исследовании качества воды на всем протяжении водотока места отбора проб выбирают через равные интервалы от истока до устья. Если исследуется влияние конкретного источника загрязнения, качество воды может определяться на небольшом числе участков ниже и выше по течению от него.

При выборе участков отбора проб следует учитывать ряд условий. На них не должно быть мелководий с густой водной растительностью, а также затонов с застойной водой. И в том, и в другом случае донное население может значительно отличаться от такового на участках реки с нормальной скоростью течения воды. Очень важно, чтобы в пробах на каждом из обследованных участков были представлены донные организмы различных биотопов: илистых, песчаных и каменистых грунтов; скоплений растительности, а также ее остатков; погруженных в воду стволов, веток и иных предметов и т. п. Чем разнообразнее участок по числу местообитаний, тем число проб должно быть больше. Но и на участках с однообразным дном число проб не должно быть менее трех. Пробы грунта с обитающими в нем донными организмами отбирают с помощью специальных ловушек: закидной драги и сачкового скребка. Закидная драга представляет собой треугольную пирамиду, основанием которой служит треугольник из стальных полос, а ребрами — стальные прутья, жестко скрепленные друг с другом (в вершине пирамиды), а также с углами основания. Длина стороны основания — 25см, высота пирамиды — 50 — 75см. Боковые стороны пирамиды обшиваются прочным сетчатым материалом (например, мельничным газом). Драга применяется для облова удаленных от берега участков дна. Для этого ее закидывают с берега или с лодки и волокут по дну с помощью веревки или тросика.

Скребок представляет собой сачок, имеющий в нижней части дугообразного обода заточенную металлическую пластинку длиной 25см. Сачок, как и драгу, обшивают прочной сетчатой тканью. Во время отбора проб движение сачка и драги следует направлять против течения, чтобы отловленные организмы не вымывались из них водой. После каждого наполнения ловушек донным материалом пробы промывают непосредственно в этих же ловушках и помещают в эмалированные емкости с крышками. Отбор организмов из промытого грунта обычно ведут на месте отбора проб. При этом небольшую порцию грунта переносят в кювету с водой и с помощью пинцета перекладывают животных в баночки с 4%-ным раствором формалина. На баночки наклеиваются этикетки, на которых указываются название реки, а также дата и место отбора пробы. Допускается разбор проб и в лаборатории. Промытые пробы могут храниться в холодильнике в течение 1 — 2 суток.

 

 

2.1.2. Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу

 

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения. Чистые водоемы заселяют личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды. Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина).

Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска).

Показателем качества воды может служить биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоемов, вода которых содержит оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, в ней отсутствуют вредные газы и химические соединения, способные ограничить обитание беспозвоночных животных.

Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных, обнаруженных в сачке. Взятая проба может быть разобрана сразу на берегу водоема, если позволяет погода, или перенесена в лабораторию (классную комнату) и рассмотрена там. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри или эмалированные ванночки. Содержимое чашек Петри тщательно разбирается и определяется по видам и группам видов беспозвоночных животных. В исследуемой пробе определяют ключевые виды и группы сопутствующих видов. Под группой сопутствующих видов в одних случаях понимают род или семейство, или класс беспозвоночных, в других — каждый вид. Например, под группой подразумевают весь класс малощетинковых кольчецов (кроме рода трубочников), семейство ручейников, семейство хирономид, каждый вид плоских червей, пиявок, моллюсков, ракообразных, стрекоз, мух, жуков, водных клещей.

Используя предложенную методику, учитель вместе с учащимися может обследовать малые реки в своем районе, полученные данные нанести на карту и с ее помощью определить реальных загрязнителей. Подобные полевые исследования позволят учащимся по-новому увидеть экологические проблемы родного края и принять реальные меры по оздоровлению малых рек.

Отчет должен содержать следующую таблицу

Таблица 2.1.1 Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным

Ключевые организмы		Общее количество групп
		0-1	2-5	6-10	11-15	16
		Биотический индекс
Личинки веснянок имеются	Более одного вида Только один вид	- -	7 6	8 7	9 8	10 9
Личинки поденок имеются	Более одного вида Только один вид*	- -	6 5	7 6	8 7	9 8
Личинки ручейников имеются	Более одного вида Только один вид**	- 4	5 4	6 5	7 6	8 7
Бокоплавы имеются	Все прочие виды отсутствуют	3	4	5	6	7
Водяные ослики имеются	Все прочие виды отсутствуют	2	3	4	5	6
Черви-трубочники и/или красные личинки хирономид имеются	Все прочие виды отсутствуют	1	2	3	4	-
Все другие ключевые группы отсутствуют	Некоторые организмы, не требующие растворенного кислорода, могут присутствовать(личинки мух)	0	1	2	-	-

* — исключая личинок поденок вида Baetis rhodani

** — личинки поденок вида В.rhodani включаются в группу личинок ручейников, что связано с их экологическими особенностями.

 

 

2.2 Практическая работа № 2: «Определение степени загрязнения водоема по индексу Гуднайта и Уитлея»

 

Показателем качества воды в озерах и прудах является ее трофность, понимаемая как количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов (азот, фосфор, калий).  Органическое вещество обеспечивает существование животного населения и его видовое разнообразие, численность популяций зависит от количества пищи. После смерти животных возникают проблемы с разложением их трупов и изменением газового состава воды. Процесс повышения трофности водоема называется эвтрофикацией. К наиболее заметным проявлениям эвтрофикации относятся летнее «цветение» водоемов, зимние заморы, быстрое обмеление и зарастание водоемов. Эвтрофикацию можно выявить в процессе исследования с применением биоиндикаторов.

Роль биоиндикаторов в этом случае могут играть личинки комаров-дергунов или хирономусов и малощетинковые кольчецы, обитающие в донных илах, богатых органикой. Личинки хирономусов, называемые в народе «мотылем», и кольчецы живут в иле, питаются органическими остатками и приспособлены к недостатку кислорода благодаря содержанию в крови гемоглобина. Если в составе донного ила присутствуют названные организмы — это верный признак эвтрофикации. Для выяснения этого факта необходимо с помощью водного сачка или черпака добыть ил со дна водоема, затем тщательно отмыть на сите или металлической сетке с мелкими ячейками обитающие организмы. По количеству кольчецов и хирономид определяют степень эвтрофикации. Принято выделять три степени эвтрофикации:

1) слабая;

         2) средняя;

         3) сильная.

При сильной эвтрофикации в иле многочисленны трубочники, они часто покрывают дно сплошным слоем, в летнее время вода становится зеленой от массового размножения водорослей, а в зимнее время наблюдаются заморы рыб и водоемы нуждаются в аэрации. Воды таких водоемов мало пригодны для бытового использования.

При средней эвтрофикации наблюдается увеличение численности «мотыля», трубочники единичны.

При слабой эвтрофикации эти признаки отсутствуют.

Для оздоровления водоемов с сильной эвтрофикацией можно рекомендовать скашивание и уборку водных растений, удаление со дна ила, называемого сапропелем. Сапропель в свежем виде можно вносить в почву в качестве ценного органического удобрения.

Показателем эвтрофикации может служить также индекс Гуднайта Уитлея. Для определения индекса собирают бентосные организмы с определенной площади дна. С помощью скребка или лопаты снимают донный грунт, тщательно промывают его на сите. Организмы, оставшиеся на сите, помещают в емкость с водой. В лаборатории собранных животных разбирают на две группы: одна группа — малощетинковые кольчецы, вторая — прочие виды. После подсчета организмов в группах находят Индекс Гуднайта и Уитлея по формуле:

 

а = М/В*100,

 

где а — индекс;

     М — численность малощетинковых червей;

       В — численность всех видов организмов.

После нахождения индекса определяют степень загрязнения водоема по табл. 2.3

Отчет должен содержать следующую таблицу

Таблица 2.2.1 - Определение степени загрязнения водоема

Состояние водоема	Индекс Гуднайта и Уитлея (%)
	80	60-80	60
Сильное загрязнение Сомнительное загрязнение Хорошее состояние	Х	Х	Х

 

 

 

2.3.Практическая работа № 3: «Органолептические методы»

 

2.3.1 Определение рН воды

 

Оборудование: химический стакан или любая стеклянная емкость, универсальная индикаторная бумага.

Ход определения: сполосните стакан исследуемой водой и налейте в него немного исследуемой воды. Сухими, чистыми руками возьмите одну полоску индикаторной бумаги и погрузите кончик в пробу на 30 секунд. Выньте полоску и сравните с цветом шкалы. Запишите цифру, помещенную под наиболее подходящее к вашему образцу по цвету полоской. Это и есть полученное вами значение рН.

 

2.3.2Проведение анализа на определение прозрачности воды

 

Оборудование: прозрачный плоскодонный стеклянный цилиндр диаметром 20-25 мм м высотой 30-35 см, лист бумаги с четко напечатанными буквами и цифрами, миллиметровая бумага.

Определение прозрачности производят на месте в самом водоеме или в пробах воды, взятых для химического анализа.

В водоемах прозрачность воды определяют посредством опускания в воду на измерительной ленте (или размеченном на метры и доли его шнуре) белого эмалированного диска или фаянсовой тарелки диаметром 30см. до тех пор, пока они перестают быть видимыми. Затем диск постепенно поднимают и отмечают момент, когда он становится видимым; глубина погружения диска в этот момент будет, выражать степень прозрачности воды. В прозрачной воде кружки остаются видимыми на глубине нескольких метров: в очень мутной воде они исчезают на глубине 25-30см. В пробах воды, присланных в лабораторию, прозрачность определяют качественно и количественно.

Качественный способ определения прозрачности воды состоит в том, что хорошо перемешанную не фильтрованную воду наливают в бесцветный химический стакан или цилиндр высотой около 40см и шириной 3 -5см с плоским дном и рассматривают над хорошо освещенным листом белой бумаги. Результаты определения выражаются по субъективной шкале оценок, при этом пользуются следующими характеристиками:

- прозрачная вода

- слабо опалесцирующая

- слабо мутная

- очень мутная

- мутная.

Количественный способ определения прозрачности заключается в том, что исследуемую воду после взбалтывания наливают в бесцветный цилиндр, разделенный по высоте на сантиметры, с прозрачным плоским дном и имеющий у своего основания тубус для выпуска воды, на который одета резиновая трубка с зажимом. Цилиндр ставят на песчаный шрифт Снеллена №1, смотрят сверху вниз через столб воды, осторожно выпускают через нижнюю трубку воду до тех пор, пока оставшийся в цилиндре столб воды не позволит отчетливо различать шрифт.

Вода с прозрачностью от 20 до 30см считается слабо мутной, от 10 до 20см – мутной, до 10см – очень мутной.

 

 

2.3.3. «Определение запаха воды»

     Оборудование: термостойкая коническая колба или пробирка, часовое стекло или корковая пробка, горелка (спиртовка), крышечка.

     Ход работы: налейте в колбу или пробирку, исследуемую воду, закройте крышечкой. Подогрейте до 50-60 градусов, снимите крышку и определите запах по таблице 2.4.3.Погосите горелку накрыв крышкой.

Вода не должна иметь никакого запаха. Наличие запахов делает ее неприятной для питья, купания и плавания. Некоторые запахи служат важным показателем загрязнения воды органическими веществами и дают повод считать ее подозрительной в эпидемиологическом отношении. Принята классификация запахов воды:

1. Землистый – запах влажной почвы
2. Болотный – запах торфа
3. Аптечный – запах йодаформа
4. углеводородный – запах нефти
5. хлорный
6. гнилостный
7. затхлый
8. навозный
9. рыбный
10. сероводородный – и т.д.

 

Таблица 2.3.3- Оценка интенсивности запаха воды в баллах

Балл	Термин	Описательное определение
0	Никакого	Запаха нет
1	Очень слабый	Запах, не поддающийся определению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории привычным наблюдателем
2	Слабый	Запах, поддающийся обнаружению потребителем если обратить на него внимание
3	Заметный	Запах, который легко замечается и может вызвать неодобрительные отзывы о нем
4	Отчетливый	Запах, который сам обращает на себя внимание
5	Очень сильный	Запах, настолько сильный, что вода для питья непригодна

 

 

Отчет по практической работе должен содержать таблицу по следующей форме

 

Таблица - Результаты определения органолептических показателей водных объектов

Показатели качества воды	Результаты определения		Норматив по ГОСТу	Оценка качества воды
	Качественно	Количественно
Прозрачность воды, см			Не менее 30см
Запах воды в баллах			Не более 2 баллов
рН воды			В диапазоне 6,5 – 8,5

 

 

 

 

2.3.4 «Определение фосфатов»

 

В последнее время в пробах природной среды все чаще обнаруживаются фосфаты. Виновник – человек. Мы используем стиральные порошки, которые содержат фосфаты, добавляемые для снижения жесткости воды при стирке. А в нашей стране пока нет технологии, позволяющей в требуемой степени очищать стоки от фосфатов. Еще одна причина наличия фосфатов – сельскохозяйственные удобрения. Хранилища удобрений очень часто устраиваются в водоохранных зонах.  

Оборудование: пробирки, капельница с раствором роданида железа.

Ход работы: в пробирку налейте исследуемую воду.

Добавьте несколько капель роданида железа. При наличии фосфатов образуется белый осадок фосфата железа, при этом кроваво - красная окраска родонида железа обесцвечивается. Запишите результаты. Содержимое пробирки слейте в слив.

 

 

 

 

Список рекомендованной литературы

 

1. Методика интегральной оценки загрязненности водных объектов / С. М. Мусаелян, Р. В. Худадян // Вода и экология: проблемы и решения, 2004. - N 1. - С. 46-50. - Библиогр.: с. 50
2. Оценка воздействия микроорганизмов на качество поверхностных вод/ Тарасова Т. Ф., Байтелова А. И., Ермолаева А. А. // Вестник ского государственного университета. - 2011. - № 12, декабрь. - С. 361-362. - Библиогр.: с. 362.
3. Биоиндикация поверхностных водоемов / Экологич. центр Мин. обороны РФ; Ю.С.Бадтиев, В.А.Барков, Г.П.Усов // ЭКиП: Экология и промышленность России,
   2003. - N7. - С.24-26.
4. Биологический контроль окружающей среды [Текст] : биоиндексация и биотестирование: учеб, пособие для вузов / под ред. О. П. Мелеховой, Е. И. Сарапульцевой .- 2-е изд., испр. - М. : Академия, 2008. - 288 с.
5. Качество поверхностных вод: проблемы и решения / Э. Л. Зубарева, Н. А. Белоконова // ЭКиП: Экология и промышленность России,
   2007. - N 6. - С. 28-29. - Ил.- Библиогр.: с. 29
6. Структурирование функции качества гидробионтов / Л. П. Бессонова, Л. В. Антипова, О. И. Преснякова // Хранение и переработка сельхозсырья, 2008. - N 2. - С. 55-59. - Библиогр.: с. 59
7. О состоянии питьевого водоснабжения в Российской Федерации / Г. Г. Онищенко // Здравоохранение Российской Федерации,
   2005. - N 3. - С. 3-7.
8. Вода. Проблемы / Е. Г. Ризо // Вода и экология: проблемы и решения,
   2005. - N 1. - С. 13-19. - Библиогр.: с. 19
9. Гигиеническая оценка факторов и условий, определяющих качество питьевой воды [Текст] / Л. М. Тулина [и др.] // Вестник ского государственного университета. - 2005. - N 5 (Прил.). - С. 112-116. - Библиогр.: с. 116
10. Качество питьевых природных вод: критерии, методы оценки / С. А. Брусиловский // Экологические системы и приборы,
    2007. - N 7. - C. 29-35. - Библиогр.: с. 35

Скачать: metodichka.doc