Практикумы Семинары Вебинары Исследовательская работа Экспедиции и лагеря Экотропы Экологические игры Публикации

Примечания: 1) нижеследующая работа (исследовательский проект) выполнена школьниками на основе собственных полевых исследований под руководством своего научного руководителя и размещена на сайте в оригинальном виде (обработка иллюстраций, техническая правка, верстка - А.С. Боголюбов); 2) автор сайта не несет ответственности за достоверность сведений, изложенных в работе; 3) данный проект является авторским и его перепечатка возможна только с указанием авторов и научных руководителей и активной гиперссылкой на наш сайт.

Полевой Центр Фотогалерея Альбом на VK Презентация Летопись биостанции Статьи о биостанции Исследовательские проекты

Работа выполнена во время прохождения полевого учебного практикума на биостанции "Экосистема".

Реферат для итоговой аттестации по предмету экология в 9 классе:

Сравнение физико-химических показателей водоёмов
окрестностей биостанции "Экосистема"

Авторы: Горшков Александр, Козей Артём
(ученики 9 класса Центра образования №1678, Восточное Дегунино, г.Москва

2004 г.

Введение

Гидросфера — это водная оболочка Земли. К ней относят: поверхностные и подземные воды, прямо или косвенно обеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода, выпадающая в виде осадков.

Вода занимает преобладающую часть биосферы. Из 510 млн. км² общей площади земной поверхности на Мировой океан приходится 361 млн. км² (71%). Океан — главный приемник и аккумулятор солнечной энергии, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью.

Основными физическими свойствами водной среды являются ее плотность (в 800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (выше воздушной в 55 раз). Кроме того, вода характеризуется подвижностью в пространстве, что способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических характеристик.

Водные объекты характеризуются температурной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине. Температурный режим имеет существенные суточные, сезонные, годовые колебания, но в целом динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха. Световой режим воды под поверхностью определяется ее прозрачностью (мутностью).

От этих свойств зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органического вещества, которое возможно лишь в пределах эвфонической зоны, т.е. в том слое, где процессы синтеза преобладают над процессами дыхания.

Мутность и прозрачность зависят от содержания в воде взвешенных веществ органического и минерального происхождения.

Из наиболее значимых для живых организмов абиотических факторов в водных объектах следует отметить соленость воды — содержание в ней растворенных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах их мало, причем преобладают карбонаты (до 80%). В океанической воде преобладают хлориды и отчасти сульфаты. В морской воде растворены практически все элементы периодической системы, включая металлы.

Другая характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода и диоксида углерода. Особенно важен кислород, идущий на дыхание водных организмов.

В государственной системе мониторинга окружающей среды контроль качества природной и питьевой воды проводится более чем по 50-ти показателям. При выполнении своей исследовательской работы мы остановимся на наиболее простых физико-химических параметрах, которые позволяют сделать предварительный вывод о качестве воды и охарактеризовать чистоту водоёма

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

Изменения в видовой структуре биоценозов коррелирует с уровнем загрязнения воды. Высокая стенобионтность (требовательность к условиям существования) ряда видов, формирование сложных многокомпонентных систем, приуроченность к определённым субстратам, относительная малоподвижность позволяют использовать зообентос для регистрации антропогенного воздействия на водные экосистемы (исследование экологического состояния водоемов отражено в исследовательской работе Оценка экологического состояния реки Клязьма методом биоиндикации).

О месте проведения работ

Научно-исследовательская работа по выбранной теме проходила в марте 2004 во время очередной нашей полевой практики на базе Московского полевого учебного Центра Ассоциации «Экосистема». "Экосистема" — это некоммерческая общественная организация, занимающаяся экологическим образованием школьников в масштабах Москвы, России и СНГ.

Учебный Центр расположен в ближайших окрестностях Москвы. Здесь преобладают старые хвойные и смешанные леса, есть болото, озеро и протекает река Клязьма. Основным принципом работы «Экосистемы» является «полевое» образование, т.е. ознакомление с природой и её изучение в природной обстановке. Зона санитарной охраны, в которой находится Центр, определяет режим максимальной заповедности окружающей территории, на которой не только богатое разнообразие растительности, но и обитают зайцы, белки, лисы, куницы, ласки и множество птиц.

Методика определения физико-химических показателей

Для определения брались пробы в верхнем течении реки Клязьма, в ручье Канальный, вытекающем из Акуловского гидротехнического узла, который поставляет питьевую воду в Москву, а также из ручья Овражий протекающего непосредственно по дну старой балки, заросшей черноольховым лесом:

Ручей Овражий в районе взятия проб

О Клязьме

Река Клязьма — одна из наиболее привлекательных рек Подмосковья, несмотря на то, что берега ее довольно плотно заселены, а воды еще не успели окончательно оправиться от сбрасывавшихся в нее ранее в большом количестве промышленных стоков. Пляжи и густые прибрежные дубравы, удобство сообщения, близость к Москве делают ее берега одним из излюбленных мест отдыха. Левый берег Клязьмы, как правило, высокий, холмистый, здесь лесов меньше; правый берег почти сплошь покрыт дубово-сосновыми лесами и на рассматриваемом участке малонаселен (Клязьма представляет собой естественную северную границу огромного лесного массива низменной Мещеры).

Река Клязьма в районе взятия проб

Определение физических свойств воды

Для каждого водоема мы проводили три различных измерения:

• 1. Определение прозрачности:
  • ставим стеклянную цилиндирическую колбу на печатный шрифт стандартного размера (3,5 мм),
  • наливаем в колбу исследуемую воду,
  • смотря сверху наблюдаем читаемость текста,
  • засекаем момент, когда текст перестанет быть читаемым,
  • измеряем высоту водяного столба в колбе.
• 2. Определение температуры:
  • опускаем термометр в водоём,
  • после 10-ти секундной выдержки определяем температуру.
• 3. Определение цвета:
  • наливаем исследуемую воду в стеклянную колбу,
  • держим колбу с водой на фоне белого листа бумаги,
  • сравниваем цвет воды с листом белой бумаги.

Определение химических свойств воды

Для каждого водоема мы проводили десять различных измерений  (в работе были использованы реагенты стандартного набора «Aquamerck»):

• 1. Определение кислотности (pH):
  • опускаем в исследуемую воду индикаторную полоску,
  • кладём индикаторную полоску на лист белой бумаги и сравниваем с эталонной шкалой pH.
• 2. Определение нитратов (NO₃):
  • наливаем 5 мл. исследуемой воды в стаканчик,
  • добавляем сухой реагент «нитрат тест»,
  • сравниваем полученный цвет со шкалой цветности.
• 3. Определение нитритов (NO₂):
  • наливаем 5 мл. исследуемой воды в стаканчик,
  • добавляем сухой реагент «нитрит тест»,
  • сравниваем полученный цвет со шкалой цветности.
• 4. Определение солей аммония:
  • наливаем 5 мл. исследуемой воды в стаканчик,
  • добавляем 10 капель реагента №1,
  • после 5-ти минутной выдержки добавляем 6 капель реагента №3.
• 5. Определение ионов цинка:
  • добавляем в исследуемую воду гидрооксид натрия (NaOH),
  • в результате химической реакции выпадает осадок белого цвета.
• 6. Определение ионов ртути:
  • добавляем в исследуемую воду гидрооксида калия (KOH),
  • при наличии ртути выпадает осадок белого цвета.
• 7. Определение ионов двухвалентного железа (Fe₂):
  • при добавлении в исследуемую воду (KCNS),
  • при наличии Fe₂ происходит посинение воды.
• 8. Ионы трёхвалентного железа (Fe₃):
  • при добавлении в исследуемую воду K₄[Fe(CH)₆] при наличии происходит посинения воды.
• 9. Определение жёсткости:
  • в мыльный раствор добавляем исследуемую воду,
  • При жёсткости воды выпадает осадок белого цвета.
• 10. Определение анионов кислотных осадков:
  • смешиваем исследуемую воду с 30% раствором уксусной кислоты (CH₄COOH),
  • по выпадению осадка судим о наличии кислотных осадков.

Результаты наших измерений приведены в таблице 3.

Табл. 3. Физико-химические показатели изученных водоемов

Результаты работы показали, что температура воды зимой в крупных водоёмах близка к 4,5°C; в более мелком и быстром ручье Овражьем равна 4,2°C, а в ручье Канальном 3,3°C.

Нейтральная кислотность равная 7,0-7,5 была зафиксирована во всех водоёмах. Данная кислотная среда, близкая к нейтральной, благоприятна для жизни и развития большинства организмов.

Наибольшая прозрачность воды наблюдалась в ручье Овражьем (вода серовато-жёлтого цвета). Объясняется это, по-видимому, лучшей фильтрацией через грунт, что указывает на цветность воды.

В отношении нитратов можно сказать, что нитраты встречаются почти во всех видах вод. Большое количество нитратов указывает на загрязнение в прошлом фекальными водами. По содержанию нитратов можно судить о процессе нитрификации отходов. Источником нитритов могут быть нарушения при использовании минеральных удобрений.

Отсутствие ионов железа и ртути указывает на то что на данной территории нет промышленных загрязнений.

Вывод

Проведено предварительное обследование реки Клязьмы и двух впадающих в нее ручьёв, включающие в себя описание физико-химических характеристик водоёмов. На основе полученных результатов дана краткая характеристика и предварительная оценка экологического состояния водоёмов. По проведенной нами работе ясно, что в марте 2004 года река Клязьма отличалась худшим качеством воды.

По-видимому, это связано с тем, что ручей Канальный и река Клязьма проходят вдоль сельскохозяйственных угодий и дачных посёлков. Вода, по мере продвижения по руслу, загрязняется стоками с полей, огородов и бытовыми стоками. Ручей же Овражий берёт начало в лесу и проходит по дну балки, минуя антропогенные зоны. Самый чистый и по физико-химической и биологической оценке является ручей Овражий.

Проведённая работа показала, что метод оценки физико-химических показателей, наряду с оценкой экологического состояния способом биоиндикации, может быть использован для оценки качеств воды. Два этих простейших метода дополняют друг друга.

Список литературы

• Буйволов Ю. А. Физико-химические методы изучения качества природных вод. – М.: Экосистема, 1997. – 17 с.
• Воробьёв Г.А. Исследуем малые реки. – Вологда: ВГПУ, изд-во «Русь», 1997. - 116 с.
• Ганьшина Л.А., Горидченко Т.П. Методика оценки экологического состояния водоёмов по организмам зообентоса. – М.; ЦСЮН, 1994. – 37 с.
• Изучаем водоёмы: как исследовать озёра и пруды (под ред. Л.А .Коробейниковой, Г.А. Воробьёва). Вологда: ВГПИ, изд-во «Русь», 1994. – 148 с.
• Котов А.А., Боголюбов А.С. Методы исследований пресноводного зоопланктона. – М.: Экосистема, 1997. –14 с.
• Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание рек (сост. А.С. Боголюбов). – М.: Экосистема, 1996. 21 с.
• Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озер (сост. А.С. Боголюбов). – М.: Экосистема, 1996. 21 с.
• Методика изучения перифитона и оценка сапробности водоёмов (сост. А.С. Боголюбов). – М.: Экосистема, 1997. 17 с.
• Методы исследований зообентоса и оценки экологического состояния водоёмов (сост. А.С. Боголюбов). – М.: Экосистема, 1997. 17 с.
• Методы изучения состояния окружающей среды: практикум по экологии, часть 2 (под ред. Л.А. Коробейниковой). Вологда: изд-во «Русь», 19956. – 102 с.

Работа выполнена во время прохождения полевого учебного практикума на биостанции "Экосистема".

Полевой Центр Фотогалерея Альбом на VK Презентация Летопись биостанции Статьи о биостанции Исследовательские проекты

Если у Вас есть детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевых исследованиях (исследованиях в природе) и уже набранные на компьютере (в электронном виде) - пишите нам, мы обсудим возможность и варианты их размещения на нашем сайте!

Кроме детских исследовательских (проектных) работ на нашем сайте Вы также можете ознакомиться с различными методическими материалами, "облегчающими жизнь" педагога - организатора исследовательской работы школьников в природе, а также самих учащихся - юных исследователей природы. Речь идет о методических пособиях и определителях объектов природы России. В нижеследующем списке приведены ссылки на страницы с описаниями выпущенных нами методических материалов по исследованиям в природе.

Познакомиться с изображениями и описаниями других объектов природы России и сопредельных стран - минералов и горных пород, почв, грибов, водорослей, лишайников, листостебельных мхов, деревьев, кустарников, кустарничков и лиан, травянистых растений (цветов), ягод и других дикорастущих сочных плодов, водных беспозвоночных животных, насекомых-вредителей леса, дневных бабочек, пресноводных и проходных рыб, земноводных (амфибий), пресмыкающихся (рептилий), птиц, птичьих гнезд, их яиц и голосов, а также млекопитающих (зверей), - можно в разделе Природа России нашего сайта.

В разделе Природа в фотографиях размещены также тысячи научных фотографий грибов, лишайников, растений и животных России и стран бывшего СССР, а в разделе Природные ландшафты мира - фотографии природы Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Африки, Австралии и Новой Зеландии и Антарктики.

В разделе Методические материалы Вы также можете познакомиться с описаниями разработанных экологическим центром "Экосистема" печатных определителей растений средней полосы, карманных определителей объектов природы средней полосы, определительных таблиц "Грибы, растения и животные России", компьютерных (электронных) определителей природных объектов, полевых определителей для смартфонов и планшетов, методических пособий по организации проектной деятельности школьников и полевых экологических исследований (включая книгу для педагогов "Как организовать полевой экологический практикум"), а также учебно-методических фильмов по организации проектной исследовательской деятельности школьников в природе. Приобрести все эти материалы можно в нашем некоммерческом Интернет-магазине. Там же можно приобрести mp3-диски Голоса птиц средней полосы России и Голоса птиц России, ч.1: Европейская часть, Урал, Сибирь.

на сайте www.eсоsystеmа.ru Панорамный фильм по экологии (VR-360) на нашем Youtube канале Поделиться/Share: