Проектная работа «Исследование экологического состояния родника на территории д.1-е Цветово» 9 класс

Исследование экологического состояния родника на территории

д.1-е Цветово

Авторы проекта:

Божко Александр,

Долинко Юлия,

обучающиеся 9 класса

МБОУ «Новопоселёновская средняя общеобразовательная

школа», Курского района

Курской области

Руководитель проекта:

Поляничева Нина Олеговна,

учитель биологии и химии

МБОУ «Новопоселёновская средняя общеобразовательная

школа», Курского района

Курской области

Актуальность темы.

Актуальность выбранной темы состоит в важности подземных вод для питания рек, озер и прудов, использования подземных вод для бытовых и других нужд.

Проблема.

Проблема исследования заключается в том, что на территории д.1-е Цветово расположен родник, который протекает через д. Новопоселёновку (между улицами Мирная и Дружбы), далее в черте города по улицам Хвойная и 1-я Силикатная, вдоль железнодорожного полотна, и в районе п. Аккумуляторный впадает в реку Сейм. А река Сейм, в свою очередь, является важной водной артерией города Курска. В течение последних трёх лет местные жители устроили вблизи этого источника мусорную свалку. Малые реки должны сохраняться, так как они являются важной частью водного фонда города. Мы считаем, что одной из причин ухудшения водоснабжения стало исчезновение и загрязнение родников.

Цель проекта:

Поскольку общее состояние водных ресурсов в районе д.1-е Цветово испытывает антропогенную нагрузку, вопрос о разработке программы действий по улучшению состояния водных ресурсов актуален как никогда ранее. Поэтому целью работы проектно-исследовательской группы стало проведение мониторинга состояния и благоустройство родника, расположенного вблизи школы.

Задачи работы:

1. Изучение литературы по теме «Родники», материалов краеведческого характера, документов Областной Думы и администрации Курского района по экологической проблеме.

2. Для активизации работы по сохранению родников запланирована акция «Родник — бесценный дар» в рамках недели биологии.

3. Проведение исследования состояния воды в роднике.

4. Разработка методики составления экологического паспорта родника.

5. Заполнение экологического паспорта родника, расположенного вблизи школы на территории д.1-е Цветово.

6. Организация экологического ликбеза и образовательной работы среди обучающихся школы.

Описание проблемы.

Более 70% нашей планеты покрыто водой, но только крошечную ее часть, всего 2,5%, составляет вода пресная, причем основная ее масса законсервирована в ледниках Антарктиды, Арктики, в вечных снегах и льдах горных вершин. И совсем ничтожное количество — в реках, озерах, в ручьях, под землей и в виде облаков. Но именно эти малые проценты и дают всему существующему на планете возможность жить. Вода для жителей Земли бесценна, ее ничем нельзя заменить.

Вода необходима любому организму. Она участвует во всех жизненных процессах; вода — это 80% содержимого каждой клетки нашего тела. Иными словами, от нее напрямую зависит здоровье и жизнь человека.

Вода на Руси издавна считалась даром Божьим, источником благодати духовной, здоровья телесного. Наконец-то учёные «открыли» то, что нашим предкам было известно давным-давно: ВОДА ЖИВАЯ! Она имеет память, она быстро впитывает информацию окружающего пространства, она мгновенно реагирует на человеческие мысли. Сегодня это научно доказано. Но нашим с Вами бабушкам и дедушкам эти доказательства были не нужны, они и так знали, какие чудеса можно творить с помощью воды и мысли. Русский фольклор, на который мы сегодня смотрим «свысока», считая себя «слишком развитыми», забывая о том, что он хранит для нас крупицы древнейшей мудрости наших предков, может прояснить многие вещи. Изучая фольклор, можно сделать выводы о том, какие «высокие» отношения с водой были у наших премудрых бабушек и дедушек:

Вода-водушка,
Водяна Матушка,
Дозволь воды твоей пити,
Мне на здраву, тебе во славу!

Вода-водица, светла сестрица!
Просыпайся, сил набирайся,
И мне передавай!

Водица-царица
Всем помощница!
Помогала лугам,
Помоги и нам!

Матушка-Водица,
Чистая Девица!
Купель освяти,
Дитятко благослови!
В красоте я дочку искупну.
Купайся, доченька, мала,
Будет личико чисто, как вода.
Купель с первоцветом и чередой,
Будешь ясною звездой.

Дана — водица, живая криница!
Я тебя из рога выливаю,
Всевышнего Бога прославляю!
Принеси нам здоровье и очисти тела,
Осветли помыслы, как луч утренний луга и леса осветляет.

Вода — огромное богатство и самое дешевое лекарство. Но при одном условии: она должна быть чистой. К сожалению, при той экологической ситуации, которая сложилась сейчас, наиболее серьезные опасения вызывает именно качество питьевой воды.
Многие водные источники сегодня загрязнены. Вода в водоемах содержит множество токсических веществ.

Говорят, что вода на планете, как зеркало отражает уровень духовного сознания человечества. Сегодняшнее состояние воды, которую рискованно пить даже из некоторых родников и из артезианских скважин красноречиво говорит нам о том, до чего же мы докатились. До экологической катастрофы, которая является следствием духовной нищеты.

Раньше воду никто специально не очищал, вернее, она сама постоянно очищалась мудрейшим природным способом, и была кристально чистой. — Сегодня наизобретали, и до сих пор изобретают разные сложнейшие системы очистки, всевозможные виды фильтрации, однако, вода на планете с каждым годом становится грязнее. И если человечество прямо сейчас не предпримет активных действий, то водного кризиса нам не миновать. Чистая вода и чистый воздух могут очень скоро стать самой дорогой вещью в мире — дороже всех денег и дороже всего золота мира. Тогда-то, быть может, люди, всю жизнь потратившие на зарабатывание денег любым способом, наконец-то поймут, что их есть и пить нельзя, дышать ими тоже нельзя.
Гораздо важнее думать не о том, как нам очистить воду, а о том, как нам всем вместе, живущим на Планете, изменить свой образ жизни, чтобы прекращать её загрязнять. Всем ведь известна мудрая поговорка: чисто не там, где убирают, а там, где не мусорят. Если мы просто прекратим сливать в природные источники воды отходы своей жизнедеятельности, то об очистке воды можно даже не думать, поскольку в воде, как и в любом другом живом организме нашей планеты заложена функция самоочищения, и если мы не будем ей мешать, она будет работать на все 100%. А если мы ещё и поможем водичке своими благими делами и добрыми мыслями, то этот процесс очищения можно значительно ускорить.

Поэтому, говоря сегодня об экологии, мы говорим не об изменении жизни, а об ее спасении. Водопроводная вода, которую мы пьем, не соответствует нормам. И вполне возможно, что в ближайшее время человечество обратится к чистым родникам, где вода кристально прозрачна и полезна для здоровья.

Но в каком состоянии находятся сейчас родники?

Курский район Курской области не является исключением, где человек воздействует на природу наступательно и последствия такого воздействия вызывают тревогу: водные источники загрязняются бытовыми отходами.

Учащиеся школы зажглись идеей акции «Родник – бесценный дар» в рамках экологической работы, проводимой в школе.

Поэтому обучающиеся школы решили сохранить те природные источники, которыми люди пользуются многие годы, очистить эти родники, ключи, продлить им жизнь.

Разработка методики составления экологического паспорта родника.

Составление экологического паспорта родника

проводится по следующей методике:

1. Проведение экскурсии к роднику.

2. Проведение водопроницаемости и водоупорности.

3. Определение характера источника.

4. Определение дебита родника.

5. Куда течет вода источника.

6. Мониторинг состояния воды в роднике.

7. Описание растительности вблизи родника.

8 . Фиксация данных в дневник наблюдения.

9. Составление паспорта родника.

1. Проведение экскурсии к роднику.

При проведении экскурсии обнаружить количество родников, которые могут находиться в нижней части речной долины и холма, на дне лощин, оврагов, распадков. При обнаружении родника внимательно рассмотреть и описать все характерные черты, указанные в паспорте.

В природе встречаются различные виды родников: лесные, речные, луговые.

Все источники на изучаемой территории нумеруются и наносятся на план или карту, указывая положение источника по отношению к ближайшему населенному пункту, ручью, реке, озеру. Затем выясняются причины расположения данного источника в данном месте, определяется рельеф местности.

2. Проведение водопроницаемости и водоупорности.

Проводится в классе:

— от источника берутся образцы пород – песка и глины;

— образцы пород из водоносного и водоупорного горизонтов насыпаются в воронки и обильно смачиваются водой;

— определить в какой воронке быстрее просачивается вода;

— сделать вывод о различной водопроницаемости пластов и значении этого свойства в образовании подземных потоков воды.

3. Определение характера источника.

Выход воды из родника может быть: спокойным, бурлящим, бьющим струйками и фонтаном.

При отсутствии напора вода вытекает спокойно, изливаясь только под влиянием силы тяжести. При напоре она бурлит, бьет струйками или образует фонтан.

4. Определение дебита родника.

Дебит родника – это его мощность, т.е. возможный расход воды.

Его можно определить так:

лопатой делается углубление на дне, при отсутствии у родника желоба в срез углубления вдавливается кусок жести, согнутый в форме желоба. Под желоб ставится стеклянная банка емкостью 1 литр, и по секундомеру вычисляется время заполнения банки водой.

Следует вычислить расход воды за 1 час.

5. Куда течет вода источника.

Родники могут быть истоком ручья или реки, давая им жизнь. Если не будет родников, исчезнут водотоки.

Необходимо установить участие родника в питании водотока, для этого необходимо пройти вдоль ручья в верхнем и нижнем течении.

6. Мониторинг состояния воды в роднике.

Чтобы узнать, какая вода в роднике или источнике, надо провести ряд измерений и простых химических испытаний.

1. Температуру воды, взятой из источника, определяют погружением термометра на 3-5 мин. в сосуд с водой сразу после наливания воды. Второй способ – при погружении термометра в стекающую струю воды. Не вынимая его из воды, проводят отсчет по шкале. Для питьевой воды государственным стандартом определяется температурный предел 7-12º С. Проведите определение. Запишите данные в журнал наблюдений.

2. Плотность воды. Вода из источника наливается в цилиндр на 100 мл. Плотность ее зависит от растворенных в ней веществ. Ее определяют ареометром, где деление 1 посредине школы. Величина плотности записывается с точностью до третьего знака после запятой. Одновременно с плотностью должна быть измерена температура воды.

3. Цветность зависит от присутствия в воде солей железа и гуминовых кислот. Цветность можно определить путем сравнения с дистиллированной водой или бесцветным конденсатом из котельной. Два стакана из бесцветного стекла (или два одинаковых цилиндра из учебного кабинета) заполняют водой: один – дистиллированной или конденсатом, другой – исследуемой. Цвет воды рассматривают, сравнивая стаканы на фоне листа белой бумаги при дневном свете, сбоку, затем сверху, подложив лист белой бумаги под дно стакана. Наблюдаемый цвет записывается по интенсивности окраски: бурый, светло-коричневый, желтый, светло – желтый, бесцветный. Мутную воду перед анализом на цветность следует отфильтровать.

4. Характер и интенсивность запаха воды определяют следующими испытаниями:

— ощущение воспринимаемого запаха только что набранной воды при температуре окружающей среды (землистый, хлорный, бензиновый и т.д.);

— определение запаха при нагревании до 20º С (воду нагревают в круглодонной колбе на спиртовой или газовой горелке). Для этого отбирается 100 мл воды в колбу, которую закрывают пробкой. После нагревания содержимое колбы перемещают вращательными движениями, частично открывая пробку и определяют интенсивность запаха;

— определение запаха при температуре 60º С: 100 мл воды родника наливают в плоскодонную колбу, закрывают часовым стеклом и подогревают на водяной бане до 50-60º С. Сдвигая стекло в сторону, быстро, органолептически, определяют характер и интенсивность запаха.

Таблица 1. Шкала запаха воды

Интенсивность запаха

Примечание: в случае затруднений в определении запаха можно прибегнуть к экспертной оценке 3-5 человек. Мнение большинства является экспертной оценкой.

5. Характер вкуса и привкусов воды также можно определить органолептическим методом. При этом определение запаха предшествует определению вкуса (исключение – вода, оцененная по шкале запахов баллами 4 и 5 – ее нельзя пробовать на вкус).

Различают четыре основных вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами.

Характер вкуса или привкуса различают по ощущениям, набирая воду в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживая ее во рту на 3-5 сек.

В лабораторных условиях или при испытании у источника воду нагревают до 20º С и оценивают по пятибалльной шкале.

Таблица 2. Шкала привкусов питьевой воды

Интенсивность вкуса и привкуса

Примечание: при определении вкуса и привкуса воды также следует прибегать к экспертной оценке 3-5 человек и выявлять мнение большинства.

6. Кислотность воды.

Для этого взять универсальную лакмусовую бумагу и цветную шкалу к ней. Смочить бумажную ленточку водой, наблюдая изменение ее окраски, сравнить с цветной шкалой, где нанесены величины водородного показателя рН. Если рН=7, вода не содержит свободных кислот и щелочей. Если рН не равен 7, то вода имеет кислую или щелочную реакцию.

Запишите величину рН по шкале, подержав бумажку в воде примерно 20 сек.

Таблица 3. Цветовая шкала и величина рН.

pH цвет индикатора

Запишите величину рН и реакцию воды на индикатор.

7. Взвешенные примеси воды.
Предварительно взвесьте на технохимических весах бумажный фильтр. Затем профильтруйте через него 200 или 500 мл воды из источника. Высушенный на воздухе фильтр снова взвесьте. Разница между вторым и первым взвешиванием покажет, сколько граммов нерастворимых частиц взвеси содержится в воде.

Рассчитайте содержание нерастворимых частиц в 1 л воды из источника. Для этого величину массы взвешенных частиц умножьте на отношение 1000 мл к величине объема фильтруемой воды. Например, на 1000/200=5.

M=(M₂-M₁)X1000/V (г/л), где
М — масса взвешенных частиц, г;
М₂ — масса фильтра после фильтрования, г;
высушивания, г;
M_l — масса чистого сухого фильтра, г;
V — объем фильтруемой воды, мл.

8. Растворенные примеси воды.

Мерной колбой на 100 мл отмеряется отфильтрованная вода и небольшими порциями выливается в большую фарфоровую чашку, предварительно взвешенную на технохимических весах. Выпаривание лучше проводить на водяной бане.

После выпаривания чашка взвешивается, и разница показывает массу растворенных веществ. Умножив ее на 10, получаем концентрацию растворенных веществ в г/л воды (общая минерализация).

Чаще всего родники — это выходы подземных вод пресного характера. Хотя редко, но могут встретиться минеральные источники, в которых содержание солей выше, чем в пресной воде. Если скорость истечения воды из них небольшая, то они не имеют широкого потребительского значения, но могут использоваться местными жителями (особенно железистые и гидрокарбонатные воды) в качестве лечебной питьевой воды.

Если величина общей минерализации превышает 5 г/л, то можно определить качественным путем наличие основных растворимых примесей; если не превышает 5 г/л, то качественный анализ в школьных условиях проводить нет смысла.

9. Качественное определение растворимых примесей воды.

Сульфаты (соли серной кислоты) определяют по помутнению воды в пробирке от растворов хлорида или нитрата бария.

Хлориды (соли соляной кислоты) определяют помутнением воды от раствора ляписа (нитрата серебра) или нитрата свинца с последующим охлаждением в струе холодной воды.

Гидрокарбонаты (кислые соли угольной кислоты) определяют только при величинах рН, равных или больше 7. Для этого к исследуемой воде прибавляют по каплям раствор соляной кислоты. Интенсивное выделение пузырьков газа без запаха свидетельствует о наличии гидрокарбонатов.

Если при выпаривании воды сухой остаток имеет желтый или желтоватый цвет, то следует сделать в разных пробирках пробы на соли железа растворами желтой и красной кровяных солей, а также роданида аммония или калия. Признаки — появление осадков синего цвета от кровяных солей и кроваво-красного окрашивания от роданида — свидетельствуют о наличии ионов железа.

Если на остаток после выпаривания подействовать раствором соляной кислоты и при этом будет наблюдаться вскипание с выделением пузырьков газа, значит вода обладает гидрокарбонатной жесткостью.

Если остаток вскипает, то в нем содержатся хлориды или сульфаты.

Если вода на вкус соленая или горько-соленая, то можно проверить сухой остаток на наличие солей натрия или калия. Для этого на кончике чистого ножа из нержавеющей стали внести немного сухого остатка в наружный конус пламени горелки. Желтая окраска пламени горелки укажет на соли натрия, сиренево-фиолетовая — на соли калия, кирпично-красная — на соли кальция.

7. Описание растительности вблизи родника.

Растительность различают по типам: древесная, кустарниковая, травянистая, мохово – лишайниковая. Также определяется видовой состав флоры вблизи родника.

8 . Фиксация данных в дневник наблюдения.

Исследователь ведет дневник наблюдений, чтобы систематизировать, сравнить, сопоставить результаты наблюдений, сделать выводы и заключения. Свойства и состав воды разных источников, изученных вами в своем районе, занесите в журнал наблюдений, форма которого может быть примерно такой.

Таблица 4. Форма лабораторного журнала.

Название, N
источника, место на карте

Можно сделать картотеку родников по этой форме, а на обороте карточки дать описание растений и животных вблизи родника, а также другие сведения: например, историю родника.

9. Составление паспорта родника.

Паспорт родника.

• Номер источника

• Название источника

• Область

• Район

• Населенный пункт

• Элемент рельефа

1. Геологические условия выхода воды

• Характеристика пласта, из которого вытекает подземная вода

• Породы водоупорного пласта

• Выход воды на поверхность (из трещин, промежутков между частицами пород и т. д.)

• Характер вытекания воды (вытекает спокойно, бурлит, бьет струйками, фонтанирует и т. д.)

2. Растительность вблизи родника

3. Физические особенности воды источника

• Прозрачность воды

• Запах

• Вкус

• Осадок (количество, цвет) Состав осадка:

— железистый
— известковый
— кремнистый

• Температура воды.

• Замерзание источника
  Сроки замерзания

• Дебит источника.

4. Участие источника в питании ручья, реки, озера

5. Влияние родника на окружающую местность (провалы, оседания, оползни, размывы, заболачивание и т. д.)

6. Хозяйственное использование источника

Механизм и этапы реализации проекта.

Проект рассчитан на один год и представляет собой сочетание элементов исследовательской работы и социального проекта. Исполнители — обучающиеся 9 класса МБОУ «Новопоселеновская средняя общеобразовательная школа».

Сроки проведения – июнь 2013 — март 2014 г. Работа носит сезонный характер, поэтому в ней выделены несколько временных этапов:

1.    Лето 2013 года – формирование проектной  группы, постановка проблемы, изучение общественного мнения, сбор реферативного материала.

2.     Лето 2013 года – первичный мониторинг, отбор проб воды родника.

3.    Осень 2013 года – благоустройство родника, проведение исследований проб воды, отобранных в роднике.

4.     Зима 2013-2014 года – расширение источниковой базы, оформление паспорта родника.

5.    Весна 2014 года – проведение образовательной работы среди обучающихся школы,  оформление отчёта о проделанной работе, защита проекта (на неделе биологии).

Предварительные результаты.

За период с июня 2013 по март 2014 г. нами была сформирована проектная группа из числа обучающихся 8 класса, занимающихся кружковой работой по химии, поставлены цели и задачи работы, проведен сбор реферативного материала (с участием 8, 9, 11 классов).

Летом 2013 г. произведён отбор проб воды родника и первичный мониторинг: определен тип источника, его характер и мощность, температура и плотность, цветность, характер запаха и вкуса. Гидрологическое исследование показало, что вода из источника вытекает спокойно ( слышно журчание родника с дороги в 3 м от него). Характер пласта, из которого вытекает вода – глина; выход воды на поверхность – из промежутков между участками породы; дебит родника составил 23 л/ч.

В октябре родник был обустроен: убран мусор вокруг родника, вырублен сухой кустарник, источник очищен от опавших веток и валежника. С наступление морозов вода в роднике замерзает.

Затем проводились лабораторные исследования: по показателю уровня кислотности,  качественное определение растворимых примесей воды (сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов). Полученные результаты мы сравнивали с дистиллированной водой.

Уровень рН в исследуемом роднике оказался в интервале 7, что соответствует нейтральной среде. Реакция с раствором нитрата серебра подтвердила отсутствие солей соляной кислоты в воде. Отмечено повышенное содержание сульфатов в роднике, что связано с процессами химического выветривания и растворения серосодержащих минералов. Реакция на гидрокарбонаты показала отсутствие солей угольной кислоты в образце. Цвет воды у истока родника — красноватый, это обусловлено вымыванием водой корней деревьев. Далее по течению ручей становится прозрачным.

Определение характера вкуса и привкусов воды осуществлялось органолептическим методом, определение кислотности воды при помощи универсальной индикаторной бумаги.

Растительность вокруг родника – древесно — кустарниковая, травянистая. В связи с переувлаженением местности древесно-кустарниковая растительность представлена ольшаниками, ивняками, а травянистая — болотно-луговой растительностью. Для русла характерны влаголюбивые растения из экологической группы гигрофитов (купающих корни в воде) и мезофитов: сердечник — из крестоцветных, луговой чай — из первоцветных, чистяк весенний — из лютиковых, гравилата речного — из розоцветных, горца змеиного — из гречишных, калужницы болотной — из лютиковых, поручейника — из зонтичных и многих других. Распространены различные виды осок, таволга вязолистная, тростники, камыши.

Ольшаники представлены в основном ольхой клейкой. Деревья увиты хмелем и паслёном сладко-горьким.

Ивняки состоят из различных видов ив, увитых “лианами” (паслён, хмель и др.).

Все действия фиксировались в дневнике проекта.

Результаты лабораторных исследований сведены в таблицу:

Таблица 5.

Показатели

На неделе биологии проектная группа   подготовила отчёт о проделанной работе, выступила с защитой проекта.

План проведения мероприятий на неделе биологии

№

п/п

В настоящее время (март 2014 года):

        начата подготовка к новому полевому сезону;

        оформляются агитационные материалы, призывающие бережно относится к таким дарам природы, как чистая вода из её недр;

        ведётся экологическая разъяснительная работа  среди школьников младших и средних классов.

По итогам полевых и лабораторных исследований составлен паспорт родника.

Паспорт родника

        Номер источника  — №1.

        Название источника – Цветовский.

        Область – Курская.

        Район – Курский.

        Населенный пункт – д.1-е Цветово.

        Элемент рельефа  — низменность, луговой родник.

1.     Геологические условия выхода воды

Характеристика пласта, из которого вытекает подземная вода – глина, 0,5м.

Породы водоупорного пласта – глина.

Выход воды на поверхность — из промежутков между частицами пород.

  Характер вытекания воды  — вытекает спокойно.

2.     Растительность вблизи родника – древесно-кустарниковая, травянистая.

3.     Физические особенности воды источника

         Прозрачность воды – прозрачная.

         Запах — не ощущается потребителем, интенсивность запаха -1 балл.

        Вкус — вкус не заметен потребителем, интенсивность привкуса – 1 балл.

         Уровень кислотности – 7 рН.

         Температура воды – 14 °С

         Дебит источника  — 23 л/ч.

4.    Участие источника в питании водоемов  — впадает в реку Сейм.

5.     Влияние родника на окружающую местность – у истока образует небольшое проседание.

6.   Хозяйственное использование источника – используется для хозяйственных нужд жителями (для водопоя скота, птицы, полив приусадебных участков).

Исходя из изученной литературы и результатов лабораторного исследования экологического состояния родника, мы сделали следующие выводы:

• проанализировав литературные источники о значении родников, мы пришли к заключению, что данная проблема актуальна для современного общества;

• изучив методики исследования можно утверждать, что они приемлемы для исследовательской работы обучающихся средних общеобразовательных школ;

• родниковую воду по исследованным нами параметрам можно считать экологически чистой, но не для питьевых нужд людей;

• для сохранения малых водных источников необходимо поддерживать их чистоту;

• составлен экологический паспорт родника.

Список источников и литературы:

1. https://www.ecolog46.ru/index.php?item=478&node=18&task=show&type=nodes Департамент экологической безопасности и природопользования Курской области

2. Резников А. А. Методы анализа природных вод. – М.: Изд-во «Недра», 1970 г., 488 с.

3. Муравьев А. Г. Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки. – Изд-во «Крисмас+», 2011 г., 264 с.