Озеро Маслеево Дзержинского района

IV Межрегиональный интернет-конкурс для школьников

«Химия настоящего и  будущего»

 

                                                        

 

Тема: «Белая кувшинка – символ чистоты озера Маслеево?»

Исследование  процессов самоочищения озера Маслеево Дзержинского р-на

 

Тип работы: исследовательская работа

Секция: экология

 

 

Автор:

Елгин Илья

г. Зеленогорск,

Красноярский край

МБОУ «СОШ № 170», 8Б класс, лаборатория «Исследователь» МОУ ДОД ЦДОД «Центр экологии, краеведения и туризма»

 

 

Руководители:

Стародубцева Ж.А. – зам. директора по НМР МОУ ДОД ЦДОД «ЦЭКиТ»,

Елгина Н.Ю. – зам. директора         по УВР  МБОУ «СОШ №170»

 

 

 

 

 

ЗАТО г. Зеленогорск 2012

 

Оглавление

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

Глава I. Литературный обзор……………………………………………………………....4

1.1. Биоиндикаторы и биоиндикация……………………………………......................….4

1.1.1. Беспозвоночные животные  –  биоиндикаторы………………………………….....4

1.1.3. Водоросли – биоиндикаторы……………………………………………………..…5

1.2. Загрязнение  водоемов………………………………………………………………….6

1.3. Самоочищение водоемов………………………………………………………………7

1.4. Оценка экологического  состояния водоема и интенсивности  процессов самоочищение по величине  продукции и деструкции органического  вещества…………………………………………………………………………………..….8

1.4.1. Методика  определении продукции и деструкции  органического вещества по изменению содержания О_{2………………………………………………………………………………………………..}9

1.4.2. Методика определения концентрации РК в воде………………… ……………..10

Глава II. Основная часть…………………………………………………………………. .12

2.1. Оценка экологического состояния озера Маслеево с помощью беспозвоночных животных, 2010, 2011 гг………………………………………………………………….  12

2.2. Оценка экологического  состояния озера Маслеево с  помощью водорослей. …….15

2.3. Макрофиты – показатели  самоочищения озера Маслеево………………………….16

2.4.Определение величины продукции и деструкции органического вещества……………………………………………………………………………….…….18

Глава III. Результаты……………………………….……………………………….…..….18

Выводы……………………………………………………………………………….……..18

Список литературы………………………………………………………………………...19

Приложения……………………………………………………………………………….. 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Существование человечества немыслимо  без жизненно важных природных ресурсов, одним из которых является вода. Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания  всех форм жизни на земле. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.

      Водный кризис  угрожает обществу не потому, что на земле не хватает  воды, а потому что человек  своей непродуманной деятельностью  портит огромные количества чистой природной воды.

     В течение двух лет, в июле 2010, 2011 гг. я был участником летнего полевого лагеря «Махаон» на берегу оз. Маслеево в Дзержинском районе. Нами был замечен парадокс: на озере, испытывающем значительный антропогенный пресс, (по берегам озера огромные свалки мусора) цветет белая лилия – символ чистоты???

Я выдвинул гипотезы:

Гипотеза 1: в озере Маслеево вода чистая, за счет активно происходящих процессов самоочищения водоема.

Гипотеза 2:    белая лилия приспособилась к существованию в загрязненных  водоемах.

 

Цель исследования - оценить экологическое состояние озера Маслеево.

Задачи:

1. Изучить методы биоиндикации, используемые для определения  качества воды и процессов  самоочищения озер.

2. Провести сравнительный анализ качества воды озера Маслеево в 2010, 2011 годах с помощью биоиндикаторов.

3. Выявить среди прибрежно-водных  растений виды – индикаторы  процессов самоочищения озера  Маслеево.

4. Установить интенсивность процессов  самоочищения озера Маслеево.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

 

1.1. Биоиндикация и биоиндикаторы

О возможности использования живых  организмов в качестве  показателей  определённых природных условий  писали ещё учённые Древнего Рима и Греции. По современным представлениям  биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности,  развития  которых служат  показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - это метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по фактору встречи, отсутствия или особенностям развития организмов- биоиндикаторов[5].

Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда. Какой  бы совершенной ни была современная  аппаратура, она не может сравниться с «живыми приборами», реагирующими на те или иные изменения, отражающие воздействие всего комплекса факторов, включая сложные соединения различных ингредиентов[1].

       В качестве биоиндикаторов можно использовать ряд живых объектов как растительного, так и животного происхождения: позвоночные и беспозвоночные животные, низшие растения (водоросли), высшие растения (макрофиты), грибоподобных организмы (например, сапролегния) и др.

1.1.1. Беспозвоночные животные  – биоиндикаторы

O чистоте водоемов можно судить по видовому разнообразию беспозвоночных животных [1]. Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды [1].

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).

Для оценки чистоты воды в водоемах используют простой метод с помощью  индекса Майера [2].

                                                                                   

 

 

Таблица 1

Классификация беспозвоночных животных по Майеру

Обитатели чистых вод	Организмы средней чувствительности	Обитатели  загрязненных вод
Нимфы веснянок Нимфы подёнок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Бокоплавы Дафнии, циклопы	Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров долгоножек Моллюски: катушки, живородки, двухстворчатые. Личинки мошки	Личинки комаров- звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Малощетинковые черви Плоские черви

 

Расчёты производятся следующим образом: количество обнаруженных групп из первого столбца таблицы умножают на три; из второго на 2; из третьего – на 1. Получившиеся цифры складывают. По значению полученной суммы делают выводы о степени загрязненности водоёма: если сумма больше 22 – вода первого класса качества (очень чистая); если в интервале от 17 до 21 – второго класса качества (чистая вода); от 11 до 16 баллов – третьего класса качества (умеренно загрязненная). Все значения менее 11 характеризует водоем как грязный [2].

1.1.2. Водоросли – биоиндикаторы

   В качестве индикаторов загрязнения воды органическими веществами наряду с другими организмами используются водоросли [3].

 Альгоиндикация - это метод оценки чистоты воды с помощью водорослей. Водоросли являются биоиндикаторами, то есть одни живут только в чистых водах и не терпят загрязнения (олигосапробы), другие обитают в условиях умеренного загрязнения (меза-сапробы – альфа, бета), а третьи предпочитают загрязнённую воду (полисапробы).

 

Сапробная значимость водорослей по Т.Я. Ашихминой [2].

Зона сапробности	Название водорослей
Олигосапробная	космариум, меридиан, анабена, фрагилярия, цимбела, астерионелла, симбела, диатома, стихококкус
Бета – мезасапробная	диатома, синедра игольчатая, циклотелла, клостериум, табелария, навикула, коконейс, кладофора, пинулярия, улотрикс, спирогира, фрагилария, астерионелла, педиастриум, мелозира, циматоплеаура, сценедесмус, клостериум
Альфа – мезасапробная	ницшия игловидная, хламидомонада, стефанодискус, циклотела,  навикула, факус, клостериум
Полисапробная	хлорелла, эвглена зеленая

 

1.2. Загрязнение водоемов

       Основными      источниками     загрязнения   водоемов     являются хозяйственно-бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки. Хозяйственно-бытовые и сельскохозяйственные стоки содержат большое количество всевозможных органических веществ, детергентов, пестицидов, минеральных удобрений и продуктов их распада, тогда как промышленные имеют огромный набор разнообразных химических соединений, большинство которых являются токсичными [15].

      Загрязненность многих водоемов РФ превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в среднем по нефтепродуктам на 47-63%, фенолам на 45-68%, легкоокисляемым органическим веществом (БПК5) на 20-23%,аммиачному азоту на 24% и т.д. [15].

       Загрязнения водоемов подразделяют  на аллохтонное – вносимое извне, и автохтонное - собственное загрязнение. Автохтонное загрязнение происходит в результате жизнедеятельности водных организмов, в том числе и прибрежно-водной растительности. После отмирания в среду поступают их метаболиты, биогенные вещества и продукты распада. Аллохтонные загрязнения – это все то, что приносят в водоемы сточные воды, поверхностные стоки, дождевые и воздушные массы [4].

   Особой  формой загрязнения является  эвтрофирование водоемов, то есть  обогащение их биогенными веществами, что приводит к интенсивному развитию водорослей и прибрежных растений. Это чаще всего происходит за счет поступления в водоемы бытовых и сельскохозяйственных стоков. Способность водной растительности к накоплению и использованию этих веществ (прежде всего фосфора и азота) делает их активными участниками процесса самоочищения природных вод. Загрязнение водоемов приводит к изменению структуры сообществ, их видового и    количественного    состава.   Интенсивные     загрязнения сельскохозяйственными и бытовыми стоками приводят к зарастанию и заболачиванию водоемов, а промышленными - к нарушению и полной деградации биоценозов [4].       

 

 

 

1.3. Самоочищение водоемов

Водоемы обладают уникальным свойством – способностью к самоочищению. Под самоочищением понимается комплекс воздействия химических, физических и биологических факторов на экосистему водоема, в результате деятельности которых качество воды приходит к первоначальному (или близкому к нему) состоянию. Разумеется, это наблюдается при небольшой степени загрязнения водоемов [15].

К физическим факторам относятся такие процессы, как седиментация взвешенных веществ, ветровые перемешивания, течения, колебания температур и др.

 Химические процессы самоочищения – это окисление и распад органических веществ в водоеме, которые приводят к появлению в среде относительно простых соединений (аммиак, углекислота, нитраты, сульфаты, фосфаты, метан). Последние в дальнейшем утилизируются различными гидробионтами.

Биологическое самоочищение водоемов осуществляется за счет жизнедеятельности растений, животных, грибов, бактерий и тесно связано с физико-химическими процессами. В этом процессе принимают участие практически все население водоемов. Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения.

1 группа: прибрежные растения: тростник, рогоз, камыш, ирис, аир, манник. Очистка воды от растворенных и взвешенных частиц осуществляется с помощью корней. Так, в лабораторных экспериментах заросли тростника и рогоза задерживали водными корнями до 90% взвешенных веществ, содержащихся в животноводческих стоках. [13, 15].

2 группа: растения, плавающие на поверхности - ряска, кубышка, кувшинка, сальвиния, водокрас и др. [15].

3 группа: полностью погруженные растения, их роль сводится к механическому задерживанию взвесей и органических веществ - рдесты, роголистники, уруть, элодея.

В зарослях водных растений осаждается значительное количество приносимых с водой минеральных и органических взвесей. Гидрофиты являются биофильтром, предохраняющим водную массу от загрязнений. Эта особенность дает возможность использовать заросли гидрофитов для улучшения качества воды, сбрасываемой в реки и водоемы. Многолетние наблюдения, выполненные в лаборатории озероведения, позволяют считать, что наиболее благоприятным фактором для формирования хорошего качества воды при достаточном водообмене является зарастание акватории до 30-40% при биомассе растений до 1,5 кг воздушно-сухого вещества на 1 – 2 м. зарослей [13, 15]. Содержание кислорода в воде под влиянием растений всех трех групп увеличивается, в результате чего происходит быстрое окисление органического вещества, ускоряется процесс нитрификации, усиливается потребление фотосинтетиками свободной углекислоты.