Работа посвящена изучению качества природных вод прудов близ села Нижняя Банновка (Саратовская область) методами биоиндикации. В качестве биоиндикаторов выступили организмы макрозообентоса. Сбор материала был произведен во время проведения летней экологическеской школы под руководством Некрасовой С.В.
Вложение | Размер |
---|---|
bioindikatsiya_2012god.doc | 725.5 КБ |
Муниципальное автономное образовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 95 с углубленным изучением отдельных предметов»
Определение качества природных вод методом биоиндикации
(на примере исследования прудов близ Нижней Банновки)
Выполнила: ученица 8а класса
Козлова Дарья
Руководитель: к.п.н. учитель экологии
Некрасова Светлана Валерьевна
Саратов 2013
Введение
В течение ряда лет региональным отделением Союза охраны птиц России проводится летняя экологическая школа-лагерь близ села Нижняя Банновка Красноармейского района Саратовской области. Учащиеся нашей школы неоднократно принимали участие в работе полевой школы. В ходе работы школы проводились занятия по гидробиологии, зоологии, ботанике, орнитологии.
Летом 2012 года я принимала участие в полевой школе. Это экспедиция мне очень понравилась, особенно занятия по гидробиологии. Поэтому я решила подготовить реферат по теме биоиндикационного исследования природных вод (исследование качества воды по макрозообентосу).
Глава 1. Физико-химические показатели качества природных вод.
Под качеством природной воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01–77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.
Взвешенные твердые примеси, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды. Содержание в воде взвешенных примесей, измеряемое в мг/л, дает представление о загрязненности воды частицами, в основном, условным диаметром более 1·10-4 мм – табл. 1.1. При содержании в воде взвешенных веществ менее 2–3 мг/л или больше указанных значений, но условный диаметр частиц меньше 1·10-4 мм, определение загрязненности воды производят косвенно по мутности воды [1].
Таблица 1.1
Характеристика вод по содержанию взвешенных примесей
1.2.Мутность и прозрачность
Мутность воды вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: мутность не заметна (отсутствует), слабая опалесценция, опалесценция, слабомутная, мутная и сильная муть.
В России мутность чаще всего измеряют в нефелометрических единицах мутности НЕФ (NTU) для небольших значений в пределах 0–40 НЕФ (NTU), например для питьевой воды. В условиях большой мутности обычно применяется измерение единиц мутности по формазину (ЕМФ). Пределы измерений – 40–400 ЕМФ. Индикатор по НЕФ (NTU) – рассеивание излучения, по ЕМФ – ослабление потока излучения.
Наряду с мутностью, особенно в случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, и их определение затруднительно, пользуются показателем «прозрачность». Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Характеристика вод по прозрачности
1.3. Запах воды
Характер и интенсивность запаха природной воды определяют органолептически. По характеру запахи делят на две группы: естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.) – табл.1.3; искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод). Интенсивность запаха по ГОСТ 3351-74 оценивают в шестибалльной шкале – табл. 1.4. Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.
Таблица 1.3
Запахи естественного происхождения
Таблица 1.4
Характеристика вод по интенсивности запаха
1.4. Вкус и привкус
Интенсивность вкуса и привкуса в соответствии с ГОСТ 3351-74 определяется также по шестибалльной шкале – табл. 1.8. Различают четыре вида вкусов: соленый, горький, сладкий, кислый. Качественную характеристику оттенков вкусовых ощущений – привкуса – выражают описательно: хлорный, рыбный, горьковатый и так далее.
Наиболее распространенный соленый вкус воды чаще всего обусловлен растворенным в воде хлоридом натрия, горький – сульфатом магния, кислый – избытком свободного диоксида углерода и т.д. Порог вкусового восприятия соленых растворов характеризуется такими концентрациями (в дистиллированной воде), мг/л: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1.5; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450. По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды: катионы: NH4 + > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+; анионы: ОН- > NO3 - > Cl- > HCO3 - - > SO4 2-
Таблица 1.5
Характеристика вод по интенсивности вкуса
1.5. Цветность
Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений, выражается в градусах платинокобальтовой шкалы и определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа, колеблется от единиц до тысяч градусов – табл. 1.6.
Таблица 1.6
Характеристика вод по цветности
1.6. Минерализация
Минерализация – суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводимость варьирует от 30 до 1500 мкСм/см.
Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40–50 мг/л до сотен г/л (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы). Удельная электропроводимость атмосферных осадков с минерализацией от 3 до 60 мг/л составляет значения 10–120 мкСм/см. Согласно ГОСТ 17403-72 природные воды по минерализации разделены на группы (табл. 1.7). Предел пресных вод – 1 г/кг – установлен в связи с тем, что при минерализации более этого значения вкус воды неприятен – соленый или горько-соленый.
Таблица 1.7
Характеристика вод по минерализации
Таблица 1.8
Характеристика вод по общей минерализации
1.7. Жесткость
Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния. Общая жесткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Величина общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммоль экв./л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы – до 10 ммоль экв./л.
1.8. Сухой остаток
Сухим остатком называют остаток, полученный после выпаривания отфильтрованной пробы воды и высушенный до постоянной массы при 110-120 градусах. Сухой остаток характеризует содержание минеральных и частично органических примесей, образующих с водой истинные и коллоидные растворы. Чтобы получить осадок около 100 мг, берут 1 л анализируемой профильтрованной воды, помещают порцию воды в предварительно взвешенную фарфоровую чашку и выпаривают на электроплитке, добавляя воду по мере испарения воды в чашке. Воду в чашке выпаривает досуха. Чашку с сухим остатком помещают в сушильный шкаф. Этот метод определения сухого остатка дает несколько завышенные результаты вследствие гидролиза и гигроскопичности хлоридов магния и кальция и трудной отдачи кристаллизационной воды сульфатами кальция и магния.
1.9. Растворенный кислород
Концентрация кислорода, растворенного в водоемах санитарного водопользования, в пробе, отобранной до 12 ч. дня, должна быть не менее 4 мг кислорода/л любой период года. Кол-во растворенного кислорода в воде имеет большое значение для оценки состояния водоемов, и его снижение указывает на резкое изменение биологических процессов водоема, а также на загрязнение водоемов веществами, легко биохимически окисляющимися.
1.10. Окисляемость
Окисляемость – общее кол-во содержащихся в воде восстановителей реагирующих с сильными окислителями. Результаты определения окисляемости одной и той же воды с помощью различных окислителей обычно неоднозначны из-за неодинаковой степени окисления веществ, присутствующих в воде. Это зависит от свойств окислителя, его концентрации, температуры, pH воды и т.п.
Глава 2. Биологическая оценка состояния пресного водоема.
2.1. Оценка качества воды по организмам макрозообентоса.
Кроме способов исследования географических, физических, гидрологических и гидрохимических характеристик водного объекта [4], есть ещё один интересных подход. Этот способ наблюдений основан на том, что живые организмы обладают различной чувствительностью к качеству воды, поэтому по разнообразию живущих в водоеме организмов можно судить о его состоянии, степени загрязненности. Этот способ оценки состояния природной среды называется биоиндикацией. Существует много различных методик, основанных на применении биоиндикации [1]. Некоторые из них дают точные результаты, но работать по этим методикам могут лишь специалисты, хорошо разбирающиеся в водных организмах.
Водоемы, загрязненные органическими стоками, и организмы, которые способны в них жить, называются сапробными.
По степени загрязнения различают водоемы
- полисапробные (нет кислорода и много органики).
- мезосапробные водоемы, среди которых выделены
1. Альфа-мезосапробные (умеренно загрязненные, кислорода мало)
2. Бето-мезосапробные (нет неразложившихся белков)
- олигосапробные (нет органических веществ, кислорода много).
Качество воды в водоеме принято оценивать по классам с расчетом специального показателя – ККВ (Класс Качества Воды). Существует семь классов качества: 1 – очень чистая вода, 2 – чистая, 3 – умеренно загрязненная, 4 – загрязненная, 5 – грязная, 6 – очень грязная, 7 – чрезвычайно грязная.
Многообразие живых организмов в водоеме зависит от многих условий: времени, месяца, состояния берегов, дна, воды, характера хозяйственной деятельности в водосборе.
Организмы, обитающие в воде (растения, животные, бактерии) и развивающиеся в водной массе донных отложений водоёмов, называются гидробионтами.
Одни гидробионты обитают только в очень чистой воде (например, личинки ручейников), другие чаще в загрязненной воде (Трубочник). По наличию тех или иных видов можно определить качество природных вод.
Методика определения качества природных вод заключается в отборе водной фауны по ряду проб, расположенных в различных частях исследуемого водоема. Далее производится определение основных присутствующих в водоеме таксонов. При этом, руководствуясь нижеприведенной таблицей (таблица 2.1.), составляется список всех встреченных таксонов (отрядов, семейств, родов, видов). При этом определения можно вести только до того уровня, который указан в таблице для данного таксона (в рамках данной методике нет смысла определять организмы более дробно). Нахождение хотя бы одного организма того или иного таксона принимается за его наличие в водоеме.
Далее, составленный фаунистический список найденных организмов сравнивается с таблицей. При этом стараются найти таксоны, соответствующие верхним графам таблицы, т.е. чистым водам. При наличии в исследуемом водоеме хотя бы одного из организмов верхней части таблицы, данному водоему автоматически присваивается класс чистоты не ниже выявленного. Наличие других организмов (характерных для более грязных вод) не учитывается [2].
Таблица 2.1.
Оценка качества воды по организмам зообентоса
Перечень индикаторных таксонов | Условная оценка качества воды |
Личинки веснянок | Очень чистая |
Личинки вилохвосток | Чистая |
Плоские личинки поденок | |
Губки | |
Ручейник-Нейроклепсис | |
Роющие личинки поденок | Удовлетворительной чистоты |
Ручейники при отсутствии Риакофила и Нейроклепсис | |
Личинки стрекоз Красотки и Плосконожки | |
Личинки мошек | |
Водяные клопы | |
Крупные двустворчатые моллюски | |
Моллюски – затворки | |
Личинки стрекоз при отсутствии Красотки и Плосконожки | Загрязненная |
Водяной ослик | |
Плоские пиявки | |
Мелкие двустворчатые моллюски | |
Личинки вислокрылки | |
Масса мотыля | Грязная |
Крыски | |
Масса трубочника | |
Червеобразные пиявки при отсутствии плоских | |
Макробеспозвоночных нет | Очень грязная |
2.2. Оценка состояния водоема по индексу Майера [3].
Методика определения качества природных вод по индексу Майера подходит для любых типов водоемов. Она простая и, чтобы ее использовать, не обязательно определять беспозвоночных до вида. Метод основан на том, что различные группы гидробионтов приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. Организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в таблице 2.2.
Таблица 2.2.
Индекс Майера
Обитатели чистых вод, Х | Организмы средней чувствительности, Y | Обитатели загрязненных водоемов, Z |
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски | Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров-долгоножек Моллюски-катушки, моллюски-живородки | Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви |
Отмечаются те организмы из таблицы, которые обнаружены в пробах. Количество организмов из первого раздела надо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2, а из третьего – на 1. Полученные результаты надо сложить. По значению суммы (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема:
- более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества;
- 17-21 баллов – 2 класс качества;
- 11-16 баллов – умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества;
- менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества.
Глава 3. Исследование качества воды в озере близ р. Волга.
Муравьиное озеро.
В процесс исследования природных вод нами были встречены следующие животные:
Тип Моллюски. Класс Брюхоногие. | ||
1.Прудовик обыкновенный. | 2. Горошинка. | 3. Катушка |
Тип Кольчатые Черви. Класс пиявки |
Червеобразные пиявки |
Тип членистоногие | |||||
Водяной скорпион. (организм умеренно загрязненных вод) | Личинка комара-звонца (грязная вода) | Личинка поденки плавающая | Личинка равнокрылой стрекозы (чистая вода) | Личинка разнокрылой стрекозы (вода удовлетворительной чистоты) | Водяной ослик (ракообразные) (загрязненная вода) |
В ходе определения организмов в пробах, нами была заполнена таблица 2.1. Результаты представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1.
Оценка качества воды по организмам зообентоса в Муравьином озере
Перечень индикаторных таксонов | Условная оценка качества воды |
Роющие личинки поденок | Удовлетворительной чистоты |
Личинки мошек | |
Водяные клопы | |
Моллюски – затворки | |
Крупные двустворчатые моллюски | |
Личинки вислокрылки | Загрязненная |
Мелкие двустворчатые моллюски | |
Водяной ослик | |
Плоские пиявки | |
Личинки стрекоз при отсутствии Красотки и Плосконожки | |
Масса мотыля | Грязная |
Крыски |
Полученные данные (наличие индикаторных организмов вод удовлетворительной чистоты: роющие личинки поденок, водяные клопы и др.) свидетельствуют о том, что вода в прудах удовлетворительной чистоты.
Оценка состояния водоема по индексу Майера.
Для оценки состояния водоема по индексу Майера мы заполнили таблицу 2.2. Из первого раздела встречено 3 группы организмов, из второго – 2 группы, из третьего – 5.
Используя формулу расчетов, получаем:
X*3 + Y*2 + Z*1 = 3x3 + 2*2 + 5*1 = 18.
Полученный результат соответствует 2 классу качества воды.
Выводы
Список использованных источников
1. Ашихмина, Т. Я. / Т. Я. Ашихмина // Школьный экологический мониторинг. – М: АГАТ, 2000. – 386 с.
2. Боголюбов, А. С. / А. С. Боголюбов // Методы исследований зообентоса и оценки экологического состояния водоемов – М.: Экосистема, 1997. – 17 с.
3. Заика, Е.А. / Е. А. Заика, Я. П. Молчанов, Е. П. Серенькая // Рекомендации по организации полевых исследований состояния малых водных объектов. – М.: Переславль-Залесский, 2001. – 98 с.
4. Методы исследования факторов окружающей среды в школе. Методическое пособие. – Саратов, 1998. – 40 с.
5 зимних аудиосказок
Павел Петрович Бажов. Хрупкая веточка
Петушок из русских сказок
Цветение вишни в лунную ночь
Развешиваем детские рисунки дома