Исследование качества воды в реке Луза в районе водозабора

МОУ СОШ № 2 г. Лузы

Исследование качества воды в реке Луза

в районе водозабора

                                                                                                 Работу выполнила

                                                                                                 Шабалина Людмила

                                                                                                 ученица 9 в класса

                                                                                     Руководитель:

                                                                                         Кузнецова Л.В.

                                                                                        учитель химии

                                                                                      и географии

г. Луза

2006г

Содержание

1. Введение-------------------------------------------------------------------------------------------стр.

     1.1 Актуальность темы.-------------------------------------------------------------------------3

     1.2 Цели и задачи исследования.--------------------------------------------------------------3

2. Литературный обзор.

      2.1 Основные источники загрязнения природных вод.----------------------------------4

      2.2 Основные требования к качеству вод используемых для

хозяйственно-бытовых нужд.----------------------------------------------------------------------7

      2.3 Охрана водных ресурсов.------------------------------------------------------------------8

3. Объект и методика исследования.-------------------------------------------------------------9

4.  Обсуждение результатов исследования.----------------------------------------------------10

5.  Выводы и рекомендации.----------------------------------------------------------------------11

Список используемой литературы. -------------------------------------------------------------12

Приложение.----   ------------------------------------------------------------------------------------13

1. Введение.

1.1  Актуальность темы.

       Качество воды играет решающую роль в развитии биосферы и при использовании её населением для любых целей. Люди тысячелетиями использовали реки, озёра, моря для сброса в них загрязнённых сточных вод, и до начала  XX века  это практически повсеместно не вызывало особого беспокойства. Солнце, воздух, микроорганизмы и растворённый в воде кислород обеспечивали сомоочищение водных объектов. Всего несколько десятилетий назад загрязнённые воды реки ниже какого-либо расположенного на её берегах города через 20-30 км. Становились чистыми, и их без проблем забирали водозаборы другого населённого пункта, расположенного ниже по течению. Однако рост городов, бурное развитие промышленности, особенно химической, энергетики, а также водного транспорта, увеличение добычи полезных ископаемых, площадей орошаемых земель с каждым годом приводили ко все большему загрязнению вод, ставшему угрожающим для жизни человечества. Загрязнёнными оказались не только ручьи, небольшие реки и озёра, но и моря и даже  океаны. За последние сто лет существенно расширился к тому же спектр веществ, загрязняющих  воды[1].

       1.2 Цели и задачи исследования. 

       Основным гидроресурсом нашего района являются воды р. Лузы, протекающего на территории города. Река Луза относиться к бассейну С.Двины и протекает по отдалённым северным районам Кировской области - Лузском и Подосиновском. Комплексной оценки состояния данного водного объекта не проводилось с 1994 года. Поэтому я решила выяснить современное экологическое состояние воды в р. Лузе и поставила цель:

 оценка экологического состояния воды в р. Луза в районе водозабора.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить научную литературу по данной теме.
2. Провести гидрохимическое исследование воды по методикам школьного экологического мониторинга.
3. По результатам исследования дать оценку экологического состояния воды и возможности её использования в хозяйственно-бытовых нуждах.

       Работа рассчитана на несколько лет. Данный этап является начальным. В дальнейшем, знание современного состояния экосистемы  позволит продолжить изучение флоры и фауны водной  и прибрежной территорий  и дать оценку хозяйственной ценности реки, определить пути рациональной эксплуатации и разработать природоохранные мероприятия.        

-3-

2. Литературный обзор.

1. Основные источники загрязнения природных вод.

    Вода самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества- соли ,кислоты , щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

   Источники загрязнения водных объектов многообразны.[2]

                                                                                                                                   Таблица 1.

    Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий, сбрасываемые в водоемы без предварительной  очистки. Туда же попадают воды загрязненные отходами со свалок, ядохимикатами и удобрениями с сельскохозяйственных угодий. Во многих регионах мира загрязнения вод все больше происходит из-за кислотных дождей. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер.

   Доля промышленности в загрязнении поверхностных вод в некоторых регионах составляет около 70-80 % [3].

                                                                                                                                    Таблица 2.    

Примеси в сточных водах промышленных предприятий

       Наиболее распространённым, опасным и повсеместным загрязнителем воды стали нефтепродукты. Этому способствует широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях хозяйства, добычи нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, потери при её транспортировке. Попав в водоём, одна тонна нефти растекается на его поверхности на площади 12 км2 . Особенно сильные бедствия происходят во время аварий при добыче и транспортировке нефти. Даже незначительное содержание её (0,2-0,4мг/л) придаёт воде специфический запах, который в течение долгого времени не удаётся устранить никакими способами.

        В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые не только придают воде резкий, неприятный запах, но и нарушают биологические процессы в водоёмах. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительные количества цинка и меди. Появившиеся в последние десятилетия в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно  небольшие концентрации их ведут к прекращению роста водной растительности, неприятному запаху,  иногда образуют стойкие скопления пены.

         Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоёмы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоёмов, нарушают их термический, гидрохимический и гидробиологический режимы.

         Ежегодно в атмосферу Земли с промышленными выбросами поступает более 50 млн. тонн оксидов азота, 200 млн. тонн оксида углерода, около 150 млн. тонн пыли и 120 млн. тонн золы. Воздушные потоки перемещают твердые частицы на большие или меньшие расстояния , а по пути они нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли и водных объектов в виде кислотных дождей иногда на расстоянии  многих сотен километров от места их зарождения.

        Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков, наряду  с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов , а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли.

        Ливневые стоки с городских территорий, площадь которых измеряется десятками, сотнями и тысячами квадратных километров, включает значительное количество нефти, органических продуктов. В  отличие от бытовых и промышленных стоков их большей частью не подвергают очистке. Эти стоки поступают в водоёмы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.

-5-

        Один из крупных источников загрязнения вод - сельское хозяйство. Основные загрязняющие ингредиенты  в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий - частицы почвы, органическое вещество (гумус) , удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесённых на склоновые земли удобрений вымывается до 20 % азота,2-5 % фосфора и 10-70 % калия. Вынос пестицидов  с богарных земель достигает 1% от  внесенного в почву их количества, с орошаемых - до 4 %.

 Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами огромна. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды  и приводят к нарушению процессов самоочищения.

        Водный транспорт также представляет собой большую угрозу для чистоты вод в случае прямого сброса в них отходов особенно подсланевых вод, сильно загрязнённых нефтепродуктами. Значительное количество нефти попадает в водные объекты при сливании балластной воды. Аварии же танкеров приводят к неисчислимым бедствиям, губят флору и фауну, нарушая условия водоснабжения населённых пунктов и выводя из строя пляжи.

          Многие реки, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего  на тех участках, где осуществляют молевой сплав. До 10 % брёвен тонут и остаются лежать на дне. На дно же оседает и кора, сдираемая с брёвен при их ударах о камни, друг о друга и о берега. Затонувшая древесина медленно разлагается, поглощая из воды кислород и отравляя её фенолами и другими вредными веществами.

         В некоторых районах  водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых.

        За последние десятилетие существенным источником  загрязнения рек  и водоёмов стала рекреация, особенно такие её виды, как  массовое купание и прогулки на маломерных судах.

          Итак, деятельность человека существенно изменила объём и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты стали представлять собой сложнейший раствор многочисленных веществ и в некоторых случаях превращаются  в мёртвые водоёмы[1,3,4]

-6-

2.2 Основные требования к качеству вод используемых для хозяйственно – бытовых нужд.

         Обеспечение безопасного водопользования, охрана водных объектов от загрязнения, сохранение пресноводных водоёмов как элементов гидросферы немыслимы без регламентирования качества водной среды.

        Оценка качества водной среды зависит от цели и характера использования их водных ресурсов. Разумеется, что хозяйственно – питьевое и культурно – бытовое водопользование населения, ведение рыбного хозяйства, орошение сельскохозяйственных земель и различные виды промышленного водоснабжения предъявляют различные требования к качеству воды.

        К качеству воды для водоснабжения населения предъявляются наиболее высокие требования (экологические и гигиенические). Для этого приняты требования к предельно допустимой концентрации (ПДК) того или иного вещества в природной воде. В общей сложности установлено около 1000 ПДК хозяйственно – питьевого и культурно – бытового назначения. Понятие ПДК базируется на идее парового действия вредных веществ на  человека в районе водопользования, то есть такая концентрация, которая при более или менее длительном воздействии на организм не приводит к патологическим изменениям и не вызывает болезней. В отношении рыбохозяйственных водных объектов данное толкование расширено, так как за ПДК принимается такая концентрация, которая не нарушает звенья трофической цепи водоёма (фитопланктон, макрофиты, зоопланктон, рыба)[4].

            В водном законодательстве Российской Федерации в основе наиболее распространённых гигиенических критериев качества воды лежат следующие требования: вода, используемая населением для питьевых и других целей, должна соответствовать физиологическим потребностям человека по органолептическим свойствам (запах, привкус, окраска) и солевому составу, быть безвредной и безопасной при её использовании. Действующие гигиенические нормативы играют большую организующую роль при проектировании новых и реконструкции старых промышленных предприятий. Они дают научно обоснованный критерий качества воды для оценки санитарной охраны водных объектов. Во многих случаях эти нормативы способствовали совершенствованию методов очистки сточных вод промышленных и коммунально – бытовых предприятий. Требования к качеству вод, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд приведены в таблице 3.[5]

Таблица 3.

Требования и нормативы к питьевой воде

2.3.Охрана водных ресурсов.

              Охрана водных ресурсов заключается в запрещении сброса сточных вод, в уменьшении количества загрязняющих веществ, сбрасываемых в водоёмы, в создании водоохранных зон, в очистке сточных вод, в интенсификации процессов самоочищения в водоёмах, в сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах.

        Наиболее эффективный путь защиты водоёмов от загрязнений – это создание безответного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используется как сырьё для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей хозяйства.

        Важнейшей мерой по охране водных ресурсов остаётся бережное её расходование.[1]

-8

3.Объект и методика исследования.

        Объектом исследования стала вода в реке Луза, проба которой была взята в районе водозабора.

         Методика работы включила в себя:

 3.1  Методы исследования экологического состояния водных объектов[5,6 ,7].

-  Органолептический анализ воды

  а) Определение pH с помощью универсальной бумаги;

  б) Определение цвета (окраски) воды в столбике высотой 20-10 см.

  в) Определение прозрачности, мерой которой может служить высота столба воды (в см.), при котором можно различать на белой бумаге стандартный шрифт с высотой букв 3,5 мм.

   г) Определение характера и интенсивности запаха воды при 20 0С.

-   Химический анализ воды.

  В пробах воды было определено содержание следующих ионов:

   а) Иона аммония.

  В пробирку диаметром 13-14 мм. Наливают 10 мл исследуемой воды из природного водоёма или водопровода, прибавляют 0,2-0,3 мл раствора сегнетовой соли и 0,2 мл реактива Несслера. Через 10-15 мин. проводят приближённое определение по шкале -таблице [5,6 ]

   б) Определение хлоридов

   В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10% раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению  по шкале -таблице [5,6 ]

    в) Определение сульфат- ионов в воде

    В пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл раствора соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%  раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути - концентрация сульфат - ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько мин.-5-10 мг/л; при слабой мути , появляющейся сразу после добавления хлорида бария,-10-100мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат- ионов (более100мг/л)

     г) Определение нитрат – ионов

      В пробирку диаметром 13-14 мм наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 мл реактива Грисса и нагревают до 70-800С на водяной бане. Через 10 мин. появившуюся окраску сравнивают со шкалой  - таблицей [5,6 ]

     д.) Определение общего железа

      В пробирку помещают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком- красное.

      е) Определение фенолов.

      В коническую колбу емкостью 200 мл вносят 100 мл исследуемой воды и затем добавляют раствор хлорной извести в небольшом объеме. Через 10 мин. Определяют (сначала на холоде, потом при нагревании),появился ли характерный для хлорфенолов «аптечный» запах.

3.2 Сравнительный анализ данных исследования с результатами прошлых лет.

3.3 Оценка экологического состояния воды в реке Луза.

4. Обсуждение результатов исследования.

     Нами был проведён органолептический и химический анализ воды из реки Лузы в районе водозабора. Результаты анализа занесены в таблицу 4. Здесь же представлены результаты анализа воды  Нижегородской экспедиции, сделанные в 1993 году.[8  ]и требования и нормативы (ПДК) к воде природных источников [5  ]

                                                                                                                                    Таблица 4.

Результаты органолептического и химического анализа воды.

      Результаты органолептического анализа воды за 1993 и 2006 гг. Соответствуют нормативам, за исключением цветности.

      Активная реакция среды (pH) изменилась от слабощелочной до слабокислой, что может быть связано с повышением содержания углекислого газа в воде и уменьшением концентрации гидрокарбонат-ионов.

       Если проследить изменение концентрации определяемых ионов по годам, то по всем показателям оно уменьшилось до ПДК в воде природных водоёмов. В настоящее время концентрация большинства химических ингредиентов воды реки соответствует нормативам, установленным для рыбохозяйственных водоёмов.

         По результатам анализов 1993 г. целый ряд химических компонентов превышает предельно допустимую концентрацию ( ПДК ), установленную для рыбохозяйственных водоёмов. Содержание фенолов в воде в 1993 году превышало ПДК почти в 3 раза, концентрация нитритов составляла 10 ПДК, железа - 8 ПДК, окисляемость - 3,5 ПДК. Этому способствовали сточные воды различных предприятий г. Лузы и района: Лузского ЛПК, Лальского маслозавода, Лальской бумажной фабрики, бытовые стоки, а так же проводившийся до 1995 г. многолетний молевой сплав древесины, которые значительно ухудшали общее санитарное состояние реки, оказывали отрицательное влияние на живые организмы.

-10-

5. Выводы и рекомендации.

       В связи с уменьшением в последние годы антропогенной нагрузки (прекращение молевого сплава, реорганизация многих предприятий) качество воды в реке Луза значительно улучшилось и соответствует требованиям и нормам, принятым для рыбохозяйственных водоемов.

        Поэтому необходимо:

1. организовать ежегодные мониторинговые исследования качества воды в реке Луза;
2.  провести комплексную оценку экологического состояния реки, включающую в себя: гидрологические исследования, изучение прибрежной растительности, определение рекреационной нагрузки на объекты в водоохраной зоне, составление экологической карты реки.

-11-

Список использованной литературы

1.Авакян А.Б. Загрязнение вод и проблема их охраны // География в школе. № 3, 1993, с.9.

2.Ануфриева Е.Н., Компаниец О.Н. Интегрированный урок «Гидросфера»//Химия в школе. №7,2001,с.28-34.

3.Элективный курс. Химия и охрана окружающей среды. 10 класс./ Сост. И.Н.Баланова. – Волгоград: ИТД «Корифей»,2006.

4.Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная экология: Учебник для 10-11 классов профильных школ. – М.: Просвещения, 2001.

5.Экология родного края/Под. ред.Т.Я.Ашихминой.- Киров.: Вятка,1996.

6. Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я.Ашихминой. – М.: АГАР, 2000.

7. Зверев А.Т. Экология: Учебник для 7-9 классов общеобразовательных школ. – М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ЗАО «Дом педагогики»,2002.

8. Отчет о работе Нижегородской экспедиции «Оценка современного состояния экосистемы р.Лузы в пределах Кировской области», 1994.

.