Определение загрязнителей реки Тузлов, 9 класс

«Водный проект»

Определение загрязнителей реки Тузлов

Проект выполнил:

Леонов Игорь, 9Г класс

Руководитель проекта:

Коломыца Елена Георгиевна,

учитель географии МБОУ СОШ №6 г. Новочеркаксска

Новочеркасск 2014

Оглавление.

1. Аннотации.

2. Введение. Актуальность, цель работы и её значение, постановка задачи, прогнозируемый результат.

3.Основное содержание.(краткое изложение теории и подробно : практическая работа.)

4. Выводы и практические рекомендации.

5. Заключения.

6. Список используемой литературы.

Аннотациия.

Цель проекта заключается в изучении малых рек Ростовской области, на примере реки Тузлов. Объектом исследования служит вода, подвергающаяся различным воздействиям со стороны человека. Различные примеси, загрязняющие вещества определяются путём проведения качественных реакций на загрязнители. Таким образом определяем экологическое состояние водоема. Изучив литературу по экологии города, сравниваем предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ, распределяем объекта гидросферы по степени загрязнённости водоёмов. Делаем выводы о влиянии загрязнения в целом на здоровье населения города. Предлагаем меры по снижению антропогенной нагрузки на водоём, определяем пути по которым загрязнители попадают в исследуемый объект гидросферы. Считаем актуальным изучение экологического состояния водоёмов, т.к. вода, являясь, универсальным растворителем содержит загрязняющие вещества в полном объёме. Они попадают в водоемы из атмосферы, газообразные загрязнители уходят от дорог в понижения рельефа, прежде всего в пойму реки Тузлов, где растворяются в воде, накапливаются в донных отложениях, попадают в речные растения, рыбу и другие организмы. К главнейшим примесям воды относятся CI- ионы, сульфат ионы, соли железа, соли кальция. Важное значение имеет реакция среды: кислая или щелочная. Если в воде обнаружится органические вещества – эта вода для питья не пригодна. Таким образом, в нашей работе мы исследуем воду из реки Тузлов на наличие:

1. Аммонийного азота

фосфатов
ионов CI-
сульфатов
солей Fe
определяем реакцию среды
определяем наличие органических веществ

Введение

Одной из важнейших задач современной экологии является изучение функционирования и устойчивого развития экосистем на урбанизированных территориях. Только длительное наблюдение и изучение разнообразных процессов, протекающих в экосистемах, может позволить в будущем устранить противоречия между ростом населения городов и стремлением людей сохранить природу. Малые водоёмы г. Новочеркасска пока редко становятся объектами исследования экологов. Однако они заслуживают особого внимания, поскольку могут существенно влиять на качество окружающей среды, становиться как местами рекреации, так и зонами экологического бедствия. Сейчас существует дефицит пресной воды. Причиной дефицита служит уменьшение водоносности рек, связанное с вырубкой лесов вдоль их берегов. Но главная причина – загрязнение воды. За тысячелетия люди свыклись с загрязнением воды и, как это ни противоестественно, сбрасывали грязь и нечистоты туда, откуда брали воду для питья.

В районе г. Новочеркасска гидрографическую сеть представляют следующее водотоки: р. Аксай, р. Тузлов с притоками Грушевской и Кадамовкой. Место исследования мы отметили на плане города.

Место исследования выбрано не случайно. Мы предполагаем, что именно в этом районе река наиболее загрязнена. Постоянный поток автотранспорта создаёт дополнительную нагрузку для экологического состояния водоема. В выхлопных газах автомобилей содержатся оксиды азота, углерода, бенз(а)пирен, это наиболее опасный для здоровья загрязнитель.

Место исследования коварно ещё и тем, что это понижение рельефа, а значит ветры будут меньше влиять на циркуляцию приземного слоя атмосферы. Приземная атмосфера является одной из наиболее важных жизнеобеспечивающих составляющих природной среды. Ее загрязнение оказывает сильное негативное воздействие не только непосредственно на человека, но и на растительность, живые организмы, почвы, грунты, поверхностные и подземные воды и другие компоненты городской среды жизни человека. Проникая в родники, откуда так любят попить москвичи, в различную огородную снедь и дары природы, например речную рыбу, рожденная нашим автомобилем отрава бумерангом возвращается к нам. Очевидно, что основная масса загрязняющих веществ выпадает в непосредственной близости от автодорог. Ширина зоны влияния крупных автомагистралей достигает 400 — 500 м при максимальном загрязнении на расстоянии до 20 м от них. У стен зданий и других преград для движения воздушных масс в приземном слое атмосферы создаются застойные зоны загрязненного воздуха. Кроме того, газообразные загрязнители уходят от дорог в понижения рельефа, прежде всего в пойму реки Тузлов, где растворяются в воде, накапливаются в донных отложениях, попадают в речные растения, рыбу и другие организмы. К наиболее опасным загрязнителям воздушного бассейна города относятся тяжелые металлы. Они способны незаметно накапливаться в организме человека. Коварство тяжелых металлов заключается еще и в том, что их совместное нахождение приводит к проявлению синергизма, при котором негативное воздействие на организм одновременно нескольких веществ во много раз выше, чем сумма их отдельных воздействий.

Растворяясь в каплях дождя, тумана, смога эти загрязнители оседают на поверхность реки. Скорость течения здесь небольшая, да и приток загрязнителей от автотранспорта и заводов постоянный, так что мы предполагаем найти все заявленные примеси. Отдельно хочется остановиться на проблеме автотранспорта, а вернее на его безудержном количественном росте.

Изучив литературу ,мы выяснили, что в список 100 городов России, оценивавшихся по степени загрязнения атмосферы, вошли два донских города. Причем Новочеркасск лидирует: он на 21-м месте, в то время как Ростов-на-Дону — 32-й. «Отрыв» нашего города весьма существенный: по уровню выбросов вредных веществ в атмосферу предприятиями мы обгоняем столицу области примерно на 40 тысяч тонн. Ростов вошёл в пятёрку городов России, где автомобильные выбросы являются основным загрязнителем воздуха: автотранспорт выбрасывает в городскую атмосферу 87% общей доли всех загрязняющих веществ (в 2012 году в воздух Ростова попало 77 778 тонн автомобильных выбросов). Впереди нашего областного центра оказались лишь Москва (92,8%), Воронеж (88,8%), Оренбург (88,4%) и Калуга (87,4%)..

А ситуация продолжает ухудшаться. Причем не последнюю роль здесь играет то, что Ростовская область не входит в число регионов с новым автопарком. Средний возраст автомобилей на Дону, как и в целом по России, 12 лет. А у пятой части автомобилей возраст солиднее – 13-15.,а это не лучший транспорт с точки зрения экологии.

Более подробно остановимся на объекте исследования –реке Тузлов.Река берёт начало на южном склоне Донецкого кряжа (на высоте более 200 м) и образующийся слиянием выше села Лысогорки трёх отножин: Левый Тузлов,. Средняя отножина (Средний Тузлов или балка Бурта), правая (Правый Тузлов) В истоках берега высокие, крутые и обрывистые. После слияния отножин правый берег высок и обрывист, левый — пологий; русло суженное. Скорости течения здесь довольно велики. Около села Карпо-Николаевка река поворачивает на восток и долина значительно расширяется, образуя широкое займище. Русло реки делается извилистым, значительно увеличивает свою длину, почти на 30—40 км против прямой линии, образуя ряд петель .Расположение отножин показано на картосхеме.

Река Тузлов протекает по равнинной местности. Рельеф территории области оказывает воздействие на характер течения реки. Она имеет малый уклон, а следовательно малое течение, скорость течения не превышает 1 м/сек. Русло реки извилистое. Меандрового типа.

Длина: 187 км

Площадь бассейна: 4680 км²

Бассейн Азовское море, относится к басс.Атлантического океана.

Расход воды 2,1 м³/с (в 60 км от устья)

Устье: река Аксай , которая впадает в Дон.

Местоположение г. Новочеркасск (Ростовская область)

Одной из актуальных мировых проблем является нехватка пресной воды – это не только нехватка питьевой воды, но и изменение состояния пресных водных экосистем, вызывающих гибель обитающих в нём живых организмов. Грунтовые и подземные воды содержат пестициды, потому 30 % продуктов питания содержат пестициды выше допустимых концентраций. Мониторинг водных экосистем представляется нам актуальным в свете проблемы дефицита пресной воды.

Цель нашей работы заключается в выявлении примесей, которые показывают уровень загрязнения водоёмов. Работа имеет большое значение для понимания процессов, которые происходят в водоёмах, даёт возможность провести качественные реакции на исследуемые загрязнители. По итогам работы можно сделать вывод об экологическом состоянии водоёма .В результате выполнения работы мы научились проводить качественные реакции на предполагаемые загрязнители и делать выводы о наличии или отсутствии загрязнителя.

3.Основное содержание.

Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием солнечной радиации, жизнедеятельности бактерий, грибов, зелёных растений, животных, а также других естественных факторов. При сильном загрязнении самоочищение воды не происходит, из-за нарушения внутривидовых биологических процессов.

К числу биогенных компонентов, присутствующих в природных водах, относятся соединения азота и фосфора, которым принадлежит ведущая роль в развитии жизни в водоёмах. Одновременно они служат одним из показателей загрязнения воды, а кроме того, некоторые из соединений этих элементов обладают токсичностью. Динамика концентрации азота и фосфора зависит от интенсивности биохимических и биологических процессов, происходящих в гидроэкосистемах.

Азот присутствует в природных водах в составе разнообразных неорганических и органических соединений. К числу первых относятся аммонийные (NH4), нитритные (NO2) и нитратные (NO3) ионы. К органическим соединениям, в состав которых входит азот, относятся главным образом аминокислоты и белки тканей организмов и продукты распада. Они могут находится в воде как в виде растворённых молекул, так и различных взвесей и коллоидов, которые образуются при биологических процессах и биохимическом распаде остатков микроорганизмов.

Процесс перехода сложных органических соединений азота в более простые неорганические формы называется регенерацией биогенных элементов. Конечным результатом этого процесса является образование аммиака, который в присутствие кислорода (т.е. в аэробных условиях) под действием бактерий превращается в нитриты и нитраты.

Данные реакции являются экзотермическими, и выделяемая при этом энергия используется бактериями для поддержания своей жизнедеятельности. Азот образующихся минеральных соединений может использоваться растениями для синтеза органических веществ за счёт энергии, получаемой в процессе фотосинтеза. Цикл замыкается.

Продукты распада

NH4

NО2

Животные

Растения

NО3

При недостатке кислорода (т.е. анаэробных условиях) при участии бактерий протекает процесс денитрификации, в результате которого в атмосферу выделяется свободный газообразный азот, переходящий затем.

4NO3 + 5C + 2Н2О = 2N2 + CO2 + 4HCO3

В итоге содержание связанного азота в гидроэкосистеме уменьшается.

Минеральные соединения азота поступают в гидроэкосистему не только за счёт процессов регенерации в самом водоёме, но и из окружающей водоём почвы и, в меньшей степени, с атмосферными осадками. В незагрязнённых пресных водоёмах они не накапливаются, а потребляются растениями. Как правило, концентрация нитратных ионов в поверхностных незагрязнённых водах составляет примерно 1 мг/л.

Однако кроме указанных естественных источников всё большее значение приобретает поступление в гидроэкосистемы соединение азота с промышленными и бытовыми водами, а также в результате смыва минеральных удобрений. При этом соотношение между поступлением азота и потреблением его растительными организмами может нарушаться, и концентрация этого элемента в водоёме может существенно возрастать.

Растворённый фосфор в природных водах также присутствует в виде неорганических и органических соединений, и основным фактором, определяющим его концентрацию, является соотношение между разложением содержащей фосфор органики и включением минерального фосфора в состав органических соединений растениями за счёт энергии фотосинтеза.

Неорганический фосфор присутствует в водоёмах главным образом в виде Н2РО4- (кислые воды) и HPO42- (нейтральные и щелочные воды). Фосфаты активно потребляются фитопланктоном, фитобентосом и высшими водными растениями. В процессе деструкции органического вещества большая часть фосфатов, использованных растениями и животными, возвращается в воду.

Основным источником неорганического фосфора в природных водах являются различные формы фосфата кальция (апатита), которые широко распространены в извержённых и осадочных породах. В норме в природных водах фосфор содержится в малых количествах – сотые и десятые доли миллиграмма на литр. Повышение концентрации фосфора в воде может быть связано и с накоплением продуктов разложения органических веществ, и свидетельствовать о загрязнении водоёма.

Таким образом, азот в форме нитритов и фосфор в форме фосфатов наряду с углеродом, кислородом и водородом относятся к элементам питания, необходимым для роста и развития растений. В небольших количествах им требуются также и другие элементы, в частности железо, медь и кальций.

К главнейшим примесям воды так же относятся CI- ионы, сульфат ионы, соли железа, соли кальция. Важное значение имеет реакция среды: кислая или щелочная. Если в воде обнаружится органические вещества – эта вода для питья не пригодна. Таким образом, в нашей работе мы исследуем воду из реки Тузлов на наличие:

1. Аммонийного азота

фосфатов
ионов CI-
сульфатов
солей Fe
определяем реакцию среды
определяем наличие органических веществ

Содержание эксперимента

С исследуемой нами водой были проведены следующие качественные реакции.

Определение реакции среды.
Обнаружение органических веществ.
Обнаружение хлорида.
Обнаружение сульфат - ионов.
Обнаружение солей железа.
Обнаружение фосфатов.
Обнаружение аммонийного азота.

Качественное определение главнейших примесей воды.

Определение реакции среды. Исследуемую воду проверяем универсальной бумажкой. Определяем реакцию среды по шкале.
Обнаружение органических веществ. Возьмите две пробирки, в одну из них налейте 5 мл. дистиллированной воды, а в другую – исследуемую воду.

В каждую пробирку прибавьте по капле 5%-ного раствора перманганата калия. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей). такая вода для питья не пригодна.

Обнаружение хлорид - ионов. Хлорид ионы можно обнаружить с помощью 2х %-ного раствора нитрата серебра. Несколько капель добавьте в исследуемую воду. Помутнение ее будет тем значительнее, чем больше концентрация хлорид – ионов в воде.
Обнаружение сульфат - ионов. Попытайтесь растворить в исследуемой пробе воды хлорид бария. Если вы не получили прозрачный раствор, значит в воде присутствовали растворимые сульфаты.
Обнаружение солей железа. К 3-4 мл. испытуемой воды прилейте 1-2 мл. концентрированной азотной кислоты. Прокипятите 2-3мин. для окисления ионов Fe2+ до ионов Fe3+. После чего добавьте несколько капель раствора роданида аммония. Появление красной окраски будет свидетельствовать о наличии растворимых солей железа.
К исследуемой воде добавляем фосфат натрия и нитрат серебра. Если присутствуют фосфаты образуется желтый осадок.
Обнаружение аммонийного азота. Сульфат аммония прибавляем к исследуемой воде и добавим гидрооксид натрия. Если присутствует аммоний, появится запах аммиака.

Во время проведения исследований нами сделана видеосъёмка фиксирующие результат исследовательской работы.

Качественное определение главнейших примесей воды позволяет оценить экологическое состояние водоемов: чем меньше примеси, тем лучше его состояние. Результаты исследований занесены в таблицу.

Водный объект:

Река Тузлов.

Загрязнитель

Реактивы

Результат

1. Органические

вещества

Перманганат калия

Перманганат калия в исследуемой воде бледнеет, что свидетельствует о наличии органических веществ

2. Хлориды

Нитрат

серебра

АgNO3 + NaCI = NaNO3 + AgCI

Вода мутнеет

3. Сульфаты

Хлорид

бария

Хлорид бария в исследуемой воде не растворяется

4. Соли

железа

Азотная кислота роданид аммония

Появляется красная окраска,

свидетельствующая о наличии

солей железа

5. Реакция среды

Лакмус

рН = 5, среда кислая

6. Фосфаты

Фосфат натрия, нитрат серебра

3 АgNO3 + Na3PO4 = 3NaNO3 +

Аg3 PO4

Желтый осадок

7. Аммонийный азот

Сульфат

аммония,

гидрооксид

натрия

(NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2 H2O

Запах аммиака

Сравним полученные нами данные по сульфатам и аммонийному азоту с другими водными объектами города.

Характеристика загрязнения водных объектов г. Новочеркасска.

Водный

объект

Изучаемые ингредиенты

Сульфаты

Азот аммонийный

мг/л

ПДК

мг/л

ПДК

р. Тузлов

1087

0,44

1,1

р. Аксай

559

6,0

0,42

1,1

р. Грушевка

969

0,59

1,5

р. Кадамовка

697

6,9

0,52

1,3

б. Тангаши

1097

0,71

1,8

б. Западенская

875

8,8

2,62

6,8

Во взятых нами пробах присутствуют сульфаты и ионы аммония. По данным таблицы мы можем судить о степени загрязнения этими соединениями других водных объектов города. По результатам таблицы распределим водные объекты по мере загрязненности: по сульфатам - р. Тузлов б. Тангаши,, р. Грушевка, б. Западенская, по аммонию - б. Западенская, б. Тангаши, р. Грушевка, р. Кадамовка, р.Тузлов р.Аксай.

Таковы результаты наших экспериментов.

4. Выводы и практические рекомендации.

Вывод: Все определяемые примеси в воде обнаружены. Такая вода не пригодна для питья. Экологическое состояние водоема не удовлетворительно. Практически можно рекомендовать не пить из водоёма воду, предприятиям уменьшить выбросы в реку, снизить поток автотранспорта за счёт постройки обводной дороги, городу иметь запас пресной вода на случай сильного загрязнения реки, т.к. если такая ситуация возникнет загрязнение распространится по всей гидросистеме.

Мы изучили данные Государственного доклада о экологическом состоянии г. Новочеркасска и выяснили, что с ухудшением экологической обстановки можно ожидать увеличение часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями сердечно-сосудистой системы. Рождаемость в городе имеет тенденцию к снижению.

Наиболее часто встречаются заболевания: новообразования, болезни органов дыхания, пищеварения, крови, мочеполовой системы. В микрорайонах Соцгород, Октябрьский и Черёмушки их особенно много. Кроме того по мкр. Черёмушки отмечен рост болезней кожи, глаз, эндокринной системы. По сумме заболеваний лидирует мкр. Соцгород.

По структуре заболеваний преобладают болезни органов дыхания. У взрослых - 75,2 %, у детей- 95,2 %, в то время как по Ростовской области среди городов соответственно 24% и 47%. Высок процент заболеваний детей болезнями крови и кроветворных органов, пищеварения, кожи.

Основные показатели медицинских обследований детей имеют тенденцию к ухудшению и превысили региональный уровень за 10 лет более чем на 50 %.

Доля здоровых детей в мкр. Соцгород – 36 %, мкр. Черёмушки - 65%.

Показатели по новообразованием у детей города в 1,5 - 2 раза выше, чем по области. Пестициды и гербициды оказывают наиболее губительное влияние на нервную, иммунную, пищеварительную системы, вызывают раковые заболевания, изменяют структуру генов, поэтому появляются патологии у новорожденных

5.Заключение:

В заключении мы составили схему антропогенного воздействия на объекты гидросферы.

1- разложение органического вещества на свалках

2 - животноводческие фермы

3 - обработка пахотных угодий

4 - промышленные сточные воды

5 - выбросы в атмосферу промышленных предприятий

6- эрозия склонов, лишённых растительности

7-горные выработки

8-использование авиации для внесения удобрений

9- тепловое загрязнение от энергетических установок

10- свалки мусора

11-переработка городских сточных вод

12- кислотные дожди

13 –бытовые сточные воды

Из вышеперечисленных воздействий для нашего города наиболее актуальны:1,4,5,9,10,11,12,13.Такому воздействию подвергается река Тузлов и другие малые реки области.

При написании этой работы мы узнали много нового о нашей планете, о роли воды в жизни растений и человека. Наша планета пока еще жива. Но кажется, люди хотят уничтожить её, во что бы то ни стало. Мы знаем, какой опасности подвергнутся наши реки Наша жизнь и жизнь будущих поколений зависит от нас самих. Нужно изменить наше отношение к природе, нельзя думать, что милость природы безгранична. Возвращаясь к теме нашей работы, хотим закончить её стихотворением С.Викулова.

Послушайте !

Речушка вдоль околицы текла.

Негромкая

Но мы любили,дети,

её - она ведь первою была

для нас, и, значит,

лучшею на свете.

Сейчас в ней всякий хлам,

и ржавь,и слизь

зелёная, и хвощ болотный вылез

как будто люди целью задались

убить её