Конспект урока «Изучение экологического состояния родника и прилежащей к нему территории»

2. Методика проведения исследований.

С целью изучения родника были организованы несколько экспедиций. Составлен паспорт родника, в который занесены все основные сведения об источнике: местонахождение, географические условия выхода, характер выхода на поверхность земли, влияние на окружающую местность, хозяйственно- бытовое использование, а также данные физико-химического анализа и краеведческие сведения.

Отбор проб проводился по следующим правилам: использовалась только стеклянная посуда, тщательно промытая и ополоснутая дистиллированной водой; сосуды закрывались притертыми пробками; поверхностные пробы брались прямо в сосуд. Для получения достоверных результатов анализ проводился не позднее 1,5 часов после их отбора, чтобы вода не успела претерпеть нежелательных изменений.

В исследуемых водных источниках были взяты пробы воды и выполнен физико-химический анализ по основным параметрам. Работы проводились по стандартным методикам.

Методика анализа проб воды.

Методика

Более подробно методики анализа проб воды описаны в приложении (приложение 1).

Для получения исторических и краеведческих сведений проведены беседы с местными жителями, работниками городского и школьного музеев.

3. Общая географическая и геологическая характеристика

района Святого ручья.

Родник расположен в 2 км на юго-запад от деревни Усвятье в отрицательной замкнутой форме рельефа – балке, её ширина – 30м, глубина – 10м. Балка расположена в пойменном комплексе на первой надпойменной террасе реки Ужа и представляет собой водно-эррозиционную форму рельефа.

Территория, по которой протекает Святой ручей, сложена породами каменноугольной системы Видейского яруса, яснополянского надгоризонья и представлена известняками, глиной и песками. Четвертичные породы представлены аллювиальными отложениями.

4. Характеристика растительности и животного мира.

Склоны балки заросли мелколиственными породами деревьев: берёзой, ольхой, осиной, черёмухой. Растительность на дне балки характерна для увлажненных мест. Здесь растут папоротники, крапива, щавель, калужница, василистник водосбористый, осока острая. Животный мир вокруг родника представлен различными птицами, встречаются лягушка остромордая, жаба серая.

5. Исследование родника.

а). Историческая справка о происхождении названия родника.

О месте, где сейчас располагается родник, сложены легенды. Вот одна из них:

давным-давно выше по склону стояла церковь. Подземные ключи подмыли её берега, и она ушла под воду. На этом месте образовалось небольшое озеро. Если нырнуть в него, то невозможно достать дна, зато можно услышать звон колоколов. Из этого озера и взял своё начало Святой ручей.

Название деревни – Усвятье, по преданию тоже произошло от Святого ручья

( у- святого). Ещё недавно родник представлял собой неприглядное зрелище, так как на его берегах была устроена свалка. И только усилиями учеников школы и жителей деревни в ходе реализации социального проекта «Живи, Святой ручей!» удалось привести в порядок это историческое место.

Многие жители деревни хотят видеть родник ухоженным, поэтому жителям деревни необходимо следить за порядком у родника и за сохранностью лавочек и дощатых мостков возле Святого ручья.

Это свидетельствует о том, что жители деревни очень любят свою достопримечательность и хотят заботиться о ней. Мною обобщены результаты социологического опроса жителей деревни Усвятье:

- 94% опрошенных жителей деревни Усвятье периодически посещает родник;

- 94% верят в целебную силу родниковой воды;

- 100% считают источник достопримечательностью Усвятского сельского поселения;

- 98% высказали мнение, что территорию около родника необходимо благоустраивать и поддерживать в надлежащем состоянии;

- 83% готовы участвовать в благоустройстве.

Таким образом: у родника богатая история, родник является достопримечательностью Усвятского сельского поселения и не только; живо культурное наследие родника.

б). Характеристика физико-химических свойств воды родника.

Воду из родника пьют, а также ей омываются. Химический анализ части проб воды был проведён силами химико-экологического кружка, другой части проб - СЭС. Полученные в ходе моих исследований данные незначительно отличаются от аналогичных исследований СЭС.

Они представлены в таблице (приложение 2).

На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что вода родника соответствует нормам качества питьевой воды.

Для сравнения были проведены анализы воды из водопровода в школе (приложение 3), а также из реки Ужа (приложение 4). Сравнительный анализ этих проб показывает, что родниковая вода по своим физико-химическим свойствам и органолептическим показателям превосходит водопроводную.

Воду из реки для питья использовать нельзя, так как в ней превышено содержание азота, нитритов и нитратов, что не соответствует санитарно-гигиеническим нормам. Высокое содержание этих веществ можно объяснить тем, что в воду попадают стоки животноводческих ферм и удобрения с полей.

6. Заключение

Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, ее охрану и информацию о качестве воды — основные права человека, защищающие не только его здо­ровье, но и жизнь. Россия занимает первое место в мире по запасам пресных вод — здесь сосредоточено более 20 % ми­ровых ресурсов. Речной сток составляет 4270 км³ в год (10 % мирового речного стока), т. е. по 30 тыс. м³ воды на каждого жителя. В озерах сосредоточено более 26 тыс. км³ пресных вод. Разведанные запасы подземных вод позволяют исполь­зовать от 30 до 300 км³ в год. Кроме того, в России действуют более 2000 водохранилищ объемом более 1 млн. м³ каждое и 37 крупных систем межбассейнового перераспределения стока. Тем не менее, проблема загрязнения водоемов и нехватки питьевой воды в России одна из самых актуальных.

Мировые запасы пресной воды не увели­чиваются, а ее потребление постоянно рас­тет. В связи с этим 22 февраля 1993 г. Гене­ральная Ассамблея организации Объеди­ненных Наций объявила 22 марта Всемир­ным днем воды (водных ресурсов). Цель этого праздника — привлечь внимание к проблемам нехватки питьевой воды, необ­ходимости сохранения и рационального ис­пользования водных ресурсов. К проведе­нию Всемирного дня воды привлекаются правительства разных государств, междуна­родные агентства, общественные организа­ции, учреждения образования и культуры. Каждый человек должен сделать все возможное для сохранения и улучшения качества пресной воды, увеличения ее количества для будущих поколений.

Я в своей работе обобщил исследования воды из родника, который является исторической и географической достопримечательностью Усвятского сельского поселения. В ходе исследований:

1. Составлен паспорт Родника.

2. Установлено происхождение Родника.

3. Изучено его культурное наследие.

4. Определен физико-химический состав родниковой воды.

В результате проведённых исследований поставленные цели достигнуты, задачи выполнены.

Литература

1. Эстрин «Методическое пособие по химико-физическому анализу воды»,

Москва 1996 г.

2. Природа Смоленской области» под ред. М.А.Шкаликова, Смоленск, 2001 г.

1. Название по карте: Святой ручей

2. Местоположение: Родник расположен в 2 км на юго-запад от деревни Усвятье.

3. Подъезды (подходы): просёлочная дорога от д. Усвятье

4. Геологические условия выхода воды

*характеристика пласта, из которого вытекает подземная вода: песчаный.

* породы водоупорного пласта: глина.

*характер истечения: выходит из стенки берега

* расстояние источника от уреза реки: 300-400м.

5. Растительность вблизи родника: ольха, осина, берёза, малина, папоротник, осока,

6. Животный мир вокруг родника: различные птицы, лягушка остромордая, жаба серая.

7. Физические особенности воды в роднике

* цветность: прозрачная

* запах: отсутствует

*привкус: 0 баллов

* осадок: отсутствует, железо не обнаружено.

* замерзание: не замерзает

* дебит источника: подземные воды

8. химические свойства воды: рН=6.0, присутствуют сульфиды, хлориды,

8. Влияние родника на окружающую местность: воды родника способствуют заболачиванию территории, в результате смыкания поверхностных и подземных вод. Признаками заболоченности являются увлажнения почвы, непересыхающие даже летом и наличие растений-индикаторов.

9. Определение мощности родника: банка ёмкостью 1л заполнилась за 20с, за час – 180л, за сутки – 4320л.

10. Зависимость количества воды в роднике от погоды: после обильных дождей и таяния снега количество в роднике увеличивается.

11. Куда течет вода из родника: вода родника образует ручей, впадающий в болото.

12.Хозяйственное использование родника: вода родника имеет ритуальное значение.

13 Благоустройство родника: силами учащихся Усвятской школы был сделан деревянный сруб вокруг родника и благоустроена территория около ручья

14 Предложения по охране и рациональному использованию родника: продолжать уход за родником и прекратить выпас скота вблизи ручья.

15. Кто составил паспорт: Бурдаков Кирилл.

16. Дата заполнения: 7. 03. 09.

Приложение 1

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Органолептические показатели воды

1. Содержание взвешенных частиц

Этот показатель качества воды определя­ют фильтрованием определенного объема воды через бумажный фильтр и последую­щим высушиванием осадка на фильтре в су­шильном шкафу до постоянной массы. Для анализа берут 500-1000 мл воды. Фильтр перед работой взвешивают. После фильтрования осадок с фильтром высушива­ют до постоянной массы при 105 "С, охлаж­дают взвешивают. Весы долж­ны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы.

Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяют по формуле

(т_г - т₂) • 1000/К

где Wj — масса бумажного фильтра с осад­ком взвешенных частиц, г; т₂ — масса бу­мажного фильтра до опыта, г; V — объем воды для анализа, л. ПДК = 10 мг/л.

2. Цвет (окраска)

При загрязнении водоема стоками про­мышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природ­ных вод. Для источников хозяйственно-пить­евого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначе­ния — 10 см.

Диагностика цвета — один из показате­лей состояния водоема. Для определения цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирают воду и на белом фоне бумаги определяют цвет воды (голубой, зеленый, серый, желтый, ко­ричневый) — показатель определенного вида загрязнения.

3. Прозрачность

Прозрачность воды зависит от несколь­ких факторов: количества взвешенных час­тиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

Для определения прозрачности воды ис­пользуют прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливают воду, подкладывают под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которо­го 2 мм, а толщина линий букв — 0,5 мм, и сливают воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Изме­ряют высоту столба оставшейся воды линейкой и выражают степень прозрачности в е сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

4. Запах

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее

естественным путем и со сточными водами.

Запах воды водоемов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после ее 1 хлорирования, не должен превышать 2 бал­лов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсив­ности запахов воды при 20 и 60 °С. Харак­тер и интенсивность запаха определяют по предлагаемой методике (табл. 2, 3).

Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, для питьевой воды — от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т. п.) назы­ваются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиноиый, хлорный и т. п.

Интенсивность запаха также оценивает­ся при 20 и 60 "С по 5-балльной системе со­гласно таблице.

Запах воды следует определять в помеще­нии, в котором воздух не имеет посторонне­го запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей.

Характер и род запаха воды естественного происхождения

Определение качества воды методами химического анализа

Водородный показатель (рН)

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Значение рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, куль­турно-бытового назначения регламентирует­ся в пределах 6,5-8,5.

Оценивать значение рН можно разными способами.

1.Приближенное значение рН определя­ют следующим образом. В пробирку налива­ют 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универ­сального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют рН:

• розово-оранжевая — рН около 5;

• светло-желтая — 6;

• зеленовато-голубая — 8.

2.Можно определить рН с помощью уни­версальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.

3. Наиболее точно значение рН можно определить на рН-метре или по шкале набо­ра Алямовского.

Жесткость воды

Различают общую, временную и постоян­ную жесткость воды. Общая жесткость обу­словлена главным образом присутствием растворимых соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обу­словлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. 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. Значение 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. При жесткости до 4 ммоль • экв./л вода считается мягкой, 4-8 ммоль • экв./л — сред­ней жесткости, 8-12 ммоль • экв./л — жесткой, более 12 ммоль • экв./л — очень жесткой.

Методами химического анализа обычно определяют жесткость общую (Ж*,) и карбо­натную (Жк), а некарбонатную (Ж_н) рассчи­тывают как разность Жо - Ж_к.

Определение карбонатной жесткости воды

Расчет концентраций карбонат- и гид­рокарбонат-ионов

В склянку наливают 10 мл анализируемой воды, добавляют 5-6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то счи­тается, что карбонат-ионы в пробе отсутствуют. В случае возникновения розовой окраски пробу титруют 0,05 н. раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Концентрацию карбонат-ионов рассчитывают по формуле

_Ск= К(НС1)-О,О5-6О-1ООО_=у(нс1)._ЗОО)

где с_к — концентрация карбонат-иона, мг/л; 7(НС1) - объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл. Затем в той же пробе определяют концен­трацию гидрокарбонат-ионов. К пробе доба-вить 1-2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобретает желтую окраску. Титруют пробу раствором 0,05 н. соляной кислоты до перехода желтой окраски в розовую. Концентрацию гидрокарбонат-ионов рассчитывают по формуле _Сгк=К(НС1)- 0,05 -61 • Ю00 ₌₇₍нс1). 305, где с_ге - концентрация гидрокарбонат-иона, мг/л; 7(НС1) - объем соляной кислоты, из­расходованной на титрование, мл.

Карбонатную жесткость Ж_к рассчитывают, суммируя значения концентраций карбо­нат- и гидрокарбонат-ионов по формуле Ж_к = с_к- 0,0333 + с_га-0,0164,

где 0,0333 и 0,0164 — коэффициенты, равные значениям, обратным эквивалентным мас­сам этих анионов.

Определение аммиака и ионов аммония

Определение аммиака и ионов аммония (качественное с приближенной количествен­ной оценкой). Предельно допустимая кон­центрация (ПДК) аммиака и ионов аммония в воде водоемов 2 мг/л по азоту или 2,6 мг/л в виде иона аммония.

В пробирку диаметром 13-14 мм налива­ют 10 мл исследуемой воды, прибавляют 0,2-0,3 мл 30 %-ного раствора сегнетовой соли и 0,2 мл реактива Неслера. Через 10-15 мин проводят приближенное определение по табл. 4.

Определение нитратов и нитритов

Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитритов (Шг) в питьевой воде водо­емов составляет 3,3 мг/л, нитратов (Шз) -45 мг/л.

На часовое или предметное стекло поме­щают три капли раствора дифениламина, приготовленного на концентрированной серной кислоте, и одну-две капли исследуе­мой воды. В присутствии нитрат- и нитрит-ионов появляется синее окрашивание, ин­тенсивность которого зависит от их концен­трации.

Определение хлоридов и сульфатов

Концентрация хлоридов в водоемах — источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

В водах рек северной части России хло­ридов содержится обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах — до десятков и сотен мг/л. Много хлоридов попадает в во­доемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Этот показа­тель весьма важен при оценке санитарного состояния водоема.

Качественное определение хлоридов с приближенной количественной оценкой проводят следующим образом. В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавля­ют 3 капли 10 %-ного раствора нитрата се­ребра. Приблизительное содержание хлори­дов определяют по осадку или помутнению (табл. 5).

Качественное определение хлоридов про­водят титрованием пробы анализируемой воды нитратом серебра в присутствии хро­мата калия как индикатора. Нитрат серебра дает с хлорид-ионами белый осадок, а с хро­матом калия — кирпично-красный осадок хромата серебра. Из образовавшихся осад ков меньшей растворимостью обладает хло­рид серебра.

Поэтому лишь после того, как хлорид-ионы будут связаны, начинается об­разование красного хромата серебра. Появ­ление слабо-оранжевой окраски свидетельствует о конце реакции. Титрование можно проводить в нейтральной или слабощелоч­ной среде. Кислую анализируемую воду ней­трализуют гидрокарбонатом натрия.

В коническую колбу помещают 100 мл воды прибавляют 1 мл 5 %-ного раствора -—хромата калия и титруют 0,05 н. раствором нитрата серебра при постоянном взбалты­вании до появления слабо-красного окра­шивания.

Содержание хлоридов (X) в мг/л вычис­ляют _ц0 формуле 1,773 • У-1000

100

где 1,773 — масса хлорид-ионов (мг), экви­валентная 1 мл точно 0,05 н. раствора нит­рата серебра; V- объем раствора нитрата се­ребра, затраченного на титрование, мл.

Качественное определение сульфатов с приближенной количественной оценкой проводят так. В пробирку вносят 10 мл иссле­дуемой воды, 0,5 мл соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5 %-ного 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 минут, — 5-10 мг/л; при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, - 10-100 мг/л; сильная, бы­стро оседающая муть свидетельствует о дос­таточно высоком содержании сульфат-ионов (более 100 мг/л).

Определение остаточного хлора в водопроводной воде

Для обеспечения надежности обеззаражи­вания воды необходимо, чтобы после завершения процесса хлорирования в ней содер­жалось 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора.

В коническую колбу вместимостью 500 мл наливают 250 мл водопроводной ^fводы (перед отбором пробы воды следует пропускать ее из крана длительное время), ; 10 мл буферного раствора с рН 4,6 и 5 мл i 10 %-ного раствора иодида калия. Затем выделившийся иодид тируют раствором тиосульфата натрия до бледно-желтой окраски , приливают 1 мл 1 %-ного раствора крахмала и титруют раствор до исчезновения синей окраски.

Содержание остаточного хлора в воде (X) -вычисляют по формуле

_vV_rK- 0,177 -1000 , X = -1---------(_Мг/л),

где 7] — объем 0,005 н. раствора тиосульфа­та натрия, израсходованного на титрование, мл; К — поправка к концентрации тиосуль­фата; 0,177 — масса активного хлора, соот­ветствующая 1 мл 0,005 н. раствора тиосуль­фата натрия, мг; V — объем воды, взятой для анализа, мл.

Приготовление буферного раствора. Для приготовления буферного ацетатного рас­твора с рН = 4,6 смешивают 102 мл 1 М рас­твора уксусной кислоты (60 г 100 %-ной ки­слоты в 1 л воды) и 98 мл 1 М раствора аце­тата натрия (136,1 г кристаллической соли в 1 л воды) и доводят объем до 1 л прокипя­ченной дистиллированной водой.

Качественное обнаружение катионов тяжелых металлов

Обнаружение свинца

В пробирку с пробой воды вносят по 1 мг 50 %-ного раствора уксусной кислоты и перемешивают. Добавляют по 0,5 мл 10 %-ного раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе ионов свин­ца выпадает желтый осадок хромата свин­ца. Пробирку встряхивают и через 10 мин

прибавляютяют по капле раствора хлорида железа (III) и по капле 0,2 М раствора тиосульфата на­трия, перемешивают стеклянной палочкой и сравнивают скорость обесцвечивания обеих проб.

В холостом опыте наблюдается медлен­ное обесцвечивание интенсивно окрашенно­го в фиолетовый цвет комплексного аниона ; присутствии же ионов меди, играющих роль катализатора, фиолетовый раствор обесцвечивается моментально.

Обнаружение фенолов

Фенол и его производные — сильные яды. Механизм отравления таков: блокируются сульфгидрильные группировки жизненно важных ферментов, а в итоге нарушаются окислительно-восстановительные реакции в клетках организма.

ПДК фенола варьирует от 0,1 мг/л в не-хлорированной воде до 0,001 мг/л в хлори­рованной. Такая разница неслучайна, так как основной метод обеззараживания воды в на­шей стране — хлорирование. При этом фе­нол, если он присутствует в воде, превраща­ется в пентахлорфенол (в 250 раз более ток­сичный, чем фенол) и 2,4,6-трихлорфенол (канцероген). Дальнейшее превращение этих веществ ведет к диоксинам. Фенол может образовываться в водоемах при гниении остатков древесины. В воде фенол интенсив­но поглощает кислород, возникают заморы, вода становится неприятной на вкус, а рыба, накапливая фенол в тканях, превращается в несъедобную.

Качественное определение фенола про­водят следующим образом. В коническую колбу вместимостью 200 мл вносят 100 мл исследуемой воды, затем добавляют раствор хлорной извести или хлорную воду в неболь­шом объеме. Через 10 мин определяют (сна­чала на холоде, потом при нагревании), поя­вился ли характерный для хлорфенолов «ап­течный» запах.

Приложение 3

Санитарно-гигиенические исследования воды из водопровода д. Усвятье

Приложение 4

Санитарно-гигиенические исследования воды

из реки Ужа в районе д. Усвятье