Исследовательская работа по биологии "Озеро Печерское"

ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ, СПОРТА И ТУРИЗМА

АДМИНИСТРАЦИИ ОКТЯБРЬСКОГО РАЙОНА Г. МОГИЛЕВА

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ОЗЕРА ПЕЧЕРСКОЕ

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №5 г. Могилева»

Мачульская Анастасия

Учитель географии,

Вакуева Ольга Александровна,

учитель биологии,

Борисенок Марина Владимировна

Могилев

2018

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОЗЕРА ПЕЧЕРСКОЕ ГЛАВА 3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДНОГО ОБЪЕКТА МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ 3.1 Определение экологического качества воды с помощью водных растений 3.2 Оценка качества воды с помощью метода Макроиндексации (метод Вудивисса) 3.3 Оценка состояния воды по индексу Майера 3.4 Оценка состояния воды по индексу Гуднайта и Уотлея ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕЧЕРСКОГО ОБЪЕКТА 4.1 Характеристика органолептических показателей 4.2 Гидрохимический анализ водоема ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ А ПРИЛОЖЕНИЕ Б ПРИЛОЖЕНИЕ В ПРИЛОЖЕНИЕ Г ПРИЛОЖЕНИЕ Д ПРИЛОЖЕНИЕ Е ПРИЛОЖЕНИЕ Ж ПРИЛОЖЕНИЕ З ПРИЛОЖЕНИЕ И ПРИЛОЖЕНИЕ К ПРИЛОЖЕНИЕ Л ПРИЛОЖЕНИЕ М ПРИЛОЖЕНИЕ Н

3 4 11 12 13 13 14 15 16 17 19 21 23 26 27 29 30 31 36 39 42 43 46 47

ВВЕДЕНИЕ

Возрастание антропогенного воздействия на водные экосистемы приводит к значительному повышению загрязнения водоемов и снижению качества воды. Особенно страдают озера, являющиеся местами отдыха населения. В последнее время, становится актуальной разработка и апробация методик, позволяющих оценивать экологическое состояние водных объектов.

Актуальность и новизна темы: при помощи методов биоиндикации и физико-химического анализа оценить экологическое состояние озера Печерское.

Гипотеза: дать оценку экологическому состоянию озера Печерское при помощи простых и доступных для учащихся методик.

Цель исследования: оценить экологическое состояние озера Печерское.

Задачи:

1. изучить основы экологического состояния водных объектов,

2. дать физико-географическую характеристику водного объекта,

3. оценить качество воды с помощью методов биоиндикации,

4. проанализировать физико-химические свойства воды в озере.

Объект исследования: озеро Печерское.

Предмет исследования: экологическое состояние озера Печерское.

Методы проведения исследования: анализ литературных источников, статистический, математический, описательный, сравнительно-географический, физико-химический метод, метод бальной оценки, методы биоиндикации.

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Определение экологического качества воды с помощью водных растений.

Видовой состав водных растительных сообществ позволяет довольно точно охарактеризовать экологическое состояние экосистемы, быстро оценить степень антропогенного воздействия и является доступным показателем для характеристики состояния водоемов и процессов, в них происходящих.

Выработанные у макрофитов в процессе адаптационной эволюции признаки достаточно четко индицируют химический и органический состав воды.

При загрязнении водоёмов изменяется их видовой состав, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности биоценоза. Водная растительность – наиболее консервативный элемент водной экосистемы. Ее экологические модификации могут служить индикатором долгосрочных изменений водной среды (Приложение А, рисунок 1.2). [9, с 7]

Оценка качества воды с помощью метода Макроиндексации (индекс Вудивисса).

Качество воды в водных объектах хорошо отражается состоянием видовой структуры населяющих их организмов, которые служат индикаторами загрязнения. Макрозообентос – наиболее подходящий объект для оценки состояния пресных вод, эта группа организмов обладает целым рядом достоинств по сравнению с другими биоиндикационными группами: повсеместная встречаемость, достаточно высокая численность, относительно крупные размеры, удобство сбора и обработки, сочетание приуроченности к определенному биотопу с определенной подвижностью, достаточно продолжительный срок жизни, чтобы аккумулировать загрязняющие вещества за длительный период. [10, c 3]

Оценку качества воды в озере мы начали с помощью метода Макроиндексации, который является упрощённой модификацией метода Вудивисса. Он адаптирован для неспециалистов и не требует определения видов животных до мелких таксонов (вида, рода). Метод основан на таком удобном для изучения объекте, как макрозообентос, то есть беспозвоночных животных длиной более 2 мм, обитающих на дне водоёмов и в зарослях водных растений. Это, главным образом, водные личинки и имаго (взрослые особи) насекомых, моллюски, малощетинковые черви и высшие ракообразные. Все эти организмы разделены на индикаторные (ключевые) группы в зависимости от степени их чувствительности к загрязнению. Наибольшей чистоты воды требуют личинки веснянок и поденок, а самые стойкие – личинки двукрылых (мух). [10, c 5]

Для оценки состояния водоема по методу макроиндексации нужно:

1. Выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемом водоеме. Поиск начинают с наиболее чувствительных к загрязнению индикаторных групп: веснянок, затем поденок, ручейников и т.д. – именно в таком порядке индикаторные группы расположены в таблице. Если в исследуемом водоеме имеются личинки веснянок – самые «чуткие» организмы, то дальнейшая работа ведется по первой или второй строке таблицы. По первой – если найдено несколько видов веснянок, и по второй – если найден только один.

Если личинок веснянок в наших пробах нет – ищем в них личинок поденок - это следующая по чувствительности индикаторная группа. Если они найдены, работаем с третьей или четвертой строкой таблицы макроиндекса (опять же по количеству найденных видов). При отсутствии личинок поденок обращаем внимание на наличие личинок ручейников, и т.д.

2. Оценить общее разнообразие бентосных организмов. Методика макроиндексации не требует определить всех пойманных животных с точностью до вида (это бывает трудно сделать даже профессионалу). Достаточно определить количество обнаруженных в пробах «групп» бентосных организмов. За «группу» принимается: любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей; любой вид веснянок, сетчатокрылых, жуков; любой вид личинок других летающих насекомых; класс малощетинковые черви; любой род поденок кроме Baetisrhodani; любое семейство ручейников; семейство комаров-звонцов (личинки) кроме вида Chironomussp.; Chironomussp.; личинки мошки (семейство Simuliidae) (Приложение Б, таблица 1.1). Определив количество обнаруженных в пробе групп, необходимо найти соответствующий столбец таблицы (Приложение Б, таблица 1.2). [11, c 25]

При работе со шкалой следует (Приложение В, таблица 1.3):

1. Двигаясь сверху вниз найти показательный (индикаторный) таксон в первой графе шкалы по присутствию этого таксона в пробе;

2. Определить наличие в пробе одного или большего числа видов для индикаторного таксона, относящегося к веснянкам, поденкам или ручейникам и отыскать соответствующую строку в графе «Видовое разнообразие».

3. Определить число групп Вудивисса в пробе (индикаторные группы Вудивисса).

4. Найти показатель биотического индекса в точке пересечения найденной строки видового разнообразия со столбцом числа групп Вудивисса, соответствующего пробе. [11, с 32]

Чем выше показатель БИ тем относительно чище вода. Показатель БИ является относительным показателем и изменяется от 0 (очень грязная вода) до 10 (очень чистая вода) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Классификация качества воды по биологическим показателям

Если водный объект получает от 0 до 2 баллов – он сильно загрязнен, относится к полисапробной зоне, водное сообщество нахо­дится в сильно угнетенном состоянии. Оценка 3–5 баллов говорит о средней степени загрязненности (альфа-мезосапробный), а 6–7 баллов – о незначительном загрязнении водного объекта (бета-мезосапробный). Чистые (олигосапробные) реки обычно получают оценку 8–10 бал­лов, а особенно богатые водными обитателями участки могут быть оценены и более высокими значениями индекса. [2, дата доступа 15.09.17]

Оценка состояния воды по индексу Майера

Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество – в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в таблице.Нужно отметить, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах (таблица 1)

Таблица 1 – Определение состояния водоема по индексу Майера

Обитатели чистых вод, x	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

Нужно отметить, какие из приведенных в таблице групп обнаружены в пробах. Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела - на 2, а из третьего - на 1. Получившиеся цифры складывают:

х×3 + у×2 + z×1 = S

(1.1)

По значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема:

• более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества;

• 17-21 баллов – 2 класс качества; (как и в первом случае, водоем будет охарактеризован как олигосапробный).

• 11-16 баллов – умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества; (бета- мезосапробная зона)

• менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества (альфа-мезосапробный или же полисапробный. [1, дата доступа 15.09.17]

Определение состояния водоема по индексу Гуднайта и Уотлея

Одним из показателей уровня эвтрофирования водоёма является доля олигохет в общей численности макрозообентоса.Эта простая, но надёжная методика биоиндикации используется только для определения загрязнения водоёма органическими веществами. Классический вариант олигохетного индекса (ОИ) впервые был предложен Гуднайтом и Уотлеем в 1961 г. ОИ рассчитывается как отношение численности олигохет к общей численности организмов в пробе. Для определения индекса собирают бентосные организмы с определенной площади дна. С помощью скребка или лопаты снимают донный грунт, тщательно промывают его на сите. Организмы, оставшиеся на сите, помещают в емкость с водой. В школьной лаборатории собранных животных разбирают на две группы: одна группа малощетинковые кольчецы, вторая группа-прочие виды. После подсчета организмов в группах находят индекс Гуднайта и Уотлея по формуле:

а = (М/В) × 100

(1.2)

где а – индекс, М – численность малощетинковых червей, В – численность организмов всех видов. После нахождения индекса определяют степень загрязнения водоема (Таблица 2). [6, c 60]

Таблица 2 – Определение состоянии водоема по индексу Гуднайта и Уотлея

Состояние водоема	Индекс Гуднайта и Уотлея
	Выше 80%	60 – 80%	Ниже 60%
Сильноезагрязнение	+
Относительнозагрязненное		+
Хорошеесостояние			+

Методика оценки состояния качества воды.

Температура влияет и на метаболизм водных организмов и на сопротивляемость токсическим веществам, болезням, паразитам. Кроме этого от температурного режима зависят и различные химические параметры воды. Так при повышении температуры понижается растворимость газов, в том числе и кислорода. Относительное повышение температуры водоема может говорить о тепловом загрязнении или об изменении климата. Необходимо учитывать, что в выбранных точках должны быть сходные физические и гидрологические условия.

Цвет воды. Цветность –природное свойство воды, обусловленное наличием гуминовых веществ, которые придают ей окраску от желтоватого до коричневого цвета. Гуминовые вещества образуются при разрушении органических соединений в почве, вымываются из нее и поступают в открытые водоемы. Поэтому цветность свойственна воде открытых водоемов и резко увеличивается в паводковый период. Например, взвешенные минеральные частицы делают цвет воды сероватым, органические соединения придают воде желтый цвет, трудно окисляемые гуминовые кислоты – бурый или коричневый, закисные соли железа – зеленовато-голубой, а окисные – ржаво-бурый. Для этого воду наливают в тонкостенный стакан и ставят его на лист белой бумаги. Цвет определяют, просматривая воду сверху вниз.

При загрязнении вод стоками промышленных предприятий окраска может быть не типичной для естественной цветности вод. Для источников хозяйственно питьевого назначения окраска не должна провялятся в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения 10 см. Цвет воды также может быть определен способом разбавления воды дистиллированной. Чем больше количество раз была разбавлена природная вода для того, чтобы достигнуть цвета дистиллированной, тем более насыщенный был ее цвет. [3, c 142]

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количество взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, от содержания химических веществ. Прозрачность (или светопропускание) воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Степень прозрачности воды выражается высотой столба жидкости в см, через который отчетливо виден специальный шрифт. Воду в зависимости от степени прозрачности подразделяют на: прозрачную; слегка мутную; мутную; сильно мутную. Прозрачностью не менее 30 см должны обладать воды, подаваемые для питьевого водоснабжения без осветления. Речные воды, кроме горных, могут иметь прозрачность 25 см. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

Исследуемую воду наливают в цилиндр, под дно которого подкладывают шрифт. Воду наливают до тех пор, пока сверху через слой воды можно будет отчетливо прочесть подложенный шрифт. Высоту столба воды в цилиндре измеряют линейкой. Определение производят при хорошем дневном рассеянном освещении на расстоянии 1 м от светонесущей стены. Измерения повторяют несколько раз (не менее 3 – 4-х), и за окончательный результат принимают среднее значение единичных измерений. Оценка прозрачности воды (Приложение Г, таблица 1.4). [20, c 12]

Запах. Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путем либо со сточными водами. Запах воды водоемов не должен превышать 2 баллов, обнаруживаемых непосредственно в воде или (для водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после её хлорирования. По характеру запахи делятся на две группы:

1. Запахи естественного происхождения (обусловлены живущими в воде и отмершими организмами, влиянием почв и т.п.) находят по классификации, приведенной в (Приложение Г, таблица 1.5).

2. Запахи искусственного происхождения называются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т.п.

Интенсивность запаха в обоих случаях определяется по 5-ти бальной шкале, представленной в таблице (Приложение Г, таблица 1.6).

Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей. [4, c 40]

При гидрохимическом мониторинге определяется количественное содержание элементов основного солевого состава, биогенных и загрязняющих веществ на момент отбора пробы. Гидрохимический мониторинг позволяет дать оценку экологического состояния водных объектов, сформировавшегося за предыдущий период. В гидрохимической практике используется метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. Для интегральной оценки качества вод по гидрохимическим показателям и определения динамики состояния в целом производится расчет индекса загрязненности вод (ИЗВ).

ИЗВ=

(1.3)

где n– число веществ, по которым имеют место превышения ПДК; С –концентрация i-ro вещества за соответствующий период осреднения; ПДК_i–предельно допустимая концентрация i-ro вещества в воде водоемов. [4, c 36]

Оценка качества воды проводятся на основании индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям. Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: растворенного кислорода, легкоокисляемых органических веществ (по БПК₅), азота аммонийного, азота нитритного, фосфатов и нефтепродуктов.

Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды (Приложение Д, таблица 1.7). [20, с 78]

Водородный показатель. Химическое исследование воды. рН, или водородный показатель, характеризует среду раствора и представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода; рН определяют в интервале от 1 до 14. В большинстве природных вод рН находится в пределах от 6,5 до 8,5 и зависит от соотношения концентраций свободного диоксида углерода и гидрокарбонат-аниона. Более низкие значения рН могут наблюдаться в кислых болотных водах. Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9,0. На величину рН влияет содержание карбонатов, гидроксидов, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и т. п. Данный показатель является индикатором загрязнения открытых водоемов при выпуске в них кислых или щелочных сточных вод. [3, c 156]

В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро изменяться, и этот показатель следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на месте отбора.

Вывод по главе 1. Выбранные нами методы являются доступными, не требующие дорогостоящего оборудования и разнообразные, что помогает оценить качество воды в озере с разных позиций. Данные методы исследования носят практический характер, помогают оценить экологическое состояние любого водного объекта.

ГЛАВА 2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОЗЕРА ПЕЧЕРСКОЕ

Печерское озеро (пруд) – это искусственно созданный водоем в пойме реки Дубровенка в верхнем ее течении. Расположено озеро в северо-западной части города Могилева, на территории Печерского лесопарка.

Площадь водоема составляет 0,1 км², длинна – 1,6 км, а его максимальная глубина – 4,5 м.

Печерское озеро расположено в пределах вторично-моренной равнины, что объясняет сложный рельеф, который представлен овражно-балочной системой. Большая часть склонов водоема покрыта лесом.

Дно водоема в основном песчаное примерно до глубины 1,5 м, глубже – илистое.

Средняя температура воды за время наблюдения варьировала +21 –+24ºС в летнее время (июнь – август), +12 –+13ºС на начало осени (сентябрь).

Вода в озере прозрачная с желтоватым оттенком, это объясняется небольшим содержание взвешенного вещества.

Полосу прибрежных воздушно-водных растений формируют: рогоз узколистный, осока высокая, аир обыкновенный. В полупогруженной части водоема встречается ряска малая, ряска многокоренная, водокрас лягушачий. Полностью погруженные в воду – уруть колосистая, рдест курчавый, роголистник темно-зеленый.

Видовое разнообразие животных высоко. На озеро прилетают дикие утки, из рыб встречаются окунь, карась, карп, плотва. Макрозообентос представлен различными видами моллюсков, жуков, личинками поденки, личинками стрекоз, пиявками, олигохеты, клопы и др.

Печерское озера является рекреационной зоной города Могилева.

Вывод по главе 2. Так как рельеф данной территории сложный и представлен овражно-балочной системой, поэтому в период таяния снега и выпадения большого количества осадков возникают временные водотоки не только с прилегающей лесопарковой территории, но и с территории индивидуальной застройки коттеджного типа. Помимо водотоков на территории водоема создана рекреационная зона. Эти факторы несут большую антропогенную нагрузку на состояние качества воды в озере.

ГЛАВА 3 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОДНОГО ОБЪЕКТА МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ

Сбор и обработка гидробиологических проб проводилась в течении вегетационного периода с июнь по сентябрь. Мониторинг состояния воды в Печерском озере проводился на 4 пунктах. Пункты наблюдения условно можно разделить на исток (№1), лесная зона (№2), рекреационная зона (№3), устье (№4) (Приложение А, рисунок 1.1)

3.1 Определение экологического качества воды с помощью водных растений

Макрофиты, обнаруженные на исследуемой территории, можно разделить на 3 группы: плавающие на поверхности воды, полностью погружённые в воду и частично погружённые в воду. Для растений определялось обилие каждого вида в баллах по шкале Друде (Приложение Е, таблица 3.8).

Полосу прибрежных воздушно-водных растений формируют рогоз узколистный, осока высокая, аир обыкновенный, которые распределены группами, по периметру всего водоема.

Все растения распределены неравномерно. Наиболее заросшие растениями является площадка № 1. Здесь определены следующие виды биоиндикаторов: плавающие на воде ряска малая, ряска многокоренная, водокрас лягушачий. Из погруженных растений были отмечены рдест курчавые, роголистник темно-зеленый. Среди частично погруженных в воду мезофитов: аир обыкновенный, осока высокая, рогоз узколистный.

В точке № 2 растения с плавающими листьями ряска малая, которая располагается локальными пятнами, довольно обильно встречается полностью погруженные в воду: уруть колосистая,рдест курчавый, роголистник темно-зеленый. Среди частично погруженных: аир обыкновенный, осока высокая, рогоз узколистный.

В точке №3 и 4 наблюдается локальные пятна следующих плавающих растений: ряска малая, ряска многокоренная, водокрас лягушачий. В точке № 3 наблюдается обильное разрастание полностью погруженного в воду рдеста курчавого, а в точке №4 урути колосистой и роголистника темно- зеленого. Среди частично погруженных в воду в точке №3 и №4 встречаются осока высокая, рогоз узколистные и небольшие группы аира обыкновенного.

Следующим этапом гидробиологической оценки водного объекта был индикация эвтрофирования и загрязнения водоема по видовому составу гигрофитов. Индикаторную значимость основных видов гидрофитов водоемов определяли по списку индикаторных видов Г. С. Гигиевича, Б. Г. Власова, Г. В. Вынаева (Приложение Ж, таблица 3.9).

По результату исследования выявлено, озеро подвергается загрязнению органическими веществами, а также незначительному эвтрофированию и присутствию тяжелых металлов. На первом участке отмечено наибольшее количество индикаторных видов по сравнению с другими участками, на втором участке видовой состав макрофитов контролируется городскими службами, заинтересованными в отсутствии растений в акватории пляжа (Приложение Ж, таблица 3.10). Таким образом, сокращение видового состава макрофитов на этом участке не следует рассматривать как показатель чистоты воды. Изучение видового состава макрофитов позволяет сделать выводы о незначительном антропогенном воздействии на воды изученной акватории озера Печерское.

3.2 Оценка качества воды с помощью метода Макроиндексации (индекс Вудивисса)

Во время исследования в пунктах мониторинга были обнаружены представители наиболее чуткой к загрязнению индикаторной группы. Всего же среди организмов бентоса были отмечены представители 12 различных групп (Приложение З, таблица 3.11). Индекс Вудивисса показал незначительное загрязнение водоема на пунктах наблюдения № 2, 3, 4 (3 класс качества воды). Наблюдаемые пункты следует отнести к классу бета-сапробные, т.е. в наблюдаемых пунктах произошла полная минерализация органических веществ, количество кислорода к которому чувствительны организмы колеблется в зависимости от времени суток днем избыток, ночью недостаток. В пункте мониторинга № 1 – 2 класс качества воды. Это объясняется тем, что интенсивно протекают окислительно-восстановительные процессы, начинается аэробный распад органических веществ, кислорода становится мало.

3. 3 Оценка состояния воды по индексу Майера

Для определения индекса устойчивости к загрязнению перемножили число названий беспозвоночных в каждой группе на индекс толерантности группы. Пункт мониторинга №1 – количество найденных проб из первого раздела умножаем на 3 - получается 1×3= 3 Из второй:2×1=2. Из третьего раздела: 1×4=4 Полученные цифры суммируем и получается 9. Значение суммы говорит о загрязненности водоема (4 класс качества воды, альфа-мезосапробная). Пункт мониторинга №2 – считаем 1 колонка: 3×1=3. Вторая колонка: 2×2=4. Третья колонка: 1×4=4. Итого: 11, от 11 до 16 –это третий класс качества воды, т.е. умеренная загрязненность – бета-мегасапробный.Пункт мониторинга № 3– считаем 1 колонка: 3×2=6. Вторая колонка: 2×3=6. Третья колонка: 1×3=3 Итого:15, от 11 до 16 –это третий класс качества воды, т.е. умеренная загрязненность – бета-мегасапробный. Пункт мониторинга № 4– считаем 1 колонка: 3×2=6. Вторая колонка: 2×2=4. Третья колонка: 1×3=3 Итого:13, от 11 до 16 –это третий класс качества воды, т.е. умеренная загрязненность – бета-мегасапробный (Приложение И, таблица 3.12).

3.4 Оценка состояния волы по индексу Гуднайта и Уотлея

Численность олигохет в пункте наблюдения № 1 составляет 34, № 2 – 23, №3 – 21, №4 – 18. Наибольшее значение индекс Гуднайта и Уотлея имеет в пункте №1, что указывает на более высокую антропогенную нагрузку на этом участке озера в отличии от других пунктов. В пунктах № 2, 3, 4 индекс ниже 60%, что говорит о хорошем состоянии качества воды и низкой степени эвтрофикации. После нахождения индекса Гуднайта и Уотлея определена степень загрязнения озера. Поскольку его значение на всех 4 площадках не превышает 60%, то экологическое состояние озера Печерское можно оценить как хорошее (Приложение К, таблица 3.13). Биоиндикационные методы позволяют выявить наличие некоторых видов загрязнения и оценить экологическое состояние водоема, но они не дают количественной оценки содержание в воде тех или иных загрязняющих веществ. Поэтому для подтверждения и уточнения полученных результатов необходимо проводить гидрохимические исследования качества воды в Печерском озере.

Вывод по главе 3. На основе полученных результатов было выявлено, что озеро Печерское по всем гидробиологическим показателям условно отнесено к чистому и умеренно загрязненному, что говорит о его способности к устойчивости и к определенной способности выдерживать оказываемую на него антропогенную нагрузку. Это связано с тем, что озеро проточное, способно поддерживать режим самоочищения. Обследуемый водоем не испытывает сильных антропогенных нагрузок в районе проведения исследований. Это подтверждается большим числом встречаемых видов, т.к. биоразнообразие является одним из основных показателей устойчивости естественных экосистем.

ГЛАВА 4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕЧЕРСКОГО ОБЪЕКТА

4.1 Характеристика органолептических показателей

Физико-химические исследования озера проводилось с июня по сентябрь. На первом этапе исследования проводилось определение органолептических показателей воды: прозрачность, температура, запах цвет. Для этого в пунктах мониторинга производился отбор воды с поверхностного горизонта. Вода отбиралась в полиэтиленовые фляги объёмом 1 л. Для отбора с глубины использовались подручные средства (прозрачная стеклянна бутылка, прикрепленная к шесту с дополнительным грузом). Дальнейшее исследования органолептических показателей проводились в школьной лаборатории.

По результатам наблюдения органолептических показателей было выявлено, что за время наблюдения с июня по сентябрь в пунктах мониторинга прозрачность воды изменялось от мутной (10 – 20 см) в пункте №1 до средней степени мутности (20 – 25 см) в пунктах №2,3,4. Это объясняется количеством взвешенных веществ. В мутной, т.е. в пункте наблюдения №1, количество взвешенного вещества варьирует от 10 до 30 мг/дм³. В пунктах №2,3,4 количество взвешенного вещества составляет 6 – 10 мг/дм³, что объясняет среднюю степень мутности воды.

Температура воды в озере изменяется. Это зависит не только от дна подстилающей поверхности, но и от мутности, и от деревьев, затеняющих береговую линию. В пунктах мониторинга №1 и 2 средняя температура воды за время наблюдения составляет +20ºС, что на 0,5ºС меньше, чем в пунктах №3 и 4. Это обусловлено наличием деревьев затеняющих береговую линию водоема (Приложение Л, таблица 4.14).

Запах в пунктах мониторинга относится к категории естественных, т.е. зависящий от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности. В пункте наблюдения №1 он отчетливый, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья. В остальных пунктах запах воды был неопределенный, очень слабы не поддающийся обнаружению в полевых условиях.

Цветность вод в пунктах наблюдения №2, 3, 4 относится к категории слабо-желтая, это объясняется наличием в воде органических веществ.

В школьной лаборатории была определена качественная характеристика состояния Печерского озера. Были определены водородный показатель, общая жесткость воды, наличие биогенных элементов (нитратов, фосфатов и нитритов), используя индикаторные полозки и химические реактивы по известным и описанным методикам.

4.2 Гидрохимический анализ водоема

Количественные показатели нитратов, нитритов, сульфатов, аммонитов, а также наличие нефтепродуктов, БПК₅ и общую жесткость воды предоставила «Областная лаборатория Республиканского центра аналитического контроля в области охраны окружающей среды» (Приложение М, таблица 4.15).

На основе полученных данных была проведена оценка гидрохимического состояния водного объекта. Полученные данные сравнили с ПДК и нормами на загрязняющие вещества в воде, согласно Санитарным правилам и нормам 2.1.2.12.-33-2005 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод от загрязнения», действующих в Республики Беларусь. [19, дата доступа 10.09.17]

По химическому составу вода озера обладает слабой щелочной средой, что является нормой для открытых водоемов, средней жесткостью и слабой щелочной кислотностью. Показания нитратов, нитритов, фосфатов, а также содержание нефтепродуктов находятся в пределах ПДК. Показатель содержания аммония превышает допустимые нормы (Приложение Н, рисунок 3).

По результатам гидрохимического анализа и расчетам ИЗВ вода в озере относится к категории относительно чистая, т.к. ИЗВ составил 0,98.

Вывод по главе 4. Проанализировав органолептические показатели, сделали вывод, что вода в озере чистая. По содержанию кислорода водный объект относится к чистым, его содержание соответствует нормам ПДК, что говорит о низкой эвтрификации водного объекта. Значение водородного показателя в среднем составляет 7,9 – слабощелочные воды, что соответствует норме ПДК и говорит о наличии в водах Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ концентрация ионов аммония была повышена. Это можно объяснить двумя причинами: поскольку исследования проводились в летний период при высокой температуре воды, процесс разложения остатков растений и животных в донных отложениях протекает интенсивнее и образуется аммиак. Гидролиз части аммиака приводит к усилению содержания аммония. В непроточных и малопроточных водоемах содержание аммония выше, чем в водотоках. Концентрация нитратов находилась в очень низких концентрациях, что говорит о низкой степени эвтрофикации водоема. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (установлена способность диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до нитритов). Концентрации фосфатов – анионов не превышало ПДК. Это говорит о невысокой степени развития диатомовых водорослей, которые «способствуют цветению воды. По результатам гидрохимического анализа вода в озере относится к категории относительно чистая.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для исследования экологического состояния водного объекта использовали следующие методы оценки: физико-химические (органолептические, химические), гидробиологические (оценка качества воды с помощью водных растений индекс Макроиндексации, индекс Майера и индекс Гуднайта и Уотлея).

Так как рельеф данной территории сложный и представлен овражно-балочной системой, поэтому в период таяния снега и выпадения большого количества осадков возникают временные водотоки не только с прилегающей лесопарковой территории, но и с территории индивидуальной застройки коттеджного типа. Помимо водотоков на территории водоема создана рекреационная зона. Эти факторы несут большую антропогенную нагрузку на состояние качества воды в озере.

Результаты гидробиологического анализа полученные в ходе исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. озеро Печерское альфа-бета-мезотрофный водоем;

2. уровень эвтрофирования озера невысок, по данному параметру экологическое состояние водоема оценено как хорошее;

3. растения индикаторы указывают на присутствие в воде органических загрязнителей, а также незначительное содержание биогенных элементов и тяжелых металлов;

4. в целом состояние воды в озере оценено как промежуточное между чистым и умеренно загрязненным, что соответствует 3 – 4 классу качества воды. Наиболее подвержены загрязнению участок озера пункта № 1, на площадке № 2 – 4 состояние озера наиболее благоприятна, что подтверждается визуальными наблюдениями уровня антропогенной нагрузки на водоем и его прибрежную зону;

6. способность озера к самоочищению высока, что частично компенсирует его загрязнение.

Результаты гидрохимического анализа показывают, что вода в озере относительно чистая, т.к. все данные в пределах нормы и не превышают ПДК, за исключением ионов-аммония. По содержанию кислорода водный объект относится к чистым, его содержание соответствует нормам ПДК, что говорит о низкой эвтрификации водного объекта. Значение водородного показателя в среднем составляет 7,9 – слабощелочные воды, что соответствует норме ПДК и говорит о наличие в водах Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ концентрация ионов аммония была повышена. Это можно объяснить двумя причинами: поскольку исследования проводились в летний период при высокой температуре воды процесс разложения остатков растений и животных в донных отложениях протекает интенсивнее и образуется аммиак. Гидролиз части аммиака приводит к усилению содержания аммония. В непроточных и малопроточных водоемах содержание аммония выше, чем в водотоках. Концентрация нитратов находилась в очень низких концентрациях, что говорит о низкой степени эвтрофикации водоема. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (установлена способность диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до нитритов). Концентрации фосфатов – анионов не превышало ПДК. Это говорит о невысокой степени развития диатомовых водорослей, которые «способствуют цветению воды.

Результаты, полученные с помощью разных методов, в основном соответствуют друг другу.

Практическая значимость исследования заключается в том, что в процессе исследования были освоены некоторые биоиндикационные методики и дана характеристика экологического состояния Печерского озера. В дальнейшем планируем продолжать работать в этом направлении и проводить сравнительную оценку водных объектов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авдеева, Н.В. Современные исследовательские работы по экологии/ Н.В. Авдеева [Электронный ресурс]-Режим доступа: http://lib.znate.ru/docs/index-71208.html: Дата доступа: 15.09.17

2. Биоиндикация водоемов - http:// net.eurekanet.ru: Дата доступа: 15.09.17

3. Битюкова, В.Р. Принципы и методы комплексной оценки экологического состояния городской среды. – М., 1996. – 285 с.

4. Витченко, А.Н. Экология. Курс лекций – Минск: БГУ,2002. – 100 с

5. Галай, Е.И. Геоэкологические основы природопользования: Курс лекций для студентов специальности Н 33.01.03 «Геоэкология» / Е.И. Галай. Мн.: БГУ, 2003. – 70 с.

6. Денисова, С.И. Полевая практика по экологии /С.И. Денисова.- Минск : Университетское, 1990. - 120 с

7. Егоренков, Л.И, Кочуров Б.И. Геоэкология: Учеб. пособие. - М.: Финансы и статистика, 2005. - 320 с.

8. Зилов, Е. А. Гидробиология и водная экология: функционирование водных экосистем / Методические указания. // Иркутский государственный университет. - Иркутск, 2006. – 40 с.

9. Левич, А. П. и др. Биоиндикация, экологическая диагностика и нормирование в методах мониторинга пресноводных экосистем / Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем II // Сборник материалов международной конференции в Институте озероведения РАН. - СПб.: Любавич, 2011. – С. 6-12.

10. Ляндзберг, А.Р. Биоидикация состояния пресного водоема с помощью донных организмов / А. Р. Ляндзберг // Исследовательская работа школьников. – 2004. -№ 1, 2. – С. 1-17.

11. Маглыш, С. С. Научно-исследовательская работа школьников по биологии: пособие для учителей общеобр. Учрежд. С рус.(бел.) яз. обучения/С.С.Маглыш, А.Е. Караевский.-Минск:Сэр-Вит,2012.-80 с. (Мастерская учителя).

12. Методы оценки экологического состояния водоемов. edi.greensail.ru

13. Официальный сайт [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://nsportal.ru/shk /Дата доступа: 14.09.17

14. Официальный сайт [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://portfolio.1september.ru/work.php?id=582810 / Дата доступа: 15.09.17

15. Официальный сайт [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.mybntu.com/general/ecology/zagryaznenie-vodoemov-i-osnovnye-napravleniya-oxrany-vodnyx-resursov.html / Дата доступа: 09.09.17

16. Официальный сайт [Электронный ресурс]/ Режим доступа: www.brik.org/showthread.php?t=124 / Дата доступа: 10.09.17

17. Пасуков, Р. Б. Обитатели водоемов. М. Айрис – Пресс. 1999г. – 180 с.

18. Полевой определитель пресноводных беспозвоночных/сост.: А. Полоскин, В. Хаитов. – М., 2006. – 16 с

19. Приложение 1 (обязательное) к Санитарным правилам 2.1.2.12-33-2005 «Гигиенические требования к охране поверхносных вод от загрязнения»// Министерство здравоохранения Республики Беларусь [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://minzdray.gov.by/ru/static/acks/ tehnicheskie/teksty/vodootvedenie. / Дата доступа: 10.09.17

20. Решетько, М.В. Рациональное природопользование: Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления «Природообустройство» / М.В.Решетько. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 48 с.