Экологическая   проблема  -  это   очень   важный   этап   в  развитии  человечества.   Она  определяет  судьбу   человеческого  мира.  Люди,  покоряя  природу,  в   значительной  степени  разрушали  равновесие  экологических  систем.  «Раньше  природа  страшила  человека,  а   сейчас  человек  страшит  природу» - сказал   французский   океанолог  Жак  Ив  Кусто.   В некоторых  местах    природа   дошла  до   кризисного  состояния.

Никто   не   может  оставаться   равнодушным   к   загрязнению   окружающей   среды.   «Плоха   та   птица,   которая   загрязняет   собственное   гнездо», - говорит   народная   пословица. Загрязнение   местности,   нерациональное    расходование    природных   ресурсов,   приводит   к   уничтожению   экосистем,    в   том   числе  и   экологической   чистоты. В последние годы, посещая   пруд,  мы    стали  наблюдать   за   ухудшением состояния пруда,    воды   в   нём,    стало   очень заметно   его   неблагополучное   состояние.  Так   родилась   тема   нашей   научно-исследовательской   работы  «Оценка экологического состояния водной экосистемы пруда  с. Карпенка».  

Цель исследования:   раскрыть   основные  факторы    загрязнения   воды,    влияющие   на   экологическое   состояние   пруда. 

      Для    достижения,   поставленной  цели  мы решали   следующие              

 Задачи:  

1.    Изучить способы и методы оценки экологического состояния водной экосистемы пруда.

1. Выявить   причины   загрязнения   пруда.

3.    Провести полевые и лабораторные исследования, направленные на изучение экологического состояния  пруда.

4.    Сравнить полученные результаты с результатами исследования 2014 года.

1. Предложить   меры   по   улучшению   экологического   состояния   пруда и   его   сохранению,   как   водной   экосистемы.

6.    Привлечь внимание общественности к решению данной проблемы.

Свою    работу    мы   считаем   актуальной,   так   как   с   каждым  годом   наблюдается   ухудшение   состояния   пруда,  его   зарастание   и   загрязнение.   Если   не   принять   мер,   водоём   может   погибнуть.

Наши   гипотезы:

качество   воды   в   пруду   ухудшается   в   результате   воздействия   антропогенных   факторов; 

меры   по   очистке   пруда   и   исключение   воздействия   антропогенных   факторов   помогут   сохранить   пруд   на   долгие   годы.

История появления пруда.

Словно   необъятная   россыпь   драгоценностей   растеклись   по   нашей   земле   ручьи,   речки,  озёра    и  пруды.   Одни  из   них,   естественные   существуют   тысячелетиями,    другие - антропогенные,   появились   в определенные  годы   или   времена.   Вот   и  пруд,   который     расположен    в   селе Карпенка  Краснокутского   района  Саратовской   области, является  искусственным.  Из бесед со старожилами села я узнала, что появился  он   примерно в 1963-1964 годах  при строительстве плотины – насыпи, по которой проходила дорога в соседнее село Долина (совхоз Чернышевский), в настоящее время принадлежащее Федоровскому району.   Площадь   пруда  составляет примерно  13500   м².  Удивляет,   что   первоначально проектирование пруда не планировалось, но весной паводковые воды с полей набирались в углублении перед плотиной, впоследствии  появление пруда посчитали нужным и стали его обустраивать.

Пруд   «Карпенский»   является   излюбленным   местом   отдыха,  как    для   нас  детей,  так   и   взрослых.   Мы   любим   купаться   в пруду,   загорать,   играть   на его берегу,   густо  поросшем   травянистой    растительностью   и   укрыться   в   жару   под тенью   растущих   на   берегу   деревьев,   полюбоваться   над  поникшими   ветвями  ив,   понаблюдать   за летающими   бабочками,   стрекозами,   прыгающими    по    поверхности   воды   водомерками.   Главной радостью всех жителей является рыбалка.

В сентябре 2010 года в 10 км от с. Карпенка и в 5 км от пруда был построен и запущен  в разработку инвестиционный проект компании «Восток Энерджи Лтд» - установка комплексной переработки газа - УКПГ «Карпенская». Дорога на завод пролегает мимо пруда. Здесь же проезжает большое количество транспорта, обслуживающего завод и вывозящего нефть и продукты переработки нефти и газа.   В августе 2011 года  на заводе была запущена установка газоочистки серы.  Чуть выше, в 1 км от пруда, находится общественная свалка, которая по благоустройству не соответствует нормам СаНПиН. Все это, вместе взятое, приводит к тому, что поверхность пруда загрязняется продуктами переработки завода, автомобилей, ветром выносится мусор со свалки. С   каждым  годом   наблюдается   ухудшение   состояния   пруда,  его   зарастание   и   загрязнение.   Если   не   принять   мер,   водоём   может   погибнуть.

Литературный обзор.

Начиная  свою работу,   мы   познакомились   с   различными    литературными   изданиями,   которые   касаются   гидробиологических   исследований   и   проблем   загрязнения   водоёмов.           Мы   узнали,   что   проблема   загрязнения   вод   на  планете   сейчас   стоит   особо   остро.   Водоёмы   загрязняются   сточными   водами   промышленных   и   коммунальных   предприятий,   нефтепромыслов,    выбросами   водного,   железнодорожного и   автомобильного   транспорта.

Широкое   применение   моющих   синтетических   моющих   средств   в   быту   и   промышленности   приводит   к   увеличению   их   концентрации   в   сточных   водах.   При    концентрации   1мг/л    погибают   планктонные   организмы,   такие   как   водоросли,  дафнии,    коловратки.   При   концентрации  5   мг/л    гибнет   рыба.   Синтетические   моющие   средства   практически   не   удаляются   очистными   сооружениями, поэтому   они    довольно   часто   попадают   в   водоёмы,   а   оттуда   в   водопроводную   воду.   Рыбы,   растения,   звери – всё   живое   погибает   в   такой   воде.[2]

Грязные   воды   отравляют   воздух,   вызывают   заболевания.  Есть   ли   предел   загрязнению   вод?  Ведь   это   не  может  продолжаться   бесконечно.   Охранять   и   беречь   воду –   это   означает   беречь   жизнь,   здоровье,   красоту   окружающего   мира.  

Отсюда   мы   сделали   вывод,   что   необходимо   приложить   все   усилия,   чтобы   сохранить   местные   малые   водоёмы:   озёра,   пруды,   речки,   ручейки.

              А   как   это   сделать?

               Для   этого    необходимо    проводить    исследования   состояния   воды   и   всего,   что    находится   в   ней  и   около   неё,   то   есть,   животного   и   растительного   мира.

Чтобы    научиться   проводить   анализ   воды,   отбирать   её   пробы  мы   ознакомились   с   несколькими   методическими   пособиями,   в   частности   с   пособием    Ассоциации   «Экосистема»   по   определению   физико-химических    свойств   воды,   методиками биологической оценки загрязнения водоема и   другими. [1]

Исследовательская работа

В   ходе   изучения   экологического   состояния   пруда   нами   использовались   следующие   методы   исследования:

• сбор   информации;
• наблюдение    за   природными   объектами;
• экспериментальное   изучение   качества   воды   в   пруду   с   применением   физико-химического   анализа   водных   проб;
  • сравнение   и   обобщение   данных;
  • фотофиксация.

Пробоотбор   и   подготовка   воды   к   анализу.

На    практике   применяются   два   типа   отбора   проб:   разовый   или   серийный.   Мы   использовали   разовый   отбор   проб, для этого   приготовили   прозрачные   полиэтиленовые   бутыли,   с   завинчивающимися   пробками.   Посуду   тщательно   вымыли   моющими   средствами,    многократно    ополоснули    водой   из   крана,    дистиллированной    водой,   а   перед   отбором – водой   из   места   взятия пробы – пруда.     Отбор   проб    проводился       в   трёх   разных   местах   пруда: на середине, 20 метров от берега, 2 метра от берега. Бутыли,   наполненные   пробой,   мы   пронумеровали   и    записали   в   журнал   отбора   проб. [7] Некоторое количество проб по рекомендации  руководителя лаборатории гигиены воды Орлова Александра Александровича было отправлено в «Саратовский научно-исследовательский институт сельской гигиены» для проведения лабораторных исследований.

  Органолептические   показатели   качества   воды.

1.  Определение    температуры   воды   в   пруду.

Для    определения   температуры   воды  в   пруду   мы   использовали   водный   термометр.   Термометр   опускался   под   воду,    и   находился   там   3 – 5   минут,   после   чего,   не вынимая   его   из   воды,   мы   определили   температуру.   Температуру   воды   мы   определяли   23   декабря   2013г, 20 декабря 2014г,  15 января 2015г  в   11³⁰,    она    составила  в среднем  5⁰С,   средняя температура   воздуха   в   этот   день  составила    - 14⁰С.

1. Определение    цвета   воды.

 В    толще   пруда   вода  проба № 3  имела   желтовато-зеленоватый   цвет,   а   в   пробах    № 1,   № 2,    имела   желто-коричневый цвет, для этого мы пробы наливали в цилиндрические сосуды, в которых и определили ранее указанный цвет.

1. Определение    прозрачности проб.

       Для    определения   прозрачности   воды  мы   использовали    два   метода:   просматривание   на   свет   и   при   помощи   типографского   шрифта.

       Просматривая  все    пробы   в   стакане,   на   свету   мы   установили,   что   вода   была   слегка   мутная, в пробе № 1 сильно мутная.

       При   использовании   типографского   шрифта   (высота   буквы   должна   быть  3,5 мм),    определяли    высоту    водяного   столба,   при   котором   шрифт    становился   плохо   различимым.    Для    этого   мы   использовали   стеклянные   цилиндры   высотой  50   см.,   под   дно   которых   был   подложен    хорошо   освещенный   шрифт.     Пробы   рассматривали   при   рассеянном   дневном  освещении,   просмотр   повторили   несколько   раз,   записали   высоту   водяного   столба   во   всех   пробах  и   вычислили   среднее   значение  (в   см.).   По   данному   исследованию   шрифт   был   виден   на  высоте 19  см,   а   при   разбавлении   проб –   шрифт   стал   не   виден   на  высоте   23   см.

1.    Определение   запаха   проб.

Запах  воды   вызывают   летучие,   пахнущие   вещества,   попадающие   в неё   естественным  путём   или   со   сточными   водами.   Загрязнение   сточными   водами   обнаруживается   и   запахом   продуктов   разложения   их   компонентов   (сероводород  и   др.).   Некоторые   виды   водных   организмов   вызывают   специфические   запахи,   напоминающие,   например,   запах   огурцов,   пеларгонии,    фиалок,    свинарника   и    т.д.

Характер   запаха    мы     определяли    при   20⁰С  и  60⁰С. Для   этого    в   конические    колбы   внесли    по   250   мл   проб - № 1,   № 2,   № 3  при   20⁰С.

Колбы   закрыли     пробками   и   их   содержимое    несколько   раз   тщательно   взболтали.   После   этого   колбы   открыли   и    тотчас  же   определили   запах.   Другие  колбы   с   пробами  нагревали   на     водяной    бане   до   60⁰С,     горлышки   прикрывали   стеклом.   Содержимое   колб   перемешали   и тотчас    определили   запах   и   его   интенсивность.  Для   определения  интенсивности  запаха, мы   пробы   разбавляли   дистиллированной   водой   до его    исчезновения.  

Вывод:   при   температуре   20⁰С    запах   проб   был   слабо   гнилостный,   а   при   температуре   60⁰С   пробы   имели   сильно   гнилостный   запах.

1.    Определение   осадка   проб.

      Для этого мы отстояли воду в течение суток в сосудах. В пробе № 1 получился плотный буро-коричневый осадок, в пробах № 2 – бурый хлопьевидный осадок. [5] [6]

Определение качества воды методом биоиндикации.

Биоиндикация – обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания. Биологические индикаторы обладают признаками, свойственными системе или процессу, на основании которых производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процессов и явлений. В настоящее время можно считать общепринятым, что основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания.

Индекс Майера - наиболее простая методика биоиндикации. Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она 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.

Индекс Майера

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 раздела – на 1.   Получившиеся цифры складывают:

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

Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема. Точность метода невысока. Но если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, можно уловить, в какую сторону изменяется состояние водоема.

Этот метод  доступен для гидробиологов, не обладающих высокой профессиональной квалификацией, не требует больших материальных затрат и чрезмерно сложного технического обеспечения.

В пробах, взятых нами в прибрежных зонах, обнаружены личинки поденок, личинки веснянок, личинки вислокрылок, двустворчатые моллюски;  речной рак, личинки комаров-долгоножек, моллюски-катушки; пиявки и прудовики. Итого: 4х3+3х2+2х1=20 баллов. Это означает 2 класс качества.

      Индекс Вудивисса не смогли использовать, так как он не подходит для прудов и озер из-за отсутствия течения. [3] [4] [8]

 Химический анализ воды.

Кислотность воды определяется концентрацией ионов водорода. Природные  воды с рН от 3,4 до 6,95 относят к кислым, с рН 6,95- 7,3- к нейтральным и с рН 7,3-10,0- к щелочным. Оптимальной для развития водных форм жизни считается рН 5,5-8,5. В питьевых и хозяйственно-бытовых водах рН обычно колеблется в пределах 6,0- 8,5. ГОСТ 2874-82 нормирует для воды водопроводов, имеющих устройства для её обработки рН в пределах 6,0-9,0.

В условиях школьной лаборатории рН проще всего определить с помощью универсальной индикаторной бумаги. Для этого мы полоску бумажки пинцетом на короткое время погружали в пробу воды и тут же сравнивают полученную окраску со шкалой, прилагаемой к набору. Данный способ позволяет определить рН с точностью до единицы. Надо только учесть, что из-за происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН может быстро изменяться, и этот показатель следует измерять сразу после отбора пробы.

Определение хлорид-ионов. К исследуемым образцам добавили несколько капель раствора нитрата серебра. Помутнение свидетельствует о наличии хлорид-ионов.

Определение ионов железа. К исследуемым образцам добавляли 1-2 мл азотной кислоты, добавляли 5 мл роданида калия. В присутствии ионов железа появляется слабая оранжево-красная окраска.

Определение наличия органических веществ. К исследуемым образцам добавили несколько капель 0,5 % раствора перманганата калия и 5-7 капель раствора серной кислоты. При нагревании происходит изменение окраски. Это свидетельствует о наличии в воде органических веществ, способных окисляться раствором перманганата калия.

В нашем исследовании мы получили следующие результаты (Ш), сравнили их с лабораторными данными (Л). [7]

Результаты исследований.

 В   ходе  исследования   пруда   «Карпенский»   мы   получили    следующие   результаты: 

температура   воды    составляет   5⁰С, в воздуха  – 14⁰С;

• цвет    воды    желтовато-зеленоватый  в   толще   и   желто-коричневый   у берега;
• вода   в пробах № 2,3 была   слегка   мутная, в пробе № 1 сильно мутная.
• запах    воды   гнилостный,   что   указывает   на   гниение    растительных   организмов   и   недостаток   кислорода;
• масса   осадка пробы воды, взятой ближе к берегу,    составляет   10мг/л.
• индекс Майера составляет 20 баллов, что соответствует 2 классу качества;
• кислотность воды соответствует норме – нейтральная;
• в воде имеются органические вещества, что указывает на процессы разложения;
• в воде присутствуют хлорид-ионы и ионы железа.

Таким образом, в лабораторных условиях мы подтвердили данные, полученные из официальных источников. Вода пока еще соответствует 2 классу качества, но при употреблении  для питьевых нужд необходима обработка воды и ее обеззараживание. Если не обращать внимания на периодическое повышение мутности воды, увеличение количества марганца и появление сильного запаха, то пруд в ближайшее время может погибнуть. Наша задача – привлечь внимание общественности к проблеме пресного водоема.

Выводы:

1)  Пруд    «Карпенский»,   расположенный   на   территории   с.   Карпенка    в   настоящее   время   находится   в   удовлетворительном    экологическом   состоянии.

2) На   пруд   воздействуют   антропогенные   факторы,   способные   вызвать   изменение   экологии   водоёма.

3) Необходимо   сдерживание  данных   факторов,    для  чего   нужно   организовать   постоянный,   экологический   мониторинг   водоёма.

4) Необходимо продолжать исследование воды из пруда во время весеннего снеготаяния, после него и летом. Сравнивать полученные данные, получать полную картину о состоянии пруда.

Заключение.

Исследуя   побережье   пруда  летом,   мы   обратили   внимание  на   его  заболачивание,   илистые   берега, на   обилие    водорослей,  на  неприятный   гнилостный   запах.  

Загрязнителями   пруда,   по   нашим   наблюдениям   являются:  

• попадание   удобрений, которые   используются   для  обработки       почв,  поступающих   в   пруд   вместе   с  талыми  водами и осадками; 
• бытовое    загрязнение   берегов   пластиковыми   бутылками   и  пенопластом;
• Загрязнение воды продуктами нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей компании.

Исследовав   органолептические свойства воды, мы   установили,   что   вода имеет неприятный запах, ее не хочется пробовать на вкус. Провели химический анализ воды,  т.к. во время весеннего снеготаяния вода из пруда попадает в реку, вода которой используется  в быту и для приготовления пищи местными жителями.        В   то   же   время,  перечисленные  выше  экологические   и   антропогенные   факторы   могут   вызвать   неблагоприятные   изменения   в   пруду.

На   основании   полученных    данных  и   их   анализа   мы   начали  составление    экологического   паспорта   пруда.   В дальнейшем мы продолжим эту работу, дополнив его свежими данными.

Всё  в   нашем   многосложном   мире   взаимосвязано,   природа   хрупка   и   ранима,   а   последствия   глубокого,   бездумного   отношения   к   животному   и   растительному   миру   могут   быть  катастрофическими.   Ведь   планета   у   нас   одна.   Одна   на   всех   землян.   И  другой   не   будет.   Поэтому  нужно ее беречь.

С данными, полученными во время реализации  проекта,  мы обратились к заместителю главы администрации сельского округа Зарешеву Нариману Амантаевичу, председателю общественного совета Воробжанской Ольге Викторовне. Они обещали принять меры по ликвидации неорганизованных свалок и благоустройству уже имеющейся. Также мы обратились с призывом к местным жителям. В течение летнего периода процесс сдвинулся с мертвой точки, свалка частично была благоустроена. В настоящее время свалка временно закрыта. Но мы не остановимся на достигнутом и продолжим свою работу.