Составление карты родников города Каменск-Шахтинский и их оценка

Славен Дон - 2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области

Государственное бюджетное учреждение дополнительного образования Ростовской области «Областной экологический центр учащихся»

Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся

«Моя малая родина: природа, культура, этнос»

Номинация «Гуманитарно-экологические исследования»

  Составление карты  родников города Каменск-Шахтинский и их оценка

Подготовила:

Чумакова Анастасия  Владимировна

учащаяся 10 класса 

МБОУ гимназии  №12 г. Каменск-Шахтинский

347800  РО, г. Каменск-Шахтинский, пр. Карла Маркса, 58

               

Руководитель:

Пяткова  Дарья  Евгеньевна

учитель биологии

МБОУ гимназии  №12 г. Каменск-Шахтинский

347800  РО, г. Каменск-Шахтинский, пр. Карла Маркса, 58 тел. [phone] 

г. Ростов-на-Дону

2016

Содержание.

Введение ………………………………………………….3  Выполнение научно-исследовательской работы:   Проведение социологического опроса ………………5 Изучение теоретического материала о родниках………………………………………………….5 Составление картосхемы местонахождения родников……………………………………….………...8 Изучение экологического состояния родников и гидрологический анализ………………………………...8 Гидрохимический анализ воды ………………………..10 Выводы…………………………………………………….11 Заключение………………………………………………..12  Список использованной литературы…………………….13  Приложения………………………………………………..14 

Введение.

Цели работы:

формирование собственного опыта по организации исследовательской деятельности; составление картосхемы, указывающей местонахождение родников; проведение анализа экологического состояния родников; сделать выводы об экологических объектах – родниках города Каменск-Шахтинского.

Задачи:

провести социологический опрос учащихся нашей школы с целью  выявления актуальности данной проблемы; выявить местонахождения родников; посетить обнаруженные родники и изучить их экологическое состояние; осуществить забор воды с целью проведения анализа воды в условиях школьной лаборатории; провести органолептический и химический анализ родниковой воды и сделать выводы о возможности ее использования в качестве питьевой; составить карты, указывающие местоположения родников города Каменск-Шахтинского сделать выводы об экологическом состоянии родников, предложить возможные пути решения проблемы;

Актуальность проблемы.

  В современное время, очень актуальна проблема чистой воды. Несмотря на развивающуюся инфраструктуру в сельскохозяйственной сфере, сфере водоснабжения, несмотря на то, что люди получают достаточное количество чистой воды, чтобы удовлетворить свои потребности, нельзя забывать о том, что нам дала природа, о том, что природные объекты необходимо беречь.

  Родники представляют собой уникальные природные объекты, имеющие значительную научную ценность как памятники природы. Они являются уникальными естественными водоёмами, так как на поверхность выходят грунтовые и подземные воды. Родники имеют большое значение в питании других поверхностных водоёмов, поддержании водного баланса и сохранении стабильности окружающих их биоценозов.

  Несмотря на то, что наш город расположился в пойме такой прекрасной реки как Северский Донец, нельзя забывать о том, что при возникновении чрезвычайной ситуации родники могут стать единственными источниками питьевой воды. Что уж говорить о том, что с каждым годом все острее ощущается нехватка воды на планете, а родники являются стратегическими объектами природы.

  Значение родников в природе и в жизни человека многогранно: с одной стороны они являются неотъемлемой частью природных комплексов, с другой – сохраняют традиционное хозяйственное назначение в качестве питьевой воды.

  Меня заинтересовала данная проблема и я решила изучить родники своего родного города и составить картосхему, помогающую обнаружить их местоположение любому жителю. Мне стало интересно узнать, многие ли жители нашего города еще пользуются родниковой водой в своих целях, изучить экологическое состояние родников.

Новизна: взяв для своей работы такую тему, я поняла, что составление картосхемы родников является действительно важным и нужным мероприятием, так как многие жители даже не знают, где находятся наши родники, а ведь они являются очень важными природными объектами, имеющими большое значение для природы и человека. Своей работой я хочу привлечь внимание жителей к этим памятникам природы, которые часто остаются незамеченными и по безалаберности загрязненными и замусоренными, рискующими просто иссякнуть, как уже иссякли некоторые родники, полноценно осуществляющие водоснабжение всего  20 – 30 лет назад.

Предмет исследования: предметом моего исследования являются родники города Каменск-Шахтинского

Методы исследования:

Научное познание Метод непосредственного исследования на местности Картографический Описательный Измерительный Аналитический Анкетирование

Место исследования: город Каменск-Шахтинский, микрорайон Заводской, микрорайон Лиховской

Сроки исследования: сентябрь –  октябрь 2016 года

Практический результат.

Проведение социологического опроса «Какое значение имеют для вас родники нашего города?» [приложение 1] Удовлетворяет ли вас питьевая вода из водопроводного крана? Если вас не очень устраивает вода из-под крана, что является для вас альтернативой? Пользуетесь ли вы водой из родника? Как вы считаете, вода из родника является питьевой? Хотелось бы вам знать о местонахождении родников в городе Каменск-Шахтинский? Даже если вы не пользуетесь водой из родников, считаете ли вы их памятниками природы и народным достоянием города? Как вы считаете, должны ли родники находится под охраной экологов? Хотелось бы вам, чтобы родники нашего города были окультурены? Укажите известные вам местонахождения родников в городе Каменск-Шахтинский (помогите нашей проектной работе)

  Итак, я провела социологический опрос и выяснила, что многие жители города не знают, где находятся родники, но считают их важными природными объектами, которые должны находиться под охраной экологов. Большая часть учащихся нашей школы и их родители понимают важность экологического состояния природных объектов, поэтому им интересно узнать местоположение родников и качество родниковой воды. Также многие опрошенные хотели бы, чтобы родники нашего города были окультурены, потому что они являются народным достоянием жителей нашего города. Следовательно, тема моей научно-исследовательской работы является важной и актуальной.

2) Изучение теоретического материала о родниках.

Родником, или ключом, называют небольшой водный поток, бьющий непосредственно из земных недр. Родники, как выходы грунтовых и подземных вод на поверхность, являются уникальными естественными водоёмами. Они имеют большое значение в питании и других поверхностных водоёмов, поддержании водного баланса и сохранении стабильности окружающих их биоценозов. Некоторые российские реки и водоёмы порождаются именно такими подземными источниками.

Образование источников может быть обусловлено различными факторами:

пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа (например, речными долинами, балками, оврагами, озёрными котловинами), геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород), фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и другое

Существует несколько классификаций родников.

  По классификации советского гидрогеолога выделяется 3 группы источников в зависимости от питания водами верховодки, грунтовыми или артезианскими водами. Источники первой группы, располагающиеся обычно в зоне аэрации, имеют резкие колебания дебита (вплоть до полного иссякания), химического состава и температуры воды. Источники питающиеся грунтовыми водами, отличаются большим постоянством во времени, но также подвержены сезонным колебаниям дебита, состава и температуры. Источники артезианских вод отличаются наибольшим постоянством режима; они приурочены к областям разгрузки артезианских бассейнов.

  По особенностям режима все источники можно подразделить на постоянно, сезонно и ритмически действующие. Изучение их режима имеет важное практическое значение при использовании их для питья и лечебного водоснабжения.

  По гидродинамическим признакам родники разделяются на 2 типа: нисходящие, питающиеся безнапорными водами, и восходящие, питающиеся напорными (артезианскими) водами.

  По температуре воды в родниках их подразделяют на холодные, теплые, горячие и кипящие. Температура воды зависит от глубины залегания подземных вод, характера подводящих каналов, географического и гипсометрического положения и температурного режима, в котором заключены подземные воды.

  Химический и газовый состав воды родников весьма разнообразен; он определяется главным образом составом разгружающихся подземных вод и общими гидрогеологическими условиями района.

Составление картосхемы местоположения родников.

  Для составления картосхемы [приложение 2]  я воспользовалась топографической картой Каменского района и интернет-ресурсами. Распечатав карту Каменского района, я определила точку – начало маршрута (гимназия № 12) и указала направление к искомым точкам (места нахождения родников). С помощью линейки, циркуля и транспортира провела необходимые измерения по карте и высчитала расстояния, которые необходимо преодолеть, чтобы попасть в пункты назначения.

  Для более детального изучения местности я также составила и изучила карты отдельных объектов: города Каменск-Шахтинский, микрорайона Заводской, микрорайона Лиховской.

Изучение экологического состояния родников и гидрологический анализ. [приложение 3] 

Все родники были изучены мной с точки зрения природных объектов.

  Родник микрорайона Заводской находится в хорошем состоянии: сооружена беседка с лавочкой, залита бетонная поверхность, родниковая вода мерно вытекает из трубы со скоростью 4 л в минуту. Температура воды 10 – 110С. Родник является окультуренным и ухоженным.

  В городе Каменск-Шахтинский окультуренным является только один из трех выявленных нами родников. Родник, находящийся в микрорайоне недалеко от лицея № 5, называют «Криница». «Криница» находится в благоприятном экологическом состоянии, сделана беседка, поставлены лавочки, вода качается колонкой. Температура воды 130С. Вода набирается со скоростью 1,5 л в минуту. Этот родник является наиболее популярным среди жителей города Каменск-Шахтинский.

  Два других родника находятся в неблагоприятном экологическом состоянии. Родник, расположенный в микрорайоне ниже улицы Северодонецкая, несет свои воды в реку Северский Донец. Родник является заброшенным, ведущая к нему тропинка опасна для спуска. Однако, мусора рядом с родником немного, думаю потому, что небольшое количество людей посещают его. Вода вытекает из трубы со скоростью 2 л в минуту. Температура воды 140С.

  Родник, находящийся в микрорайоне Южном, на развилке дороги в город Донецк и к городскому кладбищу, находится в очень плохом экологическом состоянии. Когда-то ухоженное место находится в прискорбном состоянии. Ступеньки к роднику разрушены, место замусорено! Мало того, рядом с родником находится откровенная свалка! Это просто ужасно! Неужели людей совершенно не волнует, что они разрушают и истребляют важные водные природные объекты! Скорость вытекания воды – 3 л в минуту. Температура воды 120.

  В микрорайоне Лиховском родник находится в непосредственной близи с озером, то есть родник и озеро имеют единое происхождение и питаются из одних грунтовых слоев. Родник не является окультуренным, но местность родника не замусорена. К нему ведет крутой спуск. Температура родниковой воды 9 – 100С. Вода набирается со скоростью 2 л в минуту.

  Некоторые родники, которые по словам взрослых людей полноценно функционировали еще 20 – 30 лет назад, я так и не смогла найти.  Делаю вывод о том, что они иссякли. В микрорайоне Лиховском я нашла родник, который, к сожалению, иссяк. Некогда популярное у местных жителей место превратилось в очередную мусорку! Люди, мы же сами лишаем себя таких ценных природных объектов, проявляя своё малодушие, мусоря и загромождая их.

Гидрохимический анализ воды. Органолептический анализ. [приложение 4]
  Проведение органолептического анализа осуществляется на основе цветовых и обонятельных ощущений исследователя.
  Прозрачность определялась при помощи шрифта в лабораторных условиях. Шрифт, высота букв которого равна 3,5 мм, подкладывали под дно прозрачного цилиндра. В цилиндр постепенно наливали воду до тех пор, пока буквы, рассматриваемые сверху сквозь столб воды, не стали плохо различимые.
  Цвет воды определяла в стакане, сравнивая с таким же образцом дистиллированной воды.
  Запах воды формируется пахучими веществами, попадающими в неё естественным путём или с источником загрязнения. Запах определялся в сравнении с запахом дистиллированной воды. Определение наличия взвешенных частиц.
Предварительно взвешиваю на технохимических весах бумажный фильтр (М1) Затем фильтрую через него 1000 мл воды из источника. Высушенный на воздухе фильтр снова взвешиваю (М2) Расчет взвешенных частиц осуществляю по формуле:

M=(M2-M1)*1000/V

в. Определение кислотности воды

Определение кислотности осуществляю при помощи лакмусовой бумажки

д. Визуально-колориметрический анализ.

А. Определение катионов свинца Pb2+.
Исследуемую воду предварительно надо выдержать в уксусной кислоте, чтобы перевести содержащийся в ней свинец в растворимую форму. Затем к полученному раствору ацетата свинца (II) добавляем иодид калия. Если при этом выпадает жёлтый осадок, значит, образец содержит свинец:

Рb(СН3СОО)2 + 2 КI  →  РbI2↓ + 2 СН3СООК

  (бесцветный  раствор)  (желтоватый  осадок)

Б. Определение катионов железа Fe2+.
  К 10 мл воды прибавляем стеклянной лопаточкой KHSO4 и столько же K3[Fe(CN6)]. Встряхиваем и наблюдаем полученную окраску. В присутствии Fe2+  образуется Fe3[Fe(CN6)]2 синего цвета. Чем больше окраска раствора приобретает зеленый цвет, тем больше в нем содержится ионов двухвалентного железа.

В. Определение катионов железа Fe3+.

К 10 мл воды прибавили 2-3 капли концентрированного раствора HCl и 4 капли 50% раствора  NH4CNS (роданида аммония), затем перемешали. В присутствии Fe3+ образуется [Fe(CNS)]Cl2 красного цвета. По интенсивности окрашивания определяют примерное содержание  Fe3+.

О количественном содержании иона сужу по шкале. [приложение 4]

Г. Определение сульфат-анионов SO42-.

Для определения присутствия в воде сульфат-анионов, необходимо провести реакцию подкисленной воды с хлоридом бария. В присутствии SO42- образуется белый осадок BaSO4 . О количественном содержании иона сужу по шкале [приложение 4]

Д. Определение карбонат-анионов CO32-.

К воде добавляют 50% раствор соляной кислоты. В присутствии СО32- наблюдается выделение пузырьков СО2.

Е. Определение хлорид-анионов Cl-.
Наличие хлорид-анионов в воде проверяется при помощи подкисленного кислотой нитрата серебра. Содержание хлорид-ионов определяю по образовавшемуся осадку по шкале [приложение 4]

Результаты своего исследования я оформила в виде таблицы. [приложение 5]
  Выводы по органолептическому анализу образцов следующие: вкус и запах воды из всех родников соответствует хорошему качеству воды и не вызывает неодобрительного отзыва, цветности не наблюдается, все образцы являются полностью прозрачными, кислотность соответствует ПДК, нейтральной является вода из родников «Криница» и «Заводской». Выводы по гидрохимическому анализу образцов: повышенное содержание катионов двухвалентного железа наблюдается в образцах родников «у Донца» и «Криница»; повышенное содержание катионов трехвалентного железа наблюдается в образцах родников «у Донца» и «Южный», причем, в роднике «у Донца» этот показатель превышает норму; содержание сульфат-аниона во всех образцах не превышает ПДК, однако, наименьшим является в роднике Лиховском; содержание карбонат-анионов во всех образцах небольшое; содержание хлорид-анионов небольшое во всех образцах и гораздо ниже ПДК для питьевой воды; анализ на содержание катионов свинца показал его отсутствие во всех образцах, кроме родника «Лиховской».
Выводы.
  Проведя данную исследовательскую работу, я была очень рада, что выбрала именно эту тему, так как работа оказалась очень интересной и нужной. Проанализировав результаты опроса, я выяснила, что жители города Каменска хотели бы иметь карту, указывающую местоположения родников, потому что понимают ценность этих природных объектов. Изучив теоретический материал, я поняла, что родники – это не только народное достояние, но еще и стратегические объекты, поэтому еще функционирующие родники очень важно сохранить и привести в удовлетворительное экологическое состояние, а лучше – облагородить их.

  Осуществив органолептический и гидрохимический анализ воды, я выяснила, что родниковая вода вполне может использоваться человеком в качестве питьевой, что опять же указывает на необходимость постановки данных объектов под охрану экологических служб. Однако, родник «Южный» находится в плохом экологическом состоянии, свалка расположена прямо вблизи родника! Воду из родников «Лиховской» и «у Донца», по моим исследованиям, следует исключить из разряда питьевой, так как в роднике «Лиховском» содержатся катионы свинца, опасные для здоровья человека, а в роднике «у Донца» большое содержание катионов и двух - и трехвалентного железа, причем содержание трехвалентного железа превышает ПДК. Однако, я считаю, что как природные объекты их НЕОБХОДИМО сохранить! 
  Главной целью моей исследовательской работы было составление картосхемы с указанием на ней родников, я этой цели достигла.

  Считаю необходимым внести свои предложения по улучшению экологического состояния родников:

Организовать волонтерские группы из школьников, которые помогут очистить территории родников от мусора Внести предложение администрации города о постановке данных объектов под охрану экологических служб Внести предложение администрации города о проведении облагораживающих территорию мероприятий: отремонтировать или соорудить ступени для спуска, соорудить беседки, поставить лавочки Разместить на территории родников социальные плакаты с информацией о поведении в природоохранных зонах

Заключение.

В заключении хотелось бы сказать, что я планирую продолжить данные исследования и в следующем году постараюсь составить паспорта этих родников.

Список использованной литературы.

Богдановский экология: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУ, 1994. , : Какую воду мы пьём. - Журнал. Химия в школе, 2004 ,, Демьянова гигиена с основами экологии человека. Ростов-на-Дону. «Феникс». 2001. 415с. , «Летние школьные практики по пресноводной гидробиологии», М: «Добросвет», 1999 г «Школьный химический эксперимент в экологическом образовании», журнал «Химия в школе» №6, 1993 г «Общая гидробиология», издательство «Высшая школа», 1986 г «Полевая практика по экологии для школьников и студентов», Астрахань, изд. Волга,2000 г «Анализ и оценка качества поверхностных вод», Белгород, 2006 «Экологический вестник Дона», Ростов-на-Дону, 2014 г , «Экологические проблемы города Каменска-Шахтинского», Каменск-Шахтинский, 2000 г Данные интернета

Приложение 1.

Проведение социологического опроса «Какое значение имеют для вас родники нашего города?»

Приложение 2.

Составление картосхемы.

Приложение 3.

Изучение экологического состояния родников и гидрологический анализ.

Приложение 4.

Таблицы для осуществления органолептического анализа.

Таблица для определения интенсивности вкуса и привкуса.

Интенсивность вкуса и привкуса	Характер проявления вкуса и привкуса	Оценка интенсивности вкуса и привкуса
Нет	Вкус и привкус не ощущаются	0
Очень слабая	Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании	1
Слабая	Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на него внимание	2
Заметная	Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздерживаться от питья	4
Очень сильная	Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной для питья	5

Таблица для определения интенсивности запаха.

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании	1
Слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на него внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздерживаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной для питья	5

Таблицы для осуществления визуально-колометрического анализа

Определение катионов железа Fe3+.

Определение сульфат-анионов SO42-.

Характер осадка	Содержание SO42- мг/л
Слабая муть, появляющаяся через несколько минут	1 – 10
Слабая муть, появляющаяся сразу	10 – 100
Сильная муть	100 – 500
Быстроосаждающийся на дно пробирки осадок	Более 500

Определение карбонат-анионов CO32-.

Характер осадка	Содержание Cl - мг/л
Опалесценция, слабая муть	1 - 10
Сильная муть	10 – 50
Образуются хлопья, но оседают не сразу	50 – 100
Белый объемистый осадок	Более 100

Приложение 5.

Результаты органолептического и гидрохимического анализа родников.

Местопо- ложение родника	Вкус (по шкале)	Цвет- ность	Прозрач- ность	Запах (по шкале)	Кислот- ность	Масса взвесей мг/л
Лиховской	1	отсутствует	100%	2	8	50
У Донца	2	отсутствует	абсолютная	0	9	50
Южный	2	отсутствует	абсолютная	0	9	20
Криница	0	отсутствует	100%	0	7	20
Заводской	2	отсутствует	100%	0	7,5	70

Местопо- ложение родника	Pb2+	Fe2+ мг/л	Fe3+ мг/л	SO42- мг/л	CO32- мг/л	Cl- мг/л
Лиховской	есть	Зеленая	0,05 – 0,1	1 – 10	мало	50 – 100
У Донца	нет	Изумрудный	0,5 – 1,0	10 – 100	среднее значение	50 – 100
Южный	нет	Светло-зеленый	0,1 – 0,5	10 – 100	мало	10 – 50
Криница	нет	Темно-изумрудный	0,05 – 0,1	10 – 100	мало	10 – 50
Заводской	нет	Светло-зеленый	0,05 – 0,1	10 – 100	среднее значение	10 – 50
ПДК	0,1	0,3	80	350