Опыт изучения экологического состояния среды обитания биогеоценоза в озерах Ленинградской области (на примере Туровского озера Лужского района)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Секция: экология, безопасность жизнедеятельности

Тема: Опыт изучения экологического состояния среды обитания биогеоценоза в озерах ленинградской области

выполненил

А.С. Пушкина

2012-2013

Содержание

Введение

Глава 1. Описание района исследования

1.1 Физико-географическая характеристика лужского района

1.2 Общая характеристика туровского озера

Глава 2. Теоретическая основа исследований

2.1 Составление плана туровского озера (методика съемки местности по планшетному типу)

2.2 Гидробиологические исследования

2.3 Гидрохимические исследования

Глава 3. Методика проведения исследования

3.1 План исследования

3.2 Методика отбора и обработки проб

Глава 4. Практические результаты работы

4.1 Показатели гидробиологических исследований

4.2 Показатели гидрохимических исследований

4.3 Общий вывод

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Вода Ї это жизнь. Каждый из нас знает, что без неё нельзя прожить и дня. Вода Ї это самое чудесное вещество на планете. Она не только даёт жизнь всем существам на нашей планете, но и сама является средой обитания для многих живых организмов: рыб, планктона, моллюсков и так далее.

Поверхность нашей планеты на 71% покрыта водой. Это воды Мирового океана, реки озёра, болота и пруды. Но больше 90% от всех запасов воды Ї вода солёная, которая, как известно, совершенно не пригодна для употребления. Уже в наши дни чувствуется острый недостаток пресной питьевой воды. Поэтому каждый житель планеты должен рационально использовать водные ресурсы.

Проблема с пресной водой очень хорошо ощущается в нашем районе, где очень большое количество крупных и маленьких озёр, прудов, речек, в которых каждое лето купается масса людей. И каждый год в некоторых деревнях, расположенных на берегу озера наблюдаются острые заболевания, связанные с загрязнением воды.

Актуальность проблемы. В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно выражение Ї «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% Ї это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% Ї пресная [1]. Из этих 3% почти ѕ недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Потребность в воде у организмов очень велика. Например, для образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому её нужно рационально расходовать и не загрязнять.

Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца.

Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, а в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, загрязнение океанов, и появление на его поверхности нефтяной плёнки уменьшило количество воды, испаряемой океаном. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий, например, многолетняя катастрофическая засуха в зоне Сахеля [1].

Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена. Практически не пригодной для питья стала вода многих рек России.

Прежде неисчерпаемый ресурс Ї пресная чистая вода Ї становится исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. В нашей работе рассмотрена проблема загрязнения водного объекта в деревне Турово. На сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, т.к. если не на нас, то на наших детях скажутся все последствия антропогенного загрязнения воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в России ежегодно погибает до 20 тыс. человек.

Цель работы. Изучить экологическое состояние биогеоценоза Туровского озера.

Задачи работы:

Ї составление геоботанического описания озера;

Ї проведение съемки местности по планшетному типу;

Ї определение видового состава растительности береговой зоны;

Ї определение видового разнообразия и численности зоопланктона озера Туровского;

Ї вычисление индекса видового разнообразия Шеннона, индекса сапробности по методу Пантле-Бука;

Ї ознакомление с методиками определения качества воды по гидрохимическим показателям в лабораторных условиях;

Ї получение результатов по исследуемому озеру;

Ї обработка полученных результатов с целью первичного анализа экологического состояния исследуемого озера.

Глава 1. Описание района исследования

Лужский район расположен в южной части Ленинградской области. На севере граничит с Гатчинским, на востоке с Тосненским, на западе со Сланцевским, на северо-западе с Волосовским муниципальными районами Ленинградской области, на юго-востоке - Новгородской областью, на юге - с Псковской областью.

1.1 Физико-географическая характеристика лужского района

Рельеф Лужского района

Холмисто-равнинный рельеф местности, характерный для Лужского района, возник примерно 25 тысяч лет назад, в период последнего, так называемого Валдайского, оледенения, когда массы льда спускались с гор Скандинавского полуострова. Движение и таяние льда шли при различных климатических условиях. На своем пути мощный ледник захватывал те каменистые породы, на которых лежал, перетирал их, переносил в другое место. По краям ледника образовывались возвышенности в виде холмов и длинных гряд. А на месте таяния льда, в низинах, создались ледниковые водоемы. Так, например, возле деревни Турово имеется богатая торфом низина, ограниченная песчаной грядой высотой 10-15 метров и длиной 2-3 километра. Невдалеке расположены Нелайское, Туровское и Заклинское озера. Довольно часто можно встретить здесь насыпи песка с гравием, похожие на полотно железной дороги. Это озы. Но наиболее характерными формами ледникового рельефа являются круглые холмы-камы.

Наибольшие высоты в районе - Гнильско-Шильцевские (155 метров над уровнем Моря) и Липовая гора (140 метров).

Климат Лужского района

Климат Луги умеренно-континентальный. Поступление солнечного тепла на протяжении года неравномерное, что обусловлено большими изменениями высоты стояния солнца над горизонтом и продолжительности дня. Среднегодовая температура воздуха составляет + 5,7 градуса. Средняя июльская температура + 17,9 градуса, средняя январская - 6,7 градуса. Абсолютный минимум температуры -39 градусов, абсолютный максимум +39 градусов. Среднегодовое количество осадков - 594 мм. Осадки втечение года выпадают неравномерно, большая их часть выпадает в теплый период и преимущественно в летний сезон. Наибольшее количество осадков, 20 - 24 мм, обычно приходится на июль. Однако в зимние месяцы (декабрь - март) их выпадает лишь 100 мм. Почва промерзает на глубину от 6 до 78 см [14].

В Луге преобладают западные и юго-западные ветры. Они дуют преимущественно в холодное время года. С мая по сентябрь направление ветров меняется на южное и юго-восточное. Средние месячные скорости ветра летом составляют 2,5 - 3,5 м/с. Относительная влажность воздуха осенью - 68-87 процентов.

Гидрографическая сеть Лужского района

Площадь, занятая озерами и реками, составляет 21 тысячу гектаров. В центре района расположен один из красивейших водных бассейнов - Череменецкое озеро, по берегам которого раскинулись здравницы: дом отдыха "Боровое", санаторий "Красный вал", Череменецкая туристская база.

Череменецкое озеро, площадью 15,5 квадратных километра при наибольшей ширине 1900 метров, имеет вытянутую форму с севера на юг. Наибольшая глубина его 32 метра. Понижение дна идет в восточном направлении. Вдоль западного берега, где расположены здравницы, озеро неглубокое, с белым песчаным дном и чистой прозрачной водой (дно просматривается до четырех метров). Вода у берегов и в верхних слоях в летнее время хорошо прогревается, и купаться здесь - большое удовольствие.

На севере из Череменецкого озера вытекает речка Рапотка, впадающая в озеро Толони и через реку Врёвку соединяющаяся с рекой Лугой. Озеро Толони небольшое, его длина 4 километра, ширина около двухсот метров, наибольшая глубина 5-6 метров. Чудесными песчаными берегами озера и сосновыми борами пользуются и местные жители и отдыхающие пансионатов "Зеленый бор" и имени Воровского.

Весеннее половодье в реках Лужского районов обычно наступает во второй декаде апреля и характеризуется резким подъемом вод. Амплитуда колебания воды в реке Луге в этот период составляет от 2,7 до 7,1 метра. В период высоких отметок паводка воды реки Луги устремляются в реку Врёвку (приток Луги), и Врёвка течет в обратном направлении. Паводковый спад проходит медленно - до 20-30 суток [14].

Весеннее вскрытие озер примерно на две недели позже вскрытия рек, а замерзают озера на 7-10 дней раньше, чем реки.

С юго-востока на северо-запад района протекает река Луга. Она берет свое начало в южной части Нетыльских болот, примерно в сорока километрах от Новгорода, и впадает в Лужскую губу Финского залива. Это самая большая река в Ленинградской области: ее протяженность 359 километров, а от устья до города Луги 222 километра.

Глубина Луги непостоянна из-за наносов и изменчивости ложа, ширина водостока 20-30 метров, скорость течения в среднем 0,15-0,25 метра в секунду.

Со дна реки бьет много холодных ключей, по местному выражению - кипунов. Наиболее крупные притоки Луги в пределах района: Оредеж - 201 километр, Саба - 80 километров, Ящера - 78 километров, Обла - 35 километров, Кемка - 29 километров. Речки Вердуга и Пагуба впадают в Плюссу.

Грунтовые воды на заданной глубине исследования не вскрыты. В неблагоприятный период (весеннего снеготаяния, осенних затяжных дождей) возможно развитие верховодки, приуроченной к насыпному грунту и почвенно-растительному слою.

Режим грунтовых вод в естественных и слабонарушенных условиях определяется, как правило, сезонными климатическими изменениями.

Почвенно-растительный покров

В районе преобладают дерново-подзолистые, среднеподзолистые и слабоподзолистые почвы. Лужский район относится к подзоне смешанных лесов южной части тайги. Более половины территории занято лесами, 15 процентов -- болотами и около четырех процентов занимают водоемы. На западе района преобладают сосновые массивы с примесью березы. В восточном же направлении -- от деревни Сабицы до Волошова -- ландшафты сухих сосновых лишайниковых боров и черноольховых болот. В среднем течении реки Луги, в районе деревни Железо, растут ценные в ботаническом отношении породы хвойных и лиственных деревьев. В западной части Лужского района и окрестностях Луги сохранились коренные сосновые леса.

Животный мир

Видовой состав объектов животного мира Ленинградской области разнообразен. Животный мир Лужского района. Он представлен 59 видами млекопитающих, из которых 22 имеют промысловое значение, и 250 видами птицы.. Основное промысловое значение имеют лось, медведь, кабан,барсук, волк, белка, заяц-беляк, горностай, куница, хорь, лисица, рысь, бобр, выдра, ондатра, норка, уссурийский енот, глухарь, тетерев, рябчик, гуси, утки,, белая куропатка, вальдшнеп ,бекаса, дупеля, кроншнепа и другие куликовые породы, болотная куропатка-дергач, выпь, погоныш. Аисты, журавли и цапли встречаются редко. В лесах много дятлов, клестов, поползней, кукушек, сорок, синиц, дроздов, чижей, зябликов, снегирей, иволг и даже соловьев. Из хищных встречаются ястребы, совы, филины.

Видовой состав орнитофауны в основном представлен семействами голубиных, врановых и воробьиных - серая ворона (Corvus cornix), домовой воробей (Passer domesticus), голубь сизый (Columbidae livia) и др.



Рисунок 1. Карта Лужского района (Google-карта)

1.2 Общая характеристика туровского озера

Туровское озеро расположено к северо-западу от деревни Заклинье в 3 километрах от города Луга, в километре к востоку от озера Заклинского. Озеро вытянуто в северо-восточном направлении. Длина водоёма - 1200 м, максимальная ширина -- 350 м. Максимальная глубина озера Ї приблизительно 5 м.

Озеро является проточным. Водообмен слабый: питается в основном осадками, грунтовыми водами и небольшими ключами; сброс -- по небольшому ручью в соседнее озеро Заклинское. Грунты на мелководье илисто-песчаные, илистые, но встречаются песчаные участки. Характер дна спокойный ровный, без резких перепадов. Растительность побережья Ї смешанный лес с преобладанием широколиственных пород. Озеро основательно зарастает по берегам кубышкой, урутью, тростником.

В летний период озеро интенсивно используется человеком, вследствие этого озеро испытывает огромное антропогенное влияние. На северо-западе и юго-востоке озеро эвтрофицировано. Это обуславливается очень большим поступлением органического вещества, вследствие большой антропогенной нагрузки и малой устойчивостью водоёма.



Рисунок 2. Топографический план Туровского озера.

Глава 2. Теоретическая основа исследований

2.1 Составление плана туровского озера (методика съемки местности по планшетному типу)

Сущность глазомерного вида съемок Ї в прокладывании съемочных ходов, с точек которых полярно (т.е. вокруг себя) выполняется съемка способами Ї засечек, перпендикуляров, створов. Точки хода отмечаются на планшете, который ориентируется по компасу; расстояние между точками измеряется шагами. Направление с одной точки на другую прочерчивается по линейке прямо на планшете. Если встать на вторую точку, засечки «закрываются», наносятся новые объекты [3]. В результате получается карта местности, выполненная маршрутным или площадным способом глазомерной съемки. Позже была проведена вторичная съемка озера при помощи теодолита.

2.2 Гидробиологические исследования

Гидробиология изучает население гидросферы, к которому относятся такие организмы как планктон [5]. Планктон Ї группы организмов, свободно плавающих, взвешенных в толще воды и независимых от каких-либо субстратов. Важная их особенность Ї пассивный дрейф, неспособность противостоять течениям, даже если они обладают способностью активно двигаться.

В зависимости от размера планктон разделяется на следующие группы [2]:

1. Мегалопланктон (многие сцефоидные медузы, крупные сенофоры);

2. Макропланктон (высшие раки, медузы, пелагические крупные черви);

3. Мезопланктон (крупные представители фитопланктона, главная часть зоопланктона морей);

4. Микропланктон (главная часть фитопланктона, а также инфузорий, коловратки, мелкие ракообразные);

5. Наннопланктон или карликовый планктон (мельчайшие низшие растения и простейшие);

6. Ультрапланктон (бактерии).

Следуя многолетним традициям, планктон подразделяют на фитопланктон (водоросли и цианобактерии), зоопланктон (животные, гетеротрофные простейшие), бактериопланктон (гетеротрофные бактерии). В некоторых случаях выделяют микропланктон (грибы).

Существование экосистемы как открытой по энергии системы возможно лишь при условии постоянного поступления извне энергии, которая способна совершить работу. Процессы биологического круговорота веществ и трансформации энергии в экосистеме организуются в результате различных биотических взаимоотношений между организмами, главным образом через их трофические связи. Таким образом, в экосистемах образуются многочисленные трофические цепи и сложные разветвленные трофические сети. Энергия поступает на каждый трофический уровень и покидает его.

Каждое из многообразных явлений, составляющих биотический баланс в экосистемах, занимает определенное положение по отношению к потоку энергии от организмов - накопителей к организмам - потребителям. В поддержании видового разнообразия сообществ животных большую роль играют хищники. Они могут полностью изымать отдельные виды или поддерживать низкий уровень их численности, что приводит к снижению интенсивности межвидовой конкуренции и к повышению видового разнообразия, которое может оказывать даже большим, чем в сообществах с низкой конкуренцией.

Существует несколько индексов расчета по планктону, из которых наиболее важными являются:

Ї индексы видового разнообразия;

Ї индексы сапробности.

Индексы видового разнообразия стали использоваться для количественной оценки сложности структуры сообществ животных. Наибольшее применение получил информационный индекс Шеннона Ї мера сложности видовой структуры.

Значение индекса Шеннона:

Ї Hi<1 Ї гиперэфтрофный;

Ї 1<Hi<2 Ї эвтрофный;

Ї 2,1<Hi<2,5 Ї мезотрофный;

Ї 2,4<Hi<6 Ї олиготрофный.

Для характеристики загрязнения водоема по видовому составу и массе гидробионтов высчитывается сапробность. Сапробность Ї это способность организма жить при большой концентрации органического вещества. Сапробионты Ї растительные и животные организмы, обитающие в водоемах, загрязненных органическими веществами. Для оценки состояния экосистемы по индикаторным организмам рассчитывается индекс сапробности по методу Пантле - Бука. В зависимости от степени загрязнения (сапробности воды) различают: классификации загрязнения водных объектов по гидробионтным показателям.

Таблица 1 Индекс сапробности по методу Пантле - Бука [11]

Гиперэфтрофный очень грязный полисапробный	Политрофный грязный б-мезосапробный	Эвтрофтроный загрязненный в-мезосапробный	Мезотрофный умеренно загрязненный в-мезосапробный	Мезотрофный чистый в-олигосапробный	Олиготрофный очень чистый ксеносапробный
3,5 - 4	2,5 - 3,5	1,5 - 2,5	1 - 1,5	0,5 - 1	0 - 0,5

Результаты количественных исследований первичной продукции планктона послужили той «главной осью» вокруг которой стала строиться современная система типологии озер [6]. Стало ясно, что границы для олиготрофных и эвтрофных водоемов надо очерчивать с учетом их географического положения. Многие характеристики озера в значительной степени определяют видовое разнообразии и обилие планктонных организмов. К таким характеристикам относятся: происхождение озерных котловин, структура и гидрометрические характеристики озер, температурный режим.

Планктон использует в пищу огромные массы погибших водных животных, обеспечивая таким образом очищение водоемов. Существование почти всех рыб, как морских, так и пресноводных в значительной степени зависит от ракообразных. Некоторые рыбы, как например сельдь, всю свою жизнь питаются планктонными ракообразными, другие используют их только после выхода из икринки, а затем переходят на какую - либо другую пищу. Для гигантов моря - беззубых китов - ракообразные служат основной пищей.

2.3 Гидрохимические исследования

Отбор проб воды:

Отбор проб Ї операция, от правильного выполнения которой во многом зависит точность получаемых результатов. Отбор проб при полевых анализах необходимо планировать, намечая точки и глубины отбора, перечень определяемых показателей, количество воды, отбираемой для анализа, совместимость способов консервации проб для их последующего анализа, Чаще всего на водоёме отбираются так называемые розовые пробы.

Пробы из рек и водных потоков обираются для определения качества воды в бассейне реки, пригодности воды пищевого использования, орошения, для водопоя скота, рыборазведения, купания и водного спорта, установление источников загрязнения.

Для определения влияния места сброса сточных вод и вод притоков, пробы отбирают выше по течению и в точке, где произошло полное смещение вод. Следует иметь в виду, что загрязнения могут быть неравномерном распространены по потоку реки, поэтому обычно пробы отбирают а местах максимально бурного течения, где потоки хорошо перемешиваются. Пробоотборники помешивают вниз по течению потока, располагая на нужной глубине.

Пробы из природных и искусственных озер (прудов) отбирают с теми же целями, что и пробы воды из рек. Качество воды в озёрах часто сильно различается по глубине, причиной которой могут быть фотосинтез в поверхностной зоне, подогрев воды, воздействие донных отложений и др.

Химический анализ воды:

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является попадание в водную среду новых, несвойственных ей веществ -- загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения [4].

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды) [5].

Эвтрофирование:

Среди экологических «проблем века» важное место занимает распространенное явление «цветение» внутренних водоемов и прибрежных морских вод, вызываемые различными видами водорослей. Происходит это при загрязнении водной среды биогенными элементами.

Вещества, вовлекаемые в биологический круговорот, притерпивают последовательность биохимических превращений и в итоге вновь появляются в водной среде, возникают аналогии с цепным процессом, в котором биогенные элементы и продукты их метаболизма участвуют в качестве «переносчиков цепи» экологического метаболизма.

В отсутствии антропогенных воздействий инициирование цепного процесса осуществляется в результате внутриводоемных процессов. Ускоренное поступление в водоем биогенов (главным образом азота и фосфора)- процесс эвтрофикации Ї приводит к увеличению первичной продукции (продукции автотрофов), развитию водорослей и высших бактерий, вызывают большие изменения в водных экосистемах и обуславливает ухудшение качества воды, приводящее, например, к дефициту кислорода, усиленному образованию детрита (детрит это разложившееся мертвое вещество, которым питаются многие организмы), изменение состава бентоса и рыбного населения. Эвтрофирование это повышение биологической продуктивности в водных объектах в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных факторов.

Для регулирования водных систем необходимо знать, в каких пропорциях содержится биогенные элементы. Как известно, углерод, азот и фосфор содержится в пропорциях: C:N:P =106:16:1, если отношение N:P>=20-25, то эвтрофирование лимитирует по фосфору. Это характерно для пресных водоёмов. Если N:P<=5-10-лимитирует по азоту. При эвтрофикации решающую роль играет содержание растворенных форм минерального фосфора.

«Цветение» воды и постепенное отмирание массы водорослей становятся источником вторичного загрязнения, приводят к расходованию всех запасов кислорода и медленному «умиранию» водоема.

Замечательной особенностью водных экосистем является их способность к самоочищению и установлению биологического равновесия [5]. Оно происходит в результате совокупного действия физических, химических и биологических факторов. К физическим факторам относятся интенсивное течение рек, обеспечивающее хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных веществ, оседание нерастворимых осадков, воздействие ультрафиолетового излучения солнца и др. Из химических факторов следует выделить окисление органических и неорганических веществ. Решающую роль в самоочищении водоемов играют водные биоценозы. Водные организмы сообща обеспечивают через трофические связи многоступенчатые минерализации органики и перевод её в донные отложения. Процесс самоочищения иллюстрирует постепенное восстановление биоразнообразия организмов вниз по течению реки от точки сброса загрязненных сточных вод.

Содержание ионов водорода в воде: рН -- фактор воды:

Если концентрация ионов водорода Н+ и гидроксид-ионов ОН- в воде одинаково, ее рН=7, и водная среда считается нейтральной. Если ионов Н+ больше, чем гидроксид-ионов, то рН<7; вода имеет кислотную реакцию. Если концентрация гидроксид-ионов превышает концентрацию ионов водорода, то рН>7; такая вода обладает основной, или щелочной, реакцией.

Значение рН для некоторых веществ, известных всем по их использованию в быту, таковы: рН=2 у лимонного сока; рН=3 у уксуса; рН=4 у пепси-колы; рН=6 у нормального дождя; рН= 7 у дистиллированной воды; рН=8,3 у пищевой соды; рН=11 у аммиака; рН=12 у извести.

Наиболее низкие значения рН (т.е. наибольшую кислотность) имеют болотные воды, где присутствуют гуминовые кислоты. Наиболее высокие значения рН у подземных вод, насыщенных углекислым газом.

Человек влияет на кислотные характеристики водоемов. Так, газовые выбросы, выделяющиеся при работе автомобильных двигателей, при сжигании топлива на заводах приводят к образованию кислотных дождей, ибо состав этих газов входят оксиды азота и серы. Эти оксиды легко растворяются в воде, содержащихся в виде поров в воздухе, образуя кислоты:

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3;

2SO2 +2H2O + O2 = 2H2SO4;

SO2 + H2O = H2SO3.

Кислотные дожди закисляют природные воды. В случае, если русло реки проходит в известковых породах, закисленная вода может оказаться нейтрализованной за счет реакций воды известняков:

CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2.

Значение рН является важным фактором, влияющим на жизнь водных обитателей. Большинство их очень чувствительны изменению значения рН.

При экстремальных значениях рН (выше 9,6 и ниже 4,5) вода становится непригодной для жизни большинства организмов. К значению рН особенно чувствительны личиночные формы жизни. Если вода имеет кислотную реакцию, то для живых организмов возрастает опасность тяжелых металлов, т.к. в такой воде увеличивается подвижность ионов тяжелых металлов и, следовательно, их повреждающее действие.

Хлориды:

Хлориды присутствуют во всех пресных, поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов.

Содержание хлорид-ионов во всех природных водоёмах разное. В морской воде хлорид-ионов составляют 87% массы всех анионов, объясняется это хорошей растворимостью кальция, магния, натрия и малой растворимостью CaSO4, CaCO3. Появление хлорид-ионов в природных водах связано с вымыванием хлоридов из осадочных пород и колоссальных залежей NaCl , а также из-за продуктов выветривания магматических пород, в которых хлор содержится в виде хлорапатита, попадает в воду в результате вулканических выбросов. Широкому рассеянию ионов хлора способствует промышленная и физиологическая деятельность человека. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывает токсичных эффектов на людей, но гораздо активнее реагируют с металлами, пагубно влияют на рост растений и вызывают засорение почв: ион хлора не усваивается живыми организмами.

Органическое загрязнение:

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенныеэлементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается 300-380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света вглубь воды, и замедляет процессы фотосинтеза. растительность зоопланктон озеро гидрохимический

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества Ї жиры, масла, смазочные материалы Ї образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Таблица 2 Видовой состав сосудистых растений прибрежной зоны Туровского озера [7]

№№ п/п	Название вида	лес	берег	болото	литораль
1.	Арнеллия финская (Arnellia fennica)				+
2.	Баранец обыкновенный (Huperzia selago)	+
3.	Белокрыльник болотный (Calla palustris)			+
4.	Береза повислая, или бородавчатая (Betula humilis)	+
5.	Блисмус сжатый (Blysmus compressus)			+
6.	Бодяк полевой, или Розовый осот (Cirsium arvense)		+
7.	Василек луговой (Centaurea jacea)		+
8.	Вахта трехлистная (Menyanthes tritoliata)	+		+
9.	Вероника дубравная (Veronica chamaedrys)		+
10.	Водокрас лягушачий (Hydrocharis morsusranae)			+	+
11.	Водяная сосенка, или Хвостник обыкновенный (Hippuris valgaris)				+
12.	Гирчовник татарский (Conioselinum tataricum)		+
13.	Горошек мышиный (Vicia sepium)		+
14.	Гравилат речной (Geum rivale)	+	+
15.	Грушанка круглолистная (Pyrola rotundifolia)			+
16.	Донник белый (Melilotus albus)		+
17.	Дудник лекарственный, или Дягиль (Angelica archangelica)	+
18.	Ежеголовник всплывающий (Sparganium emersum)		+	+
19.	Ель обыкновенная (Picea abies)	+
20.	Ива остролистная, или верба (Salix acutifolia)		+
21.	Ива пятитычинковая, или чернотал (Salix pentandra)		+
22.	Камыш озерный (Scirpus lacustris)	+			+
23.	Кислица обыкновенная (Oxalis acetosella)	+
24.	Клевер луговой (Trifolium pratense)		+
25.	Кочедыжник женский (Athyrium filix-femina)	+	+
26.	Крапива двудонная (Urnica dioica)		+
27.	Кульбаба осенняя (Leontodon autumnalis)		+
28.	Купальница европейская (Trollius europaeus)		+
29.	Лапчатка гусиная (Potentilla anserina)		+
30.	Лапчатка прямостоячая, или Калган (Potentilla argentea)		+
31.	Лисохвост коленчатый (Alopecurus geniculatus)		+
32.	Лопух паутинистый (Arctium tomentosum)		+
33.	Лютик едкий (Ranunculus acris)		+
34.	Лютик жгучий (Ranunculus flammula)		+
35.	Лютик ползучий (Ranunculus repens)		+
36.	Ольха серая (Alnus incana)	+	+
37.	Омежник водный (Oenanthe aguatica)		+	+
38.	Орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum)	+
39.	Осока острая (Carex acuta)		+
40.	Пепельник болотный (Tephroseris palustris)			+
41.	Пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare)		+
42.	Плаун булавовидный (Lycopodium clavatum)	+
43.	Подмаренник мягкий (Galium mollugo)	+
44.	Подорожник большой (Plantago major)		+
45.	Пушица многоколосковая (Eriophorum palystrachyon)			+
46.	Рогоз широколистный (Typha latifolia)			+
47.	Ряска маленькая (Lemna minor)				+
48.	Сабельник болотный (Comarumpalustre)	+		+
49.	Ситник развесистый (Junsus effusus)		+
50.	Сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria)		+	+
51.	Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris)	+
52.	Сумочник пастуший или Пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris)		+
53.	Сусак зонтичный (Butomus umbellatus)		+
54.	Сфагнум болотный (Sphagnum palustrel)			+
55.	Таволга вязолистная (Filipendula ulmaria)		+	+
56.	Тростник южный, или обыкновенный (Phragmites australis)		+	+
57.	Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium)		+
58.	Хвостник обыкновенный, или водяная сосенка (Hippuris vulgaris)		+	+
59.	Хвощ полевой (Eguisetum arvense)	+
60.	Частуха подорожная (Alisma plantago-aquatica)		+	+
61.	Щавель кислый (Rumex acetosa)		+

Глава 3. Методика проведения исследования

3.1 План исследования

1. Составление плана Туровского озера (методика съемки местности по планшетному типу) [3]. Съемку мы выполняли следующими способами Ї засечек, перпендикуляров, створов. Точки хода мы отмечали на планшете, который ориентировался по компасу; расстояние между точками измеряли шагами. Направление от одной точки до другой прочерчивали по линейке прямо на планшете. Когда вставали на вторую точку, засечки «закрывали», и наносили новые объекты. В результате мы получили карту местности, выполненную маршрутным или площадным способом глазомерной съемки.

2. Определение видового состава растительности береговой зоны. Состав растительности береговой зоны определялся с помощью справочника М.И.Нейштадт «Определитель растений средней полосы Европейской части СССР». Мы отбирали растительный материал, перед этим фотографируя его. Затем делали закладку гербария и также представили его в виде презентации.

3. Отбор и обработка проб зоопланктона. Мы отбирали пробы методом тотального лова, т.е. через сеть профильтровывали 100 литров воды. Перед проведением камерной обработки счетным методом, пробу фиксировали двух процентным раствором формалина, далее в камере Богорова просчитывали все особи каждого вида, отмечая стадии развития организма. Расчет индекса видового разнообразия Шеннона и индекс сапробности определялся: объем воды, который был пропущен через сеть Джеди, рассчитывали по формуле.

Ознакомление с методиками определения качества воды по гидрохимическим показателям в лабораторных условиях.

Качество воды по гидрохимическим показателям мы определяли полевым методом.

3.2 Методика отбора и обработки проб

Аппаратура:

1. Планктонная сеть Джеди (диаметр верхнего кольца Ї 18 см., нижнего Ї 24 см, ширина ячейки газа м = 125 мкм).

2. Камера Богорова.

3. Бинокуляр.

Ход работы:

Пробы отбирались методом тотального лова, т.е. через сеть профильтровывалось 100 литров воды. Перед проведением камерной обработки счетным методом, пробу фиксируют двух процентным раствором формалина, далее в камере Богорова просчитываются все особи каждого вида, отмечая стадии развития организма.

Расчет индекса видового разнообразия Шеннона и индекс сапробности [9]:

Объем воды, пропущенный через сеть Джеди, рассчитывается по формуле:

V=ПR2h;

где R Ї радиус выходного отверстия; h Ї глубина, на которую была опущена сеть.

Средняя численность организмов в одном кубическом метре данного слоя воды (Ni) определяется по формуле:

Ni = 1/(V*ni);

где Ni Ї число животных в пробе.

Расчет одного из показательных индексов (индекса видового разнообразия Шеннона) ведется по формуле:

H=-?Ni\N*log2Ni\N;

где Ni Ї число i - ого вида; N Ї общая численность представителей.

Формула вычисления сапробности водоема:

S=?Si*ni\ni

где Si Ї индикатор значимости; ni Ї относительная частота встречаемости организмов.

Определение водородного показателя (pH)

Определение водородного показателя (рН) осуществлялось с помощью прибора pH - метра.

Определение гидрокарбонатов

Гидрокарбонаты определялись двумя способами: полевым и лабораторным «ГОСТ 232683-78» методами

1. Полевой метод:

1) В склянку налейте анализируемую воду до метки «10 мл».

2) Добавьте пипеткой 3-4 капли раствора фенолфталеина. Примечание: При отсутствии окрашивания раствора, либо при слаборозовом окрашивании считают, что карбонат-анион в пробе отсутствует (рН пробы меньше 8,0-8,2).

3) Постепенно титруйте пробу с помощью мерной пипетки и шприца раствором соляной кислоты (0,05 моль/л) до обесцвечивания раствора и определяйте объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином (Уф, мл).

Раствор после титрования карбонат-аниона оставьте для дальнейшего определения в нем массовой концентрации гидрокарбонат-аниона.

Титрование гидрокарбонат-аниона осуществлялось следующим путем:

а) в склянку налили до метки «10 мл» анализируемую воду либо используйте раствор после определения карбонат-аниона;

б) добавили пипеткой 1 каплю раствора метилового оранжевого.

Примечание. Для более четкого определения момента окончания титрования определение полезно проводить в присутствии контрольной пробы, для чего рядом с титруемой пробой помещают такую же порцию анализируемой воды (во второй склянке), добавляя такое же количество индикатора.

4) Постепенно титруйте пробу с помощью мерной пипетки и шприца раствором соляной кислоты (0,05 моль/л) при перемешивании до перехода желтой окраски в оранжевую, определяя общий объем раствора, израсходованного на титрование с метиловым оранжевым (VM0, мл). При использовании раствора после определения карбонат-аниона необходимо определить суммарный объем, израсходованный на титрование карбоната и гидрокарбоната.

Определение хлорид-иона в воде титрованием азотнокислой
ртутью в присутствии индикатора (дефенилкарбазона)

Сущность метода [12]:

Хлориды титруют в кислой среде раствором азотнокислой ртути в присутствии индикатора (дефенилкарбазона), при этом образуется растворимая, почти диссоциирующая хлорная ртуть. В конце титрования избыточные ионы ртути образуют окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение. Измерение окраски в зквивалентной точке выражено чётко, в связи с этим конец титрования определяется с большой точностью.

Проведение анализа:

100 см3 анализируемой воды смешать с 10 капелью смешанного индикатора и по каплям 0,2 раствор НCО3 до появления жёлтой окраски (рH=3,6), после чего ещё 5 капель 0,2 Н раствора НCО3.

Титруют из микробюретки раствором азотнокислой ртути до появления слабо - фиолетового оттенка.

Обработка результатов:

Содержание хлорид-иона (х), мг/ дм3 , вычисляется по формуле:

Х= V Ч 0,5 Ч k Ч 1000

V

где V Ї количество азотнокислой ртути израсходованного на титрование, см3; k Ї поправочный коэффициент к титру раствора азотнокислой ртути; V Ї объём воды, взятый для определения, см3;

Расхождение между результатами повторных определений при содержании Cl- в Н2О до 10 мг/дм3 - 0,5 мг/дм3 (определялся по ГОСТу 4245-72).

Метод определения сульфатов

Метод отбора проб:

Пробы воды отбираются по ГОСТ 2874 и 24481. Объём пробы воды для определения содержания сульфатов не должен быть менее 500 см3. Пробы, предназначенные для определения содержания сульфатов, не консервируются.

Проведение анализа:

Качественное определение:

1. В колориметрическую пробирку диаметром 14-15 мм. наливают 10 см3 исследуемой воды.

2. Добавляют 0,5 см3 НCl- (1:5), (одновременно готовят стандартную шкалу).

3. В такие же пробирки наливают 1,4,8 см3 рабочего раствора сернокислого калия и 1,6;3,2;6,4 см3 основного раствора K2SO-4 и доводят дистиллированной водой до 10 см3, получая таким образом стандартную шкалу с содержанием: 10, 20, 40, 80, 160, 320 мг / дм3 сульфат-ионы.

4. Добавить в каждую пробирку по 0,5 см3 НCl- (1:5), затем по 2 см3 5%-ного раствора хлористого бария, после всё закрывают пробками, перемешивают и сравнивают со стандартной шкалой.

Количественное определение:

Отмеривают 100-500 см3 пробы. Добавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и НCl- (1:1) до розовой окраски раствора. Смесь нагревают до кипения и выпаривают до 50 см3 и дают отстояться. При наличии осадка фильтруют и выпаривают. При выпаривании в кипящий раствор добавляют 10 см3 горячего раствора хлористого бария. На следующий день раствор фильтруют через плотный фильтр «синяя лента». Осадок BaSO-4 несколько раз декантируется дистиллированной водой. Затем осадок количественно переносят на тот же фильтр стеклянной палочкой с резиновым наконечником. Осадок на фильтре промывают горячей дистиллированной водой. К пробе фильтрата добавляют несколько капель раствора азотнокислого серебра. Фильтр с осадком просушивают, обугливают на электроплитке. Охлаждают в эксикаторе, взвешивают и вновь прокаливают до постоянной массы.

Подсчёты результатов:

Содержание сульфатов (х), мг / дм3, вычисляют по формуле:

Х= (а-б) Ч 0,4115 Ч 1000

V

а Ї масса тигля с осадком, мг;

б Ї масса тигля, мг;

0,4115 Ї коэффициент для пересчёта BaSO-4 и SO-4;

V Ї объём воды, см3.

(Определялись по ГОСТу 4389-72)

Метод определения аммония

Аммоний определялся двумя способами: лабораторным по «ГОСТу 4192-82» и полевым методом.

Полевой метод:

1) К 25 мл фильтрованной пробы добавляют 0,5 мл Трилона Б с гидроксидом натрия и 1 мл реактива Несслера.

2) Затем закрыть пробкой и перемешать.

3) Через 10 минут на приборе КФК-2 измеряют светопоглощение при длине волны 425 нм в кюветах с толщиной слоя 5 см.

Определяют содержание ионов аммония в мг/л по формуле:

Х=1000*С/V;

где:

Х Ї содержание ионов аммония в мг/л;

С Ї содержание ионов, найденное по калибровочному графику;

V Ї объем пробы в мл.

Метод определения нитратов

Колориметрический метод с солициловым натрием:

Сущность метода:

Метод основан на реакции нитратов с солициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет.

Проведение анализа:

10 см3 исследуемой воды помещают в фарфоровую чашку. Прибавляют 1 см3 раствора, солицилового натрия. Выпаривают в водяной бани досуха. После охлаждения увлажняют 1 см3 концентрированной серной кислотой и оставляют на 10 минут. Затем добавляют 5-10см3 дистиллированной воды до метки и перемешать. Сравнение интенсивности окраски исследуемой пробы проводят фотометрическим методом. Затем по калибровочному графику находят содержание нитратов.

Обработка результатов:

Содержание нитратов (x) мг/дм3 вычисляются по формуле в пересчете на нитратный азот:

X=C

где С Ї содержание нитратов, найденное по графику, мг/дм3 (определялись по ГОСТу 18826-73).

Растворённый кислород

Растворённый кислород определялся с помощью прибора оксиметра:

Дистиллят насыщается кислородом интенсивным встряхиванием в бутылке. Немного дистиллята налить в ёмкость и опустить туда электролит оксиметра. Слегка помешивая воду электродом наблюдать за изменением температуры. Как только температура перестанет колебаться нажать на кнопку «колибровка», прибор готов к работе.

С помощью лота электрод опускать в воду на соответствующую, снять показания, когда температура перестанет колебаться.

Метод определения кальция

Титрование:

100 см3 дистиллированной водой отмерить в коническую колбу. Добавить 2 см3 8% раствора гидроксида натрия, 0,1-0,2 грамма индикатора мурексида. Титруют раствором трилона Б со смешанным индикатором до перехода окраски из грязно-зелёной в синюю, а при использовании только мурексида, из розовой в красно-фиолетовую. Вычисляется среднее между расхождением титрования трилоном Б (РД: 52.24.403-95)

Метод определения сухого остатка

Метод отбора проб:

Пробы отбираются по ГОСТ 2874 и ГОСТ 24481. Объем пробы воды для определения сухого остатка должен быть не менее 300 см3.

Определение сухого остатка с добавлением соды

100 см3 профильтрованной воды выпаривают в фарфоровой чашке при температуре 150°С до постоянной массы. После в чашку вносится 25 см3 точно 1%-ного раствора углекислого натрия, что бы масса прибавилась в 2 раза. Затем добавляется 250 мг безводной соды. Выпаренный с содой сухой остаток высушивают до постоянной массы при температуре 150°С. Разность в массе между массой сухим остатком и первоначальной массой чашки и соды даёт значение сухого остатка во всём объёме воды.

Содержание сухого остатка (х), мг / дм3, вычисляется по формуле:

Х= m - (m1 + m2) * 1000

V

m Ї масса чашки с сухим остатком, мг;

m1 Ї масса пустой чашки, мг;

m2 Ї масса добавленной соды, мг;

V Ї объём воды, взятый для определения, см3.

Определение содержания общей жёсткости

ПНД ф 14.1:2.98-97

Разработчик: ГХН и ООО НПП «Акватест».

Определение общей жёсткости полевым методом по методике «Крисмас» [13]:

В колбу налить 10 мл исследуемой воды. Добавить 1 мл аммиачно-буферного раствора. Поместить в раствор несколько крупинок индикатора хромогена, что бы вода приобрела слабо-фиолетовый цвет. Затем титровать раствором трилона Б до окрашивания суспензии в ярко-голубую.

Определение содержания нитритов

Определение нитритов полевым методом по методике «Крисмас» [13]:

В колориметрическую пробирку налить 10 мл исследуемой воды. Добавить несколько крупинок реактива Гриса. Затем пользуясь бумажной или плёночной шкалой или даже с помощью фотоколориметра определить содержание нитритов.

Определение содержания общего железа

Определение содержание общего железа по методике «Крисмас»:

Взять 10 мл исследуемой воды. Добавить 4-5 капель раствора гидроксиломина солянокислого. Затем добавить 1 мл ацетатного буфера. После добавить 0,5 мл раствора ортофенонтралина (перемешивать). Перелить все содержимое в коломитрическую пробирку и произвести количественную оценку, сравнивая окраску со шкалой.

Определение содержания металлов

Определение содержание металлов по методике «Крисмас»:

В делительную воронку налить 25 мл исследуемой воды. Добавить 1 мл буферного боратного раствора. Затем добавить 2 мл дитезона раствора. После добавить 1-2 капли аммиака (после каждого добавления реактивов суспензию взбалтывать). Слить в колориметрическую пробирку окрашенный органический слой и сравнить с эталонной шкалой.

Глава 4. Практические результаты работы

07.07.12 г. были отобраны 2 пробы на озере Туровское - с середины озера и рядом с деревней Турово. Наиболее массовыми оказались представители вида Cyclop sp (самка) (39,916%) и Daphnia cristata(28,452%), а наименее представительными виды Daphnia coculyata(0,586%) и Bosmina longirostris (0,586%). (Приложение 5).

4.1 Показатели гидробиологических исследований

Озеро в 1-ой точке отбора было определено нами как эфтрофное по индексу видового разнообразия Шеннона и как в-мезасапробное по индексу сапробности Пантле-Бука [11]. Во 2-ой точке отбора озеро было определено нами как мезотрофное по индексу видового разнообразия Шеннона и как в-олигосапробное по индексу сапробности Пантле-Бука. Эфтрофирование озера в первой точке объясняется непосредственной близостью деревни Турово, расположенным на берегу пионерским лагерем, а также небольшое глубиной озера, вследствие чего происходит увеличение концентрации органического вещества. Вторая проба, взятая с середины озера, оказалась менее эфтрофирована, нежели первая. Это связано с увеличением глубины озера в центре и разбавлением органического вещества. (Приложение 1,2).

4.2 Показатели гидрохимических исследований

После проведения гидрохимического анализа можно сделать следующий вывод. Во всех исследуемых пробах значения определяемых нами показателей не превышают ПДК, хотя в юго-восточной части они немножко больше, по сравнению с другими, из-за того, что в этом месте антропогенная нагрузка на водоём возрастает. В этом месте Туровское озеро соединяется с Нелайским, что говорит о чрезмерном поступлении органического вещества. В северной части озера, где располагаются частные дома с приусадебными участками, озеро также испытывает излишнюю антропогенную нагрузку, но пока не влияющей на чистоту озера. (Приложение 3,4).

4.3 Общий вывод

После проведения исследования, мы можем сказать, что озеро Туровское является чистым и пригодным для хозяйственных нужд. Это немаловажно, так как Лужский район является зоной отдыха, и в летний период озеро активно используется, а сильные загрязнения водоёмов могут поставить под угрозу использование водоёмов в рекреационных и оздоровительных целях.

Заключение

Туровское озеро расположено к северо-западу от деревни Заклинье в 3 километрах от города Луга. В летний период озеро интенсивно используется человеком, вследствие этого озеро испытывает огромное антропогенное влияние. На северо-западе и юго-востоке озеро эвтрофицировано. Это обуславливается очень большим пос...