Комплексная оценка экологического состояния реки Боровая

Вода является одним из самых распространенных веществ в природе, представляет собой уникальное соединение, благодаря которому на Земле зародилась жизнь. Она распределена весьма неравномерно. Вода находится в постоянном и активном круговороте. Его движущей силой является Солнце, а основным источником воды – Мировой океан. Почти четверть всей падающей на Землю солнечной энергии расходуется на испарение воды с поверхностей водоемов. Таким образом, вода находится на Земле в постоянном движении. Среднее время ее пребывания в атмосфере оценивается 10 сутками.

В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия или водного баланса. Оно заключается в том, что количество воды, потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из организма. Общий объем воды, потребляемой человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2-2,5л. Благодаря водному балансу столько же воды и выводится из организма. Потеря 10% воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15-20% приводит к смерти, поскольку кровь настолько густеет, что с ее перекачкой не справляется сердце. Водный обмен в организме регулируется нервной системой и гормонами.

Вода – универсальный растворитель. В той или иной степени в ней растворены все элементы земной коры. Абсолютно чистой воды в природе нет, - она всегда содержит примеси. Состав воды (по массе): 11,19% водорода и 88,81% кислорода. Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса, толстые слои воды (более 5м) имеют голубую окраску.

Затвердевание воды в лед сопровождается увеличением объема на 9%, то есть лед легче жидкой воды. Наибольшую плотность вода имеет не при 0˚С, а при 4˚С. Вода замерзает при 0˚С и кипит при 100˚С. Она плохо проводит тепло и очень плохо проводит электричество. По химическим свойствам вода – достаточно активное вещество, в подходящих условиях она реагирует со многими металлами и неметаллами, основными и кислотными оксидами. Вода – хороший растворитель. Благодаря полярности молекул воды (молекула воды – диполь) в ней растворяются и диссоциируют многие ионные и ковалентные вещества типа оснований, кислот и солей, большинство солей вступают с водой в реакции обратимого гидролиза. Вода как растворитель способствует протеканию огромного числа обменных и окислительно-восстановительных реакций.

Качество воды выступает как характеристика ее состава и свойств, определяющая пригодность воды для конкретных видов использования. Большую часть водных запасов на Земле составляет соленая вода морей и океанов. Животные и растения живут как в соленых, так и в пресных водоемах, но каждый вид приспособлен к определенному местообитанию, и способен переносить лишь незначительные отклонения в физических и химических параметрах среды, к которой он приспособился. Соленость воды определяется растворенными в ней солями (карбонаты, сульфаты, хлориды калия, натрия).

Вода и человек. Извечна их связь. На всем протяжении цивилизации люди использовали, изучали и сегодня продолжают разгадывать свойства самого удивительного на земле минерала.

Интерес современного человека к воде вполне понятен. За последние десятилетия она из бесплатного и, казалось, неисчерпаемого дара природы превратилась в весьма дорогой и не всегда доступный ресурс. А обеспечение водой населения и современного производства стало предметом первейшей заботы всего человеческого общества.

По использованию воды в народном хозяйстве Урал стоит на первом месте в России. На Западном Урале густота речной сети превышает средний показатель для всей страны. Но промышленность края уже испытывает недостаток чистой воды. Произошло это потому, что при интенсивном водопотреблении отставало строительство сооружений по очистке сточных вод.

Проблема чистой воды – одна из проблем, решение которых требует глубоких экологических знаний специалистов, занятых в разных отраслях народного хозяйства.

Все выше сказанное обусловило выбор темы исследования:

« Комплексная оценка экологического состояния реки Боровая».

Объект исследования – река Боровая.

Предмет исследования – качество воды в реке Боровая.

Цель исследования - изучить экологическое состояние реки Боровая.

В соответствии с целью определены задачи:

1) провести физический, химический и бактериологический анализ воды в реке Боровой;

2) дать сравнительный анализ и заключение о состоянии воды в реке;

3) выявить самые загрязненные места в реке и причины их загрязнений.

Рабочая гипотеза. Мы предполагаем, что при оценке экологического состояния реки нужно учитывать влияние природных и антропогенных факторов на водную экосистему.

Для решения поставленных задач и проверки гипотезы были использованы следующие методы: теоретические (анализ, синтез) и эмпирические (наблюдение, сравнение, опыт). Оценка качества воды была проведена по методике, опубликованной в практикуме по экологии Зверева А. Т.

1. Капля в океане

Боровая (Боровица) – это одна из малых рек Пермского края. Боровая является левым притоком реки Камы на территории Соликамского района. Название реки произошло от сосновых лесов, практически непрерывно тянувшихся, особенно по правому берегу реки. Река Боровая берет начало в болотистой местности в северо-восточной части Соликамского района, в урочище Малыгино. Вначале направление ее течения юго-западное, затем, вплоть до впадения ее в реку Кама – западное. С северной стороны с бассейном реки Боровой проходит водораздел с бассейном реки Мошевицы, с северо-восточной – водораздел с бассейном реки Колынвы, с восточной – водораздел с бассейном реки Усолки .

Протяженность реки - 43 километра. На протяжении всего течения в реку Боровую с левой стороны впадают: р. Мерзлая, реки Большая и Малая Потымки, Голухинские истоки, р. Черная, р. Селянка, с правой стороны впадают: р. Сердуг, р. Азласс, р. Корел, р. Крестовик . Природные условия в бассейне реки имеют небольшие различия. В нижнем течении преобладают елово-хвойные леса, с небольшой примесью лиственных пород. Болотистые места встречаются нечасто. В среднем течении левый берег представляет собой болотистую равнину, на правом берегу болот значительно меньше. Всюду преобладают сосновые боры, с незначительной примесью лиственных пород и елей. В верхнем течении преобладают болота с высокими сухими местами вдоль реки и междуречье Малой и Большой Потымки. Лес представлен сосновыми борами со значительной примесью кедра.

В бассейне реки Боровой памятников природы, состоящих на учете, нет. Но все же стоит выделить ряд интересных природных объектов. В первую очередь это минерализованные (соленые и горько соленые) источники в урочище Рассолы, расположенном на правом берегу реки в полутора километрах от д. Верх-Боровой вверх по течению. У этих источников есть археологический памятник. Подобные же источники, только более крупные имеются на р. Азласс в 3,5км к западу от д. Верх-Боровой, при пересечении реки и старой дороги. В полутора километрах от д. Кокорино есть еще один выход слабоминерализованных источников.

Кроме этого следует выделить еще два природных объекта: Голухинские истоки и « озеро» в верхнем течении реки. Голухинские истоки представляют собой мощный родник невдалеке от берега реки Боровой на месте бывшей д. Голухино. На месте выхода его образовался небольшой водоем с кристально чистой водой, откуда вода мощным потоком стекает в реку. «Озеро» расположено в 1км выше устья реки Сердуг. В этом месте течение реки Боровой замедляется, сходит почти на нет. Русло сильно расширяется до 50 метров. Средняя ширина реки Боровой в верхнем и среднем течении в среднем составляет 10-15 метров. Длина этого озера-омута 250-300м. Меняется характер берега. Берега представляют собой высокие (3-4м) крутые обрывы, сложенные из красного плотного песка. Подобный вид берегов в целом не характерен для реки Боровой.

Освоение русским населением бассейна реки Боровой началось в ХVI веке. Первоначально заселялось нижнее и среднее течение реки. По переписи 1579 года здесь уже было известно пять деревень: Боровая, Селище, Чертеж (нижнее течение); Верх-Боровая и Косолапова (среднее течение). Причем, деревни Боровая, Селище и Верх-Боровая уже, по меркам тех времен, были крупными населенными пунктами, С конца ХVII столетия начинается освоение земель в верхнем течении р. Боровой. Наиболее плотно берега реки и ее притоков были заселены к началу 30-хгодов двадцатого столетия. Тогда здесь было 4 села и 20 деревень, не считая ОЛПов (лагерных пунктов). С начала 60-х годов прошлого столетия количество населенных пунктов постоянно уменьшается. На сегодняшний день в бассейне реки Боровой располагается три села (Тохтуево, Села, Осокино) и две деревни (Чертеж, Кокорино).

2. Анализ воды реки Боровой

2. 1. Методика исследования

2. 1. 1. Определение качества воды физическими методами

2. 1. 1. 1. Определение прозрачности воды

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

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

Для оценки прозрачности используют следующие характеристики:

-прозрачная вода;

-слабо «опалесцирующая» вода («опал» - молочно-белый минерал с радужным оттенком);

-слабо мутная;

-мутная;

-очень мутная.

2. 1. 1. 2. Определение цвета воды

При загрязнении водоёма стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для водоёмов культурно- бытового назначения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 10см. Диагностика цвета – один из показателей состояния водоёма .

Для определения цветности воды требуется два химических стеклянных цилиндра высотой 25см, лист белой бумаги, бумажный фильтр, дистиллированная вода. Профильтрованную через бумажный фильтр исследуемую воду, наливают в цилиндр. В другой цилиндр наливают дистиллированную воду. Сравнивают цилиндры над белой бумагой. Определяют цвет исследуемой воды по сравнению с дистиллированной (голубой, серый, желтый, коричневый) – показатель определённого вида загрязнения .

2. 1. 1. 3. Определение характера и интенсивности запаха воды

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами. Для определения запаха воды требуется широкогорлая колба ёмкостью 150-200мм, часовое стекло. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60˚С. Колбу с водой закрывают часовым стеклом и нагревают до 50-60˚С. Встряхнув колбу, воду перемешать, производя вращательное движение, снять стекло и определить характер и интенсивность запаха воды по шкале .

Таблица 1

«Шкала интенсивности запаха »

Интенсивность Балл Характеристика запаха

Отсутствие запаха 0 Запах не ощущается

Очень слабый 1 Запах обнаруживается только опытным наблюдателем, а вы его не чувствуете

Слабый 2 Запах обнаруживается только тогда, когда кто-то обратит Ваше внимание

Заметный 3 Запах, который вы сразу же замечаете

Отчётливый 4 Запах обращающий на себя внимание, заставляющий отказаться от питья

Очень сильный 5 Запах настолько сильный, что вода вызывает отвращение

Таблица 2

«Характер и род запаха воды естественного происхождения»

Характер запаха Примерный род запаха

Ароматический Огуречный, цветочный

Болотный Илистый, тинистый

Гнилостный Фекальный, сточной воды

Древесный Мокрой щепы, древесной коры

Землистый Прелый, свежевспаханной земли, глинистый

Плесневый Затхлый, застойный

Рыбный Рыбы, рыбьего жира

Сероводородный Тухлых яиц

Травянистый Скошенной травы, сена

Неопределённый Не подходящий под предыдущие определения

Таблица3

«Вещества, вызывающие запах воды»

Вещества, загрязняющие воду Запах воды

Промышленные сточные воды, химическая обработка воды Химический

Свободный хлор Хлорный

Стоки нефтеочистительных заводов Углеводородный (нефтяной)

Органические вещества Затхлый

Фенолы и йодоформ Лекарственный

Сероводород – показатель сильного загрязнения воды гниющими животными Неприятный или сильно выраженный неприятный остатками

Застоявшиеся сточные воды Гнилостный

Сырая земля Землистый

2. 1. 2. Определение качества воды методами химического анализа

2. 1. 2. 1. Определение показателя рН

Значение рН воды водоёмов хозяйственного, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,8 – 8,5. В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислого газа рН воды может быстро измениться. Поэтому показатель рН следует определять сразу после отбора пробы воды .

Способы оценивания рН.

-В пробирку налить 5мл исследуемой воды, 0,1мл универсального индикатора, перемешать и по окраске раствора определить рН: розово-оранжевая – рН около 5; светло-жёлтая – рН 6; зеленовато-голубая – рН 8.

-Определение рН с помощью универсальной индикаторной бумаги.

2. 1. 2. 2. Определение окисляемости воды

Данный показатель даёт возможность судить о массе органических веществ в воде. Органика окисляется в воде, в результате вода обедняется кислородом; кроме того, на субстрате начинают развиваться сине- зелёные и красно- коричневые водоросли. Предельно допустимая величина окисляемости 15-20мгО/дм3 кислорода зимой и 20-30 мгО/дм3 – летом .

Для работы необходимы пробирки, 30%-ная серная кислота и 0,01 нормальный раствор перманганата калия.

Налить в пробирку 10мл предварительно отфильтрованной анализируемой воды, добавить 0,5мл 30%-ной серной кислоты и 1мл 0,01н. р. перманганата калия. Смесь перемешать и оставить при температуре 20˚С на 20 минут (или на 40 минут при температуре 10˚С). Определить массу кислорода по цвету раствора, используя таблицу .

Таблица 4

Цвет раствора Содержание кислорода, мг/дм

Ярко-розовый 1

Лилово-розовый 2

Слабо-лилово-розовый 4

Бледно-лилово-розовый 6

Бледно-розовый 8

Розово-желтый 12

Желтый 16

2. 2. Результаты исследования

2. 2. 1. Физические показатели воды

Было взято четыре пробы воды 23 сентября и 30 октября. Проба 1 забрана в районе деревни Кокорино, проба 2 – под мостом за селом Тохтуево, проба 3 – в районе деревни Чертеж, проба 4 – на участке впадения реки Боровой в Каму

Вода во всех пробах прозрачная, без какого-либо осадка.

В пробах 1 и 5 цвет воды слегка желтоватый, в пробах 2 и 6 – наиболее желтый, по сравнению с другими пробами, в 3 и 7 – бледно желтый, в 4 и 8 – желтый.

Запах воды в пробе 1 заметный, землистый; в пробе 2 – сильный, неопределенный, в данном месте очень часто владельцы личного транспорта моют свои автомобили; в пробе 3 – отчетливый, землистый; в пробе 4 – отчетливый, землистый; в 5 – слабый, землистый; в 6 – сильный, неопределенный; в 7 – отчетливый, землистый; в 8 – отчетливый, землистый.

Таблица 5

«Физический анализ воды»

Дата и время № Про- Место забора Проз- Цвет Запах Вещества,загрязня-ющ бы рач- ие воду ность, см

23. 09. 06 1 Кокорино 12 слегка желтый 3балла землистый Сырая земля

23. 09. 06 2 Мост 5,5 наиболее 5баллов неопределенный желтый

23. 09. 06 3 Чертеж 8 Бледно желтый 4балла землистый Сырая земля

23. 09. 06 4 Устье 7 желтый 4балла землистый Сырая земля

30. 10. 06 5 Кокорино 10 слегка желтый 2балла землистый Сырая земля

30. 10. 06 6 Мост 5 наиболее 5баллов неопределенный желтый

30. 10. 06 7 Чертеж 7 Бледно желтый 4балла землистый Сырая земля

30. 10. 06 8 Устье 5 желтый 4балла землистый Сырая земля

2. 2. 2. Химический анализ воды

Значение рН соответствует норме водоемов культурно-бытового назначения – 6,5.

Показатель окисляемости воды дает возможность судить о массе органических веществ в воде. Органика окисляется в воде, в результате вода обедняется кислородом; кроме того, на субстрате начинают развиваться сине- зелёные и красно- коричневые водоросли. Предельно допустимая величина окисляемости 15-20мг/л кислорода зимой и 20-30 мг/л – летом.

Величина окисляемости в пробе 1 – 8мг/л, в пробе 2 – 12мг/л, в 3 и 4 пробах – 16 мг/л.

Таблица 6

«Химический анализ воды»

Дата и время № пробы Место забора Окисляемость рН

23. 09. 06 1 Кокорино 8 6,5

23. 09. 06 2 Мост 12 6,5

23. 09. 06 3 Чертеж 16 6,5

23. 09. 06 4 Устье 16 6,5

Таблица 7

Наименование вещества ПДК, мг/л Результаты анализа, мг/ л

Na+ 200 12

Mg2+ 85 8

Ca2+ 40 40

Cl- 350,0 24

SO42- 500,0 26

Сухой остаток 1000 175

Взвешенные вещества 10,0 6

Нефтепродукты 0,07 0,01

Амины < 0,03

АПАВ < 0,025

Азот нитритн. 6,5 – 8,5 < 0,010

Азот нитратн. 45,0 1,38

Азот аммон. 2,0 < 0,30

БПК 3,5 1,9

Фосфаты ( по Р ) 0,024

ХПК 19,4

2. 2. 3. Бактериологический анализ воды

В стерильные пробирки со средой Кода долили пробы исследуемой воды по о,5мл и поставили в термостат на 24 часа при температуре 37 - 38˚С. В пробах 3 – 4, взятых в районе деревни Чертеж и в устье реки, резко изменилась окраска среды с темно-синей на ярко желтую, что говорит о наличии возможной кишечной инфекции.

На вторые сутки сделан прересев со среды Кода проб 3 и 4 в чашки Петри со средой Эндо. Через 24 часа при температуре 37 - 38˚С в пробе 3 выросли розово-кремовые колонии, в пробе 4 – темно-розовые колонии с металлическим оттенком

На третьи сутки сделан пересев на косяк со средой Олькеницкого с мочевиной и пестрый ряд на сахара. Анализ ставится в термостат при температуре 37 - 38˚С.

На четвертые сутки получен следующий результат.

Проба3 Олькеницкого кислота/ газ

Сахароза +

Лактоза +St. аureus

Мальтоза +/ -

Глюкоза +

Проба 4 Олькеницкого кислота/ газ сероводород

Сахароза +

Лактоза +E. coli

Мальтоза +/ - газ

Глюкоза +

В пробе 3 обнаружены стафилококки аureus, в пробе 4 - эшерихи coli

. Анализ пробы 4, повторно взятой 3 декабря, подтвердил наличие в ней кишечной инфекции. В пробе 3 бактерии (St. Аureus) не были найдены.

3. Заключение

Природные воды на территории Соликамского района подвергаются химическому, физическому и биологическому загрязнению. Физическому и химическому загрязнению рек способствовал молевой сплав древесины. В Соликамском районе он нанес серьезный ущерб таким рекам, как Язьва, Глухая Вильва и Боровая. При молевом сплаве часть древесины тонет, гниет. В процессе гниения расходуется кислород воды, образуются сероводород, метан, фенол и другие токсичные вещества, что приводит к гибели водных организмов. В настоящее время молевой сплав в Прикамье полностью прекращен. Прошло уже более двух десятилетий, но в низовьях реки еще много встречается топляков. Биологическое загрязнение поверхностных вод возникает в тех случаях, когда в реки попадают плохо очищенные канализационные воды, а также отходы животноводческих комплексов, смываемые дождями и талыми водами .

Результаты общего анализа воды свидетельствуют о том, что количество обнаруживаемых примесей химических веществ в воде реки Боровой не превышает предельно допустимых концентраций. В верховьях (д. Кокорино) вода в реке чистая. Здесь водится хариус – стеноксибионт, существующий лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом. Под мостом за селом Тохтуево очень часто владельцы личного транспорта моют свои автомобили, берег реки засорен бытовым мусором . Попадание отходов животноводческого комплекса д. Чертеж вызывает загрязнение воды бактериями (стафилококк аureus). В устье реки также встречаются бактерии

(эшерихи coli), являющимися возбудителями кишечных инфекций. Наблюдается заиливание дна в районе от д. Чертеж до устья.

Необходимо улучшить охрану водных источников, в том числе малых рек и озер, от истощения и загрязнения. Необходима очистка сточных вод. Информация населения о качестве воды в реке, о последствиях загрязнения поможет избежать заражения инфекционными заболеваниями.

Наше исследование не окончено, оно ставит перед нами новые задачи: провести микробиологический анализ воды, изучить растительность вдоль берегов реки, провести лесопатологические исследования.

Понятия «вода» и «здоровье» всегда стоят рядом. Достаточное количество чистой воды, которая по своим физико-химическим свойствам, внешнему виду, содержанию примесей соответствует требованиям человеческого организма, и является залогом здоровья людей, жизненной необходимостью.