Учеба  ->  Науки  | Автор: | Добавлено: 2015-05-28

Оценка экологического состояния воды в реке Вишера

Пермский край по данным энциклопедии Пермской области (данные 2006 года) по обеспеченности водными ресурсами занимает 1-е место на Урале. По территории области протекает около 30 тысяч больших и малых рек (общей протяженностью свыше 90 тыс. км), 40 из них имеют длину более 100км. Все реки края относятся к бассейну реки Кама, которая по длине занимает 6-е место в Европе. Водоёмы используются для гидроэнергетики, судоходства, лесосплава, добычи нерудных материалов, рыболовства и т. д.

Климат Уральского Прикамья формируется под воздействием трех основных факторов: солнечной радиации, циркуляции воздушных масс, подстилающей поверхности. Климат региона можно характеризовать как умеренно континентальный с продолжительно холодной и многоснежной зимой и сравнительно коротким умеренно теплым летом.

У большинства рек края преобладает снеговое питание. Грунтовые воды и дождевые осадки играют второстепенную роль. Общей чертой для режима рек является наличие высокого весеннего половодья. Сравнительно слабо выражен летне-осенний паводок и устойчивая зимняя межень. Использование водных ресурсов в крае осуществляется в двух направлениях: хозяйственное и туристско-краеведческое.

Наблюдения за поверхностными водами экологическими службами края ведётся на 18 объектах (3 водохранилищах, 15 реках), 45 створах по 34 показателям. Качество воды на отдельных участках рек Кама, Чусовая, Косьва, Лысьва, Вишера (в районе крупных городов) не отвечает нормам водных объектов хозяйственно-питьевого и санитарно-бытового водопользования.

Проводимые наблюдения за качеством воды на реке Вишера (в районах Акчим, камень Писаный, Сыпучи, Зобач) не публикуются в периодической печати, поэтому не известны широкому кругу читателей и туристов. В литературных источниках также мало сведений о состоянии природной воды в реке Вишера, поэтому во время экспедиции была проведена комплексная оценка экологического состояния реки по органолептическим, химическим показателям и биотическому индексу.

Летом 2010 года была организована экспедиция в данный район, одной из целей которой наряду с ознакомительной и оздоровительной целями ставилась цель исследования воды в реке Вишера.

В полевых условиях были проведены несложные исследования. Для анализа проб воды были выбраны полевые и гидрохимические методы анализа воды. Исходя из выше изложенного, были сформулированы цель и задачи работы.

Цель работы: Оценить качество воды в реке Вишера с помощью органолептического анализа, химического анализа и оценки методом биоиндикации по Вудивиссу).

Задачи:

1) Изучение литературы по теме исследования.

2) Отбор методик для проведения анализа воды.

3) Проведение исследований в полевых условиях.

4) Анализ полученных результатов.

Методы:

1) Наблюдение и описание (органолептический и химический анализ, метод биоиндикации).

2) Сравнение и анализ полученных данных.

На основании поставленных целей и задач был спланирован ход проведения исследований, по результатам которых обработаны данные, полученные в ходе экспедиции. Полученные результаты представлены в работе, на основании результатов исследования сделаны выводы о состоянии воды в реке Вишера. Данные результаты имеют практическую значимость для туристов-водников и любителей природы.

Водные ресурсы Пермского края

Краткая характеристика реки Вишера

Вишера – одна из самых крупных рек Урала. В месте слияния даже Кама уступаете по водности. Все течения Вишеры можно разделить на три части. Верхняя Вишера от истока до устья реки Улс (182км) течет в горной местности со скалистыми берегами в окружении высоких хребтов: Тулымского, Чувальского и Березовского камней. Средняя Вишера от устья Улса до устья Колвы (199км) в верхнем участке тоже гористая, но по мере приближения ее к деревне Бахари появляются плесы, берега понижаются. Много прибрежных скал-камней: Ветряной, Гостиновский, Боец, Писаный, Столбы, Дыроватый, Притон, Говорливый, Ветлан. Нижняя Вишера от устья Колвы до впадения в Каму (34км) – типично равнинная река.

Название Вишера носят 4 реки на севере европейской части России. Происхождение до конца учеными не выяснено. По одному из названий Вишера происходит от древнегреческого слова «весь». По другой название Вишера состоит из слов «весь» и «сара» ответвление, рукав, небольшая река. Новгородцы изменили «весь-сара» в «Вишера». Для сравнения: местные варианты коми-зырянского названия вычегодской Вишеры - Висер, Висьор чердынское - Вишер. Увидеть наскальные рисунки можно только с воды. С воды же в стене камня видны входы в небольшие пещерки. Около камня глубокое плесо, под 100-метровой отвесной скалой течения почти не чувствуется. Путь на вершину камня начинается с террасы, расположенной ниже скалы с рисунками по течению. Этот путь называется «Девичьей» или «Вогульской» тропкой. По преданию, одна вогулка поднялась по ней на вершину Писаного на олене.

Интересен и нижний камень – Бычок, в гроте которого пещера Темная. Низкий вход в 95-метровую пещеру расположен на высоте 20м над уровнем реки. От Писаного Вишера течет на запад. За скалой Бычок расположилась нежилая деревня Писаная. В устье речки Большая Сыпучка, расположено село Сыпучи, ныне не жилое. Название его происходит от камня Сыпучи (сыпучий) - он сложен темно-серым песчаником, разбитым на мелкие плитки.

Вишера повернула на юг. Группу Частых остров обходят справа. Напротив последнего острова высятся башни камня Столбы, напоминающие голову каменных истуканов с острова Пасхи. После острова Куликовский Вишера 14км течет на юго–восток прямо, как стрела.

Описание маршрута экспедиции

С 16 по 20 июня 2010 года группой учеников школы №22 был совершен сплав-экспедиция по реке Вишера (маршрут путешествия см. в Приложении 1).

Путешествие началось от деревни Мутиха. Справа впадает речка Волим, в этом же месте с левой стороны впадает речка Акчим. Акчимское плесо ниже деревни Акчим тянется вдоль правого берега на 2 км. Берега реки Вишеры и ее притоков украшены камнями. Речка Писанка отделяет камень Писаный от второго по величине камня Бычок. Писаный камень – это древнее святилище эпохи неолита, энеолита, средневековья. Уже 5-6 тысяч лет тому назад сюда на лодках приплывали люди. Рисовали на отвесной скале своих языческих богов - зверей, а внизу, у подножья камня, разжигали священные костры, клали возле них жертвенные подарки.

Сплав-экпедиция длился пять дней и четыре ночи:

1-й день: п. Мутиха → Акчим

2-й день:Акчим →скала Писаный камень

3-й день: скала Писаный камень→Сыпучи

4-й день: Сыпучи→скала Зобач

5-й день: скала Зобач→Вишерогорск

За время экспедиции были четыре стоянки: первая - у деревни Акчим, вторая у камня Писаный. Здесь группа провела полдня и ночь, третья стоянка - у деревни Сыпучи, четвертая – у скалы Зобач (последняя ночёвка). За время всего сплава группа прошла вниз по реке – 84км.

Характеристика мест отбора проб

В ходе сплава-экспедиции пробы воды были взяты на четырех створах:

• Створ №1 - у деревни Акчим;

• Створ №2 - у камня Писаный;

• Створ №3 - у деревни Сыпучи;

• Створ №4 - у скалы Зобач.

Ход исследования по экологической оценке состояния природной воды в реке Вишера приведен ниже.

Исследование качества воды в реке Вишера полевым методом

Органолептическая оценка качества воды

Органолептическая оценка качества воды проводилась по методикам, опубликованным Пермским государственным университетом. Методы анализа воды, приведенные в работе, могут выполняться в полевых условиях без использования сложного лабораторного оборудования. Преимущество полевого метода заключается в быстроте выполнения анализа воды, но точность его несколько ниже, тем не менее, вполне достаточная, чтобы составить общее представление о концентрации отдельных компонентов в природных водах.

Анализ природных вод был начат с органолептической оценки качества воды. К органолептическим характеристикам воды относятся цветность, мутность, осадок, вкус и привкус и пенистость. Эти характеристики определяются органами чувств человека (зрением, обонянием и вкусом). Органолептическая оценка позволяет оперативно получить большой объём информации о качестве воды и состоянии водного объекта.

Цветность

Естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и соединений железа. Цветность воды определяется свойствами и структурой дна водоема, характером водной растительности, прилегающих к водоему почв, наличием в водосборном бассейне болот, торфяников и др.

Цветность воды определяется визуально. Можно определить цветность качественно, характеризуя цвет воды в пробирке высотой 10-12см (например, бесцветная, слабо желтая, желтая и т. д. ).

Ход анализа:

1) Чистую пробирку заполняем водой до высоты 10-12см.

2) Определяем цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при хорошем дневном освещении.

3) Определяем подходящий оттенок.

Цветность воды

Слабо-желтоватая Коричневатая

Светло-желтоватая Красно-коричневатая

Желтая Другая (укажите какая)

Интенсивно-желтая

По данной методике определена цветность воды и получены следующие результаты.

Цветность проб воды в реке Вишера

1-й створ 2-й створ 3-й створ 4-й створ

Светло-желтоватая Светло-желтоватая Светло-желтоватая Светло-желтоватая

Вывод: На всех створах в пробах воды цветность одинаковая.

Мутность

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей – нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. Мутность воды обусловливают и такие характеристики воды, как:

▪ наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, измеряясь в миллиметрах;

• взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси. Этот показатель имеет значение при определении чистоты сточных вод.

Мутность определяют визуально – по степени мутности столба высотой 10-12см в пробирке. В этом случае пробу описывают качественно: прозрачная, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная.

Мутность проб воды в реке Усьва

1-й створ 2-й створ 3-й створ 4-й створ

Прозрачная Прозрачная Прозрачная Слабо-опалесцирующая

Вывод: На трех створах мутность проб отсутствует, а в 4-ом створе – слабо-опалесцирующая, что указывает на загрязненность воды в реке в ее нижнем течении.

ОСАДОК —тёрдые частицы, находящиеся в жидкости и осаждающиеся на дне или на стенках сосуда после отстаивания. Осадок может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим. Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды, температуру и качество.

Ход анализа:

1) Чистую колбу объемом 100 мл заполняем водой;

2) В течение 2-х часов проба отстаивается.

3) Колбу рассматриваем на светлом фоне при хорошем дневном освещении.

Осадок в пробах воды в реке Вишера

1-й створ 2-й створ 3-й створ 4-й створ

Отсутствует Незначительный Незначительный Незначительный

Вывод: Во 2-ом, 3-ем и 4-ом створах имеется незначительный осадок, а в 1-ом створе его нет, что говорит о незначительном загрязнении воды.

Вкус и привкус

Оценку вкуса воды у питьевой воды проводят при отсутствии подозрений на ее загрязненность. Различают четыре основных вкуса: горький, соленый, кислый и сладкий. Остальные вкусовые ощущения являются привкусами (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т. п. ).

Ход анализа:

Анализируемую воду набираем в рот и задерживаем на 3-5 секунд, не глотая. После определения вкуса воду сплевываем. Глотать воду нельзя!

Интенсивность вкуса и привкуса оценивается по 5-бальной шкале. Результаты определения вкуса и привкуса приведены

Вкус и привкус в пробах воды в реке Вишера

Показатели 1-й створ 2-й створ 3-й створ 4-й створ

Интенсивность вкуса и Нет Нет Нет Нет привкуса

Характер проявления вкусаНе ощущается Не ощущается Не ощущается Не ощущается и привкуса

Оценка интенсивности в 0 0 0 0

Вывод: Вкуса и привкуса не наблюдается во всех створах, что свидетельствует о чистоте воды в реке Вишера

Химическая оценка качества воды

Для подтверждения чистоты воды по органолептическим показателям дополнительно был проведен ее химический анализ. Для химического анализа воды были взяты такие параметры: pH, наличие хлоридов и наличие сульфатов.

Водородный показатель

Водородный показатель (рН) pH - это водородный показатель, характеризующий концентрацию свободных ионов водорода в воде. Для удобства отображения был введен специальный показатель, названный рН и представляющий собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, т. е. pH = -log[H+].

Если говорить проще, то величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН¯, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН¯, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ (рН<7) - кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7.

При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

Для всего живого в воде водоёмов минимальная величина рН 5,0; дождь с рН менее 5,5, считается кислотным дождём. В питьевой воде допускается рН 6,0-9,0, в водоёмах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – 6,5-8,5. Пониженное значение рН характерно для болотных вод, что обусловлено присутствием повышенного содержания природных кислот (гуминовых и др. ).

Определяется водородный показатель (рН) наиболее просто при помощи специальной рН-индикаторной бумаги.

Оборудование:

1) контрольная шкала образцов окраски растворов для определения рН;

2) индикаторная бумага;

3) пробирки колориметрические с меткой «5 мл».

Ход анализа:

1) Колориметрическую пробирку споласкиваем несколько раз анализируемой водой. Наливаем до отметки 5 мл исследуемую воду;

2) В пробирку опускаем индикаторную бумагу;

3) Окраску бумаги сравниваем с контрольной шкалой.

Водородный показатель pH

1-й створ 2-й створ 3-й створ 4-й створ pH 6-7 pH 6-7 pH 6-7 pH6-7

Вывод: Во всех створах pH природной воды составляет 6-7, что считается допустимым даже для питьевой воды.

Определение хлоридов

Оборудование и реактивы:

1) Пробирки объемом 10 мл

2) 5% раствор нитрата серебра (AqNO3)

Ход анализа:

1) В пробирки наливаем по 5 мл природной воды.

2) В пробирку с водой добавляем 5% раствор нитрата серебра (AqNO3) (3-5 капель.

3) При наличии в воде хлоридов происходит выпадение осадка хлорида серебра (AqCl (таблица 7).

Определение сульфатов

Оборудование и реактивы:

1) Пробирки объемом 10 мл

2) 5% раствор хлорида бария (BaCl2)

Ход анализа:

1) В пробирки наливаем по 5 мл природной воды.

2) В пробирку с водой добавляем 5% раствор хлорида бария (BaCl2) (3-5 капель)

3) При наличии в воде сульфатов происходит выпадение осадка сульфата бария (BaSO4) в виде белых хлопьев

Определение сульфатов и хлоридов

Анализируемый показатель 1-й створ 2-й створ 3-й створ 4-й створ

Хлориды Cl- Нет Нет Небольшое Небольшое помутнение помутнение

Сульфаты SO42- Нет Нет Немного Немного

Вывод: В 1-ом и 2-ом створах отсутствуют хлориды и сульфаты. В 3-ем и 4-ом створах из-за присутствия хлоридов и сульфатов наблюдается небольшое помутнение природной воды, что говорит о присутствии в нижнем течении реки незначительного количества этих веществ.

На основании проведенных анализов природной воды по органолептическим и химическим показателям качество воды в реке Вишера соответствует норме.

В доказательство высокого качества воды наряду с органолептическими и химическими показателями было решено провести оценку качества природной воды по биотическому индексу для подтверждения результатов проведенного исследования.

Оценка качества воды по биотическому индексу

Для оценки качества вод используют способ, основанный на определении количества групп организмов, населяющих водоем, он пригоден для изучения малых водоемов и водотоков. Рассматривается не вся фауна водоема, а только наличие или отсутствие организмов макрозообентоса, наиболее доступных для отлова и наблюдения. Данная система разработана Ф. Вудивиссом для небольшой реки Трент в Великобритании и успешно применяется в Западной Европе и России. [7.

Показателем качества воды служит биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоёмов, вода которых содержит оптимальное количество биогенных элементов и кислорода. Под термином «группа» подразумевается систематическое положение водных животных, которое определяется без анализа их строения. Понятие «группа» включает отдельные виды или более крупные таксоны: весь класс малощетинковых кольчецов (кроме рода трубочников), семейство ручейников, семейство хирономид, каждый вид плоских червей, пиявок, моллюсков, ракообразных, стрекоз, мух, жуков, водных клещей. Для определения биотического индекса были взяты пробы из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночными животными, обнаруженными в сачке. Перед разбором проба многократно была промыта водой, а затем помещена в стальную ванночку.

Для определения биотического индекса были взяты пробы из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночными животными, обнаруженными в сачке. Перед разбором проба многократно промывается водой, а затем помещается в светлую эмалированную ванночку.

Разбор пробы и определение животных

Определяем количество групп и число ключевых видов (разнообразие организмов, без определения систематической группы) и определяем биотический индекс. Чем больше число особей ключевого вида, тем экологически чище воды. Определение видов животных проводилось с помощью таблиц и определителей: 1. Методика изкчения высшей водной растительности и фауны(Пермь-2003). 2. Методика сбора и обработки зообентоса водоемов и оценка их экологического состояния по биологическим показателям.

Оценка воды по биотическому индексу Вудивисса проводилась на всех створах. Данные по 1-му и 2-му створы были утеряны, поэтому в работе приведены данные на 3-ем и 4-ом створах.

Методика оценки воды по биотическому индексу Вудивисса

1. Определить общее количество индикаторных групп на створе.

2. По таблице в первом столбце остановиться на первой сверху ячейке, соответствующей данному створу (например, есть ли веснянки в 1-й ячейке? В данном створе их нет, - идем дальше. Смотрим следующую группу – личинки поденок. В этом створе их более одного вида – в данном случае их 4. )

Беспозвоночные животные, обнаруженные в пробах воды реки Вишера и расчет количества индикаторных групп по Вудивиссу

Беспозвоночные животные 3-й створ 4-й створ

1. Пиявка ложноконская + +

2. Личинка ручейника + +

3. Личинка подёнки Baetis +

4. Личинка подёнки Cloen +

5. Личинка подёнки Ecdyonurus +

6. Личинка подёнки Heptagenia + +

7. Моллюск физа +

8. Водомерки + +

9. Личинки ручейников (2 вида) + +

10. Мошки + +

Количество индикаторных групп: 7 7

Количество групп таксонов в створах увеличивается одинаковое, равно 7. В пробах были обнаружены беспозвоночные животные. Биотический индекс водоема в пробах равен 7.

Оценка качества вод

Биотический индекс (по Вудивиссу) Качество вод по классификатору Класс вод Зона сапробности

Госкомгидромета

Очень чистые I

7-10 Чистые II Олигосапробная

5-6 Умеренно загрязненные III -мезосапробная

3-4 Загрязненные IV - мезосапробная

2-1 Грязные V Полисапробная

0 Очень грязные VI

На основании этих данных можно сделать вывод о качестве природной воды: в представленных створах вода является чистой

Изучение экологического состояния природной воды реки Вишеры проведено в объеме, запланированном перед началом экспедиции. Проведенные полевые исследования природных вод позволяют сделать ряд выводов.

Оценка комплексного качества воды в реке Вишера показала, что:

• Органолептические показатели чистоты воды следующие:

1. На всех створах в пробах воды цветность изменяется от 1-го к 4-му створу.

2. Мутность проб на трех створах отсутствует, а к 4-му створу появляется.

3. Осадка нет в 1-ом створе, незначительный осадок имеется во 2- 4-ом створах.

4. Вкуса и привкуса не наблюдается во всех створах.

Химическая оценка качества воды показала: а) Во всех створах pH природной воды составляет 6, что считается допустимым для питьевой воды.

б) В 1-ом и 2-ом створах отсутствуют хлориды и сульфаты. В 3-ем и 4-ом створах из-за присутствия хлоридов и сульфатов наблюдается небольшое помутнение природной воды.

4. Биотический индекс водоема (по Вудивиссу) в обеих пробах равен 7:

1) в бассейне реки Вишера на протяжении маршрута экспедиции было найдено 10 видов водных беспозвоночных;

2) в 3-4-ом створах биотический индекс (по Вудивиссу) = 7.

Оценка качества природной воды по Вудивиссу не является абсолютно точной, но вполне достоверна для данного исследования. Данные показатели подтверждают полученные данные о том, что на всем протяжении маршрута по реке Вишера вода является чистой.

5. Возможно, что в разное время года в зависимости от природных условий результаты исследований могут быть другими.

В результате проведенных исследователей по определению качества воды в реке Вишера по органолептическим показателям, химическому анализу можно сделать следующий вывод: Отсутствует антропогенное влияние на реку Вишера.

Перспективы исследования

1. В экспедиции были собраны материалы по растительному миру побережья реки Вишера, но они не вошли в представленную работу, т. к. исследовательской целью данной экспедиции было оценивание качества экологического состояния природной воды. Планируется продолжить изучение рек Прикамья.

2. Богатый фотоматериал, собранный во время экспедиции планируется оформить в виде электронной энциклопедии по определению прибрежной растительности.

3. Провести сравнительный анализ экологического состояния природной воды в реках Верхнекамья: Чаньва, Яйва, Усьва, Вишера с целью создания памятки «В помощь туристу-воднику».

Биотический индекс Вудивисса для оценки загрязнения водоемов

Наличие индикаторных групп Количество видов Общее число групп

0-1 2-5 6-10 11-15 16 и более

Личинки веснянок Более одного - 7 8 9 10

Только один - 6 7 8 9

Личинки поденок Более одного - 6 7 8 9

Только один - 5 6 7 8

Личинки ручейников Более одного - 5 6 7 8

Только один 4 4 5 6 7

Личинки мошек Все названные выше виды отсутствуют3 4 5 6 7

Asellus (водяной ослик ) То же 2 3 4 5 6

Тубифициды и (или) крупные То же 1 2 3 4 -

(красные) личинки хирономид

Все указанные группы Возможно наличие Eristalis 0 1 2 - -

отсуцтвуют («крыски»)

Индикаторные группы Вудивисса каждый вид плоских червей личинки двукрылых (кроме хироминид и мошек)

класс олигохет (исключая род Nais) хирономиды (кроме Chironomus thummi)

олигохеты рода Nais жуки каждый вид пиявок вислокрылки моллюски каждое семейство ручейников ракообразные мошки веснянки клопы поденки личинка Chironomus thummi

Определение характера и интенсивности вкуса и привкуса

Интенсивность вкуса и привкуса Характер проявления вкуса и привкуса Оценка интенсивности в баллах

Нет Не ощущается 0

Очень слабая Не ощущается потребителем, но обнаруживается при тщательном 1

тестировании

Слабая Замечается, если обратить на это внимание 2

Заметная Легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде 3

Отчетливая Обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья 4

Очень сильная Настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению 5

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)