Помощь студентам в учебе
Химический состав вод карьеров на территории парка имени Ю.А. Гaгарина юрода Челябинска
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ
ВОДНОГО РЕЖИМА КАРЬЕРОВ 7
1.1 Факторы, влияющие на формирование химического состава
карьерных вод 7
1.2 Основные гидрохимические показатели, формирующие режим
водоемов 11
Выводы по первой главе 20
ГЛАВА 2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ
ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИССЛЕДУЕМЫХ КАРЬЕРОВ 21
2.1 Физико-географическое описание исследуемой территории...
2.2 Методы исследования карьерных водоемов 23
ГЛАВА 3. ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИССЛЕДУЕМЫХ
КАРЬЕРОВ ЦПКиО ИМ.Ю.А.ГАГАРИНА 28
3.1 Определение содержания растворенного кислорода в водах
исследуемых карьеров 28
3.2 Определение водородного показателя в водах исследуемых
карьеров 29
3.3 Определение показателя жесткости в водах исследуемых
карьеров 31
3.4 Определение окисляемости воды в водах исследуемых
карьеров 32
3.5 Определение содержания нитрит-ионов в водах исследуемых
карьеров 34
3.6 Определение содержания фосфат - ионов в водах исследуемых
карьеров 35
3.7 Сезонные колебания гидрохимических параметров вод
исследуемых карьеров 37
Выводы по третьей главе 39
ГЛАВА 4 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ
МОНИТОРИНГУ КАРЬЕРОВ В РАМКАХ ВНЕУРОЧНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА БАЗЕ МБОУ «СОШ №121 Г.ЧЕЛЯБИНСКА» 41
4.1 Контроль метапредметных результатов обучения с
использованием индивидуального проекта 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ 55
ГЛАВА 1 ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ
ВОДНОГО РЕЖИМА КАРЬЕРОВ 7
1.1 Факторы, влияющие на формирование химического состава
карьерных вод 7
1.2 Основные гидрохимические показатели, формирующие режим
водоемов 11
Выводы по первой главе 20
ГЛАВА 2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ
ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИССЛЕДУЕМЫХ КАРЬЕРОВ 21
2.1 Физико-географическое описание исследуемой территории...
2.2 Методы исследования карьерных водоемов 23
ГЛАВА 3. ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИССЛЕДУЕМЫХ
КАРЬЕРОВ ЦПКиО ИМ.Ю.А.ГАГАРИНА 28
3.1 Определение содержания растворенного кислорода в водах
исследуемых карьеров 28
3.2 Определение водородного показателя в водах исследуемых
карьеров 29
3.3 Определение показателя жесткости в водах исследуемых
карьеров 31
3.4 Определение окисляемости воды в водах исследуемых
карьеров 32
3.5 Определение содержания нитрит-ионов в водах исследуемых
карьеров 34
3.6 Определение содержания фосфат - ионов в водах исследуемых
карьеров 35
3.7 Сезонные колебания гидрохимических параметров вод
исследуемых карьеров 37
Выводы по третьей главе 39
ГЛАВА 4 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ
МОНИТОРИНГУ КАРЬЕРОВ В РАМКАХ ВНЕУРОЧНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА БАЗЕ МБОУ «СОШ №121 Г.ЧЕЛЯБИНСКА» 41
4.1 Контроль метапредметных результатов обучения с
использованием индивидуального проекта 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ 55
Одной из важных задач экоаналитического контроля и экологического мониторинга природных вод является наблюдение за уровнем содержания в них биогенных элементов, в том числе фосфора и азота, органического углерода, которые играют ведущую роль в метаболизме растительных и животных организмов, населяющих водоемы. Возникновение этой задачи связано с постоянно нарастающей проблемой эфтрофикации водоемов, связанной с поступлением в них биогенных элементов, прежде всего, от антропогенных источников. В связи с этим, определение уровня содержания биогенных элементов входит в число постоянно выполняемых массовых анализов, проводимых при мониторинге состояния водоемов любого хозяйственного назначения.
Избыточное поступление в водоемы биогенных элементов вызывает серьезные изменения экологического статуса. Интенсификация процессов эфтрофикации приводит к бурному развитию водорослей, а в ряде случаев - к цветению воды. В целом уменьшение биомассы приводит к упрощению видового состава экосистемы. Это влечет за собой накопление органического вещества, уменьшение содержания растворенного кислорода, возрастание концентрации сероводорода и ряда токсичных элементов - продуктов метаболизма в нарастающих анаэробных условиях. Происходит изменение численности и видового состава зоопланктона, бентоса и ихтиофауны. Следствием глобальных процессов эфтрофикации является резкое ухудшение качества воды и снижение или лишение ее хозяйственной ценности.
При возрастающем в современном обществе дефиците пресной воды, увеличении степени ее хозяйственного использования как для технических и бытовых целей, так и в качестве мест отдыха, встает вопрос о поиске новых источников водоснабжения и водопользования. К таким источникам могут относиться водоемы, искусственно созданные человеком для решения определенных проблем, а затем исключенные из оборота в результате потери первоначальной хозяйственной значимости. Это, прежде всего, карьеры, используемые для добычи минерального сырья и в последствие заброшенные человеком. Являясь искусственно созданными системами, после прекращения хозяйственной деятельности они начинают развиваться по природным законам и превращаются в так называемые карьерные озера.
К числу таких водоемов можно отнести карьеры, расположенные на территории парка имени Ю.А. Гагарина в черте г. Челябинска. В последнее время многие из них стали местом отдыха людей: на них организуются пляжи, прокат катамаранов, кафе и рестораны. В практическом плане некоторые из них могут быть использованы для рыбохозяйственных целей. В связи с этим, изучение химического состава вод этих карьеров представляет собой актуальную практическую задачу. Гидрохимические наблюдения направлены на изучение закономерностей гидрохимического режима водоема и выяснение влияния различных видов антропогенных воздействий на сформированный гидрохимический режим.
Проблема исследования: отсутствие мониторинговых исследований за химическим составом вод карьеров может привести к накоплению в них нежелательных соединений (особенно, биогенных элементов), что может привести к изменению его экологического статуса и потери хозяйственной ценности.
Объектом исследования является вода карьеров, расположенных на территории парка культуры и отдыха имени Ю.А. Гагарина в черте г. Челябинска.
Предмет исследования: гидрохимические показатели исследуемых водоемов.
Цель: определение основных гидрохимических показателей некоторых карьеров парка имени Ю. А. Гагарина, демонстрирующих возможность их хозяйственного использования.
Задачи.
1. Выполнение анализа литературного материала, посвященного вопросам формирования гидрохимического режима замкнутых водоемов.
2. Проведение количественного анализа проб воды карьеров территории имени Ю.А. Гагарина по основным гидрохимическим показателям.
3. Сравнение исследуемых показателей с нормативами для вод различных типов водопользования.
4. Разработка проекта по теме: Химический анализ проб водных экосистем парка Гагарина г. Челябинска.
Научная новизна работы состоит в том, что в литературе практически отсутствуют данные о проведении систематических исследований химического состава вод карьеров на территории парка.
Практическая значимость: представленные материалы могут быть использованы в качестве исходных для планирования различных видов хозяйственной деятельности на территории карьеров.
Методы исследования:
- литературный анализ;
- метод отбора усредненной пробы воды для гидрохимических исследований;
- титриметрический метод анализа в вариантах комплексонометрии, прямого и обратного окислительно-восстановительного титрования;
- потенциометрический метод анализа;
- фотометрический метод анализа в видимой области.
Избыточное поступление в водоемы биогенных элементов вызывает серьезные изменения экологического статуса. Интенсификация процессов эфтрофикации приводит к бурному развитию водорослей, а в ряде случаев - к цветению воды. В целом уменьшение биомассы приводит к упрощению видового состава экосистемы. Это влечет за собой накопление органического вещества, уменьшение содержания растворенного кислорода, возрастание концентрации сероводорода и ряда токсичных элементов - продуктов метаболизма в нарастающих анаэробных условиях. Происходит изменение численности и видового состава зоопланктона, бентоса и ихтиофауны. Следствием глобальных процессов эфтрофикации является резкое ухудшение качества воды и снижение или лишение ее хозяйственной ценности.
При возрастающем в современном обществе дефиците пресной воды, увеличении степени ее хозяйственного использования как для технических и бытовых целей, так и в качестве мест отдыха, встает вопрос о поиске новых источников водоснабжения и водопользования. К таким источникам могут относиться водоемы, искусственно созданные человеком для решения определенных проблем, а затем исключенные из оборота в результате потери первоначальной хозяйственной значимости. Это, прежде всего, карьеры, используемые для добычи минерального сырья и в последствие заброшенные человеком. Являясь искусственно созданными системами, после прекращения хозяйственной деятельности они начинают развиваться по природным законам и превращаются в так называемые карьерные озера.
К числу таких водоемов можно отнести карьеры, расположенные на территории парка имени Ю.А. Гагарина в черте г. Челябинска. В последнее время многие из них стали местом отдыха людей: на них организуются пляжи, прокат катамаранов, кафе и рестораны. В практическом плане некоторые из них могут быть использованы для рыбохозяйственных целей. В связи с этим, изучение химического состава вод этих карьеров представляет собой актуальную практическую задачу. Гидрохимические наблюдения направлены на изучение закономерностей гидрохимического режима водоема и выяснение влияния различных видов антропогенных воздействий на сформированный гидрохимический режим.
Проблема исследования: отсутствие мониторинговых исследований за химическим составом вод карьеров может привести к накоплению в них нежелательных соединений (особенно, биогенных элементов), что может привести к изменению его экологического статуса и потери хозяйственной ценности.
Объектом исследования является вода карьеров, расположенных на территории парка культуры и отдыха имени Ю.А. Гагарина в черте г. Челябинска.
Предмет исследования: гидрохимические показатели исследуемых водоемов.
Цель: определение основных гидрохимических показателей некоторых карьеров парка имени Ю. А. Гагарина, демонстрирующих возможность их хозяйственного использования.
Задачи.
1. Выполнение анализа литературного материала, посвященного вопросам формирования гидрохимического режима замкнутых водоемов.
2. Проведение количественного анализа проб воды карьеров территории имени Ю.А. Гагарина по основным гидрохимическим показателям.
3. Сравнение исследуемых показателей с нормативами для вод различных типов водопользования.
4. Разработка проекта по теме: Химический анализ проб водных экосистем парка Гагарина г. Челябинска.
Научная новизна работы состоит в том, что в литературе практически отсутствуют данные о проведении систематических исследований химического состава вод карьеров на территории парка.
Практическая значимость: представленные материалы могут быть использованы в качестве исходных для планирования различных видов хозяйственной деятельности на территории карьеров.
Методы исследования:
- литературный анализ;
- метод отбора усредненной пробы воды для гидрохимических исследований;
- титриметрический метод анализа в вариантах комплексонометрии, прямого и обратного окислительно-восстановительного титрования;
- потенциометрический метод анализа;
- фотометрический метод анализа в видимой области.
В ходе работы проведено исследование гидрохимических показателей вод трех карьеров, расположенных на территории Парка культуры и отдыха им. Ю.А. Гагарина на территории г. Челябинска. Определены основные гидрохимические показатели: содержание растворенного кислорода, рН, жесткость воды, перманганатная окисляемость и ХПК, содержание нитритной формы азота и фосфатов.
Анализ проб воды, проведенный в течение осеннего и зимнего периодов, позволил установить сезонную динамику «осень - зима» в изменении исследуемых показателей.
Материалы работы легли в основу разработки и сопровождения проектной деятельности обучающихся на базе «МБОУ СОШ №121 г. Челябинска». Проект по теме «Химический анализ проб водных экосистем парка Гагарина г. Челябинска» прошел апробацию в виде устного доклада обучающегося на городском открытом конкурсе исследовательских работ среди учащихся 9-11-ых классов «Человек на Земле». По результатам конкурса данная работа была номинирована на третье призовое место.
По полученным результатам можно сделать выводы, отражающие степень решения поставленных задач.
1) Формирование гидрохимического состава карьерных вод происходит под влиянием комплекса факторов природного и антропогенного происхождения, среди которых ведущую роль играют гидрологические показатели, географическое расположение, климат, состав пород, формирующих карьер. Гидрохимические показатели сами могут выступать в качестве фактора формирования гидрохимического режима.
2) Исследуемые воды характеризуются слабощелочными значениями рН в осенний период, сменяющимися к зиме на слабокислые значения. Подобные изменения могут быть связаны с накоплением углекислого газа и поступлением в воду продуктов разложения растительных останков. Одновременно с понижением рН наблюдается умягчение воды, которое может быть вызвано связыванием ионов кальция и магния в связанные органические формы.
3) От осеннего к зимнему периоду наблюдается равномерное падение содержания величины растворенного кислорода, связанное с процессами разложения органического вещества в осенний период. Этот переход сопровождается падением величин перманганатной и дихроматной окисляемости, при этом относительно равномерное падение величины дихроматной окисляемости и резкое падение величины перманганатной окисляемости может свидетельствовать о преобладании в составе органического вещества трудноокисляемых соединений.
4) При переходе от осеннего к зимнему периоду наблюдается снижение содержания нитритного азота, вызванное процессами окисления, и возрастание содержания фосфатов, обусловленное разложением органического вещества.
5) Для двух исследованных карьеров обнаружено превышение содержания нитритного азота и фосфатов для водоемов рыбохозяйственного назначения. Для остальных показателей не выявлено отклонение от нормативных показателей для вод любого типа водопользования.
6) По материалам работы проведено сопровождение проекта обучающихся «Химический анализ проб водных экосистем парка Гагарина г. Челябинска» на базе МБОУ «СОШ №121 г. Челябинска». По результатам апробации проекта в рамках научно практической конференции «Человек на Земле» работа заняла третье призовое место.
Анализ проб воды, проведенный в течение осеннего и зимнего периодов, позволил установить сезонную динамику «осень - зима» в изменении исследуемых показателей.
Материалы работы легли в основу разработки и сопровождения проектной деятельности обучающихся на базе «МБОУ СОШ №121 г. Челябинска». Проект по теме «Химический анализ проб водных экосистем парка Гагарина г. Челябинска» прошел апробацию в виде устного доклада обучающегося на городском открытом конкурсе исследовательских работ среди учащихся 9-11-ых классов «Человек на Земле». По результатам конкурса данная работа была номинирована на третье призовое место.
По полученным результатам можно сделать выводы, отражающие степень решения поставленных задач.
1) Формирование гидрохимического состава карьерных вод происходит под влиянием комплекса факторов природного и антропогенного происхождения, среди которых ведущую роль играют гидрологические показатели, географическое расположение, климат, состав пород, формирующих карьер. Гидрохимические показатели сами могут выступать в качестве фактора формирования гидрохимического режима.
2) Исследуемые воды характеризуются слабощелочными значениями рН в осенний период, сменяющимися к зиме на слабокислые значения. Подобные изменения могут быть связаны с накоплением углекислого газа и поступлением в воду продуктов разложения растительных останков. Одновременно с понижением рН наблюдается умягчение воды, которое может быть вызвано связыванием ионов кальция и магния в связанные органические формы.
3) От осеннего к зимнему периоду наблюдается равномерное падение содержания величины растворенного кислорода, связанное с процессами разложения органического вещества в осенний период. Этот переход сопровождается падением величин перманганатной и дихроматной окисляемости, при этом относительно равномерное падение величины дихроматной окисляемости и резкое падение величины перманганатной окисляемости может свидетельствовать о преобладании в составе органического вещества трудноокисляемых соединений.
4) При переходе от осеннего к зимнему периоду наблюдается снижение содержания нитритного азота, вызванное процессами окисления, и возрастание содержания фосфатов, обусловленное разложением органического вещества.
5) Для двух исследованных карьеров обнаружено превышение содержания нитритного азота и фосфатов для водоемов рыбохозяйственного назначения. Для остальных показателей не выявлено отклонение от нормативных показателей для вод любого типа водопользования.
6) По материалам работы проведено сопровождение проекта обучающихся «Химический анализ проб водных экосистем парка Гагарина г. Челябинска» на базе МБОУ «СОШ №121 г. Челябинска». По результатам апробации проекта в рамках научно практической конференции «Человек на Земле» работа заняла третье призовое место.