БИОИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ И ОЦЕНКА ФИТОТОКСИЧНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ КАРЛУТКА

БИОИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ И ОЦЕНКА ФИТОТОКСИЧНОСТИ ДОННЫХ  ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ КАРЛУТКА
Даты проведения
с 2019-03-08 по 2019-09-01

Алия Газизова, 11 класс Научные руководители: Каргапольцева Ирина Анатольевна, зав. кабинетом экологии и природопользования УдГУ; Пономарева Наталья Леонидовна, педагог доп.образования «Региональный образовательный центр одаренных детей».

Малые реки являются основой формирования водных ресурсов нашей страны и мира в целом. Река Карлутка является одной из малых рек города Ижевска. Исток реки находится у трамвайного кольца (Буммаш). К реке выходят парк «Берёзовая роща», санаторий «Металлург», однако большая часть её русла проходит в непосредственной близости от жилых кварталов и промышленных зон Ижевска. При строительстве жилищного комплекса «Янтарный» (5 зданий по ул. Буммашевской на расстоянии нескольких сотен метров от истока речки), приблизительно 500 метров русла речки были заключены в трубу, а лог, в котором она протекала, был засыпан. Реку пересекают 9 городских автодорог и 3 ветки железной дороги, а также производится сброс сточных вод. Это может привести к повышенной концентрации загрязняющих веществ в реке, что создает ситуацию экологического риска. От экологического состояния малых рек, в число которых входит и река Карлутка, зависит благополучие прилегающих экосистем и крупных водотоков, берущих свое начало из них, не говоря уже о качестве питьевой воды, которую получают местные жители. Таким образом, тема нашего исследования является актуальной.


Методика.

При анализе данных по загрязнению реки Карлутка сточными водами предприятий в 2016 и 2017 гг. изучались данные статистической отчетности 2-ТП «водхоз» (тыс.куб.м/год) (Доклад…, 2017; Доклад…, 2018). Отобрано 12 проб макрозообентоса – 6 качественных и 6 количественных (рис. 1-2, табл. 1). При изучении бентоса отмечались следующие гидрологические параметры: скорость течения воды измеряли поплавковым способом (Жадин,1960); температуру воды измеряли водным термометром; прозрачность с помощью диска Секки; глубину; тип грунта. Также измеряли электропроводность при помощи «TDS-метр», кислотность воды pH тестом, содержание кислорода Оксиметром (рис. 3-4). Определение беспозвоночных проводилось по определителям пресноводных беспозвоночных (Определитель…, 1977, 1997, 1999, 2001,2004) с использованием бинокуляра МБС-10 и микроскопа «Микромед – 1» (рис. 5). При оценке качества воды методом биоиндикации использовали индекс Майера. Для определения органического вещества в донных отложениях и оценки фитотоксичности грунта было отобрано 6 проб грунта. Отбор проводился ситом, грунт складывался в пакеты, затем подписывался. Далее донные отложения высушивались на одноразовых тарелках (рис. 6). Пробоподготовка донных отложений производилась путем перетирания их в керамической ступке и просеиванием через сито (рис. 7). Содержание органических веществ в донных отложениях определяли путем их сжигания в муфельной печи при температуре 800° С. Оценка фитотоксичности донных отложений: просеянные пробы, собранные с разных участков реки, были распределены в чашки Петри с доступом к свету.

В каждую из них было посеяно по 30 семян кресс-салата и клевера (рис. 8-9), в которых они выращивались при одинаковых внешних условиях освещенности и одинаковом увлажнении. Опыт проводился в 3-х кратной повторности. Нормой считается прорастание 90-95 % семян в течение 3-4 суток


Цель работы: определить уровень загрязнения реки Карлутка по организмам макрозообентоса и методом биотестирования донных отложений.
Задачи работы: 1. По официально публикуемой статистической информации проанализировать объемы и состав сбрасываемых сточных вод в реку Карлутка за 2016-2018 гг.; 2. Оценить абиотические показатели водотока (скорость течения, типы грунтов в точках отбора проб, прозрачность воды, температуру, минерализацию и кислотность воды, количество органического вещества в донных отложениях, содержание в воде кислорода); 3. Выявить видовой состав и доминирующие виды организмов макрозообентоса; 4. Определить качество воды в реке Карлутка по организмам макрозообентоса; 5. Провести биотестирование донных отложений с помощью тест-объектов (кресс-салата и клевера).
Значимость работы: результаты данной работы помогут выявить направление, в котором нужно двигаться, чтобы улучшить экологическое состояние малых рек города Ижевска и уменьшить антропогенное воздействие на них.
1). В 2016 г. был произведен сброс недостаточно очищенных сточных вод в объеме 33,8 тыс.куб.м/год, нормативно очищенных – 52,7 тыс.куб.м/год. За 2016 год всего было сброшено 86,5 тыс.куб.м/год сточных вод. Для сравнения, в реку Пазелинка в 2016 году было сброшено 60,6 тыс.куб.м/год за год, в Позимь – 29,5 тыс.куб.м/год за год. Хочется отметить, что река Карлутка является рекой менее полноводной по сравнению с р. Позимь и р. Пазелинка, а объем сброса сточных вод в р. Карлутку выше примерно в 1,5-3 раза по сравнению с приведенными выше примерами. В 2017 г. был произведен сброс недостаточно очищенных сточных вод в объеме 106,4 тыс.куб.м/год, нормативно очищенных – 61,7 тыс.куб.м/год, нормативно чистых – 1,4 тыс.куб.м/год. Всего за 2017 год было сброшено 169,5 тыс.куб.м/год сточных вод. Таким образом, за 1 календарный год суммарный сброс сточных вод вырос почти в 2 раза, в том числе сброс недостаточно очищенных сточных вод вырос в 3 раза. В сбрасываемых сточных водах в р. Карлутку в 2016 г. были выявлены следующие компоненты: БПК, взвешенные вещества, нефтепродукты, сухой остаток, азот аммония, азот нитратов, азот нитритов, сульфаты, фосфаты, хлориды. Среди загрязняющих веществ сточных вод предприятий г. Ижевска, сбрасываемых в р. Карлутка, лидирует сухой остаток – сбрасывают 31,99 тонн/год. Наименьшее количество среди загрязняющих веществ сточных вод предприятий Ижевска, сбрасываемых в р. Карлутка, относится к фосфатам – сбрасывают 0,002 тонн/год. В 2017 г. выросло количество сбрасываемых взвешенных веществ и сухого остатка в сточных водах, а также хлоридов. Чуть снизилось содержание сульфатов, азот аммония, БПК (полное) в сточных водах. Фостаты в 2017 г. отсутствовали в сбрасываемых водах, но появилось железо - 0,02 тонн за 2017 г (Доклад…, 2017; Доклад…, 2018). В 2018 г. был произведен сброс недостаточно очищенных сточных вод в объеме 89,8 тыс.куб.м/год, нормативно очищенных – 52,0 тыс.куб.м/год. Всего за 2018 год было сброшено 141,8 тыс.куб.м/год сточных вод. Таким образом, за 1 календарный год суммарный сброс сточных вод понизился на 20% по сравнению с 2017 г. в 2018 г. понизилось количество БПК (полное), сбрасываемых взвешенных веществ, сухого остатка, азот нитратов, сульфатов в сточных водах, а также хлоридов. Чуть повысилось содержание азот аммония в сточных водах. Фосфаты в 2018 г. отсутствовали в сбрасываемых водах, железо и нефтепродукты присутствовали в том же количестве, что и в 2017г. (Доклад…, 2019). 2). На реке Карлутка на станциях отбора проб были выделены следующие типы грунтов: песчаный, илисто-каменистый, илистый, каменисто-илистый. Скорость течения на реке изменялась от 0,18 до 0,36 м/с. Средняя скорость течения составляла - 0,26 м/с. Прозрачность воды изменяется от 40- 50 % (станции №№ 5 и 3) до 100 % (станция 4). Доля органических веществ в донных отложениях р. Карлутка меняется мозаично (рис. 10), в зависимости от скорости течения реки, глубины отбора проб. Процент органических веществ изменяется от 1,8 до 8,4 %. Наименьшая доля органического вещества в донных отложениях зафиксирована в ближайшей точке к истоку реки – станция №1 (1,8 %), максимальная – на станции № 6, которая является ближайшей к устью (8,4 %). Повышение концентрации органики также может свидетельствовать о понижении скорости течения от истока к устью, что может послужить поводом накопления не только органических веществ, но и других, возможно, токсичных соединений. Электропроводность воды в изученных точках изменялась от 307 ppm (станция № 3) до 536 ppm (станция № 1). Электропроводность измеренная датчиком TDS равно минерализации. В поверхностных пресных водах Удмуртии минерализация обычно изменяется 110-280 мг/л (Котегов, 2017). Следовательно, минерализация в реке Карлутка выше по сравнению со значениями в других реках Удмуртии, менее подверженных антропогенному влиянию. Результаты по минерализации хоть и повышенные, но не превышают ПДК для рыбохозяйственных водоемов (ПДКр/х = 1000 мг/л). Значения кислотности воды изменялись от 4,6 (станция № 2) до 7,7 (станция № 6). Согласно классификации природных вод, вода на станциях №№ 1, 2, 3 относится к слабокислой, на станциях №№ 4 и 5 – к близкой к нейтральной, на станции № 6 – к слабощелочной. При сравнении значений кислотности воды с ПДК для рыбохозяйственных водоемов, видно, что значения, полученные нами в изучаемом водотоке на станциях №№ 1, 2, 3, 4, 5 не соответствуют нормативам (норматив ПДКр/х – 6,5-8,5) (Приказ Министерства…, 2016). Содержание растворенного в воде кислорода на станциях исследования изменялось от 9,23 мг/л (станция 1) до 6,49 мг/л (станция 3). 3). При изучении реки Карлутка было выявлено 33 вида организмов макрозообентоса, принадлежащих к 19 семействам, 4 классам, 3 типам (табл. 2). По количеству видов макрозообентоса доминируют группы гастроподы и двукрылые, субдоминируют пиявки (рис. 11). 4). Значение индекса Майера изменялось от 6 (станция № 6) до 12 (станции №№ 2 и 4) (рис. 12). Согласно классификации степени загрязненности водоема: более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества; 17-21 баллов – 2 класс качества; 11-16 баллов – умеренная загрязненность, 3 класс качества; менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества, качество воды в реке Карлутка на станция исследования №№ 1-5 относится к умеренно загрязненной, 3 класс вод. На станции № 6 вода в реке относится к грязной, 4 класс вод. Воды 3 класса экологически полноценные, могут использоваться для питья с предварительной очисткой, а также рыбоводства и орошения. Воды 4 класса экологически неблагополучны, имеют ограниченное применение в рыбоводстве и орошении, пригодны для технических целей. 5). По результатам биотестирования с помощью тест-объектов (кресс-салата и клевера) донные отложения с верхних участков реки Карлутка являются незагрязненными. Среднее течение реки отличается слабым загрязнением, донные отложения характеризуются слабой фитотоксичностью. Нижнее течение реки отличается средним уровнем загрязнения, донные отложения – средней фитотоксичностью. Средняя длина корня и стебля кресс-салата и клевера уменьшается от истока к устью, что говорит о накоплении загрязняющих веществ в донных отложениях реки Карлутка в её нижнем течении.
О проекте

Проект опубликовал

Целевая аудитория

будет интересно всем

Специализации

ТРИЗ Творческие работы

Области знаний

Науки о Земле Химия и нанотехнологии