Комплексная оценка динамики состояния реки Химка и оценка эффективности использования высших водных растений для ее доочистки с перспективой вторичного применения

Комплексная оценка динамики состояния реки Химка и оценка эффективности использования высших водных растений для ее доочистки с перспективой вторичного применения
Даты проведения
с 2023-02-01 по 2023-12-01

Категория: биология и науки о жизни. ГАОУ МО «Химкинский лицей», г. Химки. 141400, Московская область, г. Химки, ул. Машинцева, 6. тел.: (495)575-74-47; e-mail: mo_khimlicey@mosreg.ru. Комплексный анализ динамики состояния реки Химки с предложением использования высших водных растений для ее доочистки с перспективой их вторичного применения. Гимаева Эмилия. Класс: 8. 125466, г. Москва, Новокуркинское шоссе, д.51, кв.283. тел.: +7(916)218-98-52; e-mail: g.galeeva29051975@gmail.com. Научный руководитель: Шульженко Наталия Юрьевна, учитель географии и биологии ГАОУ МО «Химкинский лицей».

Личный вклад участия в проекте – 100%.

Актуальность. Изменения среды человеком приводят к нарушению стабильности природных экосистем, поэтому необходимо своевременно выявлять эти нарушения. Химки характеризуется наиболее высокой техногенной и селитебной нагрузкой. Предлагаемое мероприятие по улучшению состояния реки является вкладом в решение проблемы рационального природопользования, что соответствует Цели устойчивого развития ООН №6 «Чистая вода и санитария».

Цель. Провести комплексный анализ динамики состояния реки Химка с предложением использования высших водных растений (далее – ВВР) для ее доочистки с перспективой их вторичного применения

Анализ источников. По рассматриваемой проблеме проведен обзор литературы (28 источников), выбраны методы исследований и методики проведения экспериментов.

Задачи: • определение степени загрязненности воды по гидрохимическому составу с помощью тесткомплектов [Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – СПб.: Крисмас+, 2003. – 176 с.: ил.] • установление уровня сапробности воды с использованием индикаторных видов зообентоса [Чертопруд М.В. Биоиндикация качества водоемов по составу сообществ беспозвоночных. – М.: МГСЮН, 2007. – 24 с.] • установление уровня сапробности воды с использованием индикаторных видов макрофитов [Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности: учебное пособие. – М.: Изд-во НИА-Природа, РЭФИА, 2004. – 220 с.: 15 ил.] • установление уровня токсичности воды методом биотестирования с помощью Daphnia Magna straus [РД 118-02-90. Методическое руководство по биотестированию воды. – Госкомприрода СССР, Москва, 1991. – 48 с.] • определение аккумуляционной способности ВВР [Никитина Л.И. Определение качества воды по биологическим, физическим и химическим показателям: сб. лабораторных работ; под ред. Л.И. Никитиной. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. – 78 с. ] • определение степени аллелопатической активности ВВР на прорастание семян, рост и развитие культурных и сорных растений [Гродзинский А.М. Аллелопатия растений и почвоутомление. Избранные труды/ А.М. Гродзинский. – Наукова думка, 1991. – 432 с.]

Новизна: • использован комплексный подход к поиску решений проблемы снижения экологического риска для рек г.о. Химки (возникли новые знания в результате применения новых методов исследования к ранее исследованному предмету) • предложен способ доочистки воды ВВР с перспективой их вторичного применения

Описание. Летом в 2017 году я определяла токсичность и сапробность реки Химки в 4 точках: запруженный водоем ЖК «Мишино», улица Опанасенко, ЖК «Лесной уголок», берег Химкинского водохранилища. В 2022 году мною были повторно исследованы пробы воды с этих участков с применением комплексного подхода к поиску решений проблемы снижения экологического риска для экосистем рек. При обследовании одного из участка (ул. Опанасенко) я обнаружила течь стоков из канализационного колодца в реку Химку. 5 июля я подала заявку на портал Правительства Московской области «Добродел» с просьбой устранить течь стоков в реку. 8 июля были проведены работы по переключению притока канализационных стоков из-за неисправного насоса в стоящую рядом канализационную насосную станцию путем прокладки трубы диаметром 160 мм на отрезке 6 метров. Для оценки эффективности доочистки воды ул. Опанасенко в домашних условиях я использовала ВВР, способные накапливать токсичные вещества — пистию, эйхорнию, сальвинию плавающую. Анализ полученных данных очистки воды подтверждает видовые отличия растений по способности аккумулировать биогенные вещества и металлы. Для проведения экологической реабилитации на участке ул. Опанасенко я высадила биоплато. Установлено, что за 78 суток выращивания ВВР в полисапробной зоне на участке ул. Опанасенко количество пистии увеличилось с 2 ед. до 35, увеличилась биомасса эйхорнии в 2,7 раза. Отмечается повышенный скоростной режим вегетативного размножения ВВР в загрязненной воде. Так как рассматриваемые ВВР являются теплолюбивыми и требуют специальных условий зимования, я решила исследовать альтернативный вариант их применения после доочистки в качестве удобрений или биогербицидов. Для этого я изучала аллелопатическую активность их водных вытяжек. Семена культурных и сорных растений высевались в чашки Петри в двух-трех повторностях, подвергались воздействию экстрактов ВВР. Одна проба была контрольной, семена проращивались в дистиллированной воде. Биотест на прорастание семян редиса сорта Розово-красный с белым кончиком, разработанный Гродзинским, позволил оценить содержание аллелопатически активных веществ в растениях. В тестах на прорастание плевела многолетнего и одуванчика обыкновенного выявлено, что вытяжки в соотношении разбавления 1:50, 1:100, 1:200 подавляют развитие тест-объектов по сравнению с контролем, что подтверждается отрицательным значением индекса аллелопатической активности. В тесте на прорастание мари белой, отмечено, что наибольший стимулирующий эффект на длину проростка и всхожесть семян по сравнению с контролем оказывает свежеприготовленный экстракт эйхорнии. Экстракты сальвинии и пистии, отстоянные более 24 часов, отрицательно влияют на тесткультуру.

Заключение: • уменьшение объемов сброса загрязняющих веществ в водные объекты на фоне интенсификации освоения территории Химок, не происходит, что приводит к дальнейшему ухудшению экологического состояния реки с 2017 года; • поверхностные воды, загрязненные биогенными элементами, тяжелыми металлами и нефтепродуктами, поступая с территории строящихся объектов инфраструктуры ЖК «Мишино» в р. Химка, способствуют эвтрофикации воды, ухудшая её качество. Выявлено превышение ПДК в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: фосфатов в 7,5 раз, свинца в 6 раз, железа в 4 раза, обнаружены цианобактерии (Stigonema, Nostoc, Oscillatoria, Cylindrospermum); • на полисапробном участке ул. Опанасенко выявлено превышение ПДК в десятки раз по ряду гидрохимических показателей вследствие загрязнения реки канализационными стоками из-за неисправного насоса канализационной насосной станции; • показатели гидрохимического и гидробиологического анализа коррелируются с выживаемостью дафний (Daphnia Magna straus), что позволяет оценивать загрязненность вод по одному из этих показателей; • свободноплавающие ВВР обладают высокой эффективностью доочистки загрязненных вод от тяжелых металлов и неорганических веществ, что позволяет создавать установки по искусственной очистке естественных водных объектов; • водные экстракты сальвинии плавающей, пистии, эйхорнии отмечаются высокой аллелопатической активностью, содержат ингибиторы роста (137,5-310,0 УКЕ) и представляются перспективными для создания биогербицидов; • благодаря проведенным исследованиям мне удалось зафиксировать факт сброса канализационных стоков в р.Химка, подать заявку на портал «Добродел» для устранения проблемы и провести экологические реабилитационные мероприятия. Таким образом, я внесла свой вклад в очищение и оздоровление реки Химка.

Моя цель была достигнута, подтвердились мои гипотезы. Полученные результаты подтверждают и дополняют проведенные исследования специалистами Пермского национального исследовательского политехнического университета в 2022 году. Ими рассмотрена возможность снижения в природных водах концентрации ионов стронция с использованием ряски малой и пистии [Петухова Д.Е., Бахирева О.И. Изучение возможности применения макрофитов для очистки природных вод от ионов стронция// Химия. Экология. Урбанистка. – Пермь: Изд-во ФГАОУВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» – 2022. - Том 2. – С. 116-119.].

Список литературы: 1. Гродзинский А.М. Аллелопатия растений и почвоутомление. Избранные труды/ Наукова думка, 1991. – 432 с. 2. Муравьев А.Г., Пугал Н.А. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом картинструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – СПб.: Крисмас+, 2003. – 176 с.: ил. 3. Никитина Л.И. Определение качества воды по биологическим, физическим и химическим показателям: сб. лабораторных работ; под ред. Л.И. Никитиной. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. – 78 с. 4. РД 118-02-90. Методическое руководство по биотестированию воды. – Госкомприрода СССР, Москва, 1991. – 48 с. 5. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности: учебное пособие. – М.: Изд-во НИА-Природа, РЭФИА, 2004. – 220 с.: 15 ил. 6. Чертопруд М.В. Биоиндикация качества водоемов по составу сообществ беспозвоночных. – М.: МГСЮН, 2007. – 24 с.

О проекте

Проект опубликовал

Целевая аудитория

школьники 5-7 класс школьники 8-11 класс абитуриенты родители

Специализации

Исследование

Области знаний

Биология и науки о Жизни