Проблема питьевой воды. Мониторинг реки Псел

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема питьевой воды. Мониторинг реки Псел



Оглавление

1. Актуальность и важность проблемы загрязнения воды

1.1 Проблема питьевой воды

1.2 Свойства воды и заболевания связанные с качеством воды

2. Экологический мониторинг реки Псел как средство формирования экологической культуры.

2.1 Роль и значение мониторинга окружающей среды в сохранении природных комплексов.

2.2 Подсистемы мониторинга

3. Экспериментальная часть проекта

3.1 Определение степени загрязнения водоема по внешнему виду

3.2 Определение степени прозрачности воды;

3.3 Определение цветности воды;

3.4 Определение уровня загрязнения водоема по беспозвоночным зооиндикаторам;

3.5 Определение активной реакции воды

3.6 Определение загрязнения воды по водным животным и растениям

Литература



1. Актуальность и важность проблемы загрязнения воды

1.1 Проблема питьевой воды

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2%. В последнее время возник острый дефицит пресной воды. Уже сейчас около трети Земли испытывает недостаток в чистой пресной воде. Возросший дефицит воды связан также с загрязнением водоемов промышленными и бытовыми стоками.

Первые стандарты питьевой воды были утверждены в США и России в 1937 году. В этих стандартах содержатся нормы качества питьевой воды (требования к микробному составу, физическим и химическим характеристикам воды). А с 1994 года по инициативе Международной ассоциации водопользователей 22 марта был утвержден Всемирный день воды. Чтобы еще раз обратить внимание общественности на остроту и важность данной проблемы, 2003 год был объявлен ООН Всемирным годом пресной воды.

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок.

Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки.

Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды - важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

Какая у нас вода? В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, взвешены твердые частички. Даже пресной мы называем воду с содержанием растворенных солей до 1 г на литр. Откуда же берется и почему никогда не иссякает этот мировой родник пресной воды? Ведь почти все запасы мировой воды - это соленые воды Мирового океана и подземных кладовых.

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающие 525 тыс. км в год (из-за неполадок шрифта объемы воды указаны без кубометров: - (86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей - Каспийского, Аральского и др.); остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями.

Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% -сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10-12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле, все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30-35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной - в 3-5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни, и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека.

Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии -1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 70-80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15-17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.

Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг - Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока.

Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток.

В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал, - на 11-20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.

Ограниченные и даже скудные во многих странах запасы пресных вод значительно сокращаются из-за загрязнения. Обычно загрязняющие вещества разделяют на несколько классов в зависимости от их природы, химического строения и происхождения.

Органические материалы поступают из бытовых, сельскохозяйственных или промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно и количество отходов невелико, то аэробные бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные остатки. В противном случае деятельность аэробных бактерий подавляется, содержание кислорода резко падает, развиваются процессы гниения При содержании кислорода в воде ниже 5 мг на 1 литр, а в районах нереста - ниже 7 мг многие виды рыб погибают.

Болезнетворные микроорганизмы и вирусы содержатся в плохо обработанных или совсем не обработанных канализационных стоках населенных пунктов и животноводческих ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают различные эпидемии, такие, как вспышки сальмонеллиоза, гастроэнтерита, гепатита и др. В развитых странах в настоящее время распространение эпидемий через общественное водоснабжение происходит редко.

Питательные элементы, главным образом соединения азота и фосфора, поступают в водоемы с бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Увеличение содержания нитритов и нитратов в поверхностных и подземных водах ведет к загрязнению питьевой воды и к развитию некоторых заболеваний, а рост этих веществ в водоемах вызывает их усиленную эвтрофикацию (увеличение запасов биогенных и органических веществ, из-за чего бурно развиваются планктон и водоросли, поглощая весь кислород в воде).

К неорганическим и органическим веществам также относятся соединения тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды (ядохимикаты) , синтетические детергенты (моющие средства) , фенолы. Они поступают в водоемы с отходами промышленности, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Многие из них в водной среде либо вообще не разлагаются, либо разлагаются очень медленно и способны накапливаться в пищевых цепочках.

Увеличение донных осадков относится к одному из гидрологических последствий урбанизации. Их количество в реках и водоемах постоянно возрастает из-за эрозии почв в результате неправильного ведения сельского хозяйства, сведения лесов, а также зарегулированности речного стока. Это явление приводит к нарушению экологического равновесия в водных системах, пагубно действует донные организмы.

Антропогенные воздействия на гидросферу включают два аспекта: загрязнение вод и истощение поверхностных и подземных вод. Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Установлено более 400 веществ, загрязняющих воды.

Главные загрязнители воды

Химические	Биологические	Физические
Кислоты	Вирусы	Радиоактивные
Щелочи	Бактерии	элементы
Соли Нефть и нефтепродукты	Другие болезнетворные организмы	Взвешенные твердые частицы Шлам
Пестициды		Песок
Диоксины	Водоросли	Ил
Тяжелые металлы	Лигнины	Глина
Фенолы
Аммонийный и нитратный азот	Дрожжевые и плесневые грибки	Органолептические (цвет, запах)
СПАВ (синтетические		Тепло
поверхностно-
активные вещества )

Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются:

1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

3) газодымовые выбросы;

4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Кроме поверхностных вод загрязнению подвергаются и подземные, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод разнообразны: трубопроводы, хвостохранилища, дымовые и газовые выбросы предприятий, подземные захоронения разнообразных отходов, шахтные и карьерные воды, заправочные станции, бытовое загрязнение, водозаборы, подтягивающие соленые воды, объекты животноводства, внесение удобрений и пестицидов. Загрязнение подземных вод не ограничивается площадью промышленного предприятия, а распространяется вглубь земной коры, что создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения.

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, не только для человека. Ярким проявлением такого процесса является антропогенная эвтрофикация - резкое возрастание биомассы фитопланктона вследствие массового размножения сине-зеленых водорослей, «цветение» воды, ухудшение ее качества и условий жизни для других водных организмов в результате поступления в водоемы значительного количества биогенных веществ (азота, фосфора и др.).

Представляет реальную угрозу и загрязнение вод Мирового океана, так как ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м³ сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды, пестициды и тяжелые металлы.

Истощение вод -- это недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). Ярчайшим примером экологических последствий истощения вод является трагедия Аральского моря. Осушенное дно моря стало крупнейшим источником пыли и солей, а весь приаральский ландшафт подвергся опустыниванию.

Другим значительным видом воздействия человека на гидросферу является создание крупных водохранилищ, которые коренным образом преобразуют природную среду на прилегающих территориях. Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям в окружающей природной среде.

1.2 Свойства воды и заболевания связанные с качеством воды

Еще несколько десятилетий назад загрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно чистой природной среде. Сейчас картина изменилась, образовались сплошные массивы загрязненных территорий.

Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные, полихлорбифенилы и другие устойчивые соединения этого класса сейчас обнаруживаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, т.е. веществами полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих "потребителей" и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остротоксичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Повышенная жесткость воды является одной из причин заболеваемости населения мочекаменной, почечно-каменной, желчно-каменной болезнью, холециститом.

Без воды не может жить человек. В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Возрастает загрязнение подземных вод, используемых для водоснабжения.

Известно, что загрязненная вода, попадая в наш организм, вызывает 70 - 80% всех известных болезней, на 30% ускоряет старение. Из-за употребления токсичной воды развиваются респираторные заболевания (ринит, бронхит); заболевание желудочно-кишечного тракта (гастрит, дуоденит); аллергические проявления (экзема, нейродермит); инфекционные заболевания (брюшной тиф, дизентерия и др.). Влияют на здоровье и примеси, содержащиеся в воде. Наиболее значимы в этом смысле соли, определяющие жесткость воды, соли, а также - результат хлорирования воды в целях дезинфекции.

Вода и неинфекционные заболевания

Качество воды	Воздействие на здоровье
1. Вода с повышенным содержанием хлоридов и сульфидов	Отрицательно влияет на функции системы пищеварения. Минерализация до 3 г/л отрицательно влияет на течение беременности и родов, на плод и новорожденного, увеличивает гинекологические заболевания
2. Повышенное содержание кальция	Способствует камнеобразованию в почках и мочевом пузыре
3. Маломинерализированные воды (с содержанием солей 50 мг/л)	Ухудшают водно-солевой обмен, функции желудка. Плохо утоляют жажду
4. Дефицит некоторых микроэлементов (фтора, йода)	Дефицит фтора оказывает отрицательное влияние на состояние зубов, причем и в случаях повышенного содержания. Дефицит йода вызывает такое заболевание, как эндемический зоб
5. Жесткость воды	Вопрос дискуссионный. Большинство ученых считают, что, чем мягче питьевая вода, тем больше вероятность сердечно-сосудистых заболеваний
6. Присутствие металлов в концентрациях, превышающих пдк	Токсический эффект развивается постепенно, по мере накопления металлов в организме. Свинец вызывает заболевание нервной и кроветворной систем организма; кадмий, хром - заболевание почек; ртуть - центральной нервной системы, выделительной и кровеносной систем; цинк -двигательного аппарата (мышц), расстройство деятельности желудка; мышьяк - почек, печени, легких, сердечно-сосудистой системы
7. Повышение концентрации нитратов	Вызывает заболевание крови, особенно у детей (детский цианоз), связанное с появлением в крови формы гемоглобина (метгемоглобина), не способного к переносу кислорода

Физико-химические свойства воды и их значение

Свойства воды	Их значение
1. Только вода в нормальных земных условиях находится в трехагрегатных состояниях	Условие, обеспечивающее круговорот воды в природе и ее «запасы» в ледниках
2. При переходе из одного агрегатного состояния в другое либо требуется затрата тепла (испарение, таяние), либо тепло выделяется (конденсация, замерзание)	Регулирование теплового режима окружающей среды
3. При охлаждении ниже +4°С плотность воды уменьшается, объем увеличивается, причем в момент замерзания происходит резкое увеличение объема на 10 % от объема жидкости	Плотность льда меньше плотности воды, лед остается на поверхности, предостерегая водоем от промерзания
4. Высокая теплоемкость. В значительно большей степени, чем другие вещества, вода способна поглощать тепло. У всех тел теплоемкость при росте температуры увеличивается. У воды с повышением температуры от 0 до 27 °С она падает, затем начинает расти. Интервал между 30 °С и 40 °С - вторая точка «плавления» (изменение структуры) воды	Вода играет на планете роль главного аккумулятора и распределителя тепла. Тепловые океанические течения благоприятно влияют на климат огромных территорий. Даже небольшие водоемы оказывают смягчающее влияние на микроклимат. Температура, близкая к 37 °С, не случайно «выбрана» у теплокровных животных как пороговая
5. Вода - сильнейший инертный растворитель. Это свойство связано с двухполюсной структурой молекулы воды (диполь). Под воздействием диполей воды связи между атомами и молекулами на поверхности погруженных в нее веществ ослабевают в 80 раз	Вода - растворитель и переносчик всех веществ, участвующих в жизнедеятельности, и в первую очередь питательных веществ. Именно благодаря воде в организме происходят сложные химические реакции. Она обеспечивает выделение из организма продуктов обмена, защищая его от их вредного накопления. Водный обмен - важнейшая функция организма, обеспечивающая принцип постоянства внутренней среды организма
6. Большое поверхностное натяжение и смачивающая способность	Поднимается по капиллярам, пронизывающим почву и другие породы, движется вверх в растениях, доставляя растворы питательных веществ. С этим свойством связано также движение крови и тканевых жидкостей в организме человека и животных

Ведь оттого, какую воду мы пьем зависит жизнь людей. В своем проекте я хотела бы поднять проблему качества питьевой воды нашей местности.

вода загрязнение мониторинг псел



2. Экологический мониторинг реки Псел как средство формирования экологической культуры

Как утверждают ученые многих стран мира, человечество движется к экологической катастрофе. И действительно, опасность приближающегося экологического кризиса не преувеличена. За последние десятилетия проблемы загрязнения окружающей среды приняли глобальный характер. Бурный научно - технический прогресс, потребительское, безнравственное отношение к природным богатствам и нерациональное их использование, экологическая безграмотность привели к сильному загрязнению всех природных сред радиоактивными, промышленными и бытовыми отходами. К крупномасштабным экологическим проблемам следует отнести и парниковый эффект, и разрушение озонового слоя, и изменение климата на Земле. Все это приводит к нарушению экологического равновесия, а во многих случаях - и к необратимым процессам в природе.

Для решения экологических проблем ученые выделяют две главные задачи:

а) принятие практических первоочередных мер по выходу из кризиса;

б) воспитание экологической культуры населения с целью предотвращения повторения сложившейся ситуации.

Главной целью экологического воспитания является формирование экологической культуры людей. Использование экологического мониторинга как средства ее формирования позволит повысить уровень научных экологических знаний, сформировать практические умения и навыки по слежению за состоянием окружающей среды, выявить взаимосвязи между живой и неживой природой, развить логическое мышление.

Лишь сочетание знаний научных основ экологии с практическими мероприятиями по слежению за состоянием природной среды и оказанию помощи природе позволит воспитать экологически грамотного гражданина.

Экологическая культура определяется реальным вкладом в преодоление негативных влияний на природу, пресечением действий, приносящих ущерб природе, разъяснением и пропагандой законов о ее охране.

Человек, овладевший экологической культурой, подчиняет все виды своей деятельности требованиям рационального природопользования, заботится об улучшении окружающей среды, не допускает ее загрязнения.

Я считаю, что экологическая культура - это нравственное, социально необходимое качество личности, основными компонентами которого являются:

- интерес к природе;

- знания о природе;

- этические и эстетические чувства к природе;

- деятельность в природе;

- мотивы, определяющие деятельность в природе.

Экологическая культура как качество личности должна формироваться в процессе непрерывного экологического воспитания.

Я считаю, что основной задачей экологического воспитания является:

- преодоление утилитарно - потребительского отношения к природе;

- формирование ответственного отношения к ней в неразрывной связи с идеологической, нравственной, художественной, правовой сферами общественного сознания.

В сложившейся ситуации представляется чрезвычайно важной (как для незамедлительных практических действий, так и для планирования на длительную перспективу) организация контроля за состоянием природной среды, ее непрерывными изменениями. Контроль необходим не только за естественными изменениями состояния окружающей природной среды, но и за изменениями, которые вследствие антропогенных воздействий накладываются на естественные изменения, а иногда и усиливают их.



2.1 Роль и значение мониторинга окружающей среды в сохранении природных комплексов

Природа - это и среда обитания людей, и кладовая жизненно необходимых ресурсов, и мастерская, в которой они трудятся, и источник здоровья и вдохновения. Вот почему сохранение природы является глобальной общечеловеческой задачей. Однако мировое производство пока не получило выраженной экологической ориентации - напротив, резко усилились негативные тенденции: загрязнение окружающей среды, нарушение экологического равновесия, уменьшение способности природных комплексов к самовосстановлению, истощение невозобновимых ресурсов.

Растущая озабоченность мировой общественности экологической ситуацией была особенно ощутима на состоявшемся недавно в Москве международном конгрессе «Глобальный форум по проблемам окружающей среды и развития в целях выживания».

Российские и американские ученые доказали гибельность последствий загрязнения окружающей среды для генофонда человечества и планеты в целом. Проблема загрязнения окружающей среды стала одной из самых злободневных.

В сложившейся ситуации представляется чрезвычайно важной (как для незамедлительных практических действий, так и для планирования на длительную перспективу) организация контроля за состоянием природной среды, ее непрерывными изменениями. Контроль необходим не только за естественными изменениями, которые вследствие антропогенных воздействий накладываются на естественные изменения, а иногда и усиливают их.

Кроме того, необходимо исследование экологического резерва биосферы, что позволит, наряду с оценкой состояния природной среды, правильно использовать существующие природные возможности и ресурсы и на научной основе построить управление природопользованием и качеством среды.

В связи с угрозой надвигающейся экологической катастрофы, и возникшей необходимостью выявлять антропогенные изменения состояния природной среды сформировалась потребность в организации специальной информационной системы - системы наблюдения и анализа состояния природной среды, называемой мониторингом (от латин. - предостерегающий, предупреждающий). Этот термин был впервые введен в экологию в 1974 г.

Мониторинг (по определению Ю.А, Израэля) - система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенных изменений.

Мониторинг охватывает наблюдения за источниками и факторами антропогенных воздействий - химическими, физическими, биологическими и за эффектами, вызываемыми этими воздействиями в окружающей среде, прежде всего за реакцией биологических систем на эти воздействия. Наблюдения могут осуществляться по физическим, химическим и биологическим показателям; особенно перспективными представляются комплексные показатели состояния природных систем.

С помощью мониторинга должны выявляться критические ситуации, выделяться критические факторы воздействия и наиболее подверженные воздействию элементы биосферы.

Универсальным инструментом изучения самых разных антропогенных воздействий на природную среду методом оценки последствий таких воздействий является всесторонний анализ окружающей среды, предложенный Ю.А. Израэлем в 1972 г. Главная черта такого анализа - детальное рассмотрение всех основных сторон взаимодействия.

При оценке состояния природной среды важно составлять прогноз будущего состояния биосферы - это позволит учесть еще не проявившиеся эффекты; тенденции изменения среды сами по себе уже могут служить некоторой оценкой складывающейся ситуации.

Среди глобальных экологических проблем, связанных с антропогенным воздействием и, прежде всего, с попаданием в атмосферу и другие среды различных загрязняющих веществ, следует назвать проблему возможного изменения климата, риск нарушения озонового слоя, закисления природных сред за счет дальнейшего распространения окислов серы и азота и выпадение кислотных дождей, загрязнение Мирового океана, возможное изменение электрических свойств атмосферы. Среди проблем глобального характера, связанных не только с загрязнением, но и с нерациональным, необдуманным использованием возобновимых природных ресурсов, нужно отметить следующие: деградацию почв и опустынивание; утрату биологического разнообразия ряда; обезлесение, сведение лесов, особенно тропических; подрыв живых ресурсов моря.

Все эти проблемы глубоко изучаются в процессе мониторинга.

Наибольшим опытом по организации наблюдений в международном масштабе располагает Всемирная метеорологическая организация (ВМО). Всемирная служба погоды, входящая в ВМО, опирается на сеть метеорологических станций, расположенных на всех материках, кораблях погоды. В последние десятилетия к мировой сети метеостанций добавились искусственные спутники, метеорологические ракет, самолеты, с которых также ведутся постоянные наблюдения.

Первостепенное значение имеет и система слежения за изменением химического состава атмосферы. В рамках ВМО организована мировая сеть станций, измеряющих оптические показатели атмосферы и химический состав атмосферных осадков. В РФ имеется более 50 станций, но только часть из них входит в мировую сеть. Кроме узкоспециализированных станций, существуют станции комплексного фонового мониторинга, позволяющего совмещать изучение фонового загрязнения природных сред, с одной стороны, и реакцию биологических систем на это воздействие - с другой; проводить наблюдения за самыми медленными процессами, последствия которых могут быть наиболее опасными, так как они трудновыявимы.

В качестве контролируемых загрязняющих веществ в атмосфере предложены хлорсодержащие пестициды ДДТ и др., полихлорбифенилы, тяжелые металлы.

В качестве исследуемых биотов предлагаются тропические леса, леса умеренной зоны, луга, засушливые зоны, водные, горные и островные экосистемы, урбанизированные системы. В качестве компонентов экосистемы определены: основной хищник, находящийся на вершине экологической пирамиды, доминирующее травоядное животное, доминирующее растение, земляной червь, верхний слой почвы и почвенный профиль, различные группы растительности, почвенные организмы, отложения.

2.2 Подсистемы мониторинга

Принцип классификации	Существующие или разрабатываемые подсистемы мониторинга
Универсальные подсистемы	Глобальный (базовый, региональный, импактный уровни), включая фоновый и палеомониторинг
Реакция основных составляющих биосферы	Географический Биологический, включая генетический Экологический (включая вышеназванные)
Различные среды	Антропогенных изменений в атмосфере, гидросфере, почве, криосфере, биоте
Факторы и источники воздействия	Источников загрязнений Ингредиентный
Острота и глобальность проблемы	Океана Озоносферы
Методы наблюдений	По физическим, химическим, биологическим показателям Спутниковый (дистанционные методы)
Системный подход	Медико-биологический (состояния здоровья) Экологический Климатический: - биоэкологический; - геоэкологический; - биосферный



Экологический мониторинг является комплексной подсистемой мониторинга биосферы. Он включает наблюдения, оценку и прогноз антропогенных изменений состояния абиотической составляющей биосферы (в том числе изменения уровней загрязнения природных сред), ответной реакции экосистем на эти изменения, связанные с сельскохозяйственным использованием земель, вырубкой леса, урбанизацией и т.п.

Необходимое условие успешного функционирования экологического мониторинга - получение в конечном результате оценки и прогноза состояния экосистем, оценки экологического равновесия в них.

Особое значение экологический мониторинг приобретает для оценки состояния биосферы в широких масштабах, вплоть до глобального.

Именно поэтому разработка теории мониторинга с точки зрения оценки состояния биосферы на фоновом глобальном и региональном уровнях получила широкое развитие.

Экологический мониторинг связан с двумя основными задачами ГСМОС:

- оценкой критических проблем, возникающей в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;

- оценкой реакции подземных экосистем на воздействие окружающей природной среды.

Наряду с возможным изменением состояния экосистемы в целом очень важно обратить внимание на реакции биологических систем на антропогенное воздействие на уровне организма, популяции, сообщества.

Экологический мониторинг подразделяется на биологический и географический.

Биологический мониторинг направлен на выявление и оценку антропогенных изменений, связанных с изменением биоты, биологических систем, на оценку состояния этих систем.

Главное внимание в биологическом мониторинге должно уделяться наблюдениям за биологическими последствиями, откликами, реакциями биологических систем на внешние воздействия, на изменения состояния природной среды.

Биологическому мониторингу уделяется большое внимание по следующим причина

- во-первых, измерения физических и химических параметров загрязненности природной среды более трудоемко по сравнению с методами биологического мониторинга;

- во-вторых, в окружающей человека среде нередко присутствует не один, а несколько токсических компонентов.

Принцип биологического мониторинга в настоящее время интенсивно разрабатывается. Весьма важный элемент его - растительный мир, очень чутко реагирующий на загрязненность окружающей среды. Растения служат наиболее надежными индикаторами атмосферы и гидросферы, поэтому их широко используют в биоиндикации.

Фитотоксическое действие атмосферных загрязнителей выявляется путем наблюдения за дикорастущими и культурными растениями в зоне загрязнения.

По некоторым видам лишайников можно довольно точно установить концентрацию сернистого газа в воздухе.

Фауна также имеет животных - индикаторов.

Один из источников загрязнения среды - ядохимикаты, применяемые для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Кроме наблюдений за популяциями - индикаторами, в биологическом мониторинге выделяют следующие наблюдения:

- за состоянием здоровья человека, воздействием на него окружающей среды;

- важнейшими популяциями как с точки зрения существования экосистемы, характеризующей своим состоянием благополучие той или иной экосистемы, так и с точки зрения большой хозяйственной ценности;

- наиболее чувствительными к данному виду воздействия (либо к комплексному воздействию) популяциями.

К географическому мониторингу относится определение реакции абиотической составляющей как в микро-, так и в макромасштабе вплоть состояния крупных систем - погоды и климата. Сюда же относятся: мониторинг выборочных метеорологических и гидрологических характеристик среды, необходимых для интерпретации данных о загрязнениях, мутности атмосферы; мониторинг различных элементов неживой составляющей биосферы, в том числе конструкций, зданий, созданных человеком.

Биологический и географический мониторинги как составные части экологического мониторинга находятся в тесной взаимосвязи, что особенно важно, когда наблюдения осуществляются на уровне экологических систем.

При осуществлении экологического мониторинга в биосферных заповедниках широко используется биоиндикация. Академик М.С. Гиляров считает, что антропогенная деятельность отражается на составе и соотношении элементов почвенной фауны; эта особенность может быть использована при мониторинге так же, как и отдельные биоиндикаторы - концентраторы различных элементов (дождевые черви - кадмия, жуки - жужелицы - свинца, мокрицы - меди). По мнению М.С. Гилярова, животное население почв должно быть одним из важнейших объектов экологического мониторинга. Для этих целей могут широко использоваться почвенные беспозвоночные (они отличаются высокой численностью, видовым разнообразием). Наиболее предпочтительными являются крупные почвенные беспозвоночные, многие из которые живут в широком диапазоне экологических условий.

В системе экологического мониторинга океана важное место также занимает биологическая индикация поражения экосистем, которая положена в основу биотестирования - биологического метода оценки характера и степени загрязнения морской среды.

Важное место при организации мониторинга, в частности экологического, отводится дистанционным методам, способным непосредственно представлять данные по крупномасштабным изменениям.

Таким образом, мониторинг природной среды позволяет вести постоянные наблюдения за ее состоянием, своевременно выявлять происходящие в ней антропогенные изменения, моделировать тенденции их развития и устанавливать уровень нагрузок человека на экосистему и биосферу в целом на разных уровнях. Следовательно, в перспективе человечество сможет выработать стратегию управления (регулирования) состоянием природной среды и вовремя исправлять допущенные ошибки.



3. Экспериментальная часть проекта

Цель научно - исследовательской работы - постоянное наблюдение за состоянием питьевой воды, своевременное выявление происходящих в ней антропогенных изменений.

Это наблюдение необходимо для того, чтобы установить уровень нагрузок человека на экосистему и биосферу в целом на разных уровнях для выработки в дальнейшем стратегии управления (регулирования) состоянием водной среды и вовремя исправлять допущенные ошибки

Я взяла на себя ответственность провести обследование находящегося рядом водного объекта.

Многие жители нашего села не осознают ответственности, когда бросают мусор в реку Псел. Данная деятельность вызвала жаркие дискуссии в селе. В спровоцированных беседах можно было объяснить, что захламление нашей реки Псел приведет ее в дальнейшем к гибели, а значит произойдет и утрата части культуры. И исходя из этого, многие жители нашего села так болезненно реагируют на возможную гибель реки.

Проблематика загрязнения реки Псел широко включается в школе на занятиях во всех классах по биологии, а так же на уроках по химии, географии, искусству, политике, православию, а на занятиях по кружковой работе по экологии.

Экологический мониторинг реки Псел

Российская наука и общество в целом только выиграют, если наблюдение за окружающей средой происходит каждым из жителей нашей планеты. Меня часто волновал вопрос об экологическом состоянии реки, которая протекает в местности, где я живу. В течении 3-х лет я наблюдала за состоянием реки, проводила опыты и составила экологический мониторинг. Использование экологического мониторинга позволит повысить уровень теоретических экологических знаний, сформировать практические умения и навыки по слежению за состоянием окружающей среды, выявить взаимосвязи между живой и неживой природой, развить экологическое мышление и сознание.

Особую прелесть придает нашим красивым местам река Псёл, общая ширина которой 20,5 км. Течёт река Псёл по равнине, имеет мелкое и спокойное течение, большое, извилистое русло, образует на своём пути много поворотов и излучин. Долина реки широкая, от истока к устью постепенно становится всё шире. У реки Псёл правобережные склоны долины становятся всё выше, кое-где крутые или обрывистые, изрезанные густой сетью балок или оврагов. Левобережный, наоборот, низменный. Исток реки Псёл берет своё начало на высоте 200 м над уровнем моря несколько к западу от истока Сейма в Прохоровском районе.

Главный источник питания реки - атмосферные осадки. Особенно полноводной река бывает во время весеннего таяния снега, тогда она выходит из берегов и затопляет луга. Летом уровень воды в реке понижается. Самый низкий уровень воды в реке наблюдается в начале осени, когда запасы грунтовых вод, питающих реки, начинают истощаться.

Зимой река покрывается льдом. Замерзает она в конце ноября или в декабре. В некоторых местах, где мелко, река промерзает до дна. На расширенных глубоких участках толщина льда достигает 40-60 см. Продолжительность ледостава в среднем 110-120 дней, а иногда на 10-15 дней больше или меньше. Ледоход длится обычно 2 или 3 дня.

Река имеет равнинный характер, она медленно течёт в своем извилистом русле с малым уклоном по широкой долине. Скорость течения 0,3-0,5 м/сек. Главная роль в питании нашей реки принадлежит талым снеговым водам. Снеговое питание даёт 55-60% стока за год. 35-40% стока приходится на долю грунтового питания. Таким образом, дождевые воды составляют лишь незначительную часть речного стока. Ширина реки в среднем составляет 15-20 м и глубина 3-4 м. Рельеф представляет собой равнину. Характер растительности: луговая. Река в некоторых местах разделяется на рукава, образуя острова. Имеются отмели, жители села в этих местах перегоняют скот на другой берег, где производится выпас. Наблюдается чередование мелких участков, где течение быстрое (перекаты), с глубокими участками, где оно медленное (плесы). Левый берег высокий, примерно на 1,5-2 м выше правого. Слагают их песчаные грунты. Вода в реке прозрачная.

Река Псел

3.1 Определение степени загрязнения водоема по внешнему виду

Когда я приступала к работе над проектом «Мониторинг водной среды», то определила степень загрязнения водоема по внешнему виду, используя таблицу.

Баллы	Характеристика загрязнения
0	Отсутствие пятен и пленок
1	Отдельные пятна и серые пленки
2	Пятна и иррадиирущие пленки на поверхности воды
3	Отдельные примазки нефти на берегах и прибрежной растительности
4	Нефть в виде пятен и пленок покрывает большую часть поверхности водоема. Берега и прибрежная растительность вымазана нефтью
5	Поверхность водоема покрыта нефтью

Установила. По внешнему виду вода в реке Псел чистая. На поверхности нет ни пятен, ни пленок.



3.2 Определение степени прозрачности воды

По требованиям ГОСТа водоемов, на поверхности воды не допустимо присутствие плавающих пленок нефтепродуктов, масел, жиров и других примесей. Они препятствуют аэрации воды, тормозят процессы самоочищения, снижают интенсивность фотосинтеза. Пленки, покрывая жабры рыб, нарушают дыхание, способствуют развитию процессов анаэробного распада органических веществ. Продукты распада приводят к вторичному загрязнению водоема и нередко являются токсичными.

3.3 Определение цветности воды в реке Псел

Цвет воды в полевых условиях определила следующим образом.

В пробирку из бесцветного стекла (d 1,5 и h 12 см) налила 10 мг исследуемой воды, и сравнили с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Цветность выражается в градусах. Для определения цветности воды пользовалась таблицей.

Окрашивает сбоку	Окрашивает сверху	Цветность
1	2	3
Нет	Нет	0
Нет	Едва заметное бледно- желтоватое	10
Нет	Очень слабое желтоватое	20
Едва уловимое бледно - желтоватое	Желтоватое	40
Более заметное бледно - желтоватое	Слабо желтое	50
Очень бледно - желтое	Желтое	100
Бледно - зеленоватое	Интенсивно - желтое	150

Цвет воды зависит от наличия в ней примесей минерального и органического происхождения - гуминовых веществ, перегноя, которые вымываются из почвы и придают окраску воде от желтой до коричневой. Окись железа окрашивает воду в желто- бурый и бурый цвета, глинистые примеси - в желтоватый цвет. Зеленая окраска открытого водоема обусловливается размножением водорослей (цветением). Цвет воды может быть связан со сточными водами или органическими веществами (навоз, моча и т.п.)

Установила: окрашивания сбоку не наблюдалось, окрашивание сверху было очень слабое желтоватое. Цветность воды составила 20%.

Вывод: Вода в водоеме не достаточно чистая. В воде присутствуют сточные воды.

3.4 Определение уровня загрязнения водоема по беспозвоночным зооиндикаторам

Определить уровень загрязнения водоема по беспозвоночным ее обитателям, используя шкалу загрязнений по индикаторным таксонам.

Экологическая полноценность	Индикатор, таксоны
1	2
Чистая полноценная вода. Использование питьевое, рекреационное, для орошения, техническое.	30 и более организмов, собранных в водоеме, относятся к 1 -й группе.
Удовлетворительно чистая вода или слабо загрязненная. Использование питьевое с очисткой, рекреационное, для органического орошения, техническое	11-30% собранных организмов из1-й и 2 - й группы
Загрязненная вода (ядовитые вещества или большое количество органических остатков). Использование техническое	90 и более % собранных организмов из 3 - й группы
Очень грязная вода, неблагополучная Использование техническое с очисткой	Кислород отсутствует. Заметных признаков жизни нет

Концентрация О₂ - показатель, на который реагируют биоиндикаторы. Чем загрязненнее водоем, тем меньше в нем растворенного кислорода. В водоемах с различным уровнем загрязнения обитают качественно отличающиеся друг от друга группы беспозвоночных гидробионтов.

Я выделила две такие группы:

- личинки поденок, веснянок, веснокрылок, ручейников;

двухстворчатые моллюски (перловица, беззубка);

- бокоплав, катушки, лужанки, шаровки, горошинки, личинки стрекоз, комара - долгоножки.

В результате наблюдений, используя шкалу загрязнений по индикаторным таксонам установила, что вода в реке Псел удовлетворительно чистая или слабо загрязненная. На это указывают выше названные беспозвоночные биоиндикаторы.

Если бы вода была загрязнена ядовитыми веществами или большими количеством органических остатков, то в реке Псел присутствовали бы такие биоиндикаторы как:

- водяной ослик, олигохеты, трубочник, пиявки, прудовики, личинки комара

- звонца (мотыль), личинки мошки «крыски», мокрецы.

3.5 Определение активной реакции (рН) воды

Для определения активной реакции воды пробу брала в двух местах. 1 -я проба взята в ручье, который впадает в реку Псел около улицы Ялты, 2 -я проба в реке по улице Нижняя с. Череново. Индикаторную бумагу смочила исследуемой водой и цвет ее сравнила со стандартной бумажкой цветной индикаторной шкалой. Лакмусовая бумажка приобрела серовато - зеленый цвет.

Определила, что рН воды из ручья - 7,0. Индикаторная бумага окрасилась в желтовато - зеленоватый цвет. Анализируя 2-ю пробу установила рН6. Норма - 6,5-8,5.



3.6 Определение загрязнения воды по водным животным и растениям

Река Псел, как и каждый водоем - это сложная живая система, где обитают бактерии, водоросли, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупность их деятельности обеспечивает самоочищение водоемов. Если в водоем с чистой водой попадают, например, химические примеси, процесс самоочищения протекает быстро, поэтому одна из важнейших природоохранных задач - поддерживать эту способность.

Факторы самоочищения водоемов многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические, биологические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается интенсивным течением реки Псел. Способствует самоочищению водоема оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. Микроорганизмы под собственной тяжестью или осаждаясь на других органических или неорганических частицах постепенно опускаются на дно, подвергаются действию физических факторов, что способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. Сдерживает этот процесс снижение температуры воды, благоприятствующее длительному сохранению попавших в водоем бактерий и вирусов.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу (определяемому по биохимической потребности кислорода - БПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потреблению кислорода - ХПК). Оценку самоочищения производят и по содержанию конкретных соединений или их групп (фенолов, углеводородов, смол).

Я определила, что река Псел относится к водоему второго вида, т.е. используются для купания, спортивных мероприятий и также находится в черте населенных пунктов.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитие сине - зеленых водорослей можно рассматривать как процесс самозагрязнения.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так устрица и некоторые амиды адсорбицируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск профильтровывает в сутки более 30 литров воды. Сопоставляя численность моллюсков с загрязненностью водного бассейна, рабочая группа по охране окружающей среды установила, что около фермы с. Череново, где плотность моллюсков - фильтратов незначительна, вода более мутная.

Ниже по течению, где численность перловицы и беззубки резко увеличивается и достигает местами 150 экземпляров на 1 м₂ дна_, мутность увеличивается на 70%.

В ходе своих исследований установила небольшое смещение видового состава флоры в пользу нитрофилов, а именно крапивы и вьющихся лиственных зарослей по берегам ручья.

На чистоту воды в реке указывают растения - индикаторы: кувшинка белая, кувшинка желтая, ольха черная, ива, водокрас, телорез; животные: ерш, окунь, судак, щука, личинки ручейников, личинки беззубок, перловиц..

Можно объяснить чистоту воды в реке Псел не только протекающими там сложными физико - химическими процессами, но и жизненностью животных и растительных организмов. Мельчайшие водоросли усваивают из воды минеральные и органические вещества и в процессе фотосинтеза выделяют огромную массу кислорода, который активно влияет на разложение органических веществ. Так происходит самоочищение реки Псел.



Заключение

В ходе работы по проекту «Мониторинг водной среды реки Псёл» я установила, что внешних признаков явного загрязнения воды: запаха фенола, сероводорода, видимых пленок, скопления на поверхности воды лепешкообразных образований черного или сине - зеленого цвета, нефти, мазута на прибрежных камнях или растениях не обнаружено. Прибрежные обрастания, располагающиеся на подводных предметах у кромки воды ярко - зеленого цвета или буроватого оттенка. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования.

На чистоту воды в реке указывают растения - индикаторы: кувшинка белая, кувшинка желтая, ольха черная, ива, водокрас, телорез; животные: ерш, окунь, щука, личинки ручейников, личинки беззубок, перловиц.

Можно объяснить чистоту воды в реке Псел не только протекающими там сложными физико - химическими процессами, но и жизненностью животных и растительных организмов. Мельчайшие водоросли усваивают из воды минеральные и органические вещества и в процессе фотосинтеза выделяют огромную массу кислорода, который активно влияет на разложение органических веществ. Так происходит самоочищение реки Псел.