Сезонное сравнение результатов исследования водоёма ландшафтного заказника «Тёплый стан» с использованием цифровой лаборатории АРХИМЕД

 

1.                Обоснование, актуальность проблемы:

ГБОУ «Центр спорта и образования «Самбо-70» расположен в удивительно красивом месте: совсем рядом Ландшафтный заказник Теплый Стан и зона отдыха Тропарево. Совершая в парке пробежки и кроссы, куда в летнее время ежедневно ходят гулять 3–5 тыс., а в выходные — до 15 тыс. человек, мы заинтересовались качеством воды пресноводного водоёма. Задавшись целью исследовать Тропаревский пруд, изучить историю его возникновения, мы провели социологический опрос жителей микрорайона, отдыхающих в зоне отдыха «Тропарёво» (видео). После опроса составлен список выявленных экологических проблем территории. Наиболее значимыми из них являются:

1.               отсутствие информации отдыхающих о качестве воды местного водоёма;
2.               загрязнение дна водоёма бытовыми отходами;
3.               недостаточная осведомлённость об истории создания и развития зоны отдыха «Тропарёво» и его пруда;
4.               плохая навигация по парку (непонятно, где экотропы, и в целом мало указателей); вело-пешеходная тропа совместного использования с непонятной навигацией.

Эти проблемы в экологической сфере парка и отсутствие информации у населения об истории создания пруда, качестве воды легли в основу нашего проекта «Сезонное сравнение результатов исследования водоёма ландшафтного заказника «Тёплый Стан» с использованием цифровой лаборатории «Архимед».

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление.

На современном этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно, необходимы новые подходы, осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих. В полной мере это относится к осознанию такого негативного воздействия, каким является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод. На современном этапе экологическая ситуация на водоемах все более осложняется.

Проект является актуальным, так как вскрывает некоторые, невидимые на первый взгляд, проблемы экологического характера. Он направлен на исследование качества воды пресноводного водоёма зоны отдыха «Тропарёво», а также изучении истории его создания.

Практическая значимость исследования заключается в изготовлении информационного стенда с результатами исследования для ознакомления населения, размещении заметки в газете «Тёплый край» и выработке рекомендаций отдыхающим по использованию данного водоёма. Поэтому мы решили изучить и этот аспект и осветить результаты нашего исследования на школьном сайте, в газете «Тёплый край» избирательного округа № 35 (районы Коньково и Тёплый Стан), создать информационный стенд с результатами нашего исследования.

Объектом для исследования методами химического анализа с использованием цифровой лаборатории «Архимед» выбран водоём лесопарковой зоны «Тропарёво». В 1975 году на территории лесопарка между современными районами «Тёплый Стан» и «Коньково» была образована зона отдыха «Тропарёво». На реке Очаковке был создан пруд площадью 3 га. Парк и оборудованный пляж с детской площадкой являются популярной зоной отдыха для москвичей. Однако, социологический опрос жителей близлежащих улиц, отдыхающих в парке показал, что многие не знают историю создания парка и водоёма.

Цель работы: оценить экологическое состояние пресноводного биоценоза и провести качественный анализ сезонной загрязнённости.

Задачи:

1.               Провести социологический опрос жителей микрорайона;
2.               Изучить теоретический материал;
3.               Определить степень загрязнения водоёма по органолептическим показателям;
4.               Изучить методы химического анализа воды;
5.               Оценить качество воды методами качественного и количественного анализа, используя цифровую лабораторию «Архимед»;
6.               Сделать посев на питательной среде (агар) и вырастить культуру бактерий в чашке Петри, сделать вывод исследуя колонии бактерий с помощью цифрового микроскопа.
7.               Оценить и прогнозировать развитие экологической ситуации в исследуемом водоёме для выработки рекомендаций по поддержанию качества природной воды;
8.               Изготовить информационный стенд с результатами исследования для ознакомления населения;
9.               Разместить заметку в газете «Тёплый край» избирательного округа № 35 районов Коньково, Тёплый Стан с результатами исследования

Гипотеза: загрязнённость водоёмов зависит от антропогенной и сезонной нагрузки.

II. Основная часть:

На карте видно, что водоём площадью 3 га находится в центре парка. Нами были изучены географические особенности водоёма — его ширина, глубина. Для выявления степени загрязнения водоёма были проведены исследования.

В нашем распоряжении была цифровая лаборатория «Архимед» с датчиками: освещённости, температуры, pH, цифровой микроскоп.

 

Таблица 1

Изучение органолептических показателей воды

№ пробы	Цветность, градус	Запах при обычных условиях	Запах при t = 60	Прозрачность, см	Мутность мг/л
1	20	1,5 балла	2 балла	20 см	10
2	20	1,5 балла	2 балла	22 см	11
3	20	1,5 балла	2 балла	22 см	10
4	20	1,5 балла	2 балла	23 см	10

 

При изучении органолептических показателей были сделаны выводы:

1.               Диагностика цвета является одним из показателей состояния водоёма. Цвет исследуемой воды — серый, вода слегка мутная, значит, вода не сильно загрязнена минеральными и химическими примесями.
2.               Прозрачность воды составляет 20 см, а это значит, что вода незначительно загрязнена химическими соединениями и взвешенными частицами.
3.               При определении запаха воды исследуемого водоёма, пришли к выводу, что вода имеет слабый древесный запах.
4.               Определение жёсткости воды показало, что вода в исследуемом водоёме жёсткая, имеет множество примесей, а значит, не пригодна для питья.

 

Таблица 2

Оценка качества воды методами химического анализа

Определяемые вещества	Реактив	Признаки реакции	Наличие или отсутствие определяемого иона	Уравнения реакций
Соли аммония	Щёлочь	Запах аммиака	+	NH4+ + OH- = NH3↑ + H2O
Соли меди	Щёлочь	Голубой осадок	-
Соли железа (III)	KSCN	Кроваво-красное окрашивание	+	3KSCN + FeCl3 < = > [Fe(SCN)3] +3KCl
Соли кальция и магния	Na2CO3	Белый осадок	+	Ca2+ + CO32- => CaCO3↓ Mg2+ + CO32- => MgCO3↓

 

Таблица 3

Определяемые соли	Реактив	Признаки реакции	Наличие или отсутствие определяемого иона	Уравнение реакции
Хлориды	AgNO3	Белый осадок	+	Ag+ + Cl — = AgCl↓
Сульфаты	BaCl2	Белый осадок	_
Карбонаты	H2SO4	Выделение углекислого газа	_

 

Воспользовавшись цифровой лабораторией «Архимед» исследовали воду в октябре и мае.

 

Таблица 4

Определение водородного показателя Ph

	Показатель pH
Пробы воды водоёма «Тропарёво»	Май	Октябрь
№ 1	7,40	7,90
№ 2	7,35	7,87
№ 3	7,37	7,95

 

 

При использовании методов количественного и качественного анализа сделаны следующие выводы:

1.               Водородный показатель (pH) = 7,9. Это говорит о том, что водоём имеет слабую щелочную среду. Реакция среды связана с гидролизом растворимых солей, входящих в состав природных вод. Бытовые стоки повышают кислотность среды.
2.               Качественный анализ воды показал наличие солей железа, кальция, аммония. Присутствуют хлориды. Сульфаты и карбонаты не характерны.

Из опроса жителей близлежащих улиц стало известно, что многие не знают историю появления водоёма и считают, что это природный водоём. Многие жители используют воду данного водоёма для хозяйственных нужд и считают парк и оборудованный пляж с детской площадкой около водоёма удобным местом отдыха.

Заключение.

Гипотеза подтвердилась. Человек, который сам является частицей природы, зачастую оказывает отрицательное воздействие на природу, в том числе и водные объекты. Водоём лесопарковой зоны «Тропарёво» достаточно чистый, имеет незначительные загрязнения солями металлов: кальция и магния. Это говорит о жёсткости воды. Кислотность водоёма имеет незначительную щелочную реакцию, что связано с бытовыми стоками и использованием антигололёдных составов.

 

Литература:

 

1. Алексеев В. Н. Количественный анализ. — М.: Химия, 2010–600 с.
2. Ввозная Н. Ф. Химия воды и микробиология. — М.: Высшая школа, 2005–320 с.
3. Карюхина Т. А. Химия воды и микробиология. – М.: Стройиздат,2008.-215 с.
4. Шапиро С. А. Аналитическая химия. — М.: Высшая школа, 2006.-384с.
5. Экспериментально доказано. Цифровые лаборатории «Архимед» в школе Методическая разработка Журнал «Информационно-коммуникационные технологии в образовании. № 11(47). М, 2009 Федорова Ю. В. Шаронова Н. В.
6. Каталог образовательных средств и решений. Школьные лаборатории. Цифровая лаборатория «Архимед» / Институт новых технологий (int-edu/arhimed/).
7. Правила охраны поверхностных вод, 1991–45 с.
8. СанПин 2.2.4. 1175–02 «Питьевая вода и водоснабжение населённых мест. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»
9. Аргунова М. В., Моргун Д. В. Плюснина Т. А., Речкалова Н. И. Экологический мониторинг. — М.: Школьная книга, 2008.- 53 с.
10. Александрова В. П., Гусейнов А. Н., Нифантьева Е. А., Болгова И. В., Шапошникова И. А. Изучаем экологию города. — М.: Бином, 2009.
11. http://ru.wikihow.com/ Как выращивать культуру бактерий в чашке Петри?
12. Федорова Ю. В. Архимед прописался в школе. Цифровые лаборатории в предметах естественнонаучного цикла Методическая разработка Учительская газета № 32, 2009.
13. Федорова Ю. В., Трактуева С. А., Шапиро М. А., Панфилова А. Ю. Цифровые лаборатории «Архимед» // Информационные технологии в образовании-2003. Сборник трудов конференции (bitpro/ito/2003/II/1/II-1–2863.html; ito.su/2003/tezis/II-1–2863-Ustniy.html
14. Штремплер Г. И. Химия на досуге: Домашняя хим. лаб.: Кн. для учащихся. — М.: Просвещение: «Учеб. лит»., 1996. — 94 с.