Исследование водоемов

Вода — самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода — основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле — фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80—90 % воды в своей биомассе. Потеря 10—20 % воды живыми организмами приводит к их гибели. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 литре пресной воды может содержаться до 1 грамма солей. Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2 %. Болыпаячасть пресных вод (85 %) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате круговорота воды. С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физического испарения (превращения воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круговороте и далеко не всегда сказывается благоприятно на состоянии воды. Дело в том, что гидросфера служит естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих непосредственно в литосферу или атмосферу. Присутствие загрязняющих веществ в водной среде, чуждых живым организмам, оказывает влияние на процессы жизнедеятельности отдельных живых организмов и на функционирование всей водной экосистемы. Все больше исследований направлено на поиски приемов предотвращения загрязнения и оценки качества воды. В данном пособии мы попытались предложить различные методы оценки качества воды, которые можно использовать при работе со школьниками.

ОПИСАНИЕ ВОДОЕМА

Цель: научиться проводить описание водоема.

Задачи:

ознакомиться с характеристиками водоема;

закрепить правила пользования определителями;

научиться проводить предварительное описание водоема.

Оборудование: термометр, пластиковая бутылка для отбора проб воды, бумажный фильтр, полевые атласы-определители (водной и околоводной растительности и животных), цилиндр высотой 50 см, пробирка, газетный текст (высота букв — 2 мм, толщина — 0,5 мм), белый лист бумаги, спиртовка. Новые понятия: органолептический анализ.

Органолептические наблюдения — это метод наблюдения состояния водного объекта путем его непосредственного осмотра. При органолептических наблюдениях особое внимание обращают на явления, необычные для данного водоема или водотока и часто свидетельствующие о его загрязнении: гибель рыбы и других водных организмов, растений, выделение пузырьков газа из донных отложений, появление повышенной мутности, посторонних окрасок, запаха, цветения воды, нефтяной пленки и пр.

Цвет (см. выше).

Запах (см. выше).

Прозрачность (см. выше).

Ход работы

Ознакомьтесь с бланком предварительного описания водоема.

Используя его, проведите описание ближайшего к школе водоема.

Занесите результаты обследования в протокол.

Ознакомьтесь с методиками органолептического анализа воды.

Согласно методикам проведите оценку качества воды.

Занесите результаты исследований в протокол обследования участка водоема

Сделайте выводы о качестве воды и об экологическом состоянии водного объекта.

Бланк описания водоема

Дата

Название водоема по карте местное

Район,округ

Ближайший постоянный ориентир

Характеристика поверхности водоема:

Закоряжен, завален сучьями, упавшим древостоем, спадом лист-вы, полуразложившимися растительными остатками, захламлен бытовым мусором, металлоломом (нужное подчеркнуть или дописать).

Наличие островов, плотин, дамб, шлюзов, створов, причалов (нужное подчеркнуть).

Характеристика дна:

Каменистое, каменисто-песчаное, песчаное, глинистое, глинистокаменистое, заиленный песок, сильно заиленное топкое, ил черного цвета, коричневого цвета, светлый ил (нужное подчеркнуть и дописать).

Наличие родников на дне и берегу: есть, нет, мало, много

(нужное подчеркнуть).

Характеристика воды:

Наличие следов нефтепродуктов: отдельные пятна, примазки на растениях, пятна на большей части поверхности, наличие пены, мусора (нужное подчеркнуть).

Вода прозрачная, мутная, слегка мутная, бесцветная (нужное подчеркнуть).

Прозрачность см.

Цвет серый, зеленоватый (нужное подчеркнуть). 49

Запах: землистый, гнилостный, торфяной, травянистый (нужное подчеркнуть).

Интенсивность запаха (в баллах): нет (0), очень слабая (1), слабая (2), заметная (3), отчетливая (4), очень сильная (5) (нужное подчеркнуть).

Характеристика берега и прибрежной зоны:

Высота берега: высокий, низкий (нужное подчеркнуть).

Склон: обрыв, крутой, умеренной крутизны, пологий (нужное подчеркнуть).

Грунт берега: каменистый, песчаный, глинистый, подзолистый, торфяной, известняковый, топкий, заболоченный (нужное подчеркнуть).

Травяной покров: сплошной, редкий, не нарушен, нарушен эрозией, вытоптан скотом, с кострищами, колеями автотранспорта (нужное подчеркнуть).

Древесная растительность: редкая, сплошная, представлена преимущественно ольхой серой, ивой, черемухой, рябиной, березой (нужное подчеркнуть и дописать)

Прибрежно-водная растительность:

Обильная, редкая, образует сплошные полосы, куртины, осоки,

рогоз, камыш, тростник, стрелолист обыкновенный, пастуха подорожниковая, хвощ, дербенник иволистный (нужное подчеркнуть и дописать)

Водная растительность:

Обильная, редкая, сплошная, сплавина (нитчатые водоросли (спирогира, зигнема), одноклеточные; водоросли зеленые, синезеленые), кувшинка, кубышка, водокрас, сусак зонтичный, элодея, ряска, многокоренник, рдесты (нужное подчеркнуть и дописать)

Животные, живущие рядом с водой и в воде:

Лягушки, пиявки, перловицы, водомерки, стрекозы (нужное подчеркнуть и дописать)

Рыба водится/не водится (нужное подчеркнуть), встречаются виды рыб:.

Берег, с которого производится наблюдение

Задушенная, облесенная, с редкой древесной растительностью (нужное подчеркнуть).

Характер угодий: лес, кустарник, луг, болото, пашня, пастбище (нужное подчеркнуть).

Хозяйственные объекты: жилая застройка, садово-огородные участки, промышленные предприятия, сельскохозяйственные предприятия и объекты (силосные ямы, склады удобрений) (нужное подчеркнуть дописать)

Нарушения охранного режима и водоохранных зон

Нарушение дачных участков, строительство и реконструкция зданий, стоянки и мойка автотранспортных средств, применение и складирование химических средств, мусора, навоза (нужное подчеркнуть и дописать)

В пределах защитных полос:

Распашка земель, применение удобрений, выпас скота (кроме водопоя), индивидуальное строительство, движение автотранспортных средств (нужное подчеркнуть и дописать)

Мероприятия по решению экологических проблем:

Куда передана информация о нарушениях охранного режима рек?

Какие мероприятия по решению экологических проблем: разработаны

осуществлены

Контрольные вопросы

Что такое органолептический анализ?

Какие особенности необходимо учитывать при характеристике водоема?

Какие мероприятия можно провести школьникам для решения экологических проблем водоема?

Что такое защитные полосы?

В процессе выполнения данной работы учащиеся:

-— формируют навыки предварительного описания водоема и закрепляют навыки работы с определителями;

— расширяют знания о прибрежно-водной и водной растительности, о структуре водоема, о водоеме как экологическом объекте;

— развивают творческие, коммуникативные, исследовательские компетенции. 51

Применение

Работа может быть использована в рамках экологического практикума, «Изучение структуры водоема», в курсе краеведения, во внеурочной деятельности, результаты могут быть представлены на конференциях в качестве проектного исследования.

Список рекомендуемой литературы

Аргунова, М.В. Экологический мониторинг [Текст] : метод, рекомендации для учителей к курсу «Экология Москвы и устойчивое развитие» / М.В. Аргунова [и др.]. — М. : Центр «Школьная книга», 2008, — 144 с.

Гусева, Т.В. Гидрохимические показатели состояния окружа­

ющей среды [Текст] : справ, матер. / Т.В. Гусева [и др.]. — М. : РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2005. — 176 с.

Муравьев, А.Г. Оценка экологического состояния природно-антропогенного комплекса [Текст] : учеб, пособие. — 2-е изд., рас-шир. и доп. — СПб. : Кристмас+, 2000. — 118 с.

Петунии, О.В. Изучение экологии в школе. Программы элективных курсов, конспекты занятий, лабораторный практикум, задания

и упражнения [Текст]. — Ярославль : Академия развития ; Владимир : ВКТ, 2008, — 192 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ

Цель: научиться определять скорость течения воды.

Задачи:

познакомиться с характеристиками рек;

освоить 3 метода оценки скорости течения воды;

провести измерения скорости течения воды.

Оборудование: L-образная трубка высотой 50 см, секундомер, поплавки (12 шт.), рулетка, вешки высотой 150 см (8 шт.).

Новые понятия: потамология.

Учебные дисциплины: физика, география.

Комментарии

Потамология (от греч. potamos — река, logos — учение) — наука о реках, один из крупнейших разделов гидрологии. Предмет изучения — гидрологические процессы рек, строение речных сетей; русловые процессы, режим рек; испарение и инфильтрация воды в речном бассейне; водный, термический, ледовый режим рек; режим наносов; источники и виды питания рек, различные химические и физические процессы в реках.

Определение скорости течения производится или при помощи простых поплавков, например бутылок, или при помощи более точных приборов, называемых вертушками. Наблюдения показывают, что скорость течения в реке обычно уменьшается от верховьев вниз 32 по течению. Причина этого заключается в том, что вода при своем движении испытывает трение как внешнее о дно берега и о воздух, так и внутреннее, вследствие неодинаковой скорости и различного направления движения частиц воды. В конце концов препятствия, испытываемые водой при ее движении, настолько велики, что поглощают все ускорение, приобретаемое водой при падении от истоков к устью. Вследствие трения наибольшая скорость находится в середине, но не на поверхности, а на некоторой небольшой глубине, так как на поверхности вода испытывает трение о воздух.

Если ветра нет и шероховатость дна обычна, то наибольшая скорость будет находиться от поверхности на расстоянии приблизительно 1/5 глубины. Увеличение шероховатости дна повлечет за собой уменьшение придонной скорости и соответствующее приближение точки с наибольшей скоростью к поверхности.

Встречный ветер, усиливая трение, уменьшает поверхностную скорость и удаляет наибольшую скорость от поверхности. В случае, если поверхностная скорость равна при этом придонной, наибольшая скорость окажется по середине вертикали. Зимой подо льдом, с сильно шероховатой нижней поверхностью, наибольшая скорость перемещается ближе ко дну. Ветер, дующий по направлению течения, будет не тормозить поверхностные слои воды, а подгонять их, поэтому наибольшая скорость по вертикали поднимется на поверхность.

Таким образом, скорость течения определяется: уклоном поверхности реки; формой русла; шероховатостью русла. При этом

нужно иметь в виду, что скорость определяется уклоном поверхности воды в реке, а не уклоном русла. Если поверхность воды горизонтальна (например перед плотиной), то течения не будет.

Ход работы

Вариант 1. Самым простым методом определения скорости течения воды служит измерение времени, необходимого какому-нибудь плавающему предмету, для того чтобы пройти определенное расстояние. Чтобы исключить влияние ветра, лучше использовать предмет, который большей своей частью погружен в воду.

Вариант 2. Поместите в поток воды L-образную трубку вы-сотой 50 см, длиной 10 см и диаметром 2 см таким образом, чтобы ее короткий конец был обращен навстречу течению. Измерьте высоту, на которую поднялась вода в длинном конце трубки и определите скорость течения, используя следующую формулу: 33

V= V2hg,

где v — скорость течения воды, см/с;

g — ускорение силы тяжести (981 см/с2);

h — высота столба воды, см.

Вариант 3. Определите скорость течения реки с помощью поверхностных поплавков, которые представляют собой деревянные диски диаметром 10—12 см и толщиной 4—6 см.

— Перпендикулярно оси реки вешками (высота не менее 150 см) отметьте 4 створа вниз по течению. Каждый створ представляет собой 4 вешки, расположенные на одной прямой: 2 вешки на своем берегу и 2 вешки — на противоположном. Первый створ называется пусковым, второй — верхним, третий — главным, четвертый — нижним.

— Через главный створ обязательно натяните промерную веревку (с одного берега на другой) со свешивающимися над водой, хорошо заметными метками, которые указывают определенное расстояние от уреза воды. Расстояние между створами должно быть примерно равно ширине реки.

— Поплавок бросьте в реку перед пусковым створом. Расстояние между пусковым и верхним створами служат для того, чтобы поплавок принял скорость течения реки.

—- С помощью секундомера отметьте время прохождения поплавка от верхнего до главного створа и от главного до нижнего. Следующий поплавок пустите только тогда, когда предыдущий пройдет нижний створ. В процессе пуска поплавки равномерно распределите по ширине русла реки в следующем порядке: у левого берега, между левым берегом и серединой, на середине реки, между серединой и правым берегом, у правого берега реки.

— Для вычисления скорости реки в конкретном месте расстояние между верхним и нижним створами поделите на продолжительность хода поплавка.

— Средняя скорость реки равна среднему арифметическому скоростей движения всех поплавков.

Сравните полученные результаты.

Контрольные вопросы

От чего зависит скорость течения реки?

С какими характеристиками воды связана скорость течения?

Какие характеристики применяются для описания рек?

Что такое устье реки?

В процессе выполнения данной работы учащиеся:

расширяют знания о свойствах воды и показателях характеристики водоема (скорость течения);

осваивают методы оценки скорости течения;

развивают творческие, коммуникативные, исследовательские компетенции;

— формируют навыки измерения скорости рек.

Применение

Работа может быть использована в рамках экологического практикума, на уроках физики 7, 10 классов в теме «Скорость», географии

8 класса «Водные ресурсы», во внеурочной деятельности, результаты могут быть представлены на конференциях в качестве проектного исследования.