Анализ объектов окружающей среды вода по

Химический анализ — это исследование химического состава и свойств вещества и особенностей их взаимодействия с окружающей средой. Применительно к объектам окружающей среды, химический анализ выявляет содержание вредных, токсичных и концерогенных примесей в почве, воде, в промышленных и бытовых отходах и в атмосферном воздухе. С помощью химического анализа можно определить насколько исследуемое вещество вредно для человека и для окружающей среды в целом.

Такие исследования включают в себя качественный и количественный анализ вещества. Для определений наличия и концентрации веществ используют химические методы, основанные на реакции определяемых веществ в растворах.

Помимо определения содержания вредных веществ химический анализ используется и в позитивном ключе. Например, с помощью химического анализа можно определить наиболее качественную почву для посадки культурных растений.

Лаборатория МежРегионЛаб работает со следующими объектами исследований:

Человеческий организм может переработать вредные вещества, которые содержатся в воде. Но только часть. Пределы содержания вредных веществ описаны в санитарных правилах СП 2.1.5.1059-01 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения».

Знание состава воды — очень важная информация. Позволит избежать не только проблем со здоровьем человека, но и обезопасит окружающую среду и сбережёт различные приборы. Вода с повышенным уровнем жёсткости, хлоридов, сульфатов испортит дорогую технику: Водонагреватели, бойлеры, насосы, стиральные машины и автомойки — срок службы этой техники зависит от качества подаваемой воды.

Химический анализ воды самая популярная услуга в нашей лаборатории. Стоимость зависит от количества показателей, которые вы хотите проверить. Более подробно об услуге читайте на странице Химический анализ воды

Химический анализ почвы проводится для определения её плодородности. Для каждого растения есть определённый состав почвы, при котором это растение развивается наиболее лучшим образом. Для фермера это больший урожай в более короткие сроки с меньшими затратами. Поэтому анализ почвы очень важная услуга, для тех кто работает на земле.

Анализ грунта необходим строителям для выявления степени пригондности этого грунта для строительства. Для разных составов грунта могут применяться совершенно различные технологии строительства зданий.

Донные отложения это очень сложная по своему составу структура. Донные отложения отражают состояние водных объектов. Поэтому при строительных работах вблизи водоёмов, например постройка моста, всегда следует производить и такой тип химического анализа.

Анализ промышленных, бытовых, пищевых отходов необходим для количественного и качественного определения содержания вредных веществ в отходах. На основании результатов исследований определяют класс опасности отходов. Это делается для оформления паспорта опасных отходов. Вся процедура регулируется Федеральным законом от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления».

У любого производства есть отходы. Даже у маленького офиса есть мусор в виде старых люминисцентных ламп или мусора после уборки помещений. А это I-ый и IV-ый классы опасности соответственно. Такие отходы обязательно должны иметь паспорт. Определить класс опасности лампочки легко, он всем известен, а вот класс опасности металлической стружки определить уже труднее. Всё зависит от условий, в которых она была произведена. Здесь и нужен химический анализ.

На качество атмосферного воздуха влияет деятельность любых производств. Даже обычная ферма изменяет его состав. Но всё же в больших городах состав воздуха определяется многочисленными промышленными предприятиями, различными ТЭЦ и, конечно, автомобильным транспортом, доля которого в общем загрязнении около 80%.

Контроллировать состав воздуха нужно начинать с его измерения. Если мы не знаем сколько и каких вредных веществ содержится в атмосферном воздухе, мы не сможем сказать, что на нас влияет и какое именно производство загрязняет воздух. В результате химического анализа воздуха выясняют, что именно содержится в воздухе. На основании таких отчётов экологи ищут источники загрязнения, предупреждают население и т. д.

Более подробно об услуге читайте на странице Химический анализ атмосферного воздуха

Химический анализ воздуха рабочей зоны по методологии практически не отличается от анализа атмосферного воздуха. Главное отличие в том, что к воздуху рабочей зоны с точки зрения предельно допустимых концентраций вредных веществ применяются более жёсткие требования.

Более подробно об услуге читайте на странице Химический анализ воздуха рабочей зоны

Чтобы заказать химический анализ позвоните нам по номеру 8 (812) 702-38-18

источник

Вернуться назад на Объекты окружающей среды

Проблема экологической безопасности — одна из острейших проблем всего человечества. Интенсивными темпами идет истощение природных ресурсов: сокращаются запасы нефти и природного газа, вырубаются леса, исчезают многие виды растений и животных.

Массовое применение удобрений и ядохимикатов при выращивании пищевых культур, выбросы токсичных элементов от промышленных предприятий и автотранспорта, повреждения нефтепроводов, загрязнение радионуклидами – все эти факторы способствуют ухудшению экологического состояния окружающей среды, в частности почвенного покрова и водоемов.

Это в свою очередь, может оказать негативное воздействие на здоровье человека (растет число заболеваний, вызванных неблагоприятной экологической обстановкой), отрицательно отразиться на качестве и количестве получаемого урожая.

Контроль за состоянием окружающей среды

Для предотвращения экологической катастрофы необходимы жесткие меры контроля хозяйственной деятельности человека. Этим целям служит экологическая экспертиза любых проектов, способных нанести вред природе, и постоянный мониторинг объектов окружающей среды. Контроль за состоянием окружающей среды требует анализа воды, почвы, грунта и т.д. на содержание в них тяжелых металлов и токсичных элементов.

Анализ почвы и воды позволяет оценить общее экологическое состояние и безопасность обследуемой территории, узнать химический состав, качество и пригодность территории для осуществления сельскохозяйственной деятельности или строительства жилого комплекса.

Ряд тяжелых металлов и токсичных элементов, таких как ртуть, свинец, мышьяк, кадмий, обладают высокой кумулятивной способностью в организме животных и человека. Поэтому в результате загрязнения этими металлами воды, почвы и растений, наибольшей опасности подвергаются именно конечные звенья пищевой цепи, в том числе человек. Для определения содержания химических элементов в объектах окружающей среды используются различные методы анализа.

Атомно-абсорбционный с электротермической атомизацией обладает высокой чувствительностью, однако требует достаточно много времени при анализе большого количества элементов. Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой гораздо менее времязатратный, однако уступает в чувствительности атомно абсорбционному с электротермической атомизацией.

Универсальным, быстрым и высокочувствительным является масс-спектрометрический метод с индуктивно-связанной плазмой. Появление на рынке относительно недорогих квадрупольных масс-спектрометров оснащенных колизийно-реакционными ячейками сделало данный метод анализа наиболее популярным в последнее время.

Загрязнение окружающей среды
Воздействие на окружающую среду
Охрана окружающей среды
Экологический мониторинг
Экологический мониторинг
Экологическая экспертиза
Экологический кризис
Экологические проблемы

источник

Состав атмосферы – результат длительных эволюционных процессов в недрах Земли и на ее поверхности, причем решающим фактором была деятельность зеленых растений, животных и микроорганизмов. Этот состав долгое время оставался практически неизменным.

За последние 100 лет содержание CO₂ в атмосфере возросло на 10%, причем большая его часть поступила за счет сжигание топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 100 лет количество CO₂ в атмосфере может удвоится. Это может привести к глобальным изменениям климата.

Сжигание топлива – основной источник загрязняющих атмосферу газов: CO, NO, SO₂. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца.

Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и частиц пыльцы растений), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т.д.). Интенсивный широкомасштабный вынос твердых частиц в атмосферу – причина изменений климата планеты.

Важный компонент стратосферы и мезосферы – озон. Общая масса озона при нормальном давлении составила бы слой толщиной 1,7-4 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца. Разрушение озона происходит при взаимодействии со свободными радикалами, NO, галогенсодержащими соединениями (в том числе фреонами).

Атмосферный воздух – один из важнейших факторов окружающей среды. Его состояние зависит от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленными предприятиями и транспортом. На 2001 год выбросы в атмосферу по Белгородской области составляют величины следующего порядка:

· твердые вещества – 26.5 тыс. т,

· газообразные вещества – 67,5 тыс. т, из них:

o оксид серы (IV) — 7,8 тыс. т,

o оксид углерода (II) – 39,2 тыс. т,

o оксиды азота – 12,4 тыс. т,

o летучие органические соединения – 1,2 тыс. т,

o прочие газообразные и жидкие вещества – 1,7 – тыс. т.

Среди городов области 52% всех выбросов от стационарных источников приходится на г. Старый Оскол, 24% — на г. Губкин, 13% — на г. Белгород, 1% — на г. Шебекино. По величине выбросов среди отраслей промышленности ведущее место принадлежит черной металлургии.

Контроль за состоянием атмосферы осуществляется силами Гидрометцентра на 8 стационарных постах. Белгородской лабораторией по мониторингу за состоянием окружающей среды проводится контроль за состоянием атмосферного воздуха в г. Белгороде и на 4 стационарных постах.

Как производится анализ воздуха, мы посмотрим в ходе нашей экскурсии в специализированную лабораторию, которая занимается анализом воздуха.

Гидросфера – водная оболочка Земли, 96% воды содержится в океане. Пресная вода на планете составляет менее 3% ее запасов, из низ 75% находится в Арктике и Антарктике. 20% приходится на подземные воды, и только 1% находится в реках, озерах и облаках. Вода – это единственное химическое соединение, которое в природных условиях существует в виде жидкости, твердого вещества (лед) и газа (пары воды). Природная вода – это раствор многих веществ, в том числе солей, газов, а также веществ органического происхождения, некоторые из них находятся во взвешенном состоянии.

Существует несколько классификаций химического состава природных вод. По одной из них все компоненты природных вод делят на шесть групп:

1. Главные ионы (макрокомпоненты), к которым относятся K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl — , SO₄ 2- , HCO₃ — , CO₃ 2- . В открытом океане, независимо от абсолютной концентрации, соотношение между главными компонентами основного солевого раствора остается примерно постоянным.
2. Растворенные газы: O₂, N₂, H₂S, NH₃, CH₄ и др.
3. Биогенные вещества (продукты жизнедеятельности организмов), главным образом, неорганическкие соединения азота и фосфора. Их концентрация в пределах пресных поверхностных вод изменяется в очень широких пределах: от следов до 10 мг/л. К биогенным элементам относятся соединения кремния и железа, главным образом в виде коллоидных растворов.
4. Растворенные органические вещества. Эту группу составляют вещества, придающие воде запах и цвет.
5. Микроэлементы: все металлы, кроме главных ионов. А также анионы.
6. Бактерии и микроорганизмы.

Человек чаще всего сталкивается с поверхностными природными водами и подземными водами.

За счет антропогенной деятельности человека состав природных вод может сильно изменяться. В воду попадают загрязняющие ее вещества: тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, синтетические ПАВ, фенолы и др. Концентрация конкретных примесей в воде характеризует ее свойства, совакупность которых и определяет качество воды.

Выделяют три группы показателей, определяющих качество воды:

· показатели, характеризующие органолептические свойства (совокупность свойств, которые непосредственно фиксируются различными органами чувств человека).К ним относятся запах, вкус, привкус, цветность, прозрачность, мутность;

· показатели, характеризующие химический состав воды;

· показатели, характеризующие эпидемическую безопасность воды.

o санитарно-микробиологические показатели;

o санитарно-химические показатели, к ним относятся ХПК и БПК.

Подземные воды являются основным источником питьевых вод, а также широко используются для нужд промышленности и сельского хозяйства. Состояние подземных вод зависит от общего состояния окружающей среды, условий эксплуатации подземных вод и техногенного воздействия на них. На территории области известно 14 водоносных горизонтов и комплексов.

На территории области насчитывается 500 рек и ручьев (протяженностью более 10 км) и свыше 1100 прудов и водохранилищ. Аналитический контроль показал, что качество воды в реках Северский Донец, Ворскла, Оскол, а также в Белгородском водохранилище – относится к 3 классу чистоты. Характерными загрязняющими веществами рек являются: железо общее, соединения меди, цинка, азот нитритов, БПК₅ и нефтепродукты.

Уровень загрязненности некоторых водоемов:

1. Белгородское водохранилище: содержание растворенного кислорода – 9,66 мг/дм 3 , БПК₅ – 3,10 мг/дм 3 (1,55 ПДК), ХПК – 13,9 мг/дм 3 (0,9 ПДК), по азоту нитритному – 4,2 ПДК, по нефтепродуктам – 1,2 ПДК, по марганцу – 5,7 ПДК.

2. р. Везелка: содержание растворенного кислорода – 9,34 мг/дм 3 , БПК₅ – 3,27 мг/дм 3 (1,64 ПДК), по азоту нитритному – 1,2 ПДК, по нефтепродуктам – 3,8 ПДК, по марганцу – 3,6 ПДК, по меди 3 ПДК, по фенолам 2 ПДК.

3. р. Нежеголь: содержание растворенного кислорода – 13 мг/дм 3 , БПК₅ – 2,46 мг/дм 3 (1,23 ПДК), по азоту нитритному – 9,35 ПДК, по меди 1 ПДК, по фенолам 3 ПДК.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 858 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Полезная информация по химии

Во второй половине 1970-х гг. вопросы, связанные с экологией точнее — с состоянием окружающей среды, стали во всем мире предметом серьезного беспокойства. Все последующие десятилетия люди, не переставая, обсуждали ряд тревожных природных явлений, которые угрожают не отдельным странам, а человечеству в целом.

1. Повышение средней температуры атмосферы. Считается, что оно связано с парниковым эффектом, вызываемым в свою очередь ростом концентрации углекислого газа в атмосфере.

2. Опасное усиление воздействия ультрафиолетовых лучей на живые организмы. По-видимому, усиленное солнечное облучение поверхности Земли, как и накопление в природе канцерогенных веществ (например, полиароматических углеводородов (ПАУ) и т. п.), ведут к повышению вероятности онкологических заболеваний. Полагают, что усиление ультрафиолетового облучения объясняется уменьшением концентрации озона в верхних слоях атмосферы. А последний эффект («озоновые дыры») в свою очередь считается результатом техногенного выброса озоноразрушающих веществ (фреонов, оксидов азота и др.) в атмосферу.

3. Кислотные дожди. В данном случае, в отличие от предыдущих, речь уже не идет о вероятностях и предположениях. Опасные для здоровья людей кислотные дожди, несомненно, являются прямым следствием техногенного выброса в атмосферу «кислотных газов» (диоксида серы, оксидов азота) и других веществ.

4. Постепенное ухудшение качества природной (а значит, и питьевой воды из-за сброса сточных вод в водоемы, а также из-за перехода в водоемы токсикантов из атмосферы. В природных водоемах содержание тяжелых металлов, фенолов и многих других токсикантов.

5. Радиоактивное загрязнение. Из-за возрастающего использования радиоактивных веществ и особенно из-за аварий на атомных электростанциях возрастает вероятность радиоактивного значения.

Эти и другие острые проблемы экологического характера вызвали к жизни мощные общественные движения, подтолкнули правительства к включению важных международных соглашений (Монреальский Киотский протоколы). Произошли определенные измененения в массовом сознании. Приняты соответствующие изменения в законодательстве, открыты экологические специальности в высших учебных заведениях, появилось и множество «экологических» книг и фильмов (иногда наивных и нелепых, иногда спекулятивных.

Для объективного рассмотрения всех перечисленных опасностей нужны и исключительно важны результаты химического анализа. Как видно из приведенного перечня, нужны данные по содержанию углекислого газа, озона, канцерогенных органических соединений, оксидов серы и азота, радиоактивных изотопов и множества других микропримесей. Определять эти вещества нужно в широком концентрационном диапазоне.

Анализом объектов окружающей среды аналитики начали заниматься довольно давно. Большой вклад в развитие соответствующих методов внесли отечественные аналитики: М. Т. Дмитриева, Е. А. Перегуд, Ю. Ю. Лурье и др. Однако в 1970-е гг. понадобилось определять множество ранее не определявшихся компонентов, прежде всего, органических веществ). Наиболее опасные из них, так называемые супертоксиканты (ПАУ, диоксины, некоторые пестициды), необходимо было определять на уровне 10 -8 — 10 -6 % и ниже. Этот уровень отвечает исследованию состава высокочистых веществ (полупроводниковых материалов). Но состав матрицы экологических объектов гораздо сложнее, и для определения супертоксикантов требуются более селективные и более сложные методики.

Совершенно новой проблемой стала необходимость регулярного (а лучше даже непрерывного) получения и переработки очень большого объема химико-аналитической информации, требуемой для всесторонней оценки загрязнения окружающей среды. Такие объекты анализа, как, например, «атомные» материалы или материалы электроники характеризовались гораздо меньшим числом показателей; исследовать надо было относительно небольшо число проб, состав которых был практически неизменным во времени. В случае же экологических объектов требуется анализировалось громадное число проб (из разных точек), обеспечивая представительность данных по каждому из множества показателей. Чтобы данные по разным точкам можно было сопоставлять, нужно бьло получать их по надежным и однотипным (или даже унифицированным) методикам. Причем в каждой точке надо отбирать новые и новые пробы — ведь состав объекта (например, атмосферного воздуха) непрерывно меняется. Поэтому потребовал автоматизированные аналитические системы, оценивающие загрязнение водной или воздушной среды по данным множества станций и постов, где стоят автоматизированные анализаторы. Здесь не только возможен, но и незаменим компьютерный анализ данных, накопленных за длительный срок: как меняется загрязнение, где источники выбросов, каковы объем и периодичность выбросов и т. п. Таким образом, чтобы поднять на новую ступень организацию аналитического контроля объектов окружающей среды, требовать не только новые методы анализа (чувствительные, селективные высокопроизводительные и экспрессные), но и новая методология эколого-аналитического контроля. Анализ объектов окружаюшей среды с конца 1970-х гг. стал, вероятно, самым популярным направлением нашей науки, полем деятельности многих тысяч аналитиков-исследователей и огромного числа работников контрольно-аналитических лабораторий. Статьи, посвященные анализу экологических объектов, стали занимать большое место в журналах по аналитической химии, вытесняя материалы по другим объектам. Были созданы и специальные журналы, например «International Journal of Environmental Аnа1уtica1 Сhemistrу». Частыми и многочисленными стали конференции по методам и результатам анализа экологических объектов, например регулярный Международный симпозиум по аналитической химии окружающей среды (International Symposium on Environmental Аnа1уtica1 Сhemistrу).

Напомним, что к объектам окружающей среды обычно относят воздух, воду, донные отложения, отчасти почвы (только в аспекте загрязнения последних вредными веществами, в основном антропогенного происхождения). Воздух как объект анализа включает практически все его «виды»: чистый атмосферный воздух в заповедниках, воздух в населенных пунктах, воздух рабочей зоны (в заводском цехе, шахте и т.д.), который всегда чем-то загрязнен. Разве что выдыхаемый воздух — объект скорее медицинский. То же самое можно сказать и о воде: это атмосферные осадки, пресные поверхностные воды рек, озер, прудов, морские воды, подземные воды разной минерализации, сточные воды. Только городские питьевые воды и водные технологические растворы не считаются объектами окружающей среды.

В практическом анализе объектов окружающей среды первостепенное значение имело и имеет нормирование, установление предельных допустимых концентраций тех или иных компонентов (или предельного объема выбросов). Другими словами тический анализ воздуха или воды — это контроль, проверка ответствия реальных содержаний некоторым заданным нормам. Нормы задают не аналитики: устанавливают их (на основании исследований), например, врачи-гигиенисты, а утверждают, придают им силу закона уполномоченные на то государственные органы. В СССР это было Министерство здравоохранения при участии Госкомгидромета, Госкомэкологии, в СЩА Агенство по охране окружающей среды. В СССР действовали нормы — предельно допустимые концентрации (ПДК.); их периодически пересматривали; от. дельные нормы устанавливали для объектов разного типа, напри. мер для вод рыбохозяйственного назначения, для питьевых вод и т.д. Сводки таких норм не раз издавались в виде отдельных книг

Ясно, однако, что и ненормируемые компоненты могут быть достаточно вредными, равно как и продукты химической трансфор. мации нормируемых веществ. Поэтому аналитики-исследователи все гда старались создавать методы и средства обнаружения и количе ственного определения широкого круга веществ, в том числе и не нормируемых в данный момент. Кроме того, обращали внимание на интегральные показатели (например, общая токсичность воды), обобщенные показатели содержаний (общее содержание органического вещества, фенольный индекс, сумма тяжелых металлов и т.д.), на технику пробоотбора и методологию скрининга проб. Все это, разумеется, развивалось и создавалось не сразу, за этим стояла история, во всяком случае — история второй половины XX в.

источник

Мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Лабораторный анализ атмосферного воздуха, природных вод, почвы (стр. 1 )

Министерство образования и науки Краснодарского края

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края

МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ.

ЛАБОРАТОРНЫЙ АНАЛИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ПРИРОДНЫХ ВОД, ПОЧВЫ

по выполнению лабораторных работ для студентов специальности

02.02.01 Рациональное использование природохозяйственных комплексов

Мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Лабораторный анализ атмосферного воздуха, природных вод, почвы: Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 02.02.01 Рациональное использование природохозяйственных комплексов / , — Краснодар: ГБПОУ КК КТК, 2014. – 121 с.

В предлагаемом учебно-методическом пособии излагаются теоретические представления о современных методах определения загрязняющих веществ в окружающей природной среде, представлены современные экоаналитические методы определения приоритетных загрязнителей воды, воздуха и почвы, приводятся контрольные вопросы для самостоятельного изучения. Кроме того в пособии рассмотрены правила работы в аналитической лаборатории и порядок ведения лабораторного журнала. Это поможет студентам эффективно и грамотно организовать самостоятельную работу при изучении курса МДК.01.01 Мониторинг загрязнения окружающей природной среды.

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии технологии и экологии 14.01.15 г., протокол № 5.

, к. х.н., преподаватель ГБПОУ КК КТК

1 Правила работы в аналитической лаборатории

2 Ведение лабораторного журнала

3 Определение загрязнителей в месте отбора (лабораторные работы №№ 1,2)

4 Лабораторный анализ атмосферного воздуха, осадков и снежного покрова (лабораторные работы №№ 3-12)

5 Лабораторный анализ природной, питьевой и сточной воды

(лабораторные работы №№ 13-29)

6 Лабораторный анализ почвы

(лабораторные работы №№ 30-35)

Мониторинг загрязняющих веществ в объектах окружающей среды давно уже стал насущной необходимостью, поскольку постоянно меняется не только качественный и количественный состав загрязнителей, но и неуклонно растёт их число. В воздухе, воде и почве аккумулируется не менее нескольких тысяч токсичных соединений (антропогенные выбросы и выбросы автотранспорта), определение которых в полном объёме является чрезвычайно проблематичным.

В некоторых странах определены списки приоритетных загрязнителей природной среды, которые для различных матриц (вода, почва, воздух и др.) содержат примерно 100-150 наиболее опасных загрязнителей, постоянно встречающихся в различных объектах окружающей среды. Их определение необходимо для оценки качества воздуха и воды и степени загрязнения почвы (оценка экологической ситуации), а также для постоянного контроля загрязнителей при функционировании систем очистки с целью выяснения динамики их роста (или снижения) и изучения возможных изменений (превращений) под действием различных факторов.

Такие списки есть в США и странах Европейского сообщества (ЕС), но в России пока ещё нет научнообоснованных (с точки зрения экологии, токсикологии, гигиены, клинической медицины и экоаналитики) перечней приоритетных загрязнителей для воды, воздуха или почвы, что затрудняет рутинный контроль за их содержанием в различных природных средах.

Проведение мониторинга природных объектов затрудняется тем, что в России стратегия экологического химического анализа, как правило, подразумевает определение индивидуальных загрязнителей по индивидуальным методикам, что практически невыполнимо, так как таких методик (по числу нормированных токсичных веществ в воздухе, воде, почве и биосредах) насчитывается в России более 7000, и их использование для этих целей предоставляется по меньшей мере абсурдным. В самом деле, трудно представить, как должен действовать аналитик-практик, определяя (например, в воде) по индивидуальной методике сначала бензол, затем толуол, ксилолы и т. д.

Такого рода анализы не имеют смысла, так как в воде (как и в других матрицах-воздухе, почве, донных осадках, твёрдых отходах и пр.) обычно присутствует целая группа органических загрязнителей одного класса: 20-30 алкилбензолов, столько же галогеноводородов и многих других органических соединений. В смеси загрязнителей из 100 и более компонентов невозможно за реальное время определить по индивидуальным методикам каждый из этих компонентов. По этой причине зарубежные методики давно уже ориентированы на одновременное определение целых классов органических соединений с использованием традиционных для экоаналитики методов идентификации и количественного анализа.

В настоящем пособии мы постарались наиболее полно представить современные экоаналитические методы определения приоритетных загрязнителей воды, воздуха и почвы, исходя из возможностей учебной лаборатории.

В руководстве приведены подробные инструкции по выполнению 35 лабораторных работ, а также контрольные вопросы к каждой из них. На лабораторные работы в соответствии с рабочей программой отводится 96 часов.

Перед проведением каждой лабораторной работы необходимо проработать соответствующий теоретический материал и ознакомиться с правилами безопасности труда при работе в лаборатории.

Все работы выполняются только в учебной лаборатории колледжа. По окончании работы следует оформить её и ответить на контрольные вопросы. К экзамену по курсу курса МДК.01.01 Мониторинг загрязнения окружающей природной среды допускаются только обучающиеся, выполнившие все лабораторные работы и защитившие их у преподавателя.

1 ПРАВИЛА РАБОТЫ В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

При выполнении лабораторных работ студенту необходимо приобрести основные навыки по технике химического эксперимента, поэтому с начала работы необходимо усвоить правила, являющиеся общими для всех химических лабораторий.

Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо полностью ознакомиться с методикой ее выполнения, составить план работы.

Во время работы необходимо поддерживать порядок и чистоту как на рабочем месте, так и в лаборатории.

Не загромождать рабочее место посторонними предметами (сумками, посудой, лишним оборудованием и т. д.)

Не загрязнять реактивы, не оставлять открытыми реактивные склянки.

Опыты, связанные с использованием веществ с резким запахом, выделением газов, дыма, проводить в вытяжном шкафу.

Экономно расходовать реактивы, воду, электроэнергию.

Пользоваться только исправным электрооборудованием.

По возможности следует экономить рабочее время, длительные операции выполнять параллельно с другими операциями.

После окончания работы вымыть посуду, убрать рабочее место, привести в порядок лабораторию. Выключить электроприборы и воду. Сдать рабочее место преподавателю.

2 ВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ЖУРНАЛА

Оформлять лабораторный журнал четко, кратко, по установленной форме. Все записи вести во время занятий непосредственно в лабораторный журнал, а не на отдельных листах.

Учитывая достаточную насыщенность лабораторного практикума, рекомендуется при ознакомлении с методикой составить план работы, где кратко, указать какие реакции следует выполнить. По записям плана оформить лабораторный журнал полностью. Оформление каждой работы начинать с новой страницы, записи вести на обеих страницах по форме.

1. Наименование лабораторной работы;

3. Теоретическая часть (кратко);

5. Обработка результатов (результаты полученных измерений, градуировочный график, расчет по формулам ит. д.);

7. Контрольные вопросы (письменные ответы по желанию).

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В МЕСТЕ ОТБОРА

Измерение радиоактивного фона радиометрами. Отбор проб радиоактивных аэрозолей. Оценка радиоактивной обстановки исследуемой местности

Цели: 1. Изучить устройство и принцип действия радиометра;

2. Научиться измерять радиоактивный фон; отбирать радиоактивные аэрозоли и оценивать радиоактивную обстановку местности.

Техника безопасности. К выполнению лабораторной работы допускаются лица, знающие правила техники безопасности при работе с радиоактивными веществами.

Сущность метода. Метод основан на способности излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К таким изменениям среды относятся: изменения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов); люминесценция (свечение) некоторых веществ. Под воздействием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа: электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами создается электрическое поле. При наличии электрического поля в ионизированном газе возникает направленное движение заряженных частиц, т. е. через газ проходит электрический ток, называемый ионизационном. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений.

Радиоактивные аэрозоли (РА) – это естественные или искусственные аэрозоли с радиоактивной дисперсной фазой.

Естественные РА возникают в результате радиоактивного распада изотопов радона, выделяемых с поверхности почвы в атмосферу, а также при взаимодействии частиц космического излучения с ядрами атомов химических элементов, входящих в состав воздуха. Образующиеся при этом радиоактивные атомы оседают на частицах нерадиоактивной атмосферной пыли. С поверхности почвы ветром уносится в атмосферу и пыль, содержащая радиоактивные изотопы калия, урана, тория и др. Некоторое количество РА попадает в атмосферу с космической пылью и метеоритами.

источник

• Понятийный аппарат
• Характеристика водных экосистем и воды как фактор окружающей среды

2.Экспериментальная часть. Исследование качества воды

2.1 Практическая работа № 1: «Биоиндикация качества воды по животному населению»

2.2 Практическая работа № 2: «Определение степени загрязнения водоема по индексу Гуднайта и Уитлея»

2.3.Практическая работа № 3: «Органолептические методы»

2.4 Лабораторная работа №4. «Определение запаха воды»

2.5 Лабораторная работа №5 «Определение фосфатов»

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение «вода — это жизнь». Без воды не один живой организм не может существовать. В частности, человек без воды может прожить не более трех суток. Но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами.

Ткани живых организмов в среднем состоят на 70% из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% — это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% — пресная. Из этого количества пресной воды три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Доступная живым организмам вода заключена в их тканях. Для образования 1кг биомассы дерева расходуется до 500кг воды, то есть, вода – это важнейший биоресурс планеты. Поэтому её нужно расходовать рационально.

Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца. Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, океаны загрязнены. Появление на их поверхности нефтяной плёнки уменьшило количество испаряемой воды в гидросфере. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий, например, многолетние катастрофические засухи в пустынных зонах. Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена. Основным источником питьевой воды являются малые реки, которые больше всего загрязняются промышленными предприятиями.

На рубеже веков разнообразная деятельность человека, связанная с экстенсивным производством, привела к угрозе потери природных ресурсов Земли и поставила задачу сохранения и защиты природы на первое место среди всех глобальных проблем.

Теоретические и экспериментальные основы исследования водных экосистем и их качества разработаны известными русскими учеными — Г.Г.Винбергом, С.Н.Скадовской, Е.А.Тимофеевой – Ресовской.

Загрязнение поверхностных вод токсикантами — это один из показателей общего ухудшения состояния природной среды, т. е. критерием антропогенной нагрузки. Очистка воды в природе — непременное звено в цикле водооборота. Любые типы загрязнений при самоочищении воды, в конечном счете, оказываются сконцентрированными в виде продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, высших растений и животных и в итоге скапливаются на дне, в детрите. Искусственные системы очистки воды основаны на использовании процесса минерализации и концентрирования загрязнителей; они имитируют природные объекты — стоячие и проточные водоемы, болота, пойменные земли.

Целью исследования является определение уровня антропогенной нагрузки на водные объекты. В соответствии с данной целью необходимо реализовать следующие задачи:

— изучить теоретический материал по проблеме «Оценка качества окружающей среды по состоянию водных объектов»;

— определить предмет и объект исследования;

— подготовить образцы воды для реализации следующих методик:

-определение прозрачности воды;

— получить результаты исследования;

— дать интерпретацию полученных данных.

Пояснительная записка

Данное методическое указание к лабораторной работе на тему: ««Оценка качества окружающей среды по состоянию водных объектов» состоит из следующих разделов:

— Характеристика водных экосистем и воды как фактор окружающей среды;

— Водные биоресурсы и их рациональное использование;

— Биоиндикация качества воды по животному населению;

— Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу;

Данное методическое указание предназначено для использования во время практических работ в городских условиях.

Целями практических работ в городских условиях являются проверка и закрепле­ние теоретических знаний, полученных на лекциях и семинар­ских занятиях по вопросу оценка качества окружающей среды по состоянию водных объектов на исследуемой территории.

— научиться проводить биоиндикацию качества воды по животному населению;

— проанализировать полученные данные и сформули­ровать выводы о степени опасности водоемов на исследуемой территории;

— научиться правильно определять уровень радиации в помещении и на прилегающей к образовательному учреждению территории.

В материалах методических указаний использованы данные из опубликованных ранее учебных пособий, атласов и справочников по дисциплине.

1.Общие положения

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода одержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000— 20000, а в воде океанов— около 35000 мг/л. Вода соленых озер — 200000 мг/л и более. Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой. Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными (от греческого слова «сапрос» — гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на полисапробные, мезосапробные (подразделяемые на альфа-мезосапробные и бета-мезосапробные) и олигосапробные. В полисапробной зоне водоема органических веществ много, кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов. В мезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ. Есть различия между альфа- и бета-мезосапробной зонами. Вода в альфа-мезосапробной зоне умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало. В бета-мезосапробной зоне органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления — азотная и азотистая кислоты, много кислорода. В олигосапробной зоне практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая. В программе школьного экомониторинга предлагается изучение воды природных поверхностных водоемов (рек, прудов, озер, ручьев, каналов и т. д.) биоиндикационными физико-химическими методами.

1. Вода – прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме) и запаха. Химическая формула: Н₂O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном— водяным паром.
2. Биоиндикация – оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов.
3. Трофность воды – характеристика местообитания (почвы, водоёма) по его биологической продуктивности, обусловленной содержанием биогенных элементов.
4. Эвтрофикация – процесс обогащения водных систем биогенными элементами.
5. Биогенные элементы – вещества, являющиеся продуктами метаболизма живых организмов, часто выступают в качестве загрязнителей.
6. Экосистема (от греч . oikos – жилище, местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.), в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии.
7. Сапробность – комплекс физиолого-биохимических свойств организма, обусловливающий его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, т. е. с той или иной степенью загрязнения.
8. Качество вод — совокупность свойств и характеристик вод, обеспечивающая удовлетворение обусловленных или предполагаемых потребностей в ней в соответствии с ее назначением.
9. Планктон – совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды.
10. Фитопланктон – совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться, — важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом.
11. Зообентос – совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды.
12. Биотестирование – использование в контролируемых условиях биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов.
13. Консументы – это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.
14. Детрит – мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения.
15. Гидробионты – морские и пресноводные организмы, постоянно обитающие в водной среде. К гидробионтам также относятся организмы, живущие в воде часть жизненного цикла, то есть земноводные. Существуют морские и пресноводные гидробионты, а также живущие в естественной или искусственной среде, имеющие промышленное значение и не ставшие таковыми.
16. Гидробиология – наука о жизни и биологических процессах в воде.

1.2 Характеристика водных экосистем и воды как фактор окружающей среды

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере исторического развития общества, стремительно увеличивается влияние на природу, вызываемого научно- техническим прогрессом.
Уже сейчас во многих районах земного шара наблюдаются большие трудности в обеспечении водоснабжения и водопользования в следствие качественного и количественного истощения водных ресурсов, что связано с загрязнением и нерациональным использованием воды.
Загрязнение воды преимущественно происходит вследствие сброса в нее промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов. В некоторых водоемах загрязнение настолько велико, что произошла их полная деградация как источников водоснабжения.
Небольшое количество загрязнений не может вызвать значительное ухудшение состояния водоема, так как он имеет способность биологического очищения, но проблема состоит в том, что как правило количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в воду, очень велико и водоем не может справиться с их обезвреживанием.
Водоснабжение и водопользование часто осложняется биологическими помехами: зарастание каналов снижает их пропускную способность, цветение водорослей ухудшает качество воды, ее санитарное состояние, обрастание создает помехи в навигации и функционировании гидротехнических сооружений. Поэтому разработка мер с биологическими помехами приобретает большое практическое значение и становится одной из важнейших проблем гидробиологии.
Из-за нарушения экологического равновесия в водоемах создается серьезная угроза значительного ухудшения экологической обстановки в целом. Поэтому перед человечеством стоит огромная задача охраны гидросферы и сохранения биологического равновесия в биосфере.

Гидросфера вместе с ее населением играет большую роль в жизни человека, которая с прогрессом цивилизации непрерывно возрастает. Водоемы все интенсивнее используют для питьевого и технического водоснабжения как рыбохозяйственные угодья и зоны рекреации, для целей энергетики и навигации и во многих других отношениях. Поэтому по мере освоения гидросферы все большее значение приобретает ее биологическое изучение в интересах оптимизации природопользования и охраны среды. Этими вопросами занимается гидробиология.

Водные биоресурсы и их рациональное использование.

В результате роста и размножения гидробионтов в водоемах происходит непрерывное образование биомассы. Это экосистемное явление называют биологической продуктивностью, сам процесс образования биомассы — биологическим продуцированием, а новообразованную биомассу — биологической продукцией. Биологическая продукция — только часть биоорганической продукции — всего органического вещества, создаваемого организмами в процессе своей жизнедеятельности. Биопродуктивность экосистем реализуется в форме образования организмов, полезных, безразличных или вредных для человека. В связи с этим исходя из текущих запросов практики можно говорить о биохозяйственной продукции -биомассе организмов, имеющих в настоящее время промысловое значение. Вне зависимости от интересов практики различают продукцию первичную и вторичную. Первая представляет собой результат биосинтеза органического вещества из неорганического в процессе жизнедеятельности гидробиантов-автотрофов. Вторичная продукция образуется в процессе трансформации уже имеющегося органического вещества организмами-гетеротрофами.
Биопродуктивность гидросистем можно рассматривать в двух планах: природном (биосферном) и социально экономическом. В первом случае результаты продуцирования безотносительно к интересам человека, как одну из особенностей круговорота веществ в экосистеме, как одну из функций экосистем — блоков биосферы. С социально-экономической точки зрения биопродуктивность характеризуется величиной вылова гидробиантов, используемых человеком. В этом случае продуктивность определяется как свойствами самих эксплуатируемых экосистем, так и формой их хозяйственного освоения.
Организмы, используемые в качестве объектов промысла, образуют биологические ресурсы водоемов. В историческом процессе становления природы для человека все большее число гидробиантов вовлекается в сферу общественного производства и становится биоресурсами людей. Гидробианты в воспроизводство которых вкладывается труд -это уже не биоресурсы, а возделываемое сырье.
Из огромного числа гидробиоитов только очень немногие представители флоры и фауны используются человеком в качестве биологического сырья. Этим в значительной мере объясняется тот факт, что водные растения и животные составляют 3% в пище людей, хотя первичная продукция гидросферы только в 3 раза меньше первичной продукции суши. Поэтому перспективная оценка биологических ресурсов гидросферы должна исходить не только из учета возможного вылова объектов, добываемых в настоящее время.
В отличие от полезных ископаемых биологические ресурсы относятся к самовоспроизводящимся. Следовательно, их величина в гидросфере определяется не количеством имеющихся промысловых организмов, а их приростом, т.е. продукцией. Мерой реализации этой продукции служит промысел.
Объем устойчивого промысла водных организмов определяется величиной их естественного воспроизводства. Поэтому промысел не должен превысить естественных природных популяций и учитывать особенности их воспроизводства (сроки, места, орудия лова и т.д.). Охрана и повышение эффективности естественного воспроизводства представляют собой важную меру укрепления сырьевой базы промысла, равно как и обогащение водоемов новыми промысловыми объектами за счет акклиматизации.
Промысел водных организмов не всегда легко отличить от «урожая» при искусственном разведении, т.к. существует множество переходных форм между этими двумя видами биосырья.
В настоящее время мировой промысел гидробиоитов составляет около 20% животных белков, потребляемых человеком. До начала 70-х годов он быстро возрастал, затем стабилизировался. Среди рыб значительную долю в промысле составляют сельдевые, тресковые, скумбриевые и ставридовые. В меньшем количестве добываются тунцовые, мерлузовые и комбаловые, еще меньше отлавливаются лососевые.
Среди нерыбных объектов, добываемых в водоемах в настоящее время, первое место по массе занимают моллюски. Из них в наибольшем количестве добываются двустворчатые моллюски, в значительном количестве — головоногие моллюски (больше половины из них -кальмары). Из ракообразных наибольшую роль в промысле играют крабы и креветки.
Мировой промысел гидрофитов основан преимущественно на добыче красных и бурых водорослей. В гораздо меньшем количестве добывают зеленые. Значительная часть водорослей используется для йода и других технических и медицинских продуктов.
В настоящее время уровень использования гидробионтов в отношении большинства традиционных объектов промысла достиг величин, близких к предельным. Во многих случаях наблюдается перелов гидробионтов; что означает, что воспроизводительная способность их популяций уже не может компенсировать убыль в результате промысла. В 1770г. был убит последний экземпляр замечательного растительноядного млекопитающего — стеллеровой (морской) коровы. Почти исчез в наше время гренландский кит, взятый под охрану слишком поздно, под угрозой исчезновения находится синий кит. Среди рыб наблюдается перелов многих легко поддающихся добыче камбал, сельдей. В ряде районов в чрезвычайно напряженном состоянии находятся запасы крабов. Поэтому с необычайной остротой встает вопрос об охране и повышении естественного воспроизводства биоресурсов.
Серьезный вред воспроизводству промысловых гидробионтов может наносить гидротехническое строительство, в частности сооружение плотин, перерезающих естественные миграционные пути рыб. Например, гидростроительство на Волге и Куре резко нарушило условия естественного размножения осетровых, в связи с чем пришлось принять меры по организации искусственного воспроизводства. Огромное количество молоди гибнет, попадая в оросительные системы и в турбины гидроэлектростанций. Для предупреждения захода молоди в каналы оросительной системы, в турбины электростанций создают различные заградители, в частности электрические.
Естественное воспроизводство промысловых организмов часто подрывает неправильная организация их вылова. В связи с этим необходимо научное обоснование регулирования промысла: оно должно сводится не только к установлению необходимого объема вылова, но и к установлению сроков и мест промысла, регламентирование способов и орудий лова.
Проблема охраны, повышения эффективности естественного воспроизводства биоресурсов осложняется тем, что приходится в решать в условиях комплексного использования водоемов, учитывая интересы самых разных отраслей народного хозяйства связанных с использованием водоемов.
Большое значение для усиления естественного воспроизводства промысловых организмов имеет борьба с их пищевыми конкурентами, врагами и паразитами. Огромное количество рыб погибает от вирусных и бактериальных заболеваний. Основной элемент в комплексе мер борьбы с паразитами прудовых рыб — профилактика заболеваний, в частности контроль за перевозками рыб. Помимо комплекса профилактических мероприятий, проводятся лечебные.
Термином «акклиматизация» обозначают целенаправленную деятельность человека по обогащению флоры и фауны новыми компонентами. В биологическом смысле под акклиматизацией понимают приспособление организмов к существованию за пределами собственного ареала после переселения в новые места обитания. Акклиматизация характеризуется не только выживанием и размножением переселенных особей, но и нормальным развитием последующих поколений, т.е. натурализацией вида.
Из промысловых организмов акклиматизируются рыбы, ракообразные, моллюски и водные млекопитающие.
Акклиматизация организмов является одной из первых составляющих частей аквакультуры (в узком смысле слова «аквакультура» понимается как промышленное выращивание гидробионтов по определенной технологической схеме с контролем над всеми основными звеньями процесса). Дальнейшее развитие аквакультуры сводится к преобразованию экосистем, их конструированию в интересах оптимизации производства биосырья в водоемах.

Загрязнение водоемов

Под загрязнением водоемов понимается ухудшение их экологического значения и биосферных функций в результате антропогенного поступления в них вредных веществ.
При загрязнении водоемов наблюдается нарушение отдельных физиологических функций, изменение поведения, снижение темпа роста, увеличение смертности, изменение наследственности особе. Загрязнения также могут изменить некоторые показатели популяции: изменение численности гидробионтов и биомассы, рождаемости и смертности, половой и размерной структуры и ряда функциональных свойств. К этому следует добавить хаотичность внутрипопуляционных отношений, играющих огромную роль в коммуникации особей.
На биоцентрическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообщества, поскольку одни и те же загрязняющие вещества по- разному влияют на разные компоненты биоценоза. В конечном счете происходит деградация экосистемы — ухудшение ее как элемента среды человека и снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценивание в хозяйственном отношении.
Каждое из токсических веществ обладает определенным механизмом действия и обуславливает специфический механизм реагирования. Гидробионты, их популяции и гидробиоценозы обнаруживают различную чувствительность и устойчивость к токсинам.
Из загрязненных веществ наибольшее значение для водных экосистем имеют нефть и продукты ее переработки, пестициды, соединения тяжелых металлов и т.п. Чрезвычайно опасным стало загрязнение водоемов различными продуктами радиоактивного распада — радионуклидами или радиоизотопами. Все большее беспокойство вызывает загрязнение и осоление пресных водоемов вследствие выпадения «кислотных дождей», когда в атмосферной влаге растворяются газы и некоторые другие вещества, выбрасываемые в воздух промышленными предприятиями. Значительную роль в загрязнении водоемов играют бытовые стоки, лесосплав, отходы деревообрабатывающих предприятий и многие другие виды загрязнения, не относящиеся к токсичным, но ухудшающие среду гидробионтов.

2.Экспериментальная часть. Исследование качества воды

2.1 Практическая работа № 1: «Биоиндикация качества воды по животному населению»

2.1.1Отбор и обработка проб для анализа

Количество участков реки, выбираемых для обследования, определяется целями работы. При исследовании качества воды на всем протяжении водотока места отбора проб выбирают через равные интервалы от истока до устья. Если исследуется влияние конкретного источника загрязнения, качество воды может определяться на небольшом числе участков ниже и выше по течению от него.

При выборе участков отбора проб следует учитывать ряд условий. На них не должно быть мелководий с густой водной растительностью, а также затонов с застойной водой. И в том, и в другом случае донное население может значительно отличаться от такового на участках реки с нормальной скоростью течения воды. Очень важно, чтобы в пробах на каждом из обследованных участков были представлены донные организмы различных биотопов: илистых, песчаных и каменистых грунтов; скоплений растительности, а также ее остатков; погруженных в воду стволов, веток и иных предметов и т. п. Чем разнообразнее участок по числу местообитаний, тем число проб должно быть больше. Но и на участках с однообразным дном число проб не должно быть менее трех. Пробы грунта с обитающими в нем донными организмами отбирают с помощью специальных ловушек: закидной драги и сачкового скребка. Закидная драга представляет собой треугольную пирамиду, основанием которой служит треугольник из стальных полос, а ребрами — стальные прутья, жестко скрепленные друг с другом (в вершине пирамиды), а также с углами основания. Длина стороны основания — 25см, высота пирамиды — 50 — 75см. Боковые стороны пирамиды обшиваются прочным сетчатым материалом (например, мельничным газом). Драга применяется для облова удаленных от берега участков дна. Для этого ее закидывают с берега или с лодки и волокут по дну с помощью веревки или тросика.

Скребок представляет собой сачок, имеющий в нижней части дугообразного обода заточенную металлическую пластинку длиной 25см. Сачок, как и драгу, обшивают прочной сетчатой тканью. Во время отбора проб движение сачка и драги следует направлять против течения, чтобы отловленные организмы не вымывались из них водой. После каждого наполнения ловушек донным материалом пробы промывают непосредственно в этих же ловушках и помещают в эмалированные емкости с крышками. Отбор организмов из промытого грунта обычно ведут на месте отбора проб. При этом небольшую порцию грунта переносят в кювету с водой и с помощью пинцета перекладывают животных в баночки с 4%-ным раствором формалина. На баночки наклеиваются этикетки, на которых указываются название реки, а также дата и место отбора пробы. Допускается разбор проб и в лаборатории. Промытые пробы могут храниться в холодильнике в течение 1 — 2 суток.

2.1.2. Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения. Чистые водоемы заселяют личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды. Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина).

Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска).

Показателем качества воды может служить биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоемов, вода которых содержит оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, в ней отсутствуют вредные газы и химические соединения, способные ограничить обитание беспозвоночных животных.

Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных, обнаруженных в сачке. Взятая проба может быть разобрана сразу на берегу водоема, если позволяет погода, или перенесена в лабораторию (классную комнату) и рассмотрена там. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри или эмалированные ванночки. Содержимое чашек Петри тщательно разбирается и определяется по видам и группам видов беспозвоночных животных. В исследуемой пробе определяют ключевые виды и группы сопутствующих видов. Под группой сопутствующих видов в одних случаях понимают род или семейство, или класс беспозвоночных, в других — каждый вид. Например, под группой подразумевают весь класс малощетинковых кольчецов (кроме рода трубочников), семейство ручейников, семейство хирономид, каждый вид плоских червей, пиявок, моллюсков, ракообразных, стрекоз, мух, жуков, водных клещей.

Используя предложенную методику, учитель вместе с учащимися может обследовать малые реки в своем районе, полученные данные нанести на карту и с ее помощью определить реальных загрязнителей. Подобные полевые исследования позволят учащимся по-новому увидеть экологические проблемы родного края и принять реальные меры по оздоровлению малых рек.

Отчет должен содержать следующую таблицу

Таблица 2.1.1 Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным

источник