Гидробиологический анализ озер Окуневое и Ледовое Мурманской области РФ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

С увеличением темпов технического прогресса все ярче проявляется воздействие хозяйственной деятельности человека на окружающую его природную среду. Среди проблем, обусловленных этим воздействием, важное место заняла проблема чистой воды, поскольку поверхностные воды оказались наиболее чувствительным звеном природной среды. Без тщательного контроля состояния последних невозможно предупредить возникновение неблагоприятных экологических ситуаций. Известно, что качество воды, ее биологическая полноценность в значительной мере определяется состоянием биогидроценозов. Поэтому из всех существующих систем контроля качества природных вод только система гидробиологического контроля дает непосредственную оценку состояния биогидроценозов, и в этом ее основное преимущество перед другими системами контроля и качества вод. Все это настоятельно требует широкого внедрения в практику экологического мониторинга методов гидробиологического анализа. Гидробиологический анализ, будучи важнейшим элементом системы контроля загрязнения поверхностных вод и донных отложений, позволяет:

оценивать качество поверхностных вод и донных отложений как среды обитания организмов, населяющих водоемы и водотоки;

определять совокупный эффект комбинированного воздействия загрязняющих веществ;

определять трофические свойства воды;

устанавливать возникновение вторичного загрязнения, а в некоторых случаях специфический химизм и его происхождение;

устанавливать направления и изменения водных биоценозов в условиях загрязнения природной среды;

определять экологическое состояние водных объектов и экологические последствия их загрязнения.

1. Литературный обзор

1.1 Озеро Окуневое

Озеро Окуневое расположено в северо-восточной части г. Мурманска вытянуто в направлении с севера на юг.

Рис. 1. Картосхема расположения на оз. Окуневое. Точками обозначены пункты взятия проб

Точка 1. Отбор проб производился на расстоянии 1,0 - 1,5 м от берега на глубине 0,3 -0,4 м. Вода прозрачная, грунт илистый, на дне имеется мусор. Вдоль берега тянется травянистое болото, поросшее сфагновым мхом, осоками, пущей.

Точка 2. Отбор проб производится на расстоянии 0,1 -0,4 м о берега. Прибрежная часть (фиталь) заиленная, глубина у берега 0,45 - 0,5 м.

Точка 3. Отбор проб производился на расстоянии 1,0 - 1,2 м от берега на глубине 0,4 - 0,5 м. Вода прозрачная, растительность, сходная с растительностью наблюдаемой в точке 1.

1.2 Озеро Ледовое

Оз. Ледовое имеет тектоническое происхождение. Длина оз. 0,33 км, максимальная ширина 0,25 км, средняя глубина 7,4 м, наибольшая глубина 15,1 м; площадь водной поверхности 0,053 кв. км., объем воды 390 000 куб. м., площадь водосбора 3,31 кв.км. Расположено почти в центре города Мурманска, между Кольским проспектом и Горелой горой.

Рис. 2. Картосхема расположения на оз. Ледовом. Точками обозначены пункты взятия проб

Точка 1. Отбор проб производится на расстоянии 1 м от берега на глубине примерно 0,5 м. Вода слабо мутная, грунт песчаный. На берегу наблюдается бытовой мусор, крупные камни; береговая растительность - разнообразная.

Точка 2. Отбор проб производится на расстоянии 0,5 м от берега на глубине 0,5 м. Вода прозрачная, грунт довольно мягкий (мелкий песок), дно песчано-илистое; береговая растительность скудная.

Точка 3. Отбор проб производился на расстоянии 15 см от берега на глубине примерно 20 см. Вода слабо- мутная, дно песчано-каменистое с наличием крупных камней. На берегу много бытового мусора (пластиковые бутылки, газеты). Береговая растительность разнообразная.

1.3 Флора и фауна

Царство Растения.

Отдел Сине-зеленые водоросли: одноклеточные, колониальные и нитчатые формы; многие представители окружены мощными чехлами. Жгутиковые клетки никогда не встречаются в жизненном цикле этих водорослей. Хлорофилл а. Зеленый цвет хлорофилла маскирует синим добавочным пигментом фикоцианином, аллофикоцианином и красными пигментами фикоэритрином. Фотосинтетические пигменты этих водорослей расположены в тилакоидах, которые лежат свободно по периферии цитоплазмы и не заключены в хлоропласт. Пластиды отсутствуют. Размножаются только бесполым способом, обычно за счет деления клетки пополам, истинный половой процесс у них не известен.

Отдел Красный водоросли: обычно довольно крупные растения, однако встречаются и микроскопические. Среди красных водорослей имеются одноклеточные, нитчатые и псевдопаренхимные формы, истинно паренхимные формы отсутствуют. Также имеются ризоиды с помощью которых красные водоросли прикрепляются к субстрату. Хлорофилл а. Зеленый цвет хлорофилла маскируется добавочные пигментами: красные - фикоэритрином и синим фикоцианином и аллофикоцианином; также отмечаются каротиноиды и ксантофиллы. Запасное вещество-багрянковый крахмал. Размножение вегетативное, бесполое, половое. Присущи сложные циклы развития. Половой процесс оогамный. Жизненные циклы красных водорослей: изоморфный или гетероморфный дипло-гаплобионтный.

Отдел диатомовые водоросли: живут одиночно или объединены в колонии, различного типа цепочки, ленты, звездочки, нити, «кустики». Хлорофилл маскируется добавочными пигментами, например фукоксантином, диатоксантин. Главное запасное продукт - жирное масло, наход. за пределами пластид в виде капель, а также полисахариды - хризоламинарин и полифосфатное соединение волютин. Пластиды разнообразной формы, либо мелкие - в форме зерен, либо крупных в форме пластинок. Они окрашены в различные оттенки желто-бурого цвета. Бесполое размножение-деление на двое. Виды, которые размножаются половым путем, имеют диплобионтный жизненный цикл с гаметическим мейозом.

Отдел бурые водоросли: Строение слоевища очень разнообразно. Хлорофилл а и с и не имеет хлорофилла b. Хлорофиллы маскируются добавочным пигментом - каротиноидом фукоксантином. (совместно с танинами придают растению бурую окраску). Полисахарид ламинарин. Он откладывается вне пластида - в цитоплазме. Пластиды мелкие дисковидные и обычно лишены пиреноидов, реже лентовидные, пластинчатые. Окрашены в бурый цвет. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Жизненый цикл бурых водорослей включает смену гаплоидной и диплоидной форм развития (дипло-гаплобионтный). Жизненный цикл может быть изо- и ли гетероморфный. Мейоз наблюдается при образовании спор. Половой процесс - от изогамного до гетерогамного и оогамного.

Отдел зеленые водоросли: встречаются все морфологические типы слоевища, кроме ризоподиальных одноклеточных и крупных многоклеточных форм со сложным строением. Многие нитчатые зелёные водоросли крепятся к субстрату только на ранних стадиях развития, затем они становятся свободноживущими, формируя маты или шары. Хлорофилл а и b. Содержат добавочные пигменты, включая ксантофиллы, которые не маскируют хлорофилл. Жизненные циклы разнообразны. Наблюдаются изо и гетероморфная смена поколений.

Царство Животные.

Подцарство Простейшие - это разнообразные (70 тыс. видов) одноклеточные животные обитающие повсеместно. Большинство представителей класса имеет микроскопические размеры -- 3--150 мкм. Только наиболее крупные представители вида (раковинные корненожки) достигают 2--3 см в диаметре. Строение тела: Содержат органеллы общего (митохондрии, рибосомы, клеточный центр, ЭПС и др.) и специального назначения (ложноножки, или псевдоподии, жгутики, реснички, пищеварительные и сократительные вакуоли). Питание происходит путем пино- или фагоцитоза. Большинство простейших имеет одно ядро, но есть представители с несколькими ядрами. Ядра некоторых простейших характеризуются полиплоидностью. Цитоплазма неоднородна. Она подразделяется на более светлый и гомогенный наружный слой, или эктоплазму, и зернистый внутренний слой, или эндоплазму. Наружные покровы представлены либо цитоплазматической мембраной (у амебы), либо пелликулой (у эвглены).Скелет: Фораминиферы и солнечники, обитатели моря, имеют минеральную, или органическую, раковину. Тип питания: гетеротрофный, автотрофный и миксотрофный. Выделение: непереваренные остатки удаляются через порошицу (специальное, постоянно существующее отверстие (у инфузорий)) или через любое место клетки (у амебы). Через сократительные вакуоли осуществляется осмотическая регуляция, удаляются продукты обмена. Дыхание: происходит через всю поверхность клетки. Раздражимость: представлена таксисами (двигательными реакциями). Встречаются фототаксис, хемотаксис и др. Размножение: бесполое (митоз, шизогония) и половое (копуляция). Для инфузорий характерен половой процесс -- конъюгация (заключается в том, что клетки обмениваются генетической информацией, но увеличения числа особей не происходит). Многие простейшие способны существовать в двух формах -- трофозоита (вегетативной формы, способной к активному питанию и передвижению) и цисты, которая образуется при неблагоприятных условиях.

Классификация. Согласно современным концепциям, в протозоологии простейшие подразделены на семь типов:

Тип саркомастигофоры характеризуются наличием органелл движения: жгутиков и псевдоподий, ядрами одного типа (за редкими исключениями), половым процессом (если он имеется) по типу копуляции.

Тип Апикомплексы, как исключительно паразитическая группа простейших, обладают особым комплексом органелл на переднем (апикальном) концемолодых клеток для проникновения в клетку хозяина. У них отсутствуют органеллы движения, а жгутики имеются только у мужских гамет. У большинства наблюдается половой процесс -- копуляция, и у многих образуются из зиготы ооциста со спорами, с молодыми паразитами спорозоитами.

Тип Микроспоридии -- внутриклеточные паразиты, образующие одноклеточные споры с амебоидным зародышем -- споробластом и с одной полярной нитью, свернутой спирально внутри споры. При выстреливании полярной нити амебоидный зародыш по каналу нити попадает в клетку хозяина. Затем в зародыше происходит автогамия -- слияние ядер.

Тип Миксоспоридии -- тканевые паразиты животных, имеющие форму плазмодия с множеством ядер. У них наблюдается ядерный дуализм. Они образуют многоклеточные споры с несколькими полярными капсулами, в каждой из которых находится свернутая спирально полярная нить, половой процесс -- автогамия.

Тип Инфузории передвигаются при помощи органелл движения -- ресничек или их производных; обладают ядерным дуализмом и полиэнергидностью. Половой процесс осуществляется при помощи конъюгации.

Тип Лабиринтулы обитают на водных морских растениях и представляют собой лабиринт цитоплазматических тяжей, по которым передвигаются веретеновидные клетки. Размножаются зооспорами со жгутиками.

Тип Асцетоспоровые -- паразиты с многоклеточными спорами с одним или несколькими споробластами, но без стрекательных капсул.

Подцарство Многоклеточные (Metazoa).

Тип Пластинчатые (Placozoa) трихоплаксы (Trichoplax). Размеры этих животных не более 4 мм, трихоплакс представляет собой плоскую пластинку, медленно ползающую по субстрату в морской воде. Самое удивительное, что у него нет энтодермы, это как бы расплющенная по поверхности субстрата бластула. Нижний слой образован клетками, имеющими жгутики. Оказалось, что клетки поверхности, захватив пищевые частицы.

Тип Губки (Spongia, или Porifera) обладают сложным минеральным или органическим скелетом. Простейшие губки имеют форму мешка, который основанием прикреплен к субстрату, а отверстием устьем) обращен кверху. Стенки мешка состоят из двух слоев клеток (наружного слоя эктодерма, внутренний энтодерма),между слоями клеток располагается бесструктурная масса мезоглея, в которой располагаются многочисленные клетки, в том числе образующие спикулы иглы внутреннего скелета. Все тело губки пронизано тонкими каналами, ведущими в центральную, парагастральную полость. Непрерывная работа жгутиков создает ток воды через каналы в полость и через устье (оскулум) наружу. Питается губка теми пищевыми частицами, которые приносит вода. Это простейший тип строения губок аскон. Но у большинства губок происходит утолщение мезоглеи и жгутиковые клетки выстилают впячивания, полости (сикон), а когда эти полости совсем уходят внутрь мезоглеи и соединяются каналами с парагастральной полостью лейкон. Губки к тому же обычно образуют колонии с множеством устьев на поверхности: в виде корок, пластинок комьев, кустов. Кроме бесполого размножения почкования, губки размножаются еще и половым путем. Замечателен способ развития личинки. Личинка оседает и превращается в молодую губку. Еще одна особенность поразительная способность губок к регенерации. В природе губки имеют существенное значение как биофильтраторы. Практическое значение - в медицине, в косметологии, в качестве сувенира.

Тип Кишечнополостные (Coelenterata)- К типу кишечнополостных (9 тыс. видов) относятся низшие многоклеточные организмы, тело которых состоит из двух слоев клеток и имеет лучевую симметрию. Для кишечнополостных характерно наличие стрекательных клеток. Кишечнополостные ведут водный, свободный или сидячий образ жизни. Это двухслойные животные, в онтогенезе формирующие два зародышевых листка -- экто- и энтодерму, между которыми находится мезоглея -- опорная пластинка. Их внутренняя полость называется гастральной. Здесь переваривается пища, остатки которой удаляются через рот, окруженный щупальцами (у гидр).

Тип Гребневиков (Ctenophora) Студенистое прозрачное тело гребневиков размерами от 2 мм до 2,5 м имеет двухлучевую симметрию. Тело имеет вид мешка, на одном конце которого находится рот, а на другом - органы равновесия. Гребневики плывут ртом вперёд при помощи специальных гребных пластинок - склеенных между собой пучков ресничек. Гребневики лишены стрекательных клеток; добычу ловят клейкие клетки наружного эпителия. Пища захватывается непосредственно ртом или особыми ловчими щупальцами, передающими её ко рту. Затем через глотку пища поступает в кишечную полость. Пищеварительная и нервная системы развиты более сильно. Гребневики - гермафродиты; чередования поколений у них не происходит.Более 100 видов гребневиков делятся на два класса: щупальцевые (Tentaculata) и бесщупальцевые (Atentaculata). Распространены на разных глубинах во всех морях. Гребневики - хищники, питающиеся планктоном, мальками рыб и другими гребневиками.

Тип плоские черви (свыше 12 000 видов). Отличительный признак плоских червей -- сплющенное в спинно-брюшном направлении тело.

В отличие от кишечнополостных, у плоских червей между эктодермой и энтодермой (внешним и внутренним слоем клеток) расположен третий слой клеток -- мезодерма. Поэтому их называют трехслойными животными, не имеющими полости тела (она заполнена паренхимой -- рыхлой клеточной массой, в которой помешаются внутренние органы).Среди плоских червей имеются свободноживущие виды. Они населяют пресные и морские воды, влажные места почвы. Очень многие виды ведут паразитический образ жизни, поселяясь в организме человека и животных. Симметрия тела двусторонняя. Тип плоских червей подразделяется надклассы: ресничные, сосальщики, ленточные черви.

Тип круглые черви (около 12 000 видов). Для представителей этого типа характерна веретеновидная форма тела, округлая в поперечном сечении. Внутренние органы помещаются в первичной полости тела, заполненной жидкостью. Сверху круглые черви покрыты слоем плотного вещества, покрывающего поверхность клеток эпителия и являющегося продуктом их выделения (кутикула). Под кутикулой размещается слой продольных мышц. Пищеварительная система имеет вил трубки и заканчивается анальным отверстием. Представители этого типа раздельнополые животные; кровеносной системы не имеют, нервная система, и органы чувств развиты слабо. Круглые черви распространены в морях, пресных водоемах, почве. Многие из них ведут паразитический образ жизни.

Тип кольчатые черви (около 9 000 видов), обладающих самой совершенной организацией среди прочих червей. Их тело состоит из большого числа члеников, у многих по бокам каждого членика имеются щетинки, играющие важную роль при передвижении. Внутренние органы расположены в полости тела, называемого целомом. Есть кровеносная система. В передней части находится скопление нервных клеток, образующих подглоточный и надглоточный нервные узлы. Обитают кольчатые черви в пресных водоемах, морях и в почве. Большая часть представителей кольчатых червей относится к классам: малощетинковые, многощетинковые и пиявки.

Тип моллюски Моллюски -- широко распространенные вторичнополостные, беспозвоночные животные. Тело их мягкое, нерасчлененное, у большинства оно подразделяется на головку, туловище и ногу. Главными признаками моллюсков является наличие у большинства видов известковой раковины и мантии -- кожной складки, прикрывающей внутренние органы. Полость рта моллюсков заполнена паренхимой. Кровеносная система незамкнутая. Известно свыше 130 000 видов современных и примерно такое же количество ископаемых видов. Моллюски подразделяются на классы: брюхоногие,двустворчатые, головоногие.

Тип членистоногие (более 1,5 млн. видов). Общие признаки членистоногих: двустороннесимметрическое тело, расчлененное на отделы, хитиновый покров, членистые конечности, сложная голова с ротовыми органами, поперечнополосатая мускулатура, хорошо развитая нервная система и органы чувств, незамкнутая кровеносная система. Членистоногие -- преимущественно раздельнополые животные, иногда -- гермафродиты. Оплодотворение в большинстве своем -- внутреннее. Наиболее распространенные животные типа принадлежат к классам: ракообразные, паукообразные и насекомые.

2. Методы и материалы

В ходе прохождения специальной практики были исследованы два озера города Мурманск: озеро Ледовое и озеро Окуневое. Исследования проводились по гидрохимическим и гидробиологическим показателям.

На этих озерах были взяты по 12 (6 с толщи и 6 со дна) проб в 3-х контрольных точках. В состав проб входила вода с грунтом. Данные пробы были исследованы на органолептические (запах, привкус, цветность, прозрачность, мутность, температура) и гидрохимические показатели. Также данные пробы были исследованы на содержание биоты.

Химическое исследование проводились с помощью следующих тест-комплектов: аммоний-катион, нитрит-анион, нитрат - анион, фосфат - анион, водородный показатель (рН).

2.1 Определение показателей, характеризующих органолептические свойства воды

Органолептические свойства нормируются по интенсивности их восприятия человеком: запах, привкус, цветность, прозрачность, мутность, температура, примеси (пленка, водные организмы).

Определение температуры: температуру определяют сразу после отбора пробы или непосредственно в водоеме термометра с ценой деления 0,10С. Термометр держать в воде не менее 5 мин. Не вынимания термометр из воды, произвести отчет показаний. Не определялась.

Определение прозрачности: прозрачность выражается высотой столба жидкости (в см). Прозрачностью не менее 33 см, должна обладать воды, подаваемые для питьевого водоснабжения. Речные воды, кроме горных, могут иметь прозрачность 25 см. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

Оборудование, материалы: цилиндр с плоским дном, шрифт, высота букв которого составляет 2 мм, а толщина линий букв - 0,5 мм; материал - вода из водоема.

Ход работы: Исследуемую воду налить в цилиндр, под дно которого положить шрифт на расстоянии 4 см. Сливать воду до тех пор, пока слова можно будет отчетливо прочесть через слой воды. Высоту столба оставшейся воды измерить линейкой. Измерение значение записать с точностью до 1 см.

Определение осадка: взболтанную в бутылке воду налить в цилиндр слоем примерно 30 см, выдержать в течение часа, если вода отобрана из открытого водоема, или в течение суток, если вода взята из подземных вод. Осадок оценить количественно (нет, незначительный, заметный, большой) и качественно (песчаный, глинистый, илистый, кристаллический, хлопьевидный). Отметить также цвет осадка. Большой осадок свидетельствует о загрязнении воды.

Определение цветности: цветность - природное свойство воды, обусловленное наличием гуминовых веществ, которые придают ей окраску от желтоватого до коричневого цвета. Гуминовые вещества образуются при разрушении органических соединений в почве, вымывая из нее и поступают и открытые водоемы. Поэтому цветность свойственна воде открытых водоемов и резко увеличивается в паводковый период. Цветность воды определяется в градусах.

Оборудование, материалы: колориметрический цилиндр (100 мл), лист белой бумаги (в качестве фона); материалы - вода из водоема.

Ход работы: в колориметрический цилиндр налить 100 мл профильтрованной исследуемой воды и, просматривая окраску контрольных растворов сверху вниз, найти цилиндр, окраска жидкости в котором совпадает с окраской воды в цилиндре с исследуемой водой.

Определение запаха: Запах оценивать в баллах. Водой, не имеющей запаха, считается такая, запах которой не превышает 2 баллов.

Оборудование, реактивы и материалы: колбы с притертой пробкой; коническая колба (200 мл); часовая стекло; электрическая плитка, термометр; материал - вода водоема.

Ход работы: Колбу с притертой пробкой наполнить на 2/3 объема исследуемой водой, сильно встряхнуть, открыть пробку и вдохнуть ее запах. Определение вкуса и привкусов: вкус и привкусы определяются в баллах. Определение обычно ведется с заведомо безопасной водой при 20 0С. Воду набрать в рот малыми порциями, не проглатывая. Отметить наличие вкуса (соленый, горький, кислый, сладкий) или привкуса (щелочной, железистый, металлический, вяжущий и т.д.) и определить их интенсивность в баллах. Не определялась.

2.2 Гидрохимические исследования

картосхема лабораторный гидрохимический гербарий

Определение активности реакции(pH) воды.

Водородный показатель выражается величиной pH, представляет собой десятичный логарифм концентрации ионов водорода взятой с обратным знаком; pH определяется в интервале от 1 до 14. Для всего живого в воде минимальная возможная величина pH = 5; (pH < 5,5 - кислотная среда). В питьевой воде допускается значение pH =6,0-9,0; в воде водоемов хозяйственно- питьевого и культурно - бытового водопользования -6,5 - 8,5. Более низкие значения pH наблюдаются в кислотных болотах. Летом значение pH = 9,0 в связи с активной фотосинтетической деятельностью.

Факторы, влияющие на величину pH: содержание карбонатов, гидроокисей, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и т.п.

В данной работе, мы используем два метода определения рН: специальные реактивы - индикаторы (точностью до 0,2 - 0,3 единиц) и электрометрический метод (точностью до 0,02).

Оборудование: пипетки - капельница (0,10 мл), стеклянная емкость (4 шт.) 200 мл, фильтровальная бумага, pH-метр.

Ход работы: 1. Колориметрическую пробирку несколько раз сполосните анализируемой водой. В пробирку налейте до метки анализируемую воду (5 мл). 2. Добавьте пипеткой- капельницей 3 - 4 капель (около 0,10 мл) раствора универсального индикатора и встряхните пробирку. 3. Окраску раствора сразу же сравните с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы. 4.Окраску наблюдать сверху через открытое отверстие пробирки при достаточном освещении.

Основные понятия:

Электропроводность - это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток.

Жесткость воды -- это количество растворенных в ней минеральных солей, в основном солей кальция и магния (так называемых «солей жесткости»). Выделяют 2 типа жесткости воды: временная -- карбонатная жесткость, обусловлена присутствием наряду с кальцием, магнием и железом гидрокарбонатных анионов; постоянная -- некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых прекрасно растворяются в воде.

Общая жесткость - это суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.

Ход работы: 1. Снимите защитный колпачок с pH или ОПЛ электрода и защитную крышку с ЕС электрода. 2. Опустите электроды в дистиллированную воду, затем достаньте и осторожно обмакните электроды в фильтровальную бумагу. Выполнять процедуру при выключенном приборе. 3. Включите прибор при помощи бокового переключателя. 4. Выберите режим в зависимости от подключенных электродов, нажав кнопку: pH - при подключенном pH электроде, mV - при подключенном ОВП электроде. Поочередно опустите электроды в среду для измерений и слегка поболтайте. 5. Дождитесь, пока показания прибора стабилизируются. 6. Для выбора удельной электропроводности (ЕС), CF(фактор электропроводности) или TDS нажимайте кнопку MODE. Прибор выводит значение электропроводности в европейской единице ЕС, IEC - 2000 мкСм/см. 7.Для измерения температуры поместите электрод ЕС с металлическим щупом в воду, затем нажмите кнопку С. 8. По окончанию измерений выключите прибор при помощи бокового переключателя. 9.Установите защитные колпачки электродов.

Метод измерения общей жесткости воды по электропроводности позволяет составить точное представление об общей жесткости воды в том случае, если вода не подсаливается солью и не регулировалось pH средствами типа pH - минус, pH - плюс и другими кислотами и щелочами. Для измерения общей жесткости необходимо измерить электропроводность и сопоставить полученное значение в соответствии с графиком, составленным на основе анализа образцов природных вод, приведенных ниже.

Рис. 3. Зависимость удельной электропроводности от общей жесткости воды

Вертикальная ось значений обозначает показания удельной электропроводности мкСм/ см, полученные в результате измерения прибором. Горизонтальная ось - немецкий градус dGH общей жесткости.

Единицы измерения. Градус жесткости.

· немецкие (dGH) -- 1° = 1 часть оксида кальция (СаО) в 100 000 частей воды, или 0,719 частей оксида магния (MgO) в 100 000 частей воды, или 10 мг СаО в 1 л воды, или 7,194 мг MgO в 1 л воды;

· французские (fh) -- 1° = 1 часть CaCO3 в 100 000 частей воды, или 10 мг CaCO3 в 1 л воды;

· американские (usH) -- 1° = 1 гран (0,0648 г) CaCO3 в 1 галлоне (американском -- 3,785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17,12 мг/л СаСО3. Однако есть еще одно определение американского градуса: 1 часть CaCO3 в 1 000 000 частей воды, или 1 мг CaCO3 на 1 л воды.

· английские (Clark) -- 1° = 1 гран (0,0648 г) в 1 галлоне (английском -- 4,546 л) воды = 14,254 мг/л CaCO3.

Оценка общей жесткости воды по минерализации.

Метод оценки общей жесткости по минерализации дает приблизительное представление об общей жесткости воды. Единицы измерения жесткости воды в различных странах разные. Для оценки общей жесткости воды по минерализации, показания прибора преобразуются в соответствии со следующим правилом:

1dH (Немецкий градус)= 17,8 ppm.

1 f (Французский градус) = 10 ppm.

1 HГ - экл/ л = 50,05 ppm.

Определение содержания нитритов.

Нитритами называются соли азотистой кислоты. Нитрит - анионы являются промежуточными продуктами биологического разложения азотсодержащих органических соединений и содержат азот в промежуточной степени окисления «+ 3».

Нитриты, как правило, отсутствуют в поверхностных водах (благодаря способности превращаться в нитриты). Поэтому наличие в анализируемой воде повышенного содержания нитритов свидетельствует о загрязнении воды.

ПДК нитритов (по NО2) в воде водоемов составляет 3, 3 мг/л (или 1 мг/л нитритного азота). Лимитирующим показателем вредности - санитарно-токсикологический.

Оборудование, реактивы и материалы: колориметрическая пробирка (5 мл) - 2 шт., пробка, контрольная шкала; реактив Грисса; материал - вода из водоема.

Ход работы: 1. В колориметрическую пробирку налейте до метки «5 мл» анализируемую воду. 2. Добавьте в воду содержимое одной капсулы реактива Грисса. 3. Закройте пробирку пробкой и перемешайте раствор в пробирке встряхиванием до растворения кристаллов реактива. 4. Пробирку с раствором оставьте на 15 - 20 минут до полного завершения реакции. При необходимости повторите определение. 5. Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для этого пробирку с пробкой поместите на белое поле контрольной шкалы и, освещая пробирку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определите ближайшее значение по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации нитрит - анион в мг/ л.6. Точность анализа контролируется путем тестирования растворов, имеющих известную концентрацию нитрит - анионов.

Определение нитрат - анион.

Нитраты являются солями азотистой кислоты и обычно присутствуют в воде. Нитрат - анион содержит атом азота в максимальной степени «+5». Нитратобразующие бактерии превращают нитриты в аэробных условиях. Под влиянием солнечного излучения атмосферный азот (N2) превращается так же преимущественно в нитраты посредством образованием оксида азота.

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения водоема в результате распространения фекальных либо химических загрязнений (с/х, промышленных). Богатыми нитратами водами сточные каналы ухудшают качество воды в водоеме, стимулируя массовое развитие водной растительности и ускоряя эвтрофикацию водоемов. Питьевая вода и продукты питания, содержащие повышенное количество нитратов, могут вызвать заболевание, и в первую очередь младенцев. Вследствие расстройства ухудшается траспортировки кислорода с клетками крови и возникает синдром «голубого младенца» (гипоксия). Вместе с тем растения не так чувствительны к увеличению содержанию в воде азота, как к повышению содержания фосфора.

ПДК нитратов в воде водоемов и питьевой воде составляет 45 мг/л (или 10 мг/л по азоту), лимитирующим показателем вредности - санитарно-токсикологический.

Оборудование и реактивы, материалы: градуированная пробирка, шпатель, пробка, склянка, пробирки; реактив на нитрат - анион, порошок восстановитель; материал - вода из водоема.

Ход работы: 1. Налейте в градуированную пробирку 6 мл анализируемой воды, прибавьте дистиллят до метки «11», перемещайте. 2. Добавьте в пробирку 2,0 мл свежеприготовленного реактива на нитрат- анион, закройте пробирку пробкой и перемещайте раствор. 3. Добавьте в пробирку около 0,2 г порошка восстановителя, используя шпатель (0,2 г порошка заполняют шпателем на 1/3 не образуя «горки»). 4. Оставьте пробирку на 5 минут для полного протекания реакции, периодически встряхивая пробирку. 5. В склянку для колориметрирования перелейте раствор из пробирки до метки «10», стараясь не допустить попадания осадка в склянку. 6. Проведите визуальное колориметрирование пробы.

Определение аммония - катиона.

Соединения аммония содержат атом азота в минимальной степени окисления «- 3». Катионы аммония являются продуктами микробиологического разложения белка животного и растительного происхождения. Образовавшиеся таким образом аммоний вновь вовлекается в процесс синтеза белков, участвуя в биологическом круговороте веществ (цикле азота). По этой причине аммоний и его соединения в небольших концентрациях обычно присутствуют в природных водах.

Существует два основных источника загрязнения окружающей среды аммонийными соединениями. Они в небольших количествах входят в состав минеральных и органических удобрений, избыточное и неправильное применение приводит к серьезным загрязнениям. Кроме того, аммонийные соединения в значительном количестве содержатся в нечистотах (фекалиях). Нечистоты могут проникать в грунтовые воды или смываться поверхностными стоками в водоемы.

ПДК аммиака и ионов аммония в воде водоемов составляет 2, 6 мг/л (или 2,0 мг/л по аммонийному азоту). Лимитирующий показатель вредности - общесанитарный.

Оборудование и реактивы, материалы: колориметрическая пробирка, шпатель, пипетка, пробка, контрольная шкала; реактив Несслера; материал - вода из водоема.

Ход работы: 1. Налейте анализируемую воду в колориметрическую пробирку до метки «5мл», предварительно ополоснув ее 2 - 3 раза анализируемой водой. 2. Добавьте в воду шпателем 0,1 г сегнетовой соли (на кончике шпателя) и туда же пипеткой - 1 мл реактива Несслера. Содержимое пробирки перемешайте встряхиванием. 3. Оставьте пробу на 1 - 2 мин. Для завершения реакции. 4. Окраску раствора в пробирке сравните с контрольной шкалой образцов окраски на белом фоне. За результат анализа принимайте значение концентрации катионов аммония в мг/л того образца шкалы, которой более всего соответствует окраске полученного раствора.

Определение ортофосфатов.

Ортофосфаты - соли ортофосфорной кислоты H3PO4. Органические соединения фосфора присутствуют в поверхностных водах в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии.

Соединения минерального фосфора поступают в природные воды в результате выветривания и растворения пород, содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты) и поступления с поверхности водосбора в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат-ионов (удобрения, синтетические моющие средства, добавки, предупреждающие образование накипи в котлах и т.п.), а также образуются при биологической переработке остатков животных и растительных организмов.

Присутствие большого количества фосфатов в водоемах нарушает биологическое равновесие и приводит к эвтрофикации, т.е. к резкому повышению биологической продуктивности водоема. Фосфаты попадают в окружающую среду с удобрениями (суперфосфат и др.), неочищенными бытовыми и промышленными сточными водами. Фосфат-ион является важным индикатором антропогенного загрязнения водоемов.

Предельно-допустимая концентрация (ПДК) фосфатов в питьевой воде - не более 3,5 мг/л, ПДК для рыбохозяйственного производства - 0,2 мг/л.

Оборудование и реактивы, материалы: мерная склянка, пипетка - капельница, пробка, контрольная шкала; раствор молибдата аммония, раствор восстановитель; материал - вода из водоема.

Ход работы: 1. Отберите в мерную склянку 20 мл анализируемой воды (пробы), предварительно ополоснув склянку 2 -3 раза анализируемой водой. 2. Добавьте к пробе пипеткой- капельницей 10 капель раствора для связывания нитритов и затем - другой пипеткой 1 мл раствора молибдата аммония. Склянку закройте пробкой и встряхните для перемешивания раствора. 3. Оставьте пробу на 5 мин. для полного протекания реакции. 4. Добавьте к пробе пипеткой- капельницей 2 - 3 капли раствора восстановителя. Склянку закройте пробкой и встряхните для перемешивания раствора. 5. Оставьте пробу на 5 мин. до полного протекания реакции. 6. Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для этого колориметрическую склянку держите над белым полем контрольной шкалы на расстоянии 1- 2 см от поверхности, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, наблюдайте окраску раствора сверху вниз. Определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации ортофосфатов в мг/л.

2.3 Гидробиологическое исследование

Взятые пробы с озер Окуневое и Ледовое, в дальнейшем были тщательно исследованы в лаборатории кафедры биоэкологии, на наличие различных организмов. Это, прежде всего необходимо, для оценки качества поверхностных и донных отложений.

Оборудование, материалы: камера Богорова (представляет собой толстую пластинку из стекла с выемкой в виде лабиринта для более удобна и точного просчета «густых» проб, содержащих много особей)); микроскоп МБС - 10; материал - вода из озера.

2.4 Сбор и лабораторная обработка растений для составления гербариев

Оборудование, материалы: писчая бумага, ножницы, линейка, весы торзионные или аптекарские с разновесами, листья древесных трав с простой и небольшой листовой пластинкой липы, клена полевого или американского, березы, тополя.

Ход работы: Срезаем по 20-25 листьев каждой древесной породы с деревьев, растущих в разных экологических условиях, складывают в пакеты, а затем засушивают между листами газетной бумаги в лабораторных условиях.

Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для того берут бумагу и очерчивают квадрат, равный длине и ширине листа, а затем аккуратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бумаги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и также взвешивают.

Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам:

K = Sл/S кВ,

Sл = Sкв *Pл/Pкв.

где: К - переводный коэффициент, S - площадь листа(л) или квадрата (кв), P - масса квадрата бумаги или листа.

Вычисление коэффициента производится на основании измерения 7 -8 листьев. Таким же расчетом он устанавливается отдельно для каждого вида растений. Примерно он равен для березы - 0,64; для яблони - 0,71 -0,72; для тополей - 0,60 -0,66.

Затем измеряют длину (А) и ширину(В) каждого листа и умножают на переводной коэффициент(К):

S = A*B*K.

Получаем ряд значений изменчивости площади листьев для каждой древесной породы в разных экологических условиях. Для каждого ряда вычисляют среднеарифметические величины, сравнивают между собой. В случае большой выборки строят вариационные кривые встречаемости листьев определенной площади в разных условиях среды.

При этом все ряды по площади листьев разбивают на классы от самого маленького листа до самого большого с одинаковым шагом между классами. Соответственно по каждому классу производят определение встречаемости. Кривые сравнивают, делают выводы относительно различий в изменчивости площади листьев в зависимости от экологических условий. Устанавливают разницу в диапазоне изменчивости для маленьких и больших листьев.

Методика определения растения.

К собранным растениям необходимо составить гербарную этикетку, а для этого их определяют в следующем порядке: 1 - семейство, 2-род, 3- вид. Описание семейств, родов, видов представлены в форме дихотомических ключей, т.е. он построен на принципе расхождения по 2 - м направлениям. В процессе определения используют два параллельных, взаимоисключающих друг друга ряда признаков тезу(утверждение), которая обозначает цифрой, и антитезу(отрицание). Обе вместе они составляют одну ступень. Перед началом определения следует внимательно осмотреть растение, обращая внимание на строение цветков и плодов.

Определенные растения разложить по семействам, выявить характерные признаки. Зарисовать, цветки, составив к ним формулы, и плоды различных растений, составить их список с указанием места обитания. Для составления формулы цветков нужно использовать условные обозначения.

3. Результаты и обсуждения

3.1. Окунёвое озеро

Таблица 1. Химические показатели оз. Окуневое

Название показателя	Точка 1	Точка 2	Точка 3
pН	7
mV	190 ppm
Нитрат -анион,мг/л	1
Нитрит - анион,мг/л	0,02
Аммоний- катион, мг/л	0,1
Ортофосфаты, мг/л	0,1

Таблица 2. Гидробиологические показатели оз. Окуневое

№ п/н	Название таксона	Оз.Окуневое
		толща	дно
		Т.1	Т. 2	Т. 3	Т. 1	Т. 2	Т. 3
1	Тип ракообразные (щитень)	+	_	-
	Тип ракообразные (ракушковый рак)	_	+	-
	Тип ракообразные (циклоп)	+	_	+
	Тип ракообразные (дафния)	_	+	-
	Тип немательминты (коловратки)	+	_	+
	Тип волосатики	_	+	-
	Класс инфузории	+	_	-
	Тип простейшие (Амеба)	+	_	-
	Класс круглые черви	_	+	+
	Класс малощетинковые черви	_	+	-
	Класс многощетинковые черви			-
	Микроскорические водоросли	+	_	+	+	+	+
	Личинки комара			+

В результате проведенных исследований, было выявлено следующие: химические показатели соответствую ПДК, биота - не разнообразная, в основном преобладаю простейшие (инфузории, различных фор, чаще хищные - дилептус), также черви(плоские, круглые), различные ракообразные.

3.2 Ледовое озеро

Таблица 3. Химические показатели оз. Ледовое

Название показателя	Точка 1	Точка 2	Точка 3
pН
mV	ppm
Нитрат -анион,мг/л
Нитрит - анион,мг/л
Аммоний- катион, мг/л
Ортофосфаты, мг/л

Таблица 4. Гидробиологические показатели оз. Ледовое

Название таксона	Оз.Ледовое
	толща	дно
	Т.1	Т. 2	Т. 3	Т. 1	Т. 2	Т. 3
Тип ракообразные (щитень)	+	_	-
Тип ракообразные (ракушковый рак)	_	+	-
Тип ракообразные (циклоп)	+	_	+
Тип ракообразные (дафния)	_	+	-
Тип немательминты (коловратки)	+	_	+
Тип волосатики	_	+	-
Класс инфузории	+	_	-
Тип простейшие (Амеба)	+	_	-
Класс круглые черви	_	+	+
Класс малощетинковые черви	_	+	-
Класс многощетинковые черви			-
Микроскорические водоросли	+	_	+	+	+	+
Личинки комара			+

В результате проведенных исследований, было выявлено следующие: некоторые химические показатели не соответствую ПДК. Показатели.

Тщательно изучив биоты, озера Ледового, было обнаружено, много. Также встречались многочисленные микроскопических водорослей, что может в свою очередь, свидетельствовать о фекальном загрязнение.

3.3 Гербарий из растений, собранных в районе Ледового озера

В состав гербария вошли следующие растения:

1. Одуванчик обыкновенный (Taraxacum officinale);

2. Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefollum);

3. Кипрей Узколистный (Epilobium angustifolium) (Иван-чай);

4. Клевер (Trifolium);

5. Водянка (Empetrum);

6. Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis);

7. Ромашка зеленая (Malricaria discoidea);

8. Калина обыкновенная (Vibumum opulus);

9. Крапива (Urtica);

10. Черника (Vaccinium myrtillus);

11. Брусника обыкновенная (Vaccinium vitis - idaea);

12. Манжетка обыкновенная (Alchemilla vulgaris);

13. Черемуха обыкновенная (Padus avium Mill);

14. Багульник болотный (Ledum palustre);

15. Горошек мышиный (Vicia cracca);

16. Вереск обыкновенный (Calluna vulgaris);

17. Пастушья сумка обыкновенная (Сapsella bursa - pastoris);

18. Купырь лесной (Anthrixus sylvestris);

19. Подорожник (Plantago);

20. Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia);

21. Ива (Salix);

22. Астрагал песчаный (Astragalus arenarius);

Список литературы

1. Минченок Е.Е. Большой практикум по биоэкологии: учеб. пособие по дисциплине «Большой практикум» для направления 020200.62 «Биология» (профиль «Экология») и специальности 020803.65 «Биоэкология»/ Е.Е. Минченок, Н.А. Пахомова, Н.Г. Журавлева, Т.М.Ларина Издательство МГТУ. - Мурманск, 2010. - 116с.

2. Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2005. - 592с.

3. Догель В.А. Зоология беспозвоночных. - М.: Высш. школа, 1981.

4. Шалапенок Е.С., Буга С.В Практикум по зоологии беспозвоночных. Издат.: Минск, «Новое знание», 2002. - 272с.

Размещено на Allbest.ru