IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Актуальность выбранной темы состоит в том, что она затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Качественной пресной воды, доступной для использования, на Земле совсем не много! Главная задача человечества сохранить природное богатство для будущих поколений в первозданном виде.

Проблема данной работы является выявление влияния факторов различной природы на качество воды п. «Искра», Звериноголовского района, Курганской области.

Объект исследования: качество воды в скважинах.

Предмет исследования: химический состав воды.

Целью данной работы является определение основных лимитирующих факторов, которые имеют непосредственное влияние на качество воды в скважинах.

Поставленные задачи:

1. Теоретическая - разработать теоретическое обоснование качества воды из различных источников.

2. Методическая - описать объект исследования. Подобрать методику изучения.

3. Экспериментальная. Провести мониторинг скважин и озера. Произвести химический анализ исследуемой воды и прилегающей к ней почве. Произвести анализ качества воды, пригодна ли она для питья.

4. Прикладная. Разработать рекомендации по влиянию химического состава на качество воды в скважинах.

5. Гипотеза: для того, чтобы ответить на вопрос: влияние подземных или поверхностных вод изменяет химический состав воды в скважинах населенного пункта необходимо обосновать и провести анализ следующих положений:

1. Состояние окружающей среды оказывает влияние на воду из различных источников.

2. Между озером и скважинами существует взаимосвязь.

3. Поверхностные воды оказывают влияние на скважины.

4. Что - поверхностные воды или озеро оказывают лимитирующее влияние на воду в скважинах.

Глава 1. Качество воды как экологическая проблема 1.1 Вода как природный ресурс. Источники воды

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

Теоретическая модель исследования.

 

Поверхностные воды

 

 

Осадки

 

 

 

Химический

состав воды

скважин

 

 

Связь с озером

Качество воды

 

 

 

Грунтовые воды

Глубина

 

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов, и свести к минимуму потребление свежей воды.

По происхождению воды бывают:

• Поверхностные

• Подземные

Поверхностные воды – воды суходола, которые находятся на земной поверхности в форме разных водных объектов, как в жидком так и в твердом состоянии. Включающие моря, реки, ручьи, озера, водохранилища, болота, пруды, ледники, родники, гейзеры. Антропогенные сооружения: колодцы и скважины.

Озеро – компонент гидросферы, представляющий собой естественно возникший водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном)^[

Скважина – гидротехническое сооружение для добывания грунтовых вод, обычно представляющее собой вертикальное углубление с укрепленными стенками. Диаметр скважины меньше ее глубины, так как копается специальной буровой установкой. Подпитка скважины осуществляется через верховодку, подземные воды, артезианские воды. [3]

Подземные воды - воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Представлены водоносными слоями и бассейнами грунтовых вод.

Основные типы подземных вод

Рис. 1. Типы подземных вод.

По условиям залегания выделяют следующие типы подземных вод:

• почвенные;

• верховодка;

• грунтовые;

• межпластовые;

• карстовые;

• трещинные.

Почвенные воды располагаются у поверхности и заполняют пустоты в почве. Влага, содержащаяся в почвенном слое, называется почвенными водами. Передвигаются они под действием молекулярных, капиллярных сил и сил тяжести.

В поясе аэрации выделяют 3 слоя почвенных вод:

1.почвенный горизонт переменной влажности - корнеобитаемый слой. В нем совершается обмен влагой между атмосферой, почвой и растениями.

2.подпочвенный горизонт, часто сюда "промокание" не доходит и он остается "сухим".

3.горизонт капиллярной влаги - капиллярная кайма.

Верховодка - временное скопление подземных вод в близповерхностном слое водоносных отложений в пределах зоны аэрации, лежащих на линзовидном, выклинивающемся водоупоре.

Верховодка - безнапорные подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности и не имеющие сплошного распространения. Образуются за счёт инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, задержанных непроницаемыми или слабо проницаемыми выклинивающимися пластами и линзами, а также в результате конденсации водяных паров в горных породах. Характеризуются сезонностью существования: в засушливое время они нередко исчезают, а в периоды дождей и интенсивного снеготаяния возникают вновь. Подвержены резким колебаниям в зависимости от гидрометеорологических условий (количества атмосферных осадков, влажности воздуха, температуры и др.). К верховодке относятся также воды, временно появляющиеся в болотных образованиях вследствие избыточного питания болот. Нередко верховодка возникает в результате утечек воды из водопровода, канализации, бассейнов и др. водонесущих устройств, следствием чего может быть заболачивание местности, подтопление фундаментов и подвальных помещений. В области распространения многолетнемёрзлых горных пород верховодка относится к надмерзлотным водам. Воды верховодке обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Верховодка, как правило, не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения: устройство прудов; отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы; насаждение растительности, задерживающей снеготаяние; создание водоупорных перемычек и т.п. В пустынных районах путём устройства канавок на глинистых участках - такырах, атмосферные воды отводятся в прилегающий участок песков, где создаётся линза верховодке, представляющая собой некоторый запас пресных вод.

Грунтовые воды залегают в виде постоянного водоносного горизонта на первом от поверхности, более или менее выдержанном, водонепроницаемом слое. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, которая называется зеркалом, или уровнем, грунтовых вод.

Межпластовые воды заключены между водоупорными слоями (пластами). Межпластовые воды, находящиеся под напором, называются напорными, или артезианскими. При вскрытии скважинами артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта и, если отметка напорного уровня (пьезометрическая поверхность) превышает отметку поверхности Земли в данном пункте, то вода будет изливаться (фонтанировать). Условная плоскость, определяющая положение напорного уровня в водоносном пласте (см. рис. 2), называется пьезометрическим уровнем. Высота подъема воды выше водоупорной кровли называется напором.

Артезианские воды залегают в водопроницаемых отложениях, заключенных между водонепроницаемыми, полностью заполняют пустоты в пласте и находятся под напором. Установившийся в скважине УВ называют пьезометрическим, который выражается в абсолютных отметках. Самоизливающиеся напорные воды имеют локальное распространение и больше известны у садоводов как "ключи". Геологические структуры, к которым приурочены артезианские водоносные горизонты, называются артезианскими бассейнами.

Карстовые воды залегают в карстовых пустотах, образовавшихся за счет растворения и выщелачивания горных пород.

Трещинные воды заполняют трещины горных пород и могут быть как напорными, так и безнапорными.

Условия образования грунтовых вод

Грунтовые воды являются первым от поверхности земли постоянным водоносным горизонтом. Около 80% сельских населенных пунктов используют для водоснабжения грунтовые воды. ГВ издавна используются для орошения.

Если воды пресные, то при глубине залегания 1-3 м они служат источником увлажнения почв. При высоте 1-1,2 м они могут вызывать заболачивание. Если грунтовые воды сильно минерализованы, то при высоте 2,5-3,0 м они могут вызвать вторичное засоление почв. Наконец, грунтовые воды могут затруднять проходку строительных котлованов, подпаливать застроенные территории, агрессивно воздействовать на подземные части сооружений и т.д.

Подземные воды формируются разными способами. Часть из них образуется в результате просачивания атмосферных осадков и поверхностных вод по порам и трещинам горных пород. Такие воды называются инфильтрационными (слово "инфильтрация" обозначает просачивание).

Подземные воды могут формироваться за счет захоронения вод древних морских бассейнов совместно с накапливающимися в них осадками. Воды этих древних морей и озер могли сохраниться в захороненных осадках, а затем просачиваться в окружающие породы или выходить на поверхность Земли. Такие подземные воды носят название седиментационных вод.

Условия залегания, распространения и образования грунтовых вод зависят от климата, рельефа, геологического строения, влияния рек, почвенного и растительного покрова, от хозяйственных факторов.

а) Связь грунтовых вод с климатом.

В образовании горных вод важная роль принадлежит осадкам и испаряемости.

Чтобы проанализировать изменение этого соотношения, целесообразно воспользоваться картой обеспеченности растений влагой. По отношению осадков к испаряемости выделены 3 зоны (области):

1.достаточного увлажнения

2.недостаточного

3.незначительного увлажнения

В первой зоне сосредоточены основные площади переувлажненных земель, требующие осушения (в отдельные периоды здесь необходимо увлажнение). Области недостаточного и незначительного увлажнения нуждаются в искусственном увлажнении.

В трех областях питания грунтовых вод осадками и теплоты их в зону аэрации различны.

В области достаточного увлажнения инфильтрационное питание грунтовых вод при глубине залегания более 0,5-0,7 м преобладает над тепловым их в зону аэрации. Эта закономерность наблюдается в невегетационный и в вегетационный периоды, за исключением сильно засушливых лет.

В области недостаточного увлажнения соотношение инфильтрации осадков с испарением грунтовых вод при неглубоком залегании их различно в лесостепной и степной зонах.

В лесостепях в суглинистых породах во влажные годы инфильтрация преобладает над тепловым грунтовых вод в зону аэрации, в засушливые годы- соотношение обратное. В степной зоне в суглинистых породах в невегетационый период инфильтрационное питание преобладает над тепловым грунтовых вод, а в вегетационный период - меньше расхода. В целом за год инфильтрационное питание начинает преобладать над тепловым грунтовых вод.

В области незначительного увлажнения - в полупустынях и пустынях - инфильтрация в суглинистых породах при неглубоком залегании уровня грунтовых вод несоизмеримо мала по сравнению с расходом в зону аэрации. В песчаных породах инфильтрация начинает увеличиваться.

Таким образом, питание грунтовых вод за счет осадков уменьшается, а расход в зону аэрации возрастает с переходом от области достаточного к области незначительного увлажнения.

б) Связь грунтовых вод с реками.

Формы связи грунтовых вод с реками определяются рельефом и геоморфологическими условиями.

Глубоко врезанные речные долины служат приемником грунтовых вод, дренируя прилегающие земли. Напротив при небольшом врезе, свойственном низовьям рек, реки питают грунтовые воды.

Различные случаи соотношения поверхностных и грунтовых вод показаны на схеме.

Принципиальная расчетная схема взаимодействия подземных и поверхностных вод в условиях изменчивости поверхностного стока.

в) Связь грунтовых вод с напорными.

Если между грунтовыми водами и нижележащим напорным горизонтом нет абсолютно водонепроницаемого слоя, то между ними возможны следующие формы гидравлической связи:

1)Уровень грунтовых вод выше уровня напорных вод, вследствие чего возможно перетекание грунтовых вод в напорные.

2)Уровни практически совпадают. При снижении уровня грунтовых вод, например, дренами, будет происходить подпитывание грунтовых вод напорными.

3) Уровень грунтовых вод периодически превышают уровень напорных вод (во время поливов, осадков), в остальное время грунтовых вод подпитываются осадками.

4) Уровень грунтовых вод постоянно ниже уровня напорных вод, поэтому последние подпитывают грунтовые воды.

Грунтовые воды могут получать питание из артезианских вод и через так называемые гидрогеологические окна - участки, где нарушается сплошность водоупорного пласта.

Возможно подпитывание уровня вод напорными через тектонические разломы.

Гидродинамические зоны грунтовых вод, определяемые рельефом и геологическим строением, тесно связаны с геоструктурными условиями территории. Зоны высокой дренированности свойственны горным и предгорным областям. Зоны низкой дренированности характерны для прогибов и впадин платформенных равнин.

Зональность питания грунтовых вод наиболее отчетливо проявляется в зоне низкой дренированности аридных областей. Она заключается в последовательном увеличении минерализации грунтовых вод с удалением от источника питания реки, канала и др. Поэтому в засушливых районах колодцы для водоснабжения обычно размещают вдоль каналов, рек.

Режим грунтовых вод. Зависимость колебаний уровня от климата

Изменение во времени уровня подземных вод, их температуры, химического состава и минерализации называется режимом подземных вод. Наибольшие изменения элементов режима (уровня, температуры и др.) наблюдаются в водоносных горизонтах со свободной водной поверхностью, и тем большие, чем ближе воды расположены к поверхности земли. По своему режиму наиболее динамичны грунтовые воды. В этих водах проявляются годовые, сезонные и даже суточные колебания.

Колебания отражают изменения запасов воды в водоносном слое и тесно связаны с условиями питания и расходования грунтовых вод, т. е. с атмосферными осадками, испарением, стоком.

Амплитуда колебаний уровня грунтовых вод определяется не только изменением запасов, но и водными свойствами породы, вмещающей воду, и, в частности, ее водоотдачей. Известно, что один и тот же объем породы с разными водными свойствами содержит разное количество воды, способной к свободному вытеканию. Следовательно, чем меньше будет водоотдача, чем меньше свободной воды способна вмещать порода в единице объема, тем большие колебания уровня происходят в водоносном слое при прочих равных условиях.

На территории России выделяются три типа режима грунтовых вод:

- кратковременного, преимущественно летнего питания ("мерзлотный"),

- сезонного питания (преимущественно весенне-осеннего),

- круглогодичного питания (преимущественно зимнего).

Выделение этих типов режима определяется зональными особенностями питания и расходования грунтовых вод.

Круглогодичное питание грунтовых вод свойственно климату с непродолжительной мягкой зимой, в течение которой инфильтрация атмосферных осадков в грунт не прерывается. По этим причинам уровень грунтовых вод начиная с осени повышается и достигает максимума в середине зимы. К концу зимы, весной и летом уровень снижается и минимум его наступает в июле-августе.

Температура грунтовых вод, залегающих вблизи поверхности земли и питающихся, как правило, атмосферными осадками данного места, испытывает влияние температуры воздуха, и тем отчетливее, чем ближе к поверхности залегают грунтовые воды. Суточные колебания температуры проникают до глубины около 1-2 м, сезонные - до глубины слоя грунта с постоянной температурой.

Если область питания грунтовых вод расположена вдали от области их распространения, то в их температурном режиме проявляется влияние не только температуры воздуха области распространения, но и главным образом температуры источника питания. Примером могут служить грунтовые воды предгорий, питание которых происходит за счет таяния снежников. Холодные воды снежников поступают к месту наблюдения на равнине с запазданием, вследствие чего к концу лета по мере поступления холодных вод температура грунтовых вод равнин может значительно понизиться.

Химический состав подземных вод определяется сложными процессами взаимодействия между составом горных пород, вмещающих воды того или иного горизонта, и динамикой самих вод не только в настоящем, но и в прошлом. Минерализация грунтовых вод меняется в широких пределах: от 100-150 мг/л до нескольких десятков граммов на литр. Грунтовые воды, таким образом, могут быть пресными, солоноватыми и солеными.

Глава 2. Объект и методика исследования 2.1. Характеристика объекта исследования

Озеро Горькое находится в Курганской области, Звериноголовского района, н/п Искра. Общая площадь озера 603,1 га. Озеро имеет подковообразную форму. Озеро довольно большое, хотя и не глубокое 1.5-2 метра. Вода щелочная, очень мягкая и чистая, хорошо прогревается. Дно твердое, песчаное. Вдоль берега попадаются ложбинки с выходом лечебной грязи на поверхность.

Отбор проб воды был осуществлен в поселке Искра Звериноголовского района в 7 точках: в озере Горькое, в скважинах по: ул. Строителей 3/1, глубина 6 м, питьевая вода(удаленность от озера 300м); ул. Строителей 3/1, глубина 18 м, для с/х нужд(удаленность от озера 305м), ул. Строителей 7, глубина 8 м, питьевая вода(удаленность от озера 315м); ул. Г Ожгихина 11/9, глубина 8 м(удаленность от озера 400м), питьевая вода; пер. Свободы 15(удаленность от озера 460м), глубина 23 м, питьевая вода(удаленность от озера 550м); ул. Цветочная 5, глубина 18 м, питьевая вода(удаленность от озера 600м).

Скважины располагаются по удалению от озера на расстоянии от 300 м до 600 м

2.2. Методика исследования

Органолептические свойства воды.

Определение прозрачности в воде.

В лаборатории количественное определение прозрачности производят в приборе, представляющем градуированный цилиндр со съемным плоским пришлифованным дном. Менее точно определение прозрачности может быть произведено в цилиндре Геннера. Исследуемую воду перед определением хорошо взбалтывают и наливают в цилиндр. Затем ставят цилиндр неподвижно над шрифтом для определения прозрачности так, чтобы шрифт находился в 4 см от дна. Добавляя или отливая воду из цилиндра, находят предельную высоту столба воды, при которой возможно чтение шрифта.

Определение производят в хорошо освещенном помещении на расстоянии 1 м от окна, не на прямом свету. Прозрачность воды выражается в сантиметрах высоты столба с точностью до 0,5 см. Шрифт используется стандартный. (ГОСТ 3351-46)

Прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см, а воды плавательных бассейнов – 20 см.

Определение цветности воды.

Определение цветности в лаборатории проводят путем сравнения цвета анализируемой воды со стандартной окраской, создаваемой в растворе хлорплатинатом калия и хлористым кобальтом. Согласно ГОСТ 2874-82 и СанПиН 2.1.4.1074-01 цветность питьевой воды не должна превышать 20 градусов по платиново-кобальтовой шкале.

Определение запаха воды.

В химической лаборатории запах воды определяют при нагревании ее до температуры 60 °С. Характер запаха выражается описательно: без запаха, сероводородный, болотный, гнилостный, плесневый и т. п. Интенсивность запаха оценивают по пятибалльной шкале:

0 – нет,

1 – очень слабый,

2 – слабый,

3– сильный,

4 – очень сильный.

Качественной можно считать лишь такую воду, которая, по мнению потребителей, не имеет запаха. Обычные люди не чувствуют запаха интенсивностью 0 и 1 балл по пятибалльной шкале. Запах интенсивностью 2 балла чувствуют лишь некоторые потребители (до 10% населения), и лишь в том случае, если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности запах становится ощутимым для всех потребителей без какого-либо предупреждения. Поэтому интенсивность запаха питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов. Кроме того, следует учитывать, что воду подогревают для приготовления горячих напитков и первых блюд, а это может привести к усилению ее запаха. Именно поэтому питьевая вода должна иметь запах интенсивностью не выше 2 баллов при температуре как 20°С, так и 60°С, что отражено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду (ГОСТ 2874-82 и СанПиН 2.1.4.1074-01).

Физико-химические свойства воды.

Определение водородного показателя (рН) в воде.

Ход работы:

Взять исследуемую воду и налить в мерный стаканчик вместимостью 50 см². Произвести измерения с помощью рН-метра и определить рН исследуемой воды. Конец электрода погружают в исследуемую жидкость. Электроды не должны касаться стенок и дна стаканчика.

Определение общей минерализации в воде

Ход работы:

Взять фарфоровый стаканчик и взвесить его. Взять 25 мл исследованной воды и налить в фарфоровую чашку. Поставить на плитку на выпаривание. Остудить и взвесить повторно.

Где ­– масса чашки с минеральным остатком,

-масса пустой чашки.

Определениесуммы поглощенных оснований в воде

Ход работы:

Взять 10 мл исследуемой воды и налить в термостойкую колбу. Нагреть до кипения на плитке. Охладить до комнатной температуры и добавить несколько капель фенолфталеина. Оттитровать раствором NaOH до розовой окраски.

Где а – объем NaOH пошедшего на титрование, b – объем взятой воды на исследование, N–нормальность NaOH.

Определение общей жесткости в воде

Ход работы:

Взять 20 мл исследуемой воды и налить в коническую колбу. Добавить к исследуемой пробе 5мл аммиачного буферного раствора и

несколько кристалликов (на кончике шпателя) индикатора эриохром черного. Приготовленную пробу при постоянном помешивании оттитровать раствором раствора Трилона Б до перехода окраски индикатора из красной в синюю.

Где – молярная концентрация эквивалента Трилона Б, – объем Трилона Б пошедшего на титрование, – объем анализируемой воды.

Определение гидрокарбонатов в воде

Ход работы:

Взять 10 мл исследуемой воды и налить в колбу. Добавить 3 капли метилового оранжевого. Произвести титрование 0,1 HCl от оранжевого до красного цвета.

Где – объем пошедший на титрование, - взятый объем воды,

N = 0,1

Ионный состав

2. 6. Определение хлоридов в воде

Ход работы:

Взять 5мл исследованной воды

Определение нитратов в воде

Ход работы:

Взять 25 мл исследованной воды и налить в фарфоровую чашку. Поставить на плитку на выпаривание. Остудить. Добавить 1 мл фенолдисульфоновой кислоты (конц).Взять стеклянную палочку и тщательно растереть сухой остаток. Перелить в колбу и прилить 15 мл дистиллированной воды и NaOH до желтого цвета. Затем заполнить колбу дистиллированной водой до риски.

Химический состав

Определение фосфора в воде

Ход работы:

Взять 5мл исследуемой воды и налить в пробирку. Прилить 5 мл HCl и 5 мл реактива В. Добавить олово в пробирку и встряхнуть в течении 2 минут. Полученный цвет сравнить со шкалой.

Определение гумуса в воде

Ход работы:

Взять 0,5 мл исследуемой воды и налить в термостойкую колбу. Добавить 10 мл хромовой смеси. Поставить на плитку довести до кипения и остудить до комнатной температуры.

Подготовка к титрованию.

В колбу 250 мл добавить 240 мл дистиллированной воды и содержимое термостойкой колбы. Добавить 1 мл фосфорной кислоты, затем добавить несколько капель дифениламина. Встряхнуть. Взять 10 мл раствора и титровать до изумрудно-зеленого цвета.

Глава 3. Результаты исследований. 3. 1. Органолептические свойства воды

Точки отбора проб воды:

1.

2

3. и т.д.

Все исследуемые пробы из скважин обладают прозрачной водой, а вода из озера Горькое и из котлована у Нефтезаправки мутная из-за сточных вод местных жителей, талых вод и осадков.

Цветность у всех проб в пределах нормы. Проба воды из Озера Горькое отличается от скважин потому что озеро это открытый источник воды в отличии от скважин. В озере протекают жизненные процессы такие, как интенсивный рост водорослей это может быть причиной мутности воды, а также большое содержание солей.

Таблица 1.

Органолептические свойства исследуемой воды

Озеро Горькое	Песчаный карьер выше ПМК	Котлован у Нефтизаправки	Ул. Строителей 3/1, глубина 6 м, питьевая вода	Ул. Строителей 3/1, глубина 18 м, для с/х нужд	Ул. Строителей 7, глубина 8 м, питьевая вода.	Ул. Г Ожгихина 11/9, глубина 8 м, питьевая вода.	Пер. Свободы 15, глубина 23 м, питьевая вода.	Ул. Цветочная 5, глубина 18 м, питьевая вода.
		Прозрачность
10	20	10	20	25	20	20	20	20
		Цветность, º
25	20	10	20	20	20	20	20	20
		Запах, б
1	2, болотный	1	0	3, отчетливый химический, рудный	0	0	5, сероводородный	0

Рис. 2. Диаграмма запаха воды озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Рис. 3. Диаграмма запаха озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

В озере Горьком интенсивность запаха очень слабая, запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды.)

Строителей 3/1, глубина 18 м отчетливо чувствуется химический и рудный запах из-за того, что в воде содержатся тяжелые металлы. Самые большие показатели по органолептическим свойствам в пробе Пер. Свободы 15, глубина скважины 23 м, питьевая вода наблюдается сероводородный запах. Сероводород может содержаться в природных водах в небольших количествах. Он придает воде неприятный запах, вызывает развитие серобактерий и интенсифицирует процесс коррозии металлов.

В большинстве проб исследованной воды запах не ощущается и это указывает на то, что вода пригодна для питья (рис. ).

Самый высокий показатель рН наблюдается в озере Горьком и составляет 9,07 – щелочная вода. На рН воды в озере влияет большое содержание солей и большое количество гидрокарбонатов. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 единиц. Самый высокий показатель рН в питьевых скважинах был обнаружен в пробах воды по по Ул. Строителей 3/1, глубина 6 м и Ул. Строителей 7, глубина 8 м рН= 7,1 -нейтральные воды. У этих проб пробы наблюдается наибольшая связь с озером, по сравнению с другими пробами.

3.2. Физико-химические свойства воды

Рис. 4. Диаграмма водородного показателя озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Рис. 5. Диаграмма водородного показателя озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Самый низкий показатель рН был определен в пробе воды по Ул. Строителей 3/1, глубина 18 м и составил 5,8 - слабокислые воды. У глубоких скважин также наблюдается связь с озером.

Рис. 3. Диаграмма общей минерализации озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

По СанПиН на питьевую воду, минерализация должна быть не более 1000 мг/л Все образцы воды входят в эти пределы. Связь с озером наблюдается у пробы воды по ул. Строителей 3/1, глубина 6 м, у других же эта связь не прослеживается.

Рис. 4. Диаграмма общей минерализации озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Самые высокие показатели по минерализации наблюдаются у пробы воды по Пер. Свободы 15, глубина 23 м и Озеро Горькое и составляет 3,6 гр/л. Из этого можно сделать вывод, что озеро оказывает большее влияние на глубокие скважины. Наименьший показатель минерализации имеет пробы воды по ул. Строителей 7, глубина 8 м и ул. Цветочная 5, глубина 18 м и составляет 0,8 гр/л.

Рис. 5. Диаграмма суммы поглощенных оснований озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Самый высокий показатель суммы поглощенных оснований имеет проба воды по ул. Строителей 3/1, глубина 6 м и составляет 176 мг/л. В пробах с наименьшей глубиной связь с озером не наблюдается только с пробой по ул. Строителей 3/1, глубина 6м, в других же пробах есть прямая связь с озером.

Рис. 6. Диаграмма суммы поглощенных оснований озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Представлена ярко выраженная зависимость скважин от озера. Самый низкий показатель наблюдается в оставшихся пробах воды в том числе и озеро - 44 мг/л.

Рис. 7. Диаграмма общей жесткости озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Норма по жесткости составляет 7 моль/л. Самые большие показатели жесткости наблюдаются у скважин по Ул. Строителей 3/1, глубина 6 м (11моль/л) и Ул. Строителей 7, глубина 8 м (10 моль/л) это можно объяснить тем, что в этой воде содержится в большом количестве соли жесткости, главным образом кальция и магния. По жесткости связи с озером не наблюдается.

Рис. 8. Диаграмма общей жесткости озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Самый низкий показатель в пробе воды по Ул. Г Ожгихина 11/9, глубина 8 м и составляет 3,5 моль/л. По жесткости связи с озером не наблюдается.

Рис. 9. Диаграмма содержания гидрокарбонатов в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Гидрокарбонаты определяют собой природную щелочность воды. Самое большое содержание гидрокарбонатов в озере Горькое составляет 30 мг/экв. это является результатом большого содержания солей в озере. Допустимо содержание гидрокарбонатов до 1000 мг/экв. Все воды находятся в рамках допустимых значений. Среди питьевых вод наибольшее значение гидрокарбонатов имеет проба воды по ул. Г Ожгихина 11/9, глубина 8 м и составляет 5 мг/экв. Взаимосвязь с озером незначительна.

Рис. 10. Диаграмма содержания гидрокарбонатов озера Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Самое низкое значение имеет пробы воды по ул. Строителей 3/1, глубина 18 м, пер. Свободы 15, глубина 23 м и ул. Цветочная 5, глубина 18 м и составляет 3 мг/экв. Взаимосвязь с озером незначительна.

3.3. Ионный состав воды

Рис. 11. Диаграмма содержания нитратов в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Рис. 12. Диаграмма содержания нитратов в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Нитраты почти всегда присутствуют во всех водах, включая подземные, и свидетельствуют о наличии в воде органического вещества животного происхождения. Поступают с бытовыми сточными водами.По нормам СанПиН ПДК в воде нитратов составляет 45 мг/л. Все образцы воды входят в норматив. Самый высокий показатель содержания нитратов был обнаружен в пробе воды из озера Горькое и составил 5,76 мг/л. Самый низкий показатель нитратов наблюдается в пробе воды по Ул. Строителей 7, глубина 8 м и составляет 1,02 мг/л. Связь озера со скважинами не наблюдается.

3.4. Химический состав воды по биогенным элементам

Рис. 13. Диаграмма содержания калия в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Рис. 14. Диаграмма содержания калия в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Калийпопадает в подземные воды за счёт растворения коренных пород. Калий встречается в водах редко, так как он хорошо поглощается почвой и извлекается растениями. Норма 20 мг/л. Самое большое содержание калия в пробе воды из озера Горькое и составляет 8,33 мг/мл. Прослеживается связь с озером, чем дальше находится скважина от озера тем меньше показатель калия в этой воде.

Самый низкий показатель содержания калия в пробах воды по ул. Строителей 3/1, глубина 18 м и ул. Цветочная 5, глубина 18 м составляет 4,6 мг/мл. Связь с озером прослеживается, но не так ярко, как у менее глубоких скважин.

Рис. 15. Диаграмма содержания фосфора в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 6-8 м.

Рис. 16. Диаграмма содержания фосфора в озере Горькое в сравнении со скважинами глубиной 18-23 м.

Норма содержания фосфора составляет 3,5 мг/л. Самое большое содержание фосфора наблюдается в пробе воды из озера Горькое и составляет 2,5 мг/100мл. Связь с озером наблюдается только со скважиной по ул.Строителей 3/1,глубина 6 м, с другими же пробами связь незначительна.

Самый низкий показатель у пробы воды по ул. Цветочная 5, глубина 18 м и составляет 0,5 мг/100мл. Связь с озером наблюдается только со скважиной по ул.Строителей 3/1,глубина 18 м, с другим же пробами связь незначительна.

Заключение.

В ходе проведенных исследований были решены следующие задачи:

1. Было разработано теоретическое обоснование качества воды из различных источников.

2. Описан объект исследования. Осуществлен подбор методики изучения.

3. Проведен мониторинг скважин и озера. Произведен химический анализ исследуемой воды. Произведен анализ качества воды, пригодна ли она для питья.

4. Разработаны рекомендации по влиянию химического состава на качество воды в скважинах.

5. Какое большее влияние оказывает подземные или поверхностные воды и как оно изменяет химический состав воды.

Список используемой литературы

1. Авакян А.Б. Загрязнение вод и проблемы их охраны. /Авакян, А.Б. /География в школе, №3, 1993. С. 9-11.

2. A.И. //Экология, №2, 1996. С. 156-158.

3. Будыко М.И. Глобальная экология. /Будыко, М.И., М.: Мысль, 1977. 319 с.

4. Вендров С.Л. Жизнь наших рек. /Вендров, С.Л., Л.: Гидрометеоиздат, 1986,128 с.

5. Ю.Ветров В.А. Беспозвоночные как индикаторы загрязнения фоновых пресноводных экосистем тяжелыми металлами. /Ветров В.А., Чугай B.В.//Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Том XI. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 61-75.11 .Водогрецкий, В.Е. Антропогенное изменение стока малых рек. /Водогрецкий, В.Е., JL: Гидрометеоиздат, 1990. 165с.

6. Министерство природных ресурсов Российской Федерации/ Методические указания по организации и проведению наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях водных объектов, Москва 2012

7. Министерство природных ресурсов Российской Федерации /Охрана природы. Гидросфера, Москва 2014

8. Воронков П.П. Формирование химического состава поверхностных вод степной и лесостепной зон Европейской территории СССР. /Воронков П.П., Автореферат дисс. . док. геогр. наук. JL: 1957 г.

9. Вронский В.А. Экологические последствия загрязнения атмосферы. /Вронский, В.А.//География в школе, №2, 1991. с. 9-14.

10. Гераськин С.А. Оценка воздействий физических факторов на природные и аграрные экологические системы. /Гераськин С.А., Козьмин Г.В. //Экология, №6, 1995, с. 419-424

11. ГОСТ 18293-72 «Вода питьевая. Определение содержания цинка дитизоновым методом (колориметрический метод)».

12. ГОСТ 18309-72 «Вода питьевая. Методы определения содержания полифосфатов».

13. ГОСТ 19179-73 «Гидрология суши. Термины и определения».

14. ГОСТ 3351-74 «Вода питьевая. Методы определения мутности цветности, запаха и вкуса».

15. ГОСТ 4192-82 «Вода питьевая. Методы определения минеральных азотсодержащих веществ. Определение массовой концентрации нитритов».

16. Дубова Н.А. Влияние гидробионтов на формы миграции тяжелых металлов в природных водоемах. /Дубова, Н.А., Жулидов, А.В., Лапин, И.А.//Экология, №3, 1991. С.91-93.

17. Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология. /Карюхина, Т.А, Чурбанова, И.Н., М. Стройиздат, 1995. 185 с.

18. Коронкевич Н.И. Современные антропогенные воздействия на водные ресурсы. /Коронкевич, Н.И., Зайцева, И.С., Долгов, С.В., Ясинский, С.В. //Изд. Рос. АН. Серия географическая, №5, 1998. С.55-68.

19. Никольский Б.П. / Справочник химика / с.18, с.36, с.66, с.78, с.319, с.257, с.275, с.318, с.531.

20. Богословский Б.Б. Общая гидрология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984.-422с.

21. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990.-637 с.

22. Раткович Д.Я. Многолетние колебания речного стока. – Л.: Гидрометео-издат, 1976. – 64 с.

23. Климкин Н.Н. Программа комплексного использования водных ресурсов Курганской области. – Курган: ОАО «Зауралводпроект», 1992. – 238 с.

24. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. –304 с.

25. Водосбор. Управление водными ресурсами на водосборе / Под науч.ред. А.М.Черняева; РосНИИВХ. – Екатеринбург: Изд-во «Виктор», 1993.- 120 с.

26. Харлампович Г.Д., Березюк В.Г. Охрана и рациональное использование окружающей среды. – Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 1993. – 184 с.

27. Максаковский В.П. Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. - М.: издательство «Прогресс», 1977. – 356 с.

28. Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Курганской области / Государственные доклады «Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области».

29. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской

области в 2013 году. Доклад. – Курган, 2014. - 220 c.

30. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской

области в 2012 году. Доклад. – Курган, 2013. - 209 c.

31. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской

области в 2011 году. Доклад. – Курган, 2012. - 224 c.

32. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской

области в 2010 году. Доклад. – Курган, 2011. - 200 c.

33. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской

области в 2009 году. Доклад. – Курган, 2010.

34. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской

области в 2008 году. Доклад. – Курган, 2009.

35. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в

2007 году. Доклад. – Курган, 2008.

36. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2006 году. Доклад. – Курган, 2007.

37. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2005 году. Доклад. – Курган, 2006.

36. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2004 году. Доклад. – Курган, 2005.

37. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2003 году. Доклад. – Курган, 2004.

38.РД 52.24.309-2004. «Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета»

39.РД52.24.508-96. Организация и функционирование подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод суши.

40.РД 52.24.634-2002. Уточнение местоположения створов наблюдений и режимов отбора проб на основе использования трассерных методов изучения гидродинамических характеристик водных объектов.

41. РД 52.24.609-99. Организация и проведение наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях.

42. РД 52.24.354-94. Организация и функционирование системы специальных наблюдений за состоянием поверхностных вод суши в районах разработки месторождений нефти, газа и газоконденсата.

43.РД 52.24.581-97. Организация и функционирование системы специальных наблюдений за состоянием природной среды в районах угледобывающей промышленности.

44.РД52.24.618-2000. Организация и функционирование системы специальных наблюдений за состоянием природной среды в районах развития металлургического производства.

45.РД52.24.620-2000. Организация и функционирование подсистемы мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем.

46.РД 52.24.633-2002. Методические основы создания и функционирования подсистемы мониторинга экологического регресса пресноводных экосистем.

46.РД52.24.309 «Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши»

47.ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков (совместно с ААНИИ и ГГО)

48.ГОСТ 17.1.3.07-82 Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоёмов и водотоков.

49. ГОСТ 17.1.5.01-80 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязнённость.

50. ГОСТ 17.1.4.01-80 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к методикам выполнения измерений концентрации нефтепродуктов в поверхностных и очищенных сточных водах, которые, к сожалению, до сих пор не включены в планы национальной стандартизации по независящим от нас причинам.

51. "Водный кодекс Российской Федерации" от 03.06.2006 N 74-ФЗ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.2 Показатели качества воды

Под качеством природной воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером и концентрацией содержащихся в воде примесей.

Органолептические показатели. К органолептическим показателям, с помощью которых производится определение физических свойств воды, относятся: прозрачность, цветность, запах.

Прозрачность зависит от количества и состава находящихся в воде взвешенных частиц. Она может ухудшаться за счет попадания в водоемы фекально-хозяйственных и производственных сточных вод, а также дождевых и талых, которые несут с собой большое количество взвешенных частиц почвы с поверхности окружающей территории. Считают, что ухудшение прозрачности воды имеет существенное значение с эпидемиологической точки зрения, так как такая вода может стать причиной возникновения кишечных инфекций.

Цветность – показатель качества воды, обусловленный главным образом присутствием в воде гуминовых и фульфовых кислот, а также соединений железа (Fe3+). Количество этих веществ зависит от геологических условий в водоносных горизонтах и от количества и размеров торфяников в бассейне исследуемой реки. Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в степях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, в то время как весной в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей – цветения воды - оно повышается. Подземные воды, как правило, имеют меньшую цветность, чем поверхностные. Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды.

Запах – показатель качества воды, определяемый органолептическим методом с помощью обоняния на основании шкалы силы запаха. На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значения рН и целый ряд прочих факторов.

По характеру запахи делят на две группы:

• Естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.)

• Искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Физико-химические свойства воды

Водородный показатель (рН) - характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде и выражает степень кислотности или щелочности воды (соотношение в воде ионов Н+ и ОН- образующихся при диссоциации воды) и количественно определяется концентрацией ионов водорода pH=-Ig[H+]

Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ (рН

Код для цитирования: Скопировать