II. Мониторинг водной среды.
1. Определение степени загрязнения водоёма по внешнему виду.
· Информация
По требованиям ГОСТа водоёмов, на поверхности воды недопустимо присутствие плёнок нефтепродуктов, масел, жиров и др. примесей.
Они препятствуют аэрации воды, тормозят процессы самоочищения, снижают интенсивность фотосинтеза, все это так же нарушают дыхание рыб, способствуют развитию процессов анаэробного распада органических веществ.
? Задание
Определите степень загрязнения водоёмов по внешнему виду, используя таблицу:
| Баллы | Характеристика загрязнения |
| Отсутствие пленок и пятен | |
| Отдельные пятна и серые плёнки на воде | |
| Пятна и иррадиирующие плёнки на воде | |
| Отдельные примазки нефти на берегах и прибрежной растительности | |
| Нефть в виде пятен и плёнок покрывает большую часть поверхности водоёма. Берега и прибрежная растительность вымазаны нефтью. | |
| Поверхность водоёма покрыта нефтью. |
2. Определение температуры и органолептических характеристик воды.
Оборудование: термометр, колба 250 мл с пробкой, пробирка высотой 15-20 см, шкала мм или линейка.
Выполнение работы:
1. Определение температуры
- погрузите термометр в воду водоёма не менее, чем на 1/3 шкалы, выдержите 5 минут. Не вынимая термометр из воды, произвести отчёт показаний;
- определите температуру воды в нескольких местах, друг от друга.
- рассчитайте разницу в показаниях.
Примечание. При наличии впадающих в водоём притоков определите температуру также в зонах смешения воды в местах их впадения в водоём.
2. Определение запаха
- заполните колбу водой на 1/3 объема и закройте пробкой.
- взболтайте
- откройте колбу, вдыхая воздух, определите характер и интенсивность запаха. Можно нагреть колбу с содержимым до 60 градусов.
Интенсивность запаха определить по таблице:
| Интенсивность запаха | Характер проявления запаха | Оценка запаха |
| Нет | Запах не ощущается | |
| Очень слабая | Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при нагревании | |
| Слабая | Запах замечается, если обратить внимание | |
| Заметная | Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде | |
| Отчётливая | Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья | |
| Очень сильная | Запах сильный, вода не пригодна для питья |
Характер запах определите по таблице:
| Характер запаха | |
| Естественного происхождения: Неотчётливый (отсутствует) Землистый Гнилостный Плесневый Торфяной Травянистый Другой | Искусственного происхождения: Неотчётливый Бензиновый Хлорный Уксусный Фенольный Другой |
3. Определение цветности
- заполнить пробирку водой 10-12 см
- определите цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при хорошем освещении
| Цветность воды |
| Слабо-жёлтая |
| Светло-желтая |
| Желтая |
| Интенсивно-желтая |
| Коричневая |
| Красно-коричневая |
| Другая |
4. Определение мутности
- заполнить пробирку водой 10-12 см
- определите мутность по таблице
| Мутность воды |
| Слабо опалесцирующая |
| Опалесцирующая |
| Слабо мутная |
| Мутная |
| Очень мутная |
Обработка результатов и выводы:
1. Занесите результаты в таблицу:
| Характеристика | Единица измерения | Значения |
| Температура | градусы | |
| Максимальная разность температур в точках отбора | градусы | |
| Запах: характер интенсивность | словесное описание баллы | |
| Цветность | словесное описание | |
| Мутность | словесное описание |
2. Сделайте выводы об экологическом состоянии водоёма.
3. Определение уровня загрязнения водоёма по беспозвоночным зооиндикаторам.
· Информация
Концентрация кислорода – показатель, на который реагирует биоиндикаторы. Чем грязнее водоём, тем меньше в нём кислорода. В водоёмах с различным уровнем загрязнения обитают качественно отличающиеся друг от друга группы беспозвоночных гидробионтов.
Выделяют три такие группы:
1 группа - личинки подёнок, веслокрылок, ручейников, моллюски.
2 группа - бокоплав, катушки, лужанки, шаровки, горошинки, личинки стрекоз.
3 группа - водяной ослик, олигохеты, трубочник, пиявки, мотыль, личинки мошки «крыски», мокрецы.
? Задание
Определите загрязнения водоёма по беспозвоночным её обитателям, используя шкалу загрязнений по индикаторным таксонам.
| Экологическая полноценность | Индикатор, таксоны |
| Чистая, полноценная вода. Использование в питьевых целях, рекреационное для орошения, техническое | 30 и более % организмов, собранных в водоёме, относятся к 1 группе |
| Удовлетворительно чистая вода или слабо загрязнённая. Использование питьевое с очисткой, рекреационное, для ограниченного орошения, техническое | 11-30 % собранных организмов из 1 и2 групп |
| Загрязненная вода (ядовитые вещества, большое кол-во органики), использование техническое. | 90 и более % собранных организмов из 3 группы |
| Очень грязная вода, неблагополучная. Использование техническое, с очисткой | Кислород отсутствует. Признаков жизни нет. |
4. Слежение за состоянием воды с помощью простейших и бактерий.
· Информация
Видовой состав может сказать, как чувствует себя активный ил водоёма. При хорошей очистке в больших количествах встречаются брюхоресничные инфузории и сувойки, много коловраток и почти нет жгутиковых и амёб. Бактерии объединяются в крупные хлопья с изрезанными краями, когда их рабочая поверхность максимальна. При ухудшении очистки в активном иле появляются инфузории. Сувойки отбрасывают ножку, образуют дополнительный венчик и становятся «бродяжками». Больше становится жгутиковых и амёб. Бактериальные хлопья измельчаются и округляются.
? Задание
По видовому составу активного ила водоема определите состояние воды в водоёме.
Для обнаружения тех или иных простейших необходимо в несколько пробирок взять пробы воды и рассмотреть в лаборатории капли воды под микроскопом. Можно зафиксировать одноклеточных животных: на предметное стекло положить кусок ваты, разобранный на волокна, и поместить две капли воды из пробы. По наличию тех или иных простейших судить о состоянии воды.
5. Определение загрязнения воды по водным животным и растениям.
· Информация
Для чистых водоёмов характерно разнообразие видов. По мере загрязнения многие виды гибнут, а оставшиеся усиленно размножаются. Например, массовое размножение мотыля, червей-трубочников, дафний, указывает на сильное загрязнение. В особенно грязных водоёмах многоклеточные позвоночные жить не могут. Там встречаются только равноресничные инфузории и бактерии.
Чем извилистее река, тем больше в ней растений, дающих приют животным; чем больше плесов, на которых оседают взвеси, и перекатов, где вода насыщается кислородом, тем быстрее идёт процесс самоочищение.
Индикаторами чистой воды в водоёмах являются растения: кувшинка белая, кувшинка жёлтая, ольха, ива, водокрас, телорез; животные: ёрш, окунь, судак, щука, личинки ручейников, перловицы.
? Задание
Зная изменения, происходящие в видовом составе водоёма, способность к самоочищению и виды-индикаторы, определите состояние воды в водоёме (чистая, загрязненная)
6. Выявление степени влияния сточных вод на водоём.
· Информация
Внешние признаки явного загрязнения воды: запах фенола, сероводорода, плёнка, скопление лепешкообразных образований чёрного или сине-зелёного цвета, следы нефти, мазута.
Индикатор неявных опасных загрязнений – прибрежные обрастания, располагающиеся на подводных предметах у кромки воды. В чистых водоёмах эти обрастания ярко-зелёного цвета или буроватого оттенка. Для загрязнённых водоёмов характерны белые образования в виде хлопьев. При избытке в воде органических веществ и повышенной общей солёности обрастания приобретают сине-зелёный цвет. При плохой очистке фекально-бытовых сточных вод обрастание приобретает белый или сероватый цвет. Как правило, они хлопьевидные и состоят из прикреплённых инфузорий. Такие же по внешнему виду обрастания развиваются в зоне, загрязнённой органическими веществами. Их образуют нитчатые бактерии сферотилус. Стоки с избытков сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налётами нитчатых серобактерий тиотрикс. Тиотрикс также развивается в присутствии сероводорода, образующегося при гниении белков.
Ядовитые стоки могут вызвать частичную или полную гибель организмов. Полное отсутствие обрастаний ниже выпуска сточной воды указывает на сильное токсическое действие стоков, на ненормальную работу очистных сооружений или отсутствие их.
Наличие высшей водной растительности – рдестов, тростников, камышей и др. – также является индикатором загрязнения воды. Ядовитые стоки угнетают растительность, а присутствие азота, фосфора, калия вызывает чрезмерное развитие её.
Необходимо обратить внимание на животное население водоёмов. Хроническое отравление ряда видов рыб (сазана, леща, язя) характеризуется взъерошенной чешуей с большим скоплением жидкости в ней. Заметно пучеглазие. Наблюдается аномалии в поведении рыб. В сильно загрязнённых водоёмах в зимний период происходят заморы рыб. Заморы бывают и в летнее время при сильном развитии сине-зелёных водорослей.
? Задание
Сравните видовой состав растительности выше и ниже по течению сброса сточных вод и сделайте вывод о степени вредного стока на водоём.
III. Мониторинг атмосферы.
1. Определение загрязнённости воздуха в районе школы.
· Информация
Один легковой автомобиль в течение суток выбрасывает до 1 кг газов, в состав которых входит около 30 г угарного газа, 6 кг оксида азота, соединения свинца, серы, и другие вещества.
? задание
Подсчитайте, какое количество автомобилей проходит по дороге у школы за 1 час. Определите приблизительно, какое кол-во выхлопных газов от автомашины поступает в атмосферу микрорайона школы в сутки, используя данные информации.
2. Оценка запылённости воздуха.
Оборудование: вода дистиллированная, раствор соляной кислоты или азотной кислоты 10 %, весы аналитические, измеритель расхода воздуха, лопатка, микроскоп *8, насос для просасывания воздуха типа ПРУ, пипетка, покровные и предметные стёкла, секундомер, фильтры бумажные, фильтродержатель.
Ход работы:
1. Нанесите 1 каплю воды на предметное стекло.
2. Установите предметное стекло в выбранном месте на 15 мин.
3. Накройте каплю с осевшими на неё пылинками покровным стеклом.
4. Поместите микропрепарат на предметный столик микроскопа. Добейтесь такого увеличения, чтобы в поле зрения можно видеть большую площадь капли.
5. Сосчитайте кол-во пылинок в капле и опишите их качественный состав (вид, структуру, расположение, строение).
6. Определите кол-во пылинок за 15 мин на поверхности капли такой же площади после выдерживания предметного стекла с каплей в различных местах одного и того же помещения, в разных помещениях.
3. Биоиндикация воздушного загрязнения по состоянию хвои сосны.
Выполнение работы:
Работа проводится в группах в течение 2-4 дней. Обследование можно проводить круглосуточно.
1. Выберите район, в котором будет проводиться обследование растений сосны.
2. Составить карту района.
3. Отметьте на карте предприятия, дороги с интенсивным транспортным движением.
4. На карте наметьте точки обследования. При высокой антропогенной нагрузке они должны быть расположены на расстоянии 1.5-3 км, в малозагрязнённых районах – на расстоянии до 10 км.
5. В районе намеченной точки найдите участок леса, где растут молодые сосны высотой 1-1,5 м.
6. Оцените степень вытаптанности участка: 1 – вытаптывания нет, 2 – вытоптаны тропы, 3 –нет травы и кустарников, 4 – осталось немного травы вокруг деревьев.
7. Выберите 5 молодых сосен, растущих на открытом месте, с 8-15 мутовками боковых побегов на главном стволе, стоящих на расстоянии 10-20 м.
8. У каждого деревца осмотрите хвоинки участка центрального побега предыдущего года (второго сверху). Если деревья очень большие, то обследование проведите на боковом побеге в четвёртой сверху мутовке.
Пользуясь рисунками, определите класс повреждений и усыхания хвои. Имейте в виду, шипик на конце хвоинки всегда более светлый, поэтому его окраска не включается в оценку.
Классы повреждения и усыхания хвои:
1 – хвоинки без пятен
2 – хвоинки с небольшим числом мелких пятен
3 – хвоинки с большим числом чёрных и жёлтых пятен, некоторые крупные – во всю ширину хвоинки.
| Класс повреждения хвои | 1 | 2 | 3 |
| Степень повреждения |  Хвоинки без пятен | Х  воинки, с небольшим числом пятен |  Хвоинки с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки |
Классы усыхания хвои:
1 - нет сухих участков.
2 - усох кончик.
3 – усохла 1/3 хвоинки.
4 – вся хвоинка жёсткая или более ½ её длины – сухая.
Определение продолжительность жизни хвои:
Для этого обследуйте верхушечную часть ствола за последние годы: каждая мутовка, считая сверху, - это год жизни. Определите, сколько лет сохраняется хвоя, при чём, если на самом нижнем из освоенных участков часть хвоинок опала, то оценивают примерную долю сохранившихся. Полный возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью сохранённой хвоей плюс доля сохранённой хвои на следующем за ним участке. Например, если верхушечная часть и два участка между мутовками полностью сохранили хвою, а на следующем участке сохранилась половина хвои, то показатель продолжительности жизни хвои составляет:
3+0,5=3,5 года.
Информативной по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4-5 лет). На каждом участке осматриваются невысокие деревья (в возрасте 10-15 лет). Результаты заносятся в таблицу. По данным таблицы рассчитывают индекс продолжительности жизни хвои Q сосны по формуле:
,
где В1, В2, В3 – количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны, а значит – и чище воздух
Обработка результатов и выводы:
Основываясь на данных таблиц, сделайте вывод о степени загрязнённости воздуха:
| Максимальный возраст хвои | Класс повреждения хвои на побегах | ||
| 4-4,5 года | I | I-II | III |
| 3 года | I | II | III-IV |
| 2,5 года | II | III | IV |
| 2 года | - | IV | IV-V |
| 1, 5 лет | - | IV | V-VI |
| 1 год | - | - | VI |
Условные обозначения степени загрязнения воздуха:
1 – идеально чистый.
2 – чистый.
3 – относительно чистый (норма).
4 – загрязнённый (тревога).
5 – грязный (опасно).
6 – очень грязный (вредно).
прочерком обозначены невозможные сочетания.
По результатам сделайте вывод о состоянии воздушной среды в изученном районе. Обоснуйте возможные причины таких результатов. Доведите данные исследований до сведения администрации населённого пункта. Сделайте практические предложения по улучшению экологической ситуации данной территории.
IV. Почвенный мониторинг.
· Информация
Состояние почвы оценивается по следующим показателям:
- загрязнение тяжёлыми металлами.
- загрязнение бытовыми и промышленными отходами.
- загрязнение нефтепродуктами.
- загрязнение пестицидами, нитратами.
Серьёзную озабоченность вызывают свалки промышленных и бытовых отходов, многие из которых токсичны.
1. Определение общих физических свойств почвы.
Выполнение работы:
1. Взятие почвенных образцов. Определение типа почвы, состава и структуры.
2. Лопаткой отберите пробу по 50-100 г в точках участка (5 разных точек).
3. Поместите пробы в пакеты. Каждый пакет герметично завяжите. Запишите № и точку его отбора.
4. Поместите пробы на поддон ровным слоем. Перемешайте пробы лопаткой.
5. Отберите инородные включения в почве.
6. Опишите состав и структуру почвы.
7. Сушка образца и определение влажности.
8. Поместите образец почвы в кювету. Кювету поставьте на чашку весов. Определите и запишите вес кюветы с образцом mвл (определите заранее массу пустой кюветы) mо.
9. Перенесите почву с кюветой в сушильный шкаф и выдержите при температуре 100-105 градусов не менее 3 часов (можно сушить в помещении в течение суток)
10. Оставьте кювету с образцом на 1 час для охлаждения до комнатной температуры (после сушки почва должна быть светлой и легко рассыпающейся).
11. Поместите остывшую кювету на чашку весов. Определите и запишите вес кюветы с высохшим образцом mс
12. Рассчитайте влажность образца по формуле:
w= mвл - mс
* 100
mвл - mо
Обозначения величин, смотрите в тексте.
Обработка результатов и выводы:
1. Занесите результаты в таблицу:
| № пробы | Место отбора пробы | Структура почвы | Состав почвы | Результаты определения влажности почвы | |||
| mо,г | mвл,г | mс,г | w, мг/г | ||||
| 1. | 1 точка (наименование) | Рассыпчатая, комковатая, каменистая и др. | Наличие и кол-во инородных включений, преобладающий тип почвы. | ||||
2. Проанализируйте результаты и сделайте выводы об экологическом состоянии почвы по её общим физическим свойствам.
II. Определение высокого содержания некоторых элементов в почве по растениям-индикаторам.
· Информация
По произрастанию некоторых растений, так называемых растений-рудознатцев, по аномалиям в их росте, развитии и окраске можно определить высокое содержание тех или иных элементов в почве.
? Задание
Используя данные таблицы о растениях-индикаторах, определите, есть ли в почве вашей местности высокое содержание каких-либо элементов.
| Химический элемент | Растения-индикаторы | Характерные изменения |
| железо | деревья | Уменьшение высоты и сомкнутости |
| литий | полынь | Замедление роста, искривление стебля |
| соли тяжёлых металлов | прострел, фиалки | Карликовость растений |
| радиоактивные элементы | астрагал | Возникновение у растений «ведьминых» мётел; срастание, скручивание и искривление растений |
| бор | полынь, прутняк, солянка | Шарообразные утолщения, недостаток бора, то обычно высокие полынь, прутняк и солянка превращаются в карликовые формы. |
| алюминий | Возникновение на листьях белых пятен, листья скручиваются | |
| медь | роза | Лепестки становятся голубыми, даже чёрными, лепестки становятся узкими, неестественно рассеченными |
| кальций | люцерна, лиственница сибирская | При высоком содержании в почве кальция хорошо растут представители семейства бобовых. Если отмечается недостаток кальция и земля становится более кислой, то появляются такие растения, как щавелек, белоус, луговик дернистый, а также сфагнум. |
| цинк | мак | Хлороз листьев, изменяются формы лепестков у некоторых растений |
| железо | деревья | Цветки некоторых растений приобретаю несвойственную им окраску |
| азот | звездчатка средняя, малина, крапива, крестовник, кипрей, лебеда, лютик едкий | О недостатке азота свидетельствуют бледно зеленая окраска растений, уменьшение на них числа веток и листьев. В таких условиях растут морковь дикая, очиток, пупавка. |
| барий, стронций | берёза | Зеленоватая окраска древесины |
III. Определение рекреационной нагрузки (вытаптывание).
· Информация
Вытаптывание приводит к определённым, порой необратимым процессам в жизни леса. Сначала исчезают лесные травы, мох уплотняется, почва начинает хуже пропускать воздух и влагу. Вытоптана трава – значит, резко уменьшилось кол-во насекомых. Если на лесной поляне появилась ромашка, мятлик, овсяница, тысячелистник, значит, почва уплотнилась в 3-4 раза, по сравнению с нетронутым лесом. Когда же она уплотнилась в 6 раз, не выдерживают даже луговые травы. Они прижимаются к стволам деревьев, а на открытых местах это: подорожник, лапчатка, птичья гречишка. Из лесных сообществ наиболее ранимы сосняки лишайниковые, ельники. Более устойчивые березняки и осинники. Наличие на данной территории белого гриба, подберёзовика, подосиновика и груздя говорит о невысокой рекреационной нагрузке. Индикатором увеличения рекреационной нагрузки может служить увеличение видового разнообразия сыроежек, а также зонтика пёстрого.
Учёные выделяют пять стадий перерождения леса под воздействие антропогенной нагрузки, вызываемых рекреационной дигрессией.
? Задание
Используя приведённые данные, определите стадию рекреационной дигрессии леса.