Исследовательская работа "Изучение озера Домашнее"

МКОУ Зюзинская СОШ Барабинского района Новосибирской области

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследовательская работа

 

«Изучение органолептических и физико-химических свойств воды озера Домашнее»

 

Работу выполнили:

учащиеся 7 класса

Заворин кирилл

Поляков Данил

       Емельянов Никита

                    Руководитель: учитель географии 1    
                    Чабанова Наталья Витальевна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление.

 

1.Введение.

2.Теоретическое обоснование.

3.Краткая характеристика района исследования.

4. Материалы и методика исследования.

5.Основная часть.

    5.1.Органолептические свойства воды.

    5.2.Минерализация воды

6.Заключение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение.

 

            В прошлом году мы начали работу по исследованию озера Домашнее, на берегу которого находится деревня Казанцево. Мы измерили глубины озера, построили батиметрическую карту.

Также измеряли температуру воды и воздуха в различные дни. Установили, что изменение температуры воздуха влечет собой изменение температуры воды в тот же день, но амплитуда изменения температуры воздуха больше, чем амплитуда изменения температуры воды.  

Проводились наблюдения за изменениями уровня воды в озере. Летом 2013 года, за период май-сентябрь уровень воды  поднялся на 20 см .Таким образом, мы пришли к выводу, что озеро в основном имеет питание от выпавших осадков, а приток грунтовых вод отсутствует.

Так же проанализировав литературу, мы предположили, что озеро Домашнее по происхождению  - остаточно-реликтовое  озёро древнеозёрных равнин. К ним относят – Чаны– крупнейшее озёро области, а также многочисленные малые водоемы различной формы в пределах его бассейна, в том числе и озеро Домашнее.

В этом году мы продолжили работу по исследованию озера, посвятив ее изучению органолептических  и физико-химических свойств   воды озера Домашнее для получения более полной информации о природе озера .

 

Цель работы:

Изучить органолептические и физико-химические свойства воды в озере Домашнее.

Задачи работы:

- определить цвет, запах, осадок, прозрачность(мутность) воды;

- определить РН среду, соленость воды, жесткость воды, а так же минеральный  состав воды озера; 

– изучить географические объекты родного края, воспитывать любовь  и бережное отношения к родной природе.

Рабочая гипотеза, согласно которой исследование географических объектов должно привести:

1.К своевременному выявлению изменений, которые происходят в озере.

                                    2.Теоретичекое обоснование.

Органолептические свойства воды — это именно те ее признаки, которые воспринимают органы чувств человека.  Данные свойства  оцениваются по интенсивности восприятия. В определении таких свойств участвуют обонятельные, вкусовые и зрительные, органы чувств. Получаемые ими   ощущения обусловлены как физическими характеристиками воды, так и наличием в ней каких-либо посторонних  химических веществ. К ним относятся запах, вкус, цвет и прозрачность, т. е. те свойства, которые могут быть определены органами чувств человека.

Прозрачность. Это важный показатель чистоты воды. Под прозрачностью воды понимается ее способность пропускать свет и делать видимыми предметы, находящиеся на определенной глубине. Прозрачность воды определяется количеством содержащихся в ней механических и химических примесей.

Цвет. Окраска воды, как и ее мутность, делает воду неприятной для питья. Совершенно бесцветная вода встречается редко, например в подземных водоносных слоях. В открытых водоемах вода обычно имеет тот или иной оттенок. Желтоватый оттенок чаще всего свидетельствует о наличии в воде солей железа или гуминовых веществ, образующихся в процессе гниения или разложения растительных остатков. Он характерен для воды болот. Зеленоватый цвет воде придают микроводоросли.

Запах. Любой запах указывает на присутствие в воде либо продуктов биологического распада растительных или животных организмов, либо каких-либо химических соединений.

     Вкус. Вкус воды зависит от ее минерального состава, температуры, концентрации растворенных в ней газов (кислорода и углекислого газа). Изменения вкуса воды или появление неприятного вкуса свидетельствуют о возможном наличии в ней органических веществ, продуктов распада различных органических веществ животного или растительного происхождения.(2,с 42)

Вода, представляя собой «всеобщий растворитель», никогда не бывает в природе химически чистой, всегда содержит в растворе те или иные газы и минеральные вещества (соли).

К числу главных растворенных минеральных компонентов природных вод принадлежат ионы Na+, К+, Са2+, Mg2+, Н+, Cl-, НСО3-, СО32-, SO42- и газы O2, N2, СО2 и H2S. В малых количествах coдepжaтcя ионы Fe2+, Fe3+, Mn2+, Br-, I-, F-, BO2-, HPO42-, SO32-, HSO4-, S2O32-, HS-, HSiO3-, HSO3- и газы CH4, Ar, He, Rn. Остальные вещества находятся в воде в крайне малых количествах.

Воды озера Чаны, в том числе и по нашему мнению, озера Домашнее по классификации О.А. Алекина относятся к солоноватым хлоридно- натриевым водоемам. (5,с 187.)

 Химический состав воды озера Домашнее сформировался в условиях засушливого полуаридного климата. В ходе  наших наблюдений получены данные: средняя температура июля - + 19,2 градуса, января- -24 градуса.(по данным календаря погоды за 2012-2013год). Годовое количество осадков -330мм.

Вследствие превышения  испарения над осадками в бессточных озерах аккумулируются соли. Увеличению минерализации способствует близкое залегание  высокоминерализованных глин, в составе которых преобладают хлориды.

По составу и количеству солей все озера можно разделить на пресные и соленые.

Пресными водоемами считаются те, в которых общее содержание солей меньше 1 промиле (т. е. 1 г на 1 л). Соленые озера, располагающиеся почти исключительно в пустынно-степной зоне, разделяются на 3 главных типа : собственно соленые, с преобладанием хлоридов, ; содовые, или натронные, в которых наряду с хлористым натрием играют роль карбонаты, наконец, более редкие борные озера, содержащие наряду с другими солями бор. (3,с 12)

Химический состав воды озер определяется тремя группами факторов:

1) составом поступающей в озеро воды (осадки, притоки);

2) изменениями, происходящими с водой за время пребывания в самом озере, - разбавление дождевой водой, выпадение химических осадков, действие биологических процессов (выделение кислорода растениями, углекислоты и аммиачных солей животными; поглощение кислорода, кремнезема, карбонатов и фосфатов теми и другими), выщелачивание горных пород дна и берегов озера - каменной соли, гипса, в меньшей степени кремнезема и др., наконец.

3) расходом воды путем испарения (повышение концентрации солей) и стока, выносящего, главным образом, поверхностные воды, обладающие определенным химизмом, отличным от состава остающихся глубинных слоев.( 3,с 56)

Рельеф местности косвенно влияет на состав воды, способствуя вымыванию солей из толщи пород.

 Климат же, создает общий фон, на котором происходит большинство процессов, влияющих на формирование химическою состава природных вод. Климат прежде всего определяет баланс тепла и влаги, от которого зависит увлажненность местности и объем водного стока, а следовательно, и разбавление или концентрирование природных растворов и возможность растворения веществ или выпадения их в осадок.

 Огромное влияние на химический состав воды и его изменение с течением времени оказывают источники питания озер и их соотношение. В период таяния снега или во время обильных осадков  вода в озерах  имеет более низкую минерализацию. (1, с 23)

 

           3. Краткая характеристика района исследования.

Барабинский район Новосибирской области находится на  юге лесостепной зоны. Характерен полузасушливый полуаридный  климат. Средняя температура июля - + 19,2 градуса, января- -19,9 градусов.(по данным календаря погоды за 2012-2013год). Годовое количество осадков -330мм.

Теплый и сухой климат способствуют произрастанию луговых злаков на черноземных почвах. Близкое залегание грунтовых вод способствует развитию болот. Рельеф Барабинского района— низменная равнина. Абсолютные высоты здесь не превышают 200 м. В Барабинском районе Новосибирской области насчитывается около трехсот  озер. Одно из этих озер- Домашнее(Жилое), которое мы считаем остаточно-реликтовым озёром древнеозёрной котловины озера Чаны.

 

                              4.Материалы и методика исследования.

 

Летом 2014 года мы  произвели заборы воды и придонного  ила озера Домашнее,(приложение 1), а  затем в лабораторных условиях изучали органолептические и физико-химические  свойства воды. Так же мы проанализировали физическую, почвенную, климатическую карты Новосибирской области с целью изучения условий образования озер, изучили научную литературу.

Методы исследования:

-эксперимент

-интервьюрирование

-наблюдение

-анализ

-сравнение.

 

              5.Основная часть.

 

5.1.Органолептические свойства воды.

 

В беседе со старожилами деревни мы узнали, что воду для бани и хозяйственных нужд воду брали из озера Домашнего. Зимой  заготавливали лед на  озере Домашнем, таяли его и получали чистую и мягкую воду. Морозы были сильными, настоящие сибирские, поэтому толщина льда  доходила до  метра. Заготовленный лед складывали в чистое место в ограде, и по мере надобности откалывали мелкие  куски, которые в доме высыпали в деревянные  бочки или в чугуны. Домашний скот зимой в любой мороз и в любую метель  гоняли поить на озеро. Напротив каждого переулка долбили прорубь. Вокруг проруби делали  стенку из снега. Стенка защищала    человека и животных от холодного ветра. (Приложение 2)Зимой кислорода в воде мало, поэтому часто  можно было видеть в проруби рыбу, которая выплывала к поверхности подышать. И стирали женщины так же на озере Домашнем. Стирали в два корыта. А белье было  холщевое, домотканое - не из легких. Полоскали летом с мостков, а зимой -в проруби, выдолбленной для этого на озере. Ставили чугунок с горячей водой, что бы руки согреть во время полоскания.

Воду в ведра так-же набирали с мостков.(Приложение3). Узнав о таком использовании озера  в старину, мы решили изучить органолептические и  физико-химические  свойства озерной воды.

 

5.1.1. Прозрачность воды.

 

При определении прозрачности мы воспользовались  диском бело-черной окраски, диаметром 20-40 см (диск Секи).(Приложение 4)  Мы его  опустили  на такую глубину, чтобы он полностью исчез из виду – 11,5 см,   эта глубина и считается показателем прозрачности в гидрологии. (4. 750–753)

 

5.1.2. Мутность воды

 

Мутность мы определяли следующим образом. В пробирку высотой 12 см набрали озерную воду. Затем рассматривали пробирку на темном фоне при боковом освещении.

Затем выбрали подходящее значение из  приведенной таблицы (Приложение 5) и сделали вывод: вода в озере мутная.(2,с 42)

 

5.1.3.Цветность.

 

Озерная вода имеет желтоватую окраску, что обусловлено вымывающимися из почвы гумусовыми кислотами.( 4. 750–753)

 

5.1.4.Осадок.

 

     Мы отстояли пробу озерной воды и на дне увидели осадок, который образовался за счет осаждения механических примесей. Осадок заметный, илистый, желтовато-бурого цвета, с остатками гниющих растений и раковин моллюсков.(Приложение 6)

 

                                      5.1.5.Запах воды.

 

         Мы нагрели воду до температуры 60 °С. Запах воды из озера выразили описательно:  болотный, интенсивность 3-сильный. (2, с 42)

 

5.1.6.Вкус и привкус.

 

В лабораторных условиях мы подогрели озерную воду примерно до 30 °С, набрали  в рот около 15 мл и держали во рту несколько секунд; не проглатывая. Вкус воды- слабо соленый с болотным привкусом.

 

          5.2.Минерализация воды.

 

5.2.1.Соленость воды.

 

Мы предположили, что озеро Домашнее является остаточным водоемом древнеозерных котловин, так же как и озеро Чаны, а вода в озере Чаны слабо соленая. Мы произвели забор воды из озера Домашнее и выпарили из воды соль в фарфоровой чашке. (Приложение 7) Взвесив чашку до выпаривания и после выпаривания мы получили 5 грамм соли на литр воды, таким образом, соленость воды составила 5 промиле или 5 грамм на 1 литр воды.

Таким образом, вода в озере Домашнем слабо минерализована и вполне пригодна для питья.

Так же мы отследили изменение солености в зависимости от выпадения осадков и таяния снега.

Результаты представлены в таблице 1.

Дата	Соленость
27.04.2014	4 промиле
18.06.2014	5 промиле
16.07.2014	5 промиле.
07.10.2014	4 промиле

Таким образом, мы установили, что соленость воды в озере Домашнем изменяется от притока пресных вод.(обильные осадки-07.10.2014, таяние снега -27.04.2014г). (Приложение 8)

 

                    5.2.2. Определение РН среды.

 Мы определяли РН среду озерной воды двумя способами. Сначала  мы воспользовались тест –системой для экспресс-анализа воды. Отрезали индикаторную полоску  и опустили ее в пробирку с озерной водой. (Приложение 9) Когда цвет изменился, мы сравнили его с контрольной шкалой и определили показатель РН -7, что соответствует нейтральной среде.  Затем для определения РН раствора воды мы воспользовались  обычным индикатором из кабинета химии. Метилоранж  в озерной воде приобрел оранжевую окраску, что так же соответствует нейтральной среде.(Приложение 10)

 

5.2.3.Химический состав воды.

   Проанализировав литературу  по водоемам Барабинского района, мы предположили, что озеро  Домашнее, так же как и Чаны относится к хлоридно-натриевым водоемам. Для подтверждения нашего предположения, мы провели следующие эксперименты с водой озера Домашнее.

1.Взяли медную проволочку и обожгли  ее в пламени спиртовки. После того, как она покрылась черным налетом, опускали   ее в озерную воду  и затем снова внесли  в пламя. По мере испарения вещества наблюдали изменение окраски пламени, которое приобретет ярко-желтый цвет. Это подтверждает  наличие  иона натрия в воде озера Домашнее.(Приложение 11)

2.Для определения наличия иона хлора мы провели следующий опыт . Взяли  раствор нитрата серебра и прилили в озерную воду. На дне пробирки появилось небольшое количество белого творожистого осадка. Эта реакция свидетельствует о  наличии  в растворе ионов хлора. Затем наличие хлора мы определили с помощью тест - системы. На индикаторную полоску нанесли  пипеткой каплю воды и сравнили с контрольной шкалой. Результат получился 1,2 мг на 1 литр воды в озере Домашнем. (Приложение 12)Таким образом, мы доказали, что ионы натрия и хлора имеются в воде исследуемого озера и оно относится к водоемам хлоридно-натриевого класса.

 

5.4.Жесткость воды.

 

Из жизненного опыта мы знаем, что вода бывает мягкой и жесткой. В мягкой воде мыло хорошо пенится, а в жесткой нет. Почему? Проанализировав литературу, мы узнали, что в жесткой воде содержатся ионы магния и кальция, именно они не дают мылу пениться. Мы определили жесткость озерной воды методом размыливания. В озерной воде мы растворили кусочек мыла и хорошо размешали. На поверхности воды появилось большое количество мыльной пены, которая с трудом смывалась с рук и из которой легко выдувались мыльные пузыри. (Приложение 13)Таким образом, вода в озере мягкая.

 

          6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В ходе работы нами была освоена методика органолептического и  физико-химического анализа воды. Мы научились определять соленость воды, доказали зависимость изменение солености от притока пресных вод, узнали, что вода в озере мягкая, доказали принадлежность озера Домашнее к водоемам хлоридно-натриевого класса. Научились проводить простейшие химические эксперименты. Из бесед со старожилами мы узнали о использовании озера в старину и своими опытами доказали возможность использования озерной воды для бытовых нужд- для бани и  стирки белья (вода в озере мягкая), для питья людей и скота(вода слабо соленая).

Наши исследования позволили больше узнать о природе озера Домашнее.  Дополнили паспорт водоема, разработанный в прошлом году и  можем на его  основании правильно оценивать  роль озера  в экосистеме.

         Работу по исследованию озера Домашнее мы будем продолжать на следующий год, посвятив ее доказательству происхождения озера Домашнее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Используемая литература.

 

1.     Алексеев А.И. Химия воды. - СПб: СЗТУ, 2001, стр. 23.

2.     ГОСТ 3351-74. Вода. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности стр 1-42.

3.      Крубер А.А. "Общее землеведение" Состав озерной воды. Государственно учебно-педагогическое издательство, Москва - Ленинград, 1938 г.OCR Detskiysad.Ru , стр 12, 56

4.     Маньковский В. И. Элементарная формула для оценки показателя ослабления света в морской воде по глубине видимости белого диска (рус.) // Океанология. — 1978. — Т. 18(4). — С. 750–753

5.     В.М. Савкин, С.Я. Двуреченская,В.Я. Сапрыкина  Основные гидролого-морфологические и гидрохимические  характеристики озера Чаны, Новосибирск, Сибирский экологический журнал, 2(2005), стр 187.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

Забор воды и придонного ила на озере Домашнем.

 

 

            Емельянов Никита и Заворин Кирилл  берут пробы ила и воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

 

                     Прорубь для скота на озере Домашнем

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                             Приложение 3.

 

                                               На мостках.(фото 1951г)

 

 

                    

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      Приложение 4.

 

Диск Секи

 

 

 

Определение прозрачности воды с помощью диска Секи.

 

Ученик 7 класса Емельянов Никита определяет прозрачность воды в озере Домашнем.

                  

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 5.

 

               Шкала определения мутности воды.

 

1 - Мутность не заметна (отсутствует)

2 - Слабо опалесцирующая

3 - Опалесцирующая

4 - Слабо мутная

5 - Мутная

6 - Очень мутная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                            Приложение 6.

 

                            Изучение осадка озерной воды.

 

 

Учащиеся 7 класса Заворин Кирилл, Поляков Данил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            Приложение 7.

 

Определение солености озерной воды методом выпаривания.

 

 

 

       

                           

 

 

 

 

Приложение 8.

 

                   Изменение солености воды в озере Домашнем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод:  соленость воды в озере Домашнем уменьшается в следствие притока пресных вод - обильные осадки-07.10.2014, таяние снега -27.04.2014г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                  Приложение 9.

 

Определение  РН среды озерной воды с помощью тест –системы для экспресс-анализа воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 10.

 

Определение  РН среды озерной воды с помощью индикатора метилоранжа.

 

        

                                                                           

 

                                                                                              Приложение 11.

 

      Доказательство присутствия иона натрия в озерной воде.

 

Обожгли медную проволоку в          Опустили обожженную проволоку в

пламени спиртовки.                          в озерную воду.

              

Снова обожгли медную проволоку в пламени спиртовки.

 

                                                                                                                  

 

Пламя окрасилось в ярко желтый цвет-признак наличия иона натрия.

 

 

Приложение 12.

 

         Доказательство присутствия иона хлора в озерной воде.

 

Опыт с добавлением в озерную воду нитрата серебра проводит Емельянов Никита.

 

                Определение иона хлора с помощью тест - анализа.

 

                               

                                                                                    

 

 

Приложение 13.

 

                                      Жесткость воды.

 

   

 

 

Жесткость воды определяет Заворин Кирилл.