Учебный центр «Крисмас+»

Комплексное исследование экологического состояния Нестеровского озера

Автор: Хлыстунов Евгений, 7 класс
ГБОУ СОШ №307, Адмиралтейский район, г.Санкт-Петербург
Руководитель: Головенко Я.С.

Поскольку эвтрофирование водоёмов и их последующая гибель с образованием болота стали серьёзной глобальной экологической проблемой, по линии ЮНЕСКО начаты работы по мониторингу внутренних вод, контролю за эвтрофированием водоёмов земного шара. Мы надеемся, что наше исследование также стало небольшой составной частью этой работы.

Объект исследования: Нестеровское озеро в поселке Шапки Тосненского района Ленинградской области.

Цель исследования: комплексная оценка экологического состояния Нестеровского озера, выявление факторов, негативно влияющих на его экосистему, степени агрессивности такого влияния, выработка практических рекомендации по защите экосистемы озера.

Задачи исследования:

1.    Составить физико-географическую характеристику озера на основе его рекогносцировочного обследования, проведения гидрологических измерений и вычисления морфометрических характеристик.

2.    Оценить антропогенную нагрузку на озеро.

3.    Выбрать точки отбора проб, изучить гидрохимические показатели воды в исследуемых точках.

4.    Провести гидробиологические исследования, вычислить биотические индексы.

5.    Произвести комплексную оценку экологического состояния Нестеровского озера на основе полученных на всех этапах исследования результатов.

Методы исследования:

1.    Гидрологические (промеры глубин с использованием эхолота-картплоттера и составлением батиметрического плана, анализ температурного режима, измерение прозрачности с помощью диска Секки, вычисление морфометрических характеристик озера).

2.    Гидрохимические (с использованием НКВ-Р ЗАО «Крисмас+»).

3.    Биоиндикация по макрозообентосу и высшим водным растениям.

Нестеровское озеро – одно из самых красивых и посещаемых в Тосненском районе.

Недостроенная база отдыха на берегу, используемая как кемпинг, и лесной питомник (технологией выращивания саженцев предусматривается применение удобрений и гербицидов) могут служить источниками загрязнения озера.

Загрязненность воды даже по визуальной оценке возрастает к концу лета из-за большого количества отдыхающих. Нас беспокоит состояние озера, поэтому мы решили провести комплексное исследование его экосистемы.

Нами была выдвинута следующая ГИПОТЕЗА: экосистема озера находится в удовлетворительном состоянии, однако увеличение антропогенной нагрузки на озеро посредством роста интенсивности его рекреационного использования оказывает негативное влияние на экосистему и может привести к преждевременному «старению» водоема, то есть усилению процессов эвтрофирования и заболачивания.

Мониторинг состояния озера проводился в течении двух сезонов – летом  2012 и 2013 годов.

В комплексном исследовании озера нами был реализован так называемый «географический подход», при котором гидрологические исследования и составление физико-географической характеристики водоема служат базисом для проведения гидрохимических и гидробиологических исследований.

Результаты исследования

Ø    Нестеровское озеро ледникового происхождения, глухое, питается дождевыми и талыми водами, а также подземными водами – на дне бьют холодные ключи. Для воды характерна кислая реакция (pH = 5.5), что обусловлено торфянистыми почвами, присутствием сфагнового мха и характерно для водоемов нашего региона. Естественный цвет воды также обусловлен присутствием гуминовых веществ катионов железа (рис.3).

Ø    Площадь зеркала озера 109216 м², длина 580 м (протяженность с северо-запада на юго-восток), максимальная ширина 260 м. Форма близка к прямоугольной, не считая небольшой заводи на юго-востоке, соединенной с основной часть озера узким перешейком (рис.1). Береговая линия плавная, длина по урезу воды 1700 м. Максимальная глубина озера 14 м. Рельеф дна преимущественно плавный, однако нами зафиксированы и явные «впадины», то есть участки резкого изменения глубины (рис.2).

Рис.1 Батиметрический план озера с точками промеров глубин.

Ø    Нестеровское озеро - «молодой» водоем, олиготрофный, так как минерализация низкая (в частности, концентрация хлоридов, сульфатов, карбонатов и гидрокарбонатов ниже порогового значения, определяемого средствами НКВ-Р), концентрация биогенов невелика (рис.3). Однако наличие высших водных растений – индикаторов мезотрофных и эвтрофных водоемов говорит о начале процесса изменения трофности озера.

Рис.2 Трехмерная модель озерной котловины с точками исследования

Ø    По степени сапробности исследуемый водоем олигосапробный – в нем мало питательных веществ, но оно достаточно глубокое, прозрачное (рис.4), много кислорода (рис.3), видовой состав гидробионтов невелик. Однако, по данным исследования прослеживается в некоторой степени переход к бетамезосапробной зоне.

Рис.3 Гидрохимические показатели.

Рис.4 Прозрачность.

Ø    Полученные нами данные гидрохимических и биологических исследований свидетельствуют о том, что состояние озера удовлетворительное, вода умеренно загрязненная, согласно интегральной оценке качества – чистая. Для контроля полученных результатов мы сдали пробы воды в ЗАО «Центр исследования и контроля воды». Наши данные совпали с результатами Центра в рамках возможной точности примененного нами оборудования (рис.3). В 2013 году кроме средств НКВ-Р мы использовали фотоколориметр-концентратомер «Экотест-2020» ЗАО «Крисмас+», что позволило уточнить наши данные.

Однако, озеро испытывает огромную антропогенную нагрузку, связанную с его рекреационным использованием. Площадь водоема и пляжа явно недостаточна для предупреждения процесса эвтрофикации.

В ходе исследования полностью подтвердилась выдвинутая нами ГИПОТЕЗА.

Выводы по работе

В ходе исследования нами были полностью решены поставленные задачи.

1.    Составлена полная физико-географическая характеристика водоема на основе гидрологических измерений.

2.    Проведена оценка антропогенной нагрузки на озеро как базового фактора, негативно влияющего на экосистему озера.

3.    На основе составленной физико-географической характеристики озера были выбраны 4 точки отбора проб в разных частях озера для повышения репрезентативности результатов исследования (рис.2), произведены гидрохимические измерения и проанализированы их результаты, а также осуществлено сравнение результатов, полученных за два сезона наблюдений, и их сопоставление с «эталонными» данными, полученными «Центром исследования и контроля воды».

4.    Также качество воды исследуемого водоема было оценено с помощью биотических индексов, вычисленных на основе проведенных в течении двух сезонов наблюдений гидробиологических исследований.

5.    В итоге, на основе анализа всех полученных в ходе двухлетнего мониторинга состояния водоема результатов была произведена комплексная оценка экологического состояния озера, разработаны практические рекомендации по защите его экосистемы. Наши выводы о состоянии озера доведены до сведения администрации Шапкинского сельского поселения.

Перспективы исследования:

1.    Осуществление последующего сезонного мониторинга состояния экосистемы Нестеровского озера по гидрологическим, гидрохимическим и гидробиологическим показателям.

2.    Проведение комплексной оценки экологического состояния других озер нашего района: Белого и Долгого.

3.    Проведение сравнительного анализа состояния экосистем указанных озер Тосненского района Ленинградской области.

Список использованных источников информации

1.    Боголюбов А.С. Как организовать полевой экологический практикум? Методическое пособие. – М: Экосистема, 2006. – 209 с.

2.    Боголюбов А.С. Методы гидрологических исследований:

проведение измерений и описание озер. – М.: Экосистема, 2007. – 12 с.

3.    Боголюбов А.С. Определитель основных групп пресноводных беспозвоночных. – М.: Экосистема, 2005.

4.    Боголюбов А.С. Сравнительное изучение макрозообентоса окрестных водоемов. – М: Экосистема, 2007. – 15 с.

5.    Боголюбов А.С. Экологические исследования школьников в природе. - М: Экосистема, 2001. – 4 электрон, опт. диска (CD-ROM).

6.    Дмитриев В. В., Фрумин Г. Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. – СПб.: Наука, 2004. – 294 с.

7.    Исследование экологического состояния водных объектов: Руководство по применению ранцевой полевой лаборатории «НКВ-Р» / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. — СПб.: «Крисмас+», 2012. — 232 с.

8.    Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы, методики, оснащение: Учебно-методическое пособие. Авт. коллектив. Под ред. д.пед.н. Л.А. Коробейниковой и к.х.н. А.Г. Муравьева. Изд. 3-е, перераб. и дополн. - СПб.: «Крисмас+», 2002. - 268 с.: ил.

9.    Ласуков Р.Ю. Обитатели водоемов. Карманный определитель. – М.: Лесная страна, 2011. – 128 с.

10.          Ляндзберг А.Р. Биоиндикация состояния пресного водоема с помощью донных организмов. // Исследовательская работа школьников, 2004, 1,2.

11.          Планета Земля. Образование озер. http://zemlj.ru/obrazovanie-ozyor.html

12.          Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. - СПб.: «Крисмас+», 2011. - 264 с.: ил.

13.          Физическая география. Озеро. http://geographyofrussia.ru/ozero/

14.          Хрисанов Н. И., Осипов Г. К. Управление эвтрофированием водоемов. – С – Пб: Гдрометеоиздат, 1993. – 213 с.

15.          Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций. Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – 2-е изд., испр., СПб: Крисмас+, 2012. - 176 с.: ил.

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для исследования водоемов и воды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников IX Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»