Экологический мониторинг р. Сундовик

Министерство образования и науки Российской Федерации

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Геоэкология»

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕКИ СУНДОВИК НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Чебоксары 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Россия обладает одним из самых высоких в мире водных потенциалов: на каждого жителя страны приходится более 30000 м³ воды в год. Однако в настоящее время из-за загрязнения около 70% рек и озер России утратили качества источников питьевого водоснабжения, и в результате около половины населения потребляет загрязненную недоброкачественную воду. При недостаточной барьерной роли водоочистных инженерных сооружений резко обострилась проблема обеспечения питьевой водой многих регионов страны, увеличивается опасность для здоровья населения, повышается уровень заболеваемости кишечными инфекциями и гепатитом [6], [10].

В Российской Федерации насчитывается 2,5 млн. малых рек и ручьев. К этой категории водных источников относятся водотоки с площадью водосбора до 2 тыс. км² и средним многолетним расходом воды до 5 м³/сут за период низкого стока. На долю малых рек приходится значительная часть среднего объема речного стока: от 10 до 85% в разных регионах, или около 50% в среднем по стране. На долю малых рек приходятся 99% всех естественных водотоков России, а протяженность составляет 94% длины всех рек. Несмотря на размеры, именно они составляют основу гидрографической сети, формируют средние и большие реки, предопределяя их гидрологический, биологический и биохимический режим, а также судоходные характеристики [9], [11].

В настоящее время состояние малых рек, особенно в европейской части страны, в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них оценивается как катастрофическое. Значительно сократился сток малых рек. Велико число рек, прекративших существование в последнее время, многие оказываются на пороге исчезновения.

В результате деградации малых и средних рек стали исчезать ручейки и родники, подпитывающие малые реки, что в свою очередь привело к заиливанию рек, зарастанию их болотной растительностью, уменьшению стока и ухудшению качества воды. Поэтому с уверенностью можно сказать, что защита малых рек – одна из важнейших проблем в общей системе природоохранного комплекса.

Цель курсовой работы – изучить экологическое состояние реки Сундовик Нижегородской области

Задачи курсовой работы:

1. Изучить нормативно-правовую базу по охране вод.
2. Рассмотреть особенности растительного и животного мира малых рек области.
3. Выявить экологические проблемы малых рек.
4. Исследовать экологическое состояние р. Сундовик Нижегродской области. Дать рекомендации по улучшению состояния малых рек области.

Объект работы – р. Сундовик Нижегродской области.

Предмет курсовой работы – исследование экологического состояние реки и решение проблемы исчезновения, деградации малых рек области.

Методы исследования:

•   Изучение нормативно-правовой базы;
• Литературный обзор;
• Метод сравнения и обобщения;
• Анализ экспериментального материала;
• Эксперимент.

I  ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

1. Нормативно-правовая база по охране вод

Несомненно, в плане охраны водных, как и других природных ресурсов, в первую очередь мы руководствуемся Конституцией Российской Федерации (принята всенародным голосованием 12.12.1993), в частности статьей 58, которая гласит: «Каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам». В соответствии с Конституцией каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу, которая является основой устойчивого развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации.

Далее по значимости в этом вопросе следует Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. от 19.07.2011) "Об охране окружающей среды". Федеральный закон определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности. Данный Федеральный закон регулирует отношения в сфере взаимодействия общества и природы, возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, связанной с воздействием на природную среду как важнейшую составляющую окружающей среды, являющуюся основой жизни на Земле, в пределах территории Российской Федерации, а также на континентальном шельфе и в исключительной экономической зоне Российской Федерации. Однако основной закон, направленный на защиту и охрану вод – это Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 N 74-ФЗ (ред. от 21.07.2011). Водное законодательство и изданные в соответствии с ним нормативные правовые акты основываются на следующих принципах:

1) значимость водных объектов  в качестве основы жизни и  деятельности человека.

2) приоритет охраны водных объектов перед их использованием. Использование водных объектов не должно оказывать негативное воздействие на окружающую среду;

3) сохранение особо охраняемых  водных объектов, ограничение или  запрет использования которых  устанавливается федеральными законами;

4) участие граждан, общественных объединений в решении вопросов, касающихся прав на водные объекты, а также их обязанностей по охране водных объектов.

5) гласность осуществления водопользования и др.

Важное значение имеют и международные соглашения, например, такие как: Рио-де-Жанейрская декларация по окружающей среде и развитию, принятая Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 3–14 июня 1992 года), Конвенция о водно-болотных угодьях имеющих международное значение, главным образом в качестве местообитания водоплавающих птиц (Рамсарская Конвенция,1971). Существует протокол по проблемам воды и здоровья к Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер 1992 года.

То есть, на сегодняшний момент существует большая нормативно-правовая база по охране водных объектов. Однако, этих законов все еще не достаточно для поддержания водных ресурсов в хорошем состоянии или они не эффективны по данной проблеме.

1.2. Растительный и животный мир малых рек

Пресные воды можно разделить на две категории – кислые, или мягкие, и известковые (богатые кальцием), или жесткие, хотя во многих ручьях и озерах вода по своим химическим свойствам находится где-то посередине. Важнейшие обитатели любых пресных водоемов – бактерии, составляющие основу пищевой цепочки. Кислая среда губительна для этих простейших растений, потому и фауна кислых водоемов довольно бедна. Зато в жестких известковых водах бактерии процветают, поэтому водоемы и реки с меловым дном чрезвычайно богаты живыми организмами - как по численности, так и по видовому разнообразию.

В свою очередь водоемы с мягкой водой отличаются богатством растений - от прибрежных болотных видов до тех, чьи корни скрыты в донном иле, а листья плавают на поверхности, и до полностью погруженных в воду. У водных растений меньше механических тканей (лигнина), чем у наземных, и очень тонкий наружный покров (эпидермис). Благодаря этому они могут, не ломаясь, плавно колыхаться в воде. Объемистые воздушные камеры, или аэренхимы, обеспечивают им плавучесть и запас кислорода, распределяемый по всем тканям. Необычайной гибкости водных растений способствуют и их проводящие ткани, сгруппированные в единую центральную сердцевину, тогда как у их наземных сородичей они собраны в несколько пучков [19].

Широкие, плоские листья кувшинок сверху покрыты водонепроницаемым восковым налетом. Зато их нижняя поверхность усеяна устьицами, через которые происходит газообмен, я также поглощение растворенного в воде кислорода и минеральных солей. Опыление крупных цветков кувшинок - тоже забота всевозможных жуков и мошек.

К сугубо подводным жителям относятся такие растения, как харовые, или каменные, водоросли, названные так за известковые отложения, обнаруженные на клеточных мембранах некоторых видов. Эти родственники морских водорослей образуют в воде густые заросли. Многие водные растения, в том числе обыкновенная ряска, свободно плавают на поверхности водоема. Каждое растеньице диаметром несколько миллиметров состоит из листеца (видоизмененного стебля) и тонких висячих корешков. Накопив к осени запасы крахмала, они погружаются на дно, а весной, когда прошлогодние запасы заканчиваются, в растениях образуются воздушные камеры, и они всплывают на поверхность[14].

Водные растения самоопыляются или всплывают на поверхность, предоставляя эту работу насекомым. Роголистники - свободно плавающие растения, опыление которых происходит под водой. Отделившиеся от мужских цветков тычинки всплывают на поверхность, где раскрываются и выпускают пыльцу. Погрузившись в воду, пыльца опыляет женские цветки в листовой пазухе.

Если на суше нет недостатка в кислороде, то его концентрация в воде гораздо ниже. К тому же, ткани организма медленнее отфильтровывают кислород из воды, нежели из воздуха. Мелкие существа, вроде дафний и плоских червей, дышат всей поверхностью тела. У более крупных животных имеются особые дыхательные поверхности. Так, рыбы, заглатывая воду, с силой проталкивают ее сквозь жаберные щели. Жабры, в которых происходит газообмен, снабжены густой сетью кровеносных сосудов. Двустворчатые моллюски типа пресноводных жемчужниц прокачивают воду через организм. При этом вместе с водой поступают и частицы пищи.

В пресных водоемах присутствуют основные типы животных, формируя сложную систему пищевых цепочек.

На водных растениях часто целыми колониями расселяются пресноводные губки, или бодяги, служащие пищей личинкам мухи-сизиры. Гидры, стройные мягкотелые существа длиной до 2,5 см, состоят из длинного стебелька с венчиком щупалец, снабженных стрекательными клетками. Они кормятся преимущественно дафниями и другими мелкими пресноводными рачками. Весьма широко представлены пресноводные плоские черви, которые достигают 4 см в длину и питаются падалью. Некоторые плоские черви, вроде трематод, ведут паразитический образ жизни, присасываясь к покровным тканям рыб. Другие на разных стадиях личиночного развития живут в кишечнике разных животных, в том числе водяных улиток, рыб и птиц [11].

Ленточные черви тоже не без успеха находят пристанище у разных хозяев. К примеру, взрослая особь одного вида поселяется в кишечнике птицы-рыболова - зимородка или аиста, - предварительно пройдя несколько стадий личиночного развития в организме пресноводного рачка или рыбы.

Рыбья беззубка – пресноводный моллюск с удивительной биографией. Взрослая особь, достигающая 13 см в длину, безмятежно живет в донном иле или песке, закрепившись для верности мускулистой ногой. Из его оплодотворенных яиц развиваются снабженные ракушками личинки, которые, прицепившись, например, к колюшке, кормятся ее кровью до трех месяцев, после чего отпадают и дальше благополучно развиваются во взрослую особь [14].

Зыбкая, на первый взгляд, поверхность водоема на самом деле покрыта тончайшей пленкой, образуемой силой поверхностного натяжения. Жуки-водомерки легко скользят по ней, словно заправские конькобежцы. Их конечности снабжены пучками водоотталкивающих щетинок, которые, словно подушки, не допускают разрыва тончайшей поверхностной пленки. Парой длинных средних ножек насекомое отталкивается от воды, а передними ловко хватает добычу - мелких букашек. Жуки-вертячки вообще сидят, наполовину погрузившись в воду и высматривая добычу вверху и внизу. Плавают они с помощью средних и задних лапок, покрытых бахромой тонких волосков.

Ногохвостки – крошечные насекомые длиной не больше 1,5 мм - тучами собираются на поверхностной пленке водоема. Их черные тельца напоминают крупицы сажи. Живущие в пруду ногохвостки питаются гниющими растениями и проворно бегают по воде, помогая себе раздвоенным хвостом.

Личинки многих насекомых, в том числе комаров и жуков-плавунцов, пользуются поверхностной пленкой для пополнения запасов кислорода. Взрослые плавунцы тоже всплывают на поверхность, чтобы глотнуть воздуха. Их примеру время от времени следуют взрослые особи других хищных жуков, таких как гребляк и водяной скорпион. Плавающие на поверхности водные растения дают пищу и кров личинкам многих насекомых. Гусеницы China moth поедают листья кувшинок, ряска служит кормом личинкам других мотыльков и водомерок, а жуки-гребляки откладывают яйца на корешках и нижней поверхности ее мелких листочков.

Несмотря на скудные запасы кислорода, в вязком донном иле пресного водоема жизнь буквально бьет ключом. Мелкие красные черви длиной 3-4 см живут плотными извивающимися комками в трубчатых норках. Пищей им служат органические донные отложения. Этих червей охотно поедает рыба и личинки некоторых насекомых, вроде долгоножек. Мотыль - комариные личинки длиной до 2 см - тоже селятся в иле, сооружая трубчатые домики из растительных остатков, скрепленных шелковой нитью. В свою очередь, на мотыля охотятся прожорливые личинки вислокрылок.

На свой лад приспособилась к дефициту кислорода личинка журчалки-стреловидки, которую называют крыской. Обычно она лежит, зарывшись в ил и выставив наружу трехколенную дыхательную трубку, растущую прямо из брюшка. Длина самой личинки не превышает 15-20 мм, зато трубка может вытягиваться на 10 см, чтобы достать до поверхности, и позволяет личинке пользоваться благами обеих сред - безопасностью уютного водоема и атмосферным кислородом [13].

1.3. Экологические проблемы малых рек

В стране каждый год исчезают сотни, а может, уже и тысячи малых рек – никто этого точно не знает, не считает. Если на тяжкое состояние больших рек стали обращать внимание 20-25 лет назад и начали принимать хоть какие-то меры по их спасению, то малые реки вообще выпали из поля зрения. Никто конкретно не отвечал (и не отвечает) за то, что с ними делают, не защищены они и юридически. В настоящее время состояние малых рек, особенно в европейской части страны, в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них оценивается как катастрофическое. Значительно сократился сток малых рек. Велико число рек, прекративших существование в последнее время, многие оказываются на пороге исчезновения.

Антропогенное воздействие на малые реки обусловлено хозяйственной деятельностью, которая осуществляется и в пределах водосборных бассейнов, и на самих водотоках. На полностью зарегулированных реках отмечаются заиление и зарастание русла, потеря гидравлической связи с питающими их грунтовыми водами. Сбрасываемые с мелиоративных систем дренажные воды, в основном неочищенные, вызывают "цветение" малых рек в летний период и ухудшают качество воды. До недавнего времени основным источником загрязнения малых рек были отработанные промышленные и коммунальные сточные воды. Создание отстойников, очистных сооружений снизило степень загрязнения этой категории сточных вод [10].

В то же время возросла доля загрязненных вод, которые формируются в пределах водосборных бассейнов малых рек. Весьма значительной является проблема загрязнения водоемов отходами сельскохозяйственной деятельности: проведение без соблюдения требований экологической безопасности работ по внесению минеральных удобрений и ядохимикатов, а также практически повсеместное нарушение правил хранения средств химии и органики, сброс сточных вод животноводческих комплексов при отсутствии или неэффективной работе очистных сооружений, размещение в водоохранных зонах скота, складов ГСМ, сбросы отходов перерабатывающих сельскохозяйственных предприятий. Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органических веществ, биогенных элементов и других загрязнителей.

Третьей по негативной значимости для малых рек является проблема сброса в них бытового и промышленного мусора. Этот мусор, разлагаясь, выделяет канцерогенные вещества - источники различных заболеваний.

Данные свидетельствуют о том, что в ближайшие годы большая часть загрязняющих веществ будет поступать в поверхностные воды не от стационарных точечных источников, а в результате смыва с поверхности водоразделов и с территорий крупных городов                                                             с ливневым стоком [9].

Очевидно: проблемы малых рек - одни из ключевых проблем инженерии, гидрологии, экологии, водного хозяйства и других отраслей, связанных с использованием водных ресурсов. Восстановление и сохранение водных ресурсов страны в экологически благоприятном состоянии должны являться стратегическим направлением государственной водохозяйственной политики.

II  ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

2.1. Экологическое состояние р. Сундовик Нижегородской области

Сýндовик – река в Нижегородской области, правый приток Волги. Бассейн реки лежит на территории Большемурашкинского, Дальнеконстантиновского и Лысковского районов области.

Исток реки находится в 4-5 км от села Картмазово, устье – возле города Лысково (река впадает в Волгу). Протяжённость – 97 км, площадь бассейна – 1120 км². В среднем течении ширина достигает 15-20 метров, в приустьевой части 35-40 м. Средняя глубина 1-2 м, максимальная глубина достигает 4 м. На территории поселка Большое Мурашкино имеет водохранилище. Течение быстрое, дно в основном песчаное и галечное. Крупнейший приток – река Пужава.

Вдоль реки расположены следующие крупные населённые пункты: Картмазово, Нелюбово, Рождествено, Большое Мурашкино, Советский, Папулово, Рамешки, Лубянцы, Шахманово, Сёмово, Летнево, Кириково, Лысково, Исады.

Река Сундовик относится к умереннозагрязнённым водным объектам Нижегородской области. Длительное время на берегу реки располагался свиноводческий комплекс, который сбрасывал сточные воды в реку, тем самым загрязняя её. В настоящее время этот комплекс прекратил свою работу, но состояние и качество воды до сих пор не соответствует норме. В устье реки Сундовик располагается сточная труба очистных сооружений г.Лысково. По данным органов Госкомприроды на январь 1990 года на очистные сооружения г.Лысково поступает 2,6 млн. куб.м стоков с высокой концентрацией загрязнения. Очистные работают в ненормативном режиме. Все это приводит к ухудшению экологической обстановки не только природного комплекса реки Сундовик, но и усугубляет экологическую ситуацию всего волжского бассейна.

Исследование реки проводилось с 16 мая по 30 мая 2014 года. На изучаемом участке  расстоянием 550 м от устья реки (г. Лысково) были обнаружены следующие виды растений: ива пятитычинковая, рогоз широколистный, ковыль перистый, тимофеевка степная, астрагал серповидный, козилец пурпуровый, подмаренник настоящий, василистник малый, люцерна и клевер крапива двудомная, вероника дубравная, частуха подорожниковая, хвощ приречный и хвощ полевой, полынь горькая и обыкновенная, блисмус сжатый, камыш лесной, овсяница валлийская, ежа сборная, кострец безостый, марь белая, амарант запрокинутый, звездчатка жестколистная, лютик кашубский и лютик ползучий, жерушник болтный, полевица тонкая, сурепица обыкновенная, лапчатка гусиная, горошек мышиный, вьюнок полевой, мать-и-мачеха обыкновенная, одуванчик лекарственный, конский щавель, лядвенец рогатый, клевер ползучий, молочай острый, бутень прескота, подмаренник настоящий, ромашка пахучая, скерда болотная, тысячелистник обыкновенный, репейник, цикорий обыкновенный, донник белый.

Для изучения экологического состояния реки (Табл. 1) были взяты три пункта. Расстояние от №1 до №2 равно 200 м. От пункта №2 до №3 – 350 м.

Для определения уровня загрязнения воды из водоема провели опыт по прорастанию семян фасоли в воде из всех трех пунктов, а также в  пробе «контроль» (водопроводная вода). Для этого поместили в проволочную петлю семена, опустили в стаканы с пробами воды у поверхности. Стаканы поставили в теплое, освещенное место. Период наблюдений: 20.05.14 – 9.06.14.

результате этого опыта были сделаны следующие выводы:

1. В пробе №1 росток был самым слабым, он крайне медленно пророс, листья и корни стали подгнивать почти сразу. Все это следствие большого количества бытовых отходов в воде.
2. В пробе №2 фасоль проросла медленно, но наличие в воде большого количества органического вещества растительного происхождения обусловило его дальнейшее быстрое развитие, в отличие от всех остальных проб.
3. В пробе №3 средняя степень развития фасоли.
4. Проба «контроль» показала, что вода в ней немного хуже, чем в роднике, т.к. фасоль позже проросла и выпустила листья, но стебель был длиннее, чем в пробе «родник».

Таблица 1

Общие характеристики р. Сундовик и ее экологическое состояние

* - шкала от 0 до 5 в сторону уменьшения прозрачности

** - шкала от 0 до5 в сторону увеличения мутности

На основе наблюдений сделаны выводы, что лучше всего семена прорастали в пробе №3, что связано с ее наименьшей загрязненностью. В пробе №2 фасоль росла хорошо, но одна из них в скором времени погибла. В пробе №1 семена прорастали  медленно, но отличались более здоровым видом, что, вероятно, связано с наличием органического питания в воде.

Проведенные исследования показали, что на сегодняшний день существует реальная проблема деградации малых рек, загрязнение их бытовым мусором, органическими отходами, строительными материалами. Кроме антропогенной нагрузки на реки наблюдается также процессы заиления, обмеления, заболачивания. Если не принять меры по спасению рек, в ближайшем будущем они могут практически исчезнуть.

2.2. Рекомендации  по улучшению состояния малых  рек

Состояние воды малых рек зависит от ведения хозяйства на их берегах. Поэтому в задачу рационального использования водных ресурсов малых рек входит, во-первых, установление равновесия между поступлением воды и годовым стоком во всех звеньях речного бассейна и, во-вторых, устранение губительного воздействия сточных вод предприятий, в том числе и сельскохозяйственных (стоки от животноводства, смыва удобрений с полей и другие). Только комплексные государственные мероприятия могут замедлить катастрофический процесс потери водности малых рек и превращения их в сухие овраги и балки.

Основными мерами по решению экологических проблем малых рек должны стать:

• переход на водосберегающие технологии и полная очистка хозяйственно-бытовых и промышленных стоков;
• ужесточение контроля за соблюдением природоохранных нормативов сброса загрязняющих веществ в водные объекты;
• установление водоохранных зон для всех водных объектов;
• ограничение сбросов промышленных вод в реки, озера и другие водные объекты;
• очищение русел и пойм рек и озер от скопившегося мусора;
• совершенствование технологий производства и технологий утилизации отходов;
• осуществление жесткого контроля за выпасом скота в поймах, предотвращение попадания в реки удобрений и ядохимикатов с полей, а также фекальных масс;
• посадка леса вдоль русел малых рек и примыкающих к речным долинам оврагов;
• проведение разъяснительных мероприятий с населением по основам рационального природо- и водопользования.