Голубая планета: что люди делают для охраны рек и других природных объектов? Реферат: Мероприятия по охране рек и водоемов от загрязнения, засорения и истощения и по их комплексному использованию Охрана и использование
Слайд 1
Слайд 2
Пресные водоемы выполняют несколько функций. С одной стороны, реки и озера составляют важную часть круговорота воды в природе.
Слайд 3
С другой стороны - это важная среда жизни на планете со своим уникальным комплексом живых организмов.
Слайд 4
Крупные реки и озера являются своеобразной ловушкой тепла, поскольку вода обладает высокой теплоемкостью. В холодные дни рядом с водоемами температура выше, так как вода отдает запасенное тепло, а в жаркие дни воздух над озерами и реками прохладнее вследствие того, что вода аккумулирует в себе избыток тепла. В весенний период озера и реки становятся местом отдыха перелетных водоплавающих птиц, которые мигрируют дальше на север, в тундру, к местам гнездования.
Слайд 5
Реки и озера служат единственным доступным источником пресной воды на нашей планете. В настоящее время многие реки перегорожены плотинами гидроэлектростанций, поэтому вода в реках играет роль источника энергии.
Слайд 6
Живописные берега рек и озер позволяют человеку насладиться красотой природы. Именно поэтому одно из важнейших значений наземных водоемов - источник красоты.
Слайд 7
В Архангельской области помимо перечисленных функций реки играют роль транспортных путей, по которым перевозят различные грузы.
Слайд 8
Ранее по Онеге, Северной Двине и другим рекам осуществлялся молевой сплав древесины. При этом способе большое количество бревен во время весеннего паводка самостоятельно сплавлялось по течению. Таким образом древесина бесплатно доставлялась из районов лесозаготовки к крупным лесопильным предприятиям Архангельска. При таком способе сплава деревьев природе наносился невосполнимый ущерб. Дно рек, на которых осуществлялся молевой сплав, было сильно засорено гниющими бревнами. Такие реки становились в летний период несудоходными. В результате гниения древесины в воде отмечалось пониженное содержание кислорода.
Слайд 9
Последствия молевого сплава.
Слайд 10
Несмотря на высокую экономическую эффективность, этот способ транспортировки древесины приносил природе большой вред. Поэтому в настоящее время от него отказались. Сейчас древесину транспортируют по рекам в виде больших плотов. При этом не происходит потери бревен, а следовательно, не загрязняются реки и море.
Слайд 11
Сплав леса по Северной Двине.
Слайд 12
Северные реки славятся обилием разнообразной рыбы. В них обитают сиг, голец, омуль, сельдь. В реки, впадающие в Белое и Баренцево моря, весной на нерест приходит ценная промысловая рыба северный лосось, или семга. В настоящее время численность этого вида очень снизилась из-за браконьерского отлова. Чтобы сохранить семгу, государство регулирует нормы отлова для специальных рыболовецких бригад. Но иногда жители самостоятельно без разрешения рыбоохранных организаций ловят семгу сетями, в связи с этим проблема браконьерства на северных реках стоит особенно остро.
Слайд 13
СЕМГА – проходная рыба семейства лососей. Длина до 150 см, весит до 39 кг.
После нагула в море мигрирует в реки для размножения. В Белом море известны две расы сёмги: осенняя и летняя. Ход сёмги Северной Двины начинается весной и продолжается до ледостава.
Слайд 14
Слайд 15
Основное отрицательное влияние человека на состояние рек и озер заключается в их загрязнении отходами химических производств. Наиболее загрязнена Северная Двина. На этой реке стоят крупнейшие целлюлозно-бумажные комбинаты Европы. Один из них расположен недалеко от Котласа, в г. Коряжма, а два других - в Новодвинске и Архангельске.
Слайд 16
Слайд 17
Слайд 18
Суммарное загрязнение Северной Двины настолько высоко, что в летний период в реке в черте города Архангельска не рекомендуют купаться. Проблема загрязнения воды в Архангельске ощущается особенно остро, так как в этом городе река - единственный источник питьевой воды. Для контроля качества пресных вод со стороны государства разработан Водный кодекс. В законе Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды имеется отдельная статья о защите пресных вод. В России разработаны предельно допустимые концентрации и предельно допустимые нормы сбросов вредных веществ промышленных предприятий. За выполнение этих законов и за контроль по качеству сточных вод отвечает Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Слайд 19
Слайд 20
Другим источником загрязнения рек и озер являются бытовые стоки. Большинство крупных городов в Архангельской области стоит на берегах крупных рек. По этому большое количество недостаточно очищенных сточных вод может попадать в реки и далее в море. Для поддержания высокого качества воды в реках Архангельской области и сохранения разнообразной флоры и фауны промышленные предприятия должны соблюдать нормы выброса загрязняющих веществ, а население - выполнять природоохранные законы и бережно относиться к тем богатствам, которыми наградила природа.
Слайд 21
Литература
Экология Архангельской области: Учебное пособие для учащихся 9-11 классов общеобразовательной школы / Под. Ред. Баталова А. Е., Морозовой Л. В. – М.: Изд – во МГУ, 2004.
География Архангельской области (физическая география) 8 класс. Учебное пособие для учащихся. / Под редакцией Бызовой Н. М. – Архангельск, издательство Поморского международного педагогического университета имени М. В. Ломоносова, 1995.
Региональный компонент общего образования. Биология. - Департамент образования и науки администрации Архангельской области, 2006. ПГУ, 2006. АО ИППК РО, 2006
Семейный конкурс «Живая вода» Теоретический тур.
Выполнила: Ларина Т.И
Лазовский природный заповедник имени Л.Г. Капланова
Владивосток
Как мы выяснили при рассмотрении первого и второго вопросов, основной причиной экологического бедствия наших водоемов является та, либо иная деятельность человека. Теперь обратимся к вопросу о том, как тот же человек может способствовать если не ликвидации, то хотя бы уменьшению причиняемого им вреда, а также восстановлению природных сообществ водоемов. На наш взгляд все мероприятия по охране рек и водоемов от загрязнения, засорения и истощения и по их комплексному использованию:
1.Охранные.
2. Рекультивационные.
3. Хозяйственные.
Теперь попытаемся рассмотреть каждые из этих мероприятий более подробно.
К охранным, как это следует из самого названия, следует отнести все мероприятия связанные с охранной ныне существующих сообществ и сохранения их хотя бы в том состоянии, в котором они существуют в настоящее время. К данным мероприятиям можно отнести борьбу с браконьерством, особое место отводится охране мест гнездования водоплавающих и околоводных птиц, охране мест массового нереста рыбы. Не менее важным остается вопрос борьбы с пожарами и незаконными вырубками леса по берегам водоемов, с загрязнением водоемов ядовитыми и токсичными веществами, а также тяжелыми металлами. Здесь следует отметить, что большинство водоемов не потеряло еще способности к самовосстановлению, и если предпринимать меры по недопущению дальнейшего загрязнения водоемов и нанесения ущерба их обитателям то через определенный промежуток времени, который может растянуться не на одно десятилетие, произойдет самовосстановление экосистемы водоемов и возможно до такого состояния, каким они были до вмешательства человека. В тоже время мы понимаем, что как бы не хотелось нам, человек не сможет полностью отказаться от вмешательства в жизнь водоемов (например, отказаться от судоходства, использования воды для ирригации сельскохозяйственных земель и т.п.) Именно по этому применение одних только охранных мер недостаточного для восстановления биоценоза водоемов, необходимо применение и двух остальных видов мер.
Проводимые мероприятия по реабилитации и благоустройству прудов, рек, ручьев приводят водные объекты в состояние экологического равновесия, что положительно отражается на флоре и фауне водоемов и прибрежных территорий.
Экологическая реабилитация водоемов включает в себя:
осуществление проектно-изыскательских работ (описание объекта: полевые обследований прилегающих территорий, картографирование, составление отчета; лабораторные исследования:отбор и анализ проб; рекомендации по техническому и биологическому этапам реабилитации водоемов)
очистка ложа водоема от загрязненных отложений;
проект гидроизоляции прудов, дноукрепление;
аккумуляция и очистка дренажных и ливневых вод, подпитывающих водоёмы
рекультивация водосборных территорий;
проект берегоукрепления, противооползневые и противоэрозионные мероприятия
заселение водоемов гидробионтами, высадка водной растительности;
экологическую реабилитацию и благоустройство пойменных территорий;
благоустройство, озеленение, ландшафтный дизайн прибрежных и рекреационных зон.
Экологическая реабилитация состоит из нескольких этапов:
1.Этап подготовительных работ;
Проводится изучение гидрогеологических характеристик водоема, его морфологических параметров (глубины, рельефа дна), отбор проб воды и иловых отложений для лабораторного анализа на предмет химического загрязнения.
2.Этап технической реабилитации водоема;
В зависимости от размеров водоема, наличия гидротехнических сооружений, гидрогеологических характеристик местности и ряда других обстоятельств, определяется необходимость в механической очистке ложа водоема от иловых отложений.
3. Этап биологической реабилитации;
Природный водоем представляет собой сбалансированную экосистему, в которой действуют механизмы самоочищения.
Заселение воды живыми организмами-гидробионтами выполняется по результатам биотестирования водоема. Подбирается для заселения видовое сообщество таких микроорганизмов, беспозвоночных, моллюсков, которое позволяет восстановить гидроэкосистему водоема.
4. Создание (восстановление) береговой экосистемы;
Правильно расположенные и сформированные зоны береговой во многом определяют в дальнейшем качественный состав воды. Помогают сформировать природный ландшафт обеспечить кормовой базой биоту водоема. Восстановление в береговой зоне определенного вида зеленых насаждений и различных живых организмов благоприятно сказываются на экосистеме водоемов.
5. комплексное благоустройство прилегающей территории;
От окружающей территории во многом зависит и качественный состав воды в пруде. При экологической реабилитации необходимыми условием является правильная планировка территории, обеспечивающая удобные подходы к воде, смотровые площадки, распределение рекреационной нагрузки. Исключение попадание сточных вод в акваторию.
К рекультивационным мероприятиям также относится искусственное разведение и последующий выпуск в среду обитания мальков в первую очередь тех видов рыб, которым был причинен наибольший ущерб и популяции которых либо уже достигли, либо стоят на границе того количества при котором ее самовосстановление становится невозможным.
Следующий вид рассматриваемых мероприятий – это хозяйственные мероприятия, одним из которых является рациональное природопользование. Природопользование в любой отрасли строится на следующих принципах: принцип системного подхода, принцип оптимизации природопользования, принцип опережения, принцип гармонизации отношений природы и производства, принцип комплексного использования.
Кратко рассмотрим эти принципы.
Принцип системного подхода предусматривает комплексную всестороннюю оценку воздействия производства на среду и ее ответных реакций. К примеру, рациональное использование орошения повышает плодородие почвы, в то же время приводит к истощению водных ресурсов. Сбросы загрязнителей в водоемы оцениваются не только воздействием на биоту, но и определяют жизненный цикл водных объектов.
Принцип оптимизации природопользования заключается в принятии целесообразных решений об использовании природных ресурсов и природных систем на основе одновременного экологического и экономического подхода, прогноза развития различных отраслей и географических регионов. Разработка ископаемых имеет преимущество перед шахтной добычей по степени использования сырья, но приводит к утрате плодородия почв. Оптимальным при этом является сочетание открытых разработок с рекультивацией и восстановлением земель.
Принцип опережения темпов добычи сырья темпами переработки основан на снижении количества отходов в процессе производства. Он предполагает прирост продукции за счет более полного использования сырья, ресурсосбережения и совершенствования технологии.
Принцип гармонизации отношений природы и производства базируется на создании и эксплуатации природно-техногенных эколого-экономических систем, представляющих собой совокупность производств, обеспечивающих высокие производственные показатели. При этом обеспечивается поддержание благоприятной экологической обстановки, возможно сохранение и воспроизводство естественных ресурсов. Система имеет службу управления для своевременного выявления вредных воздействий и корректировки компонентов системы. К примеру, если обнаружено ухудшение состава окружающей среды вследствие производственной деятельности предприятия, служба управления принимает решение о приостановлении процесса или уменьшении объемов выбросов и сбросов. В таких системах предусматривается прогнозирование нежелательных ситуаций посредством мониторинга. Полученная информация анализируется руководителем предприятия, и принимаются необходимые технические меры по ликвидации или снижению загрязнения природной среды.
Принцип комплексного использования природных ресурсов предусматривает создание территориально-производственных комплексов на базе имеющихся сырьевых и энергетических ресурсов, которые позволяют более полно использовать указанные ресурсы, снизив при этом техногенную нагрузку на среду. Они имеют специализацию, сконцентрированы на определенной территории, обладают единой производственной и социальной структурой и совместно способствуют охране природной среды, как например, Канско-Ачинский теплоэнергетический комплекс (КАТЭК). Однако эти комплексы могут оказывать и негативное воздействие на природную среду, но за счет комплексного использования ресурсов это воздействие значительно снижается
Следующим мероприятием является рациональное водопользование. Водопользование- совокупность всех форм и видов использования водных ресурсов в общей системе природопользования. Рациональное водопользование предполагает обеспечение полного воспроизводства водных ресурсов территории или водного объекта по количеству и качеству. Это основное условие существования водных ресурсов в жизненном цикле. Совершенствование водопользования - основной фактор современного планирования хозяйственного развития. Водное хозяйство определяется наличием двух взаимодействующих блоков: природного и социально-экономического. В качестве ресурсосберегающих систем следует рассматривать речной водозабор как часть земной поверхности. Речной водозабор - функционально и территориально целостная динамическая геосистема, развивающаяся в пространстве и во времени с четко обозначенными природными границами. Организующим началом этой системы является гидрографическая сеть. Водное хозяйство - это сложная организованная территориальная система, формирующаяся в результате взаимодействия социально-экономических обществ и природных водных источников.
Важная задача водохозяйственной деятельности состоит в ее экологической оптимизации. Это возможно, если в стратегию водопользования заложен принцип минимизации нарушения структуры качества водного объекта с водосбором. Возвратные воды после их использования отличны по составу от природных вод, поэтому для рационального водопользования обязательна максимальная экономия и минимальное вмешательство в естественный влагооборот на любом уровне. Запасы и качество водных ресурсов являются функцией региональных условий формирования стока и техногенного круговорота воды, создаваемого человеком в процессе водопользования. Оценка водообеспечения территории для региона может быть представлена в виде комплекса высокоинформативных гидрогеологических показателей, соответствующих различным вариантам затрат на организацию водопользования. При этом должны быть представлены, как минимум, три варианта - два крайних и один промежуточный: естественные условия, которым соответствует минимум ресурсов и нулевые затраты на их добычу; условия расширенного воспроизводства, появляющиеся в результате проведения дорогостоящих инженерных мероприятий; условия предельного водопользования, которые имели бы место при использовании полного годового стока, формирующегося на данной территории, что соответствует не только максимуму ресурсов, но и максимуму возможных затрат. Такие условия недостижимы, но при моделировании и прогнозировании в теоретическом плане их рассмотрение необходимо для получения представления об изучаемых процессах и как сравнительная величина для хозяйственных расчетов. Не менее важное значение здесь имеет и строительство очистных сооружений, либо модернизация уже существующих, применение которых является гарантом воспроизводства «качественных» водных ресурсов, которые после использования в хозяйственной деятельности человека возвращаются в водоемы.
Действенной формой защиты природной среды при промышленном производстве является использование малоотходных и безотходных технологий, а в сельском хозяйстве - переход к биологическим методам борьбы с вредителями и сорняками. Экологизация промышленности должна развиваться по следующим направлениям: совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования, обеспечивающего меньший выброс загрязнителей в природную среду, масштабное внедрение экологической экспертизы всех видов производства продукции, замена токсичных отходов на нетоксичные и утилизируемые, широкое применение методов и средств защиты окружающей среды. Необходимо применение дополнительных средств защиты с использованием очистного оборудования типа аппаратов и систем очистки сточных вод, газовых выбросов и др. Рациональное использование ресурсов и защита окружающей среды от загрязнения является общей задачей, для решения которой должны привлекаться специалисты различных отраслей техники и областей науки. Природозащитные мероприятия должны определять создание природно-техногенных комплексов, которые обеспечили бы эффективное использование сырьевых ресурсов и сохранение природных компонентов. Природозащитные мероприятия подразделяются на три группы: инженерные, экологические, организационные.
Инженерные мероприятия призваны совершенствовать существующие и разрабатывать новые технологии, машины, механизмы и материалы, используемые в производстве, обеспечивающие исключение или смягчение техногенных нагрузок на экосистему. Эти мероприятия подразделяются на организационно-технические и технологические. Организационно-технические мероприятия включают ряд действий по соблюдению технологического регламента, процессов очистки газов и сточных вод, контролю над исправностью приборов и оборудования, своевременному техническому перевооружению производства. Предусмотрены наиболее прогрессивные непрерывные и укрупненные производства, обеспечивающие стабильность работы предприятия. Они также легко управляемы и имеют возможность постоянно совершенствовать технологии по снижению выбросов и сбросов загрязнителей.
Технологические мероприятия путем совершенствования производства снижают показатели интенсивности источников загрязнения. При этом потребуются дополнительные затраты на модернизацию производства, однако при снижении выбросов практически не наносится ущерба природной среде, таким образом, окупаемость мероприятий будет высока.
Необходимо уделить внимание и экологическим мероприятиям направленным на самоочищение окружающей среды или самовосстановление. Они делятся на две подгруппы:
Абиотическую;
Биотическую.
Абиотическая подгруппа основана на использовании естественных химических и физических процессов, которые протекают во всех составляющих.
Биотические мероприятия основаны на использовании живых организмов, которые в зоне влияния производства обеспечивают функционирование экологических систем (биологические поля очистки сточных вод, культивирование микроорганизмов для переработки загрязнителей, самозарастание нарушенных земель и т. д.).
Группа организационных мероприятий обусловлена структурой управления природно-техногенными системами и подразделяется на плановые и оперативные. Плановые рассчитаны на длительную перспективу функционирования системы. Их основой является рациональное расположение всех структурных единиц природно-техногенного комплекса.
Оперативные мероприятия, как правило, применяют в экстремальных ситуациях, возникающих на производстве или в природной среде (взрывы, пожары, разрывы трубопровода).
Приведенные мероприятия являются основой деятельности человека, создающего экологически чистые производства, и должны быть направлены на снижение техногенной нагрузки на экосистемы, а в случае ее возникновения способствовать оперативному устранению причин и следствий аварий. В основу методологического подхода к выбору природоохранных мероприятий должен быть положен принцип их экологической и технико-экономической оценки.
Помимо указанных выше хочется отметить, что для трансграничных водоемов, примером которого является Амур, важное значение имеет и разработка национальных и международных правовых документов, которые могут потребоваться для сохранения качества водных ресурсов в первую очередь для следующих целей:
Мониторинга и контроля за загрязнением национальных и трансграничных вод и его последствиями;
Контроля за переносом загрязнителей на большие расстояния через атмосферу;
Контроль за случайными и/или произвольными сбросами в национальные и/или трансграничные водоемы;
Проведения экологических экспертиз, а также возмещения ущерба, нанесенного одной из сторон, пользователем трансграничного водоема
Список литературы
Вопросы географии Приамурья: Нижнее Приамурье, Природа. - Хабаровск, 1970.
Изменение природной среды Амурско-Комсомольского ТПК под влиянием хозяйственной деятельности. - Владивосток, 2004.
Использование и охрана природных ресурсов в Хабаровском крае. - Владивосток, 2004.
Охрана окружающей среды и рациональное природопользование: Амурско-Комсомольский ТПК. - Владивосток, 2006.
Природопользование Российского Дальнего Востока и Северо-восточная Азия. - Хабаровск, 2007.
Ресурсно-экологические исследования в Приамурье. - Владивосток, 2003.
Сохина Н.Н., Шлотгауер С.Д., Селедец В.П. Охраняемые природные территории Дальнего Востока. - Владивосток, 2005.
Эколого-экономические аспекты освоения новых районов. - Владивосток, 2000.
Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. «Экология».
Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.
Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / Под ред. И.К. Гавич. - М.: Агропромиздат, 1985.
«Экология, здоровье и природопользование в России» / Под. ред. Протасова В.Ф. - М. 1995
Ващенко М.А., Жадан П.М. Влияние загрязнения морской среды на воспроизводство
морских донных беспозвоночных//Биол. моря. 1995. Т. 21, № 6. С. 369-377.
Огородникова А.А., Вейдеман Е.Л., Силина Э.И., Нигматулина Л.В. Воздействие
береговых источников загрязнения на биоресурсы залива Петра Великого
(Японское море)//Экология нектона и планктона дальневосточных морей и
динамика климато-океанологических условий: Изд. ТИНРО. 1997. Т. 122. С. 430-
Долговременная программа охраны природы и рационального использования природных ресурсов Приморского края до 2005 г. Экологическая программа. Часть 2. Владивосток: Дальнаука. 1992. 276с.
Экологическая безопасность: отечественный и зарубежный опыт в деятельности парламентов и регионов (к «правительственному часу» 256 заседания Совета Федерации) Серия: Развитие России - №17(384), 2009
Экологические риски российско-китайского трансграничного сотрудничества: от «коричневых» планов к «зеленой» стратегии. Исследование Программы по экологизации рынков и инвестиций WWF/ Под ред. Евгения Симонова, Евгения Шварца и Лады Прогуновой.
Москва-Владивосток-Харбин: WWF, 2010
Куда течет Амур?. Под редакцией к.г.н. С. А. Подольского. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF) – Россия, 2006 – 72 с.
В.В. Богатов Комбинированная концепция функционирования речных экосистем// Вестник ДВО РАН 1995 №3 ст. 51-61
Примечание.
При составлении списка литературы хочется отметить, что он не содержит ссылок на ресурсы интернета Этим мы не претендуем на то, что его возможности нами не использовались и что работа написана нами исключительно на обработке печатного материала. Нет, просто большинство указанных в списке литературы статей, а также книг были действительно найдены нами в интернете и при написании этой работы мы пользовались просто их электронными,(зачастую отсканированными, копиями), которые имели все реквизиты печатного издания. Наиболее активно в данном плане нами использовался сайт Всемирного фонда дикой природы – WWW.WWF.RU.
Наши водоемы и их охрана (Е. С. Липеровская)
Охрана водоемов и школа
Значение водоемов в народном хозяйстве . В школьных программах уделяется мало внимания такому важному объекту народного хозяйства, как водоемы.
Между тем водные ресурсы нашей страны огромны. В Советском Союзе насчитывается более 250 тысяч озер площадью свыше 20 млн. гектаров и 200 тысяч рек. Общая длина наших средних по величине рек составляет 3 млн. километров. Объем годового стока рек СССР достигает 4000 млрд. кубических метров. Сотни тысяч километров рек используются для водного транспорта. С древности реки были основными путями сообщения, торговли и культурных связей народов между собой, и по их берегам возникали города.
По запасам гидравлической энергии СССР занимает первое место в мире. На крупных и средних реках СССР можно построить гидроэлектростанции мощностью около 300 млн. киловатт. Даже на малых речках имеется запас энергии 20-30 млн. киловатт, обеспечивающий строительство колхозных электростанций.
Сооружение плотин, шлюзов, гидроэлектростанций способствует комплексному использованию рек: улучшаются условия судоходства, орошение полей, регулируется сток рек, обеспечиваются водой населенные пункты. Постройка крупных плотин и гидроэлектростанций преображает весь край. Строительство канала им. Москвы позволило повернуть часть волжских вод на Москву и создало судоходный путь, превратив Москву в крупный речной порт трех морей: Каспийского, Белого и Балтийского. Строительство мощной ГЭС имени Ленина в районе города Куйбышева и Волгоградской ГЭС, вырабатывающих около 10 млрд. киловатт в год каждая, позволяет снабдить энергией Москву, Донбасс, Урал, Куйбышев, электрифицировать железные дороги, обеспечить орошение земель и судоходство.
Водоемы являются источниками водоснабжения, рыболовства, охоты, промысла полезных водных животных и растений.
Реки и озера являются, кроме того, местом отдыха и туризма.
Участие школьников в охране водоемов . Мы должны хорошо знать, охранять и умножать наши водные богатства.
Статья 12 Закона об охране природы РСФСР, посвященная охране водоемов, ставит задачи огромной важности перед каждым советским гражданином.
Большое значение имеет пропаганда охраны природных вод среди школьников. Уже в младших классах педагог должен воспитывать у учеников внимательное и бережное отношение к водным источникам, приучать соблюдать чистоту у колодцев и других источников водоснабжения, не загрязнять воду мусором при катании на лодках, разъяснять значение водных источников для здоровья и народного хозяйства.
В средних классах школ тема охраны вод может быть предметом специальных экскурсий, на которых учитель должен показать взаимосвязь водоемов с окружающим ландшафтом и зависимость водных животных и растений от состояния загрязненности водоемов.
В старших классах ученики могут не только знакомиться с жизнью водоемов, но и активно содействовать их охране. Немалую пользу может принести постановка силами школьников регулярных наблюдений за режимом местных водоемов.
Учетом всех водных ресурсов, в том числе и рек, занимается Главное управление гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР. Наблюдение за реками и их режимом производится на специальных гидрометеорологических постах и гидрометеорологических станциях. Число таких станций составляло в 1957 г. 5510 и в настоящее время сильно возросло. На этих станциях ежедневно регистрируются уровни воды, ее расходы, температура, ледовые явления наносы, химический состав воды и другие данные. Все эти сведения обобщаются и публикуются в периодическом издании Гидрометеорологического издательства, называемом "Гидрологический ежегодник". Полученные данные используются для планирования народного хозяйства. Наряду с этим изучение рек местными, в том числе и школьными организациями, может иметь очень большое значение, и все полученные таким путем наблюдения следует сообщить организациям гидрометеослужбы - лучше всего на ближайший водомерный пост.
Для успешного ознакомления учеников с жизнью наших водоемов и участия в их охране учитель должен сам усвоить основные сведения об этой области.
Природа и жизнь водоемов
Речной сток. Движение воды в реке . Движение воды в реках обладает рядом особенностей и характеризуется сложными явлениями, специфическими только для рек.
Речной сток формируется из атмосферных осадков, стекающих в реку по поверхности (поверхностный сток) и просачивающихся через грунты (подземный сток). Неравномерность выпадения осадков и таяния снега как в течение одного года, так и в разные годы обусловливает непрерывные изменения расходов и уровней воды в реках. В соответствии с этим в реках наблюдаются периоды продолжительного стояния низких уровней, так называемый межень, когда река питается в основном за счет грунтовых вод, и сезонные длительные подъемы уровней (обычно с выходом воды на пойму), вызываемые снеготаянием, носящие название половодий. В отличие от половодий в реке могут возникать и нерегулярные, сравнительно кратковременные значительные подъемы уровней воды - паводки, происходящие от сильных ливней, обложных дождей. Паводки могут наблюдаться в любое время года, в зависимости от местных географических и климатических условий. Они достигают особой силы при уничтожении лесов в бассейне реки, регулирующих весеннее снеготаяние и ослабляющих эрозионный смыв с поверхности почвы. Вот почему охрана и правильная эксплуатация леса составляет одну из важнейших задач при регулировании речного стока.
Основной силой, определяющей поступательное движение воды в реках, является сила тяжести вследствие уклона реки от истока к устью. Кроме силы тяжести, на массу воды в реке действуют силы инерции, называемые силами Кориолиса, возникающие в результате вращения Земли, так как точки поверхности земного шара, расположенные ближе к полюсам, движутся по окружности медленнее, чем лежащие у экватора. Масса воды потока, текущего в северном полушарии с севера на юг, переходит от меньших скоростей к большим, т. е. будет получать ускорение. Поскольку вращение Земли происходит с запада на восток, ускорение будет направлено на восток, а силы инерции в противоположную сторону - на запад и будут прижимать поток к западному (правому) берегу. При перемещении потока с юга на север он будет получать отрицательное ускорение, направленное против направления вращения Земли - с востока на запад. В этом случае силы инерции будут прижимать реку к восточному, т. е. тоже правому, берегу. Так же к правому берегу будет прижиматься поток, текущий вдоль параллели. Таким образом оказывается, что силы Кориолиса в северном полушарии всегда отжимают поток к правому берегу, независимо от направления течения реки, а в южном полушарии - наоборот. Ускорение Кориолиса, действуя на движущуюся массу воды, вызывает появление поперечного уклона водной поверхности потока.
Центробежная сила, действующая при течении реки на поворотах, аналогично силе Кориолиса, тоже создает в реке поперечный уклон. В результате начинается движение воды в плоскости живого сечения реки. При этом у вогнутого берега частицы воды движутся сверху вниз, затем вдоль дна к выпуклому берегу и далее, у поверхности, от выпуклого берега к вогнутому. Эти внутренние течения носят название поперечных циркуляций. Движение воды в реке в продольном направлении складывается с поперечными циркуляциями, и вследствие этого пути движения отдельных частиц воды получают форму вытянутых вдоль русла спиралей (рис. 1).
Формирование речного русла . Несмотря на то, что поперечные скорости движения воды во много раз меньше продольной скорости потока, они оказывают серьезное влияние на внутреннюю структуру потока и на деформации речных русел. Так как грунты обычно бывают неоднородными, то в том месте, где они наиболее подвержены размыву, берег начнет разрушаться. Река примет характерное извилистое очертание. Излучины речных русел, сформировавшиеся в процессе размыва и отложения потоком частиц грунтов, называются меандрами (мео по-латыни - теку, движусь).
В процессе своего постепенного развития ветви меандр могут настолько сблизиться между собой в основании, что при высоких уровнях воды (при паводках и половодьях) произойдет прорыв оставшегося перешейка (рис. 2), получится спрямление русла на этом участке и поток направится по более короткому пути. Скорости течения в оставшейся в стороне излучине резко упадут, а в начале и конце ее начнется отложение наносов. Эти наносы могут со временем совсем отделить излучину от основного русла. Образуется изолированный участок старого русла - старица. Поток, идущий по спрямленному участку, имеющему больший уклон, увеличит свою скорость, процесс меандрирования русла будет продолжаться, и начнется образование новых излучин.
В результате интенсивных циркуляций воды на поворотах вогнутые берега подмываются и около них образуются глубоководные участки русла-плесы, а у выпуклых берегов течение замедляется и создаются мелководные участки - отмели. Постепенно нарастая вниз по течению, они могут привести к образованию у выпуклого берега мелей и кос. Так как плесы образуются попеременно у правого и у левого берегов, то поперечная циркуляция одного направления преобразовывается в циркуляцию противоположного направления. Это приводит к тому, что поперечные циркуляции в месте перехода от одного плеса к другому ослабляются и распадаются на две (и более) самостоятельные равнонаправленные циркуляции. Наносы начинают осаждаться по всей ширине реки и образуют мелководные участки - перекаты, пересекающие реку от берега до берега и полностью или частично соединяющие две соседние отмели. Река как бы сползает по речной долине и постепенно перерабатывает все грунты, слагающие пойму.
Поймы могут быть разной ширины. На реке Оке у Каширы ширина поймы 1 км, у Рязани - 15 км, а на Волге между Волгоградом и Астраханью находится Волго-Ахтубинская пойма, ширина которой колеблется от 30 до 60 км.
Поемные луга очень плодородны, так как каждый год они удобряются речным илом. В мелких и большей частью пересыхающих летом поемных водоемах разводится масса водных животных, которые в паводок смываются в реку.
Образование озер . Озеро - это естественный водоем, представляющий собой большую массу воды внутри замкнутого котлована, постоянно покоящуюся или медленно текущую. Образование озерных впадин (иначе называемых ложем или котлованом) в Подмосковье зависит от следующих главных причин:
1) запруживание реки накопляющимися наносами; 2) образование провалов на месте растворяющихся известковых пород; 3) выемка грунта из карьеров; 4) деятельность ледника.
Большинство озер Подмосковья - ледникового происхождения. Ледник при своем движении прокладывал русло, перекатывая камни, иногда значительной величины. Ледниковые озера можно узнать по присутствию валов из огромных гладких валунов по берегам и на дне озера.
С течением времени озеро изменяется, оказывая значительное воздействие на берега. В результате процессов размыва и осаждения в озере образуется следующий ряд зон в направлении от берега в глубину (рис. 3):
1) прибойная зона (аж) - у уреза воды;
2) береговая мель (жз);
3) подводный откос (зг);
4) глубоководная зона - на середине озера (гд).
Обитатели озера . Дно и толща воды озера заселены животными и растениями; среди них различают две основные группы в зависимости от места обитания: донные - бентос и организмы толщи воды - планктон. Организм бентоса (животные и растения) всю жизнь проводят на дне озера. Планктонные организмы плавают или как бы парят в воде, не опускаясь на дно (А. Н. Липин, 1950).
Растения в водоеме распространены в зоне так называемой литорали, которая располагается по береговой мели и заходит частично на подводный откос. Литораль ограничена дальностью проникновения солнечного света под воду. Как это видно на рисунке 4, ближе к берегу растут растения, укореняющиеся на дне, жесткие листья которых возвышаются над водой: тростник, камыш, озерный хвощ, рогозы.
Дальше по направлению от берега к середине водоема обитают растения с плавающими листьями: кувшинки, кубышки, ряски, а еще далее погруженные растения - рдесты, злодея, роголистник, которые полностью находятся под водой и на воздух выставляют только цветы.
Мельчайшие низшие растения, например сине-зеленые, зеленые и диатомовые водоросли, образуют растительный планктон, вызывающий в периоды их сильного размножения так называемое цветение водоема. При цветении вся вода кажется окрашенной в зеленый цвет.
Химизм воды . Пресные воды содержат небольшие количества солей - от 0,01 до 0,2 г на литр, в отличие от морской воды, где концентрация солей достигает 35 г на литр.
В пресных водах преобладают соли кальция, образующие скелеты рыб и раковины некоторых беспозвоночных. Присутствуют в воде также и соли железа. Отложения железа можно видеть в виде ржавых пятен по берегам рек или озер там, где выходят на поверхность родники. При большом содержании железа в питьевой воде возникает неприятный ржавый привкус и образуется бурый осадок.
Для водных организмов большое значение имеют растворенные в воде газы - кислород и углекислый газ. Кислород поступает из воздуха и выделяется водными растениями; он потребляется при процессах дыхания организмов. Углекислый газ образуется при дыхании и брожении и потребляется растениями для ассимиляции углерода. С повышением температуры количество растворенных в воде газов уменьшается. Кипячением воду можно освободить от всех растворенных газов, в том числе и кислорода, и поэтому рыба, опущенная в прокипяченную охлажденную воду, моментально погибает от удушья.
Водоемы являются источниками воды для питьевых и технических водопроводов. В месте забора воды для водопровода устраивается охранная зона, в пределах которой запрещается выпуск сточных вод, купание, водопой скота и какое-либо загрязнение берегов. Место забора воды должно быть расположено по течению реки выше города, вдали от крупных заводов, бань, канализации, а также по возможности вдали от притоков, которые могут внести загрязнение с верховьев. Степень чистоты контролируется анализами воды. На месте забора воды из водоема устанавливаются насосы для перекачки воды. Вода берется с глубины не менее 2,5 м, проходит через крупные решетки для задержания остатков растений и крупной взвеси и далее поступает по трубам на очистку. Для осаждения мути обычно добавляется сернокислый алюминий. После частичного отделения от мути в отстойниках вода поступает на фильтры. Медленно проходя через песчаный слой, она освобождается от взвешенных частиц и водорослей. Очищенная вода обеззараживается путем хлорирования и подается в резервуар чистой воды, а отсюда перекачивается насосами в водопроводную сеть.
Рыбы наших водоемов . Многочисленные озера и реки СССР богаты ценными породами промысловых рыб. В крупных реках водятся, например, осетр, севрюга, белуга, стерлядь, судак, сазан, лещ. Однако крупная рыба ловится только специальными снастями, а любители-рыболовы, в том числе и школьники, обычно вылавливают рыб более мелких: плотву, уклейку, красноперку, ельца, жереха, окуня, щуку, ерша, карася, налима, линя.
Для того чтобы охранять рыбные запасы в водоемах и правильно ловить рыбу, нужно знать, как рыба живет. К сожалению, часты еще случаи хищнического лова рыбы - браконьерство. Нередко дети тоже ловят рыбу недозволенными методами. Поэтому в тех школах, где среди учеников много любителей-рыболовов, учитель должен либо сам разъяснить им правила рыбной ловли, либо пригласить для этого сведущего рыболова.
Школьников нужно воспитывать в духе борьбы с браконьерством. Ловля молоди ценных пород рыб приносит большой ущерб рыбному хозяйству; так же и хищнический лов рыбы браконьерами во время нереста подрывает промысел. Поэтому законом запрещен лов мелкоячейной сетью, лов острогой и лов крупных производителей в сроки нереста.
Учителю Подмосковья следует иметь представление об основных видах местных рыб (рис. 5, 6, 7); его можно составить по литературе (Черфас Б. И., 1956, Елеонский А. Н., 1946).
Рыбы бывают придонные (например, лещ, карась, линь, налим) и пелагические, т. е. обитающие в толще воды (судак, щука, плотва, елец). Различают также рыб мирных и хищных. Хищными называют таких, которые питаются другими рыбами, мирные же рыбы употребляют в пищу водоросли и беспозвоночных животных-моллюсков, червей, личинок насекомых.
Лещ имеет сильно сжатое с боков тело, голова и рот у него небольшие, имеется характерный узкий киль впереди спинного плавника. Водится как в озерах, так и в реках, держится в водоемах у дна, достигает иногда длины 45 см.
Карась обычно обитает у дна в слабопроточных прудах. Рыба эта вялая, малоподвижная, но чрезвычайно выносливая. Карася легко отличить по золотистому оттенку чешуи и зазубренному лучу спинного плавника.
Жерех отличается длинной нижней губой, которая загнута как птичий клюв; в верхней губе имеется выемка, куда этот клюв входит. Плавники серые или слегка красноватые. Рыба сильная, живущая на быстром течении. Питается ельцом, пескарем, уклейкой.
Сом - прожорливый хищник, поедает не только живую добычу, но и падаль. Ловится на куски мяса и лягушек. Обычно залегает в ямках под корягами, только в жаркое время выплывает на середину омута. Медлительная оседлая рыба. Достигает веса 20 кг.
Судак также хищник (рис. 6). Чешуя его сероватая на спине, бока золотистые с темными полосками. Спинной плавник в виде колючего веера. Водится в реках и озерах на глубоких местах и ямах, на чистом песчаном или каменистом грунте. Нерестится в середине мая. Ловится только на рассвете на насадку мелких живых рыбок: уклейку, пескаря, ерша.
Щука характерна пятнистыми боками, в то время как спинка черная, а брюшко белое (рис. 7). Плавники оранжевые. Удлиненная голова заканчивается сплюснутым, как бы утиным носом. Рот полон множеством очень острых зубов разной величины - от самых мелких до крупных клыков с твердой эмалью. Зубы загнуты внутрь по направлению к глотке. Каждый из зубов подвижен, как на шарнире, но не выпадает. Щука - крупный хищник. Щуку можно найти повсюду, но предпочитает она спокойную воду около травы и коряг, где прячется, подстерегая добычу. Ловится на живца, даже на мелких щурят.
Красноперка отличается красными плавниками. Глаза красно-желтые. Живет в зарослях растений.
Линь имеет закругленные плавники и небольшой рот, направленный кверху. Тело темное, всегда густо покрытое слизью, глаза красные. Живет в озерах, заливах и старицах на илистом дне. Рыба спокойная и вялая, но сильная и живучая (рис. 5).
У налима очень мелкая чешуя покрыта снаружи толстым слоем слизи. Тело темное со светлыми пятнами, глаза тоже темные, живет в реках на дне под корягами. Питается рыбой и икрой, которой поедает очень много. Охотится ночью. Ловится на куски рыбы или лягушки. Рыба сильная.
Ерш - мелкая рыба, до 15 см длины. Имеет один спинной плавник, передняя часть которого колючая, а задняя - мягкая. На брюшном плавнике - колючка. Весной поедает икру рыб. Ловится на земляного червя.
Окунь имеет два спинных плавника и мелкую чешую, Тело зелено-желтое с черными полосами на боках. Поедает икру и мелких рыбок.
Щука и судак питаются молодью рыб. Щука, поедая до 30 кг мелочи других рыб, увеличивается в весе только на 1 кг. Судак лучше использует корм: дает привес 1 кг взамен 15 кг съеденной мелочи. Судак выгоден тем, что держится не в береговой полосе, а на плесе и пищей ему служат малоценные породы рыб (верховка).
В отношении вредных, т. е. хищных, рыб нужно принимать меры к снижению их численности путем вылавливания в период нереста. Но и за мирными рыбами нужен контроль, так как перенаселение ими водоема может привести к их измельчанию вследствие недостатка пищи.
Рыбоводные пруды . В СССР построено множество рыбоводных прудов, но можно еще оборудовать для рыбоводства и заселить рыбой многие колхозные пруды, торфяные карьеры и тем увеличить выход рыбы стране.
Только в прудах в настоящее время производится около 250 тыс. центнеров рыбы; однако это не достигает и 1% от добычи всей рыбы в СССР. А к концу семилетки, в 1965 году, планируется довести выход прудовой рыбы до 2,6 млн. центнеров (Грибанов Л. В., Гордон Л. М., 1961).
Распространенной формой рыбоводных прудов является карповое хозяйство (Елеонский А. Н., 1946). Для нереста карпа подходят стоячие или слабопроточные, неглубокие, хорошо прогреваемые солнцем водоемы, расположенные на плодородной почве, с водной растительностью. Икрометание карпа происходит в конце мая, когда вода нагревается до 18-20°. Икра прикрепляется к водным растениям, и уже через 4-6 дней из нее выходят крошечные мальки, вскоре начинающие питаться мелкими водными животными. Подрастая, они переходят на питание червями и личинками. Излюбленным кормом взрослого карпа является красный мотыль. Карп отличается быстрым ростом: весной весит 20-30 г, а к осени достигает 500-700 г.
Карповые пруды имеют среднюю продуктивность 2 ц рыбы с 1 га, иначе говоря 300 штук весом до 600 г. Такую продукцию может дать пруд за счет использования рыбами для питания живых водных организмов. Но благодаря применению мероприятий по интенсификации хозяйства - удобрению прудов, подкормке зерном, витаминами, микроэлементами, комбинированной уплотненной посадке (карп вместе с толстолобиком, карасем и линем) - можно добиться повышения продуктивности прудов в пять, десять и более раз. Например, в колхозе села Дединова Подольского района Московской области вырастили около 9 ц рыбы и получили при этом дохода по 5,7 тыс. рублей с 1 га пруда (Грибанов Л. В., Гордон Л. М., 1961). А в рыбхозе "Пара" Сараевского района Рязанской области в прудах площадью 140 га вырастили даже по 19,1 ц рыбы с 1 га пруда ("Правда" от 4 VII 1962 г.).
Загрязнение водоемов и очистка воды . Огромный вред рыболовству, водоснабжению и использованию водоемов в каких-либо других хозяйственных целях приносит загрязнение, вносимое стоками отходов заводов и предприятий. Целый ряд наших рек (это особенно относится к малым рекам) загрязнен до крайности. Во многих местах перестала водиться рыба, опасен водопой скота, запрещено купание, причем загрязнение грозит принять такие размеры, что даже после прекращения спуска сточных вод такие водоемы еще долгое время будут непригодны для народнохозяйственных целей. Загрязнение водоемов непрерывно возрастает. Увеличивается разнообразие сточных вод. Если в дореволюционной России основными загрязнителями были бытовые, текстильные и кожевенные стоки, то в настоящее время, в связи с развитием промышленности, стали иметь значение стоки нефтяные, искусственного волокна, детергентов, металлургии, бумажно-целлюлозные. Стоки промышленных предприятий могут содержать ядовитые вещества: соединения мышьяка, меди, свинца и других тяжелых металлов, а также органических веществ: формалина, фенола, нефтепродуктов и др.
Водоем обладает способностью к самоочищению. Органические загрязнения, попадая в воду, подвергаются бактериальному распаду. Бактерии потребляются инфузориями, червями и личинками насекомых, те в свою очередь поедаются рыбами, и органическое загрязнение исчезает из водоема. Гораздо труднее избавиться от ядовитых веществ: некоторые вещества, будучи поглощены рыбой, делают мясо рыбы неприятным на вкус или даже вредным для употребления в пищу. Поэтому санитарная инспекция предусматривает нормы спуска ядовитых веществ в водоемы, выше которых запрещен спуск, и следит за их выполнением.
Сточные воды, содержащие много органических загрязнений, очищаются биохимическим способом. В зависимости от характера загрязнений очистка сточных вод идет двумя путями: 1) окисление загрязнителей кислородом воздуха или 2) бескислородное брожение с выделением метана, образующегося из углерода органических соединений.
Из числа окислительных методов очистки более старым является очистка на полях орошения. Недостатком этого метода является слишком большая площадь полей. Советские ученые разработали более интенсивные методы очистки на сооружениях, занимающих меньшую площадь: на аэротенках или биофильтрах, где очистка идет с помощью активного ила при продувании воздухом. Активный ил подобен илу со дна водоемов: в нем развиваются те же микроорганизмы (инфузории, коловратки и жгутиковые), которых обычно можно встретить на дне водоема, но, благодаря обильному непрерывному притоку со сточной жидкостью органического вещества, служащего пищей микроорганизмам, и хорошим условием аэрации, в аэротенке развивается чрезмерно большое количество бактерий и простейших. Они интенсивно потребляют органическое вещество и тем самым производят очистку сточной жидкости. После пребывания в аэротенках вода отстаивается для отделения от ила и, уже очищенная таким путем, спускается в водоем.
Экскурсии на водоемы
Цели экскурсий . Ознакомление учащихся с водоемами можно проводить на однодневных школьных экскурсиях, летом в лагере, во время сельскохозяйственной практики и в туристских походах. Чтобы осмотреть водоемы разных типов (озеро, водохранилище, пруд, реку), нужно провести по крайней мере 3-4 экскурсии. Желательно также побывать на рыбхозе, водопроводной станции и станции очистки сточной воды.
Цели экскурсий с учащимися на водоемы таковы:
1. Показать значение водоемов в жизни края - приносимую ими пользу и красоту, придаваемую ими родной природе.
2. Привить школьникам любовь к водоемам, привычку относиться к ним бережно и стремиться приумножить их природное богатство.
3. В процессе наблюдения за водными животными и растениями развивать у учащихся наблюдательность, способность анализировать природу и устанавливать закономерности жизни организмов в сообществах.
4. Показать, как сообщества животных и растений тесно связаны с окружающими условиями обитания, с ландшафтом.
5. Привлекать учащихся к правильному использованию данного водоема.
Подготовка к экскурсиям. Снаряжение . При организации экскурсии на водоем учитель должен сам предварительно с ним ознакомиться и выяснить, каков окружающий ландшафт, особенно растительность и почва, характер берегов, по возможности определить происхождение водоема. Он должен узнать у местного населения преобладающие глубины, опасные места и ямы, топкие берега, характер донного грунта, выяснить возможность поездки на лодке.
Из беседы с рыбаками учитель выясняет, какие породы рыб водятся в водоеме, какие водились раньше, каковы причины их исчезновения; где по берегам располагаются стоки промышленных предприятий или бытовые стоки.
Из растений и животных целесообразно собрать некоторые наиболее распространенные виды и самому их определить по определителям или узнать их названия у специалистов.
Прежде чем отправиться на экскурсию, учитель проводит беседу, в которой разъясняет ее цель - знакомство с водоемами, их жизнью и значением для человека.
Учитель объясняет, как каждый участник экскурсии должен вести дневник. Запись должна быть аккуратной и делается всегда сразу, на месте, под свежим впечатлением от наблюдаемого явления. Нужно приветствовать инициативу учащихся в искании новых оригинальных форм записей.
Заранее вместе с учениками педагог готовит снаряжение для экскурсии (рис. 8, 9, 10).
Для снятия плана озера необходимы: рулетка, вехи. В качестве вех следует запасти специальные палки, а не ломать деревья, нужна также самодельная буссоль. Для изготовления буссоли надо взять линейку, начертить на ней прямую линию и прикрепить посередине компас так, чтобы северо-южная стрелка компаса с ней совпадала. По концам линии следует воткнуть строго вертикально две булавки. Полученную буссоль нужно укрепить на треножнике.
Для измерения глубин нужен лот. Для этого веревку размечают цветными ленточками на метры и полуметры, на конце привязывают гирьку или камень. Нижнюю поверхность груза натирают салом, чтобы приставали кусочки грунта, когда лот упадет на дно.
Термометр лучше взять с делениями на десятые доли градуса или хотя бы полуградусы. Конец термометра обвязывают пенькой из веревки, как кисточкой. Тогда при быстром поднятии с глубины термометр на время отсчета градусов сохраняет температуру воды, в которую он был погружен на несколько минут.
Диск Секки служит для измерения прозрачности воды. Металлическую круглую пластинку величиной с тарелку красят белой масляной краской и привязывают горизонтально в центре веревкой. При погружении диска учитывается глубина, на которой он не виден.
Планктонная сетка делается из шелкового мельничного газа, который отличается своей прочностью и равномерностью размера отверстий (ячей); номер газа соответствует количеству ячей на 10 мм ткани. Для сбора дафний можно употреблять газ № 34, а для мелкого планктона - № 70. Сетка состоит из металлического кольца диаметром 25 см, согнутого из толстой медной проволоки, и матерчатого конуса. На конце конуса прикрепляется воронка (наподобие керосиновой) из нержавеющего материала с зажимом или краном на конце. Выкройка сетки делается из квадратного куска материи (рис. 8). Прежде чем сшивать обе половинки конуса, необходимо по этой же выкройке сделать из бязи или холста дуговые полоски (а) и нашить их на газ.
Драга для сбора бентоса состоит из металлической рамы, к которой прикрепляется мешок из редкой мешковины и веревка. Рама делается из железной полосы толщиной 2 мм, шириной 30 мм и длиной 1 м, согнутой в виде треугольника и скрепленной на одном конце.
Сачок делается из металлического обруча диаметром 20-30 см. Обруч насаживается на палку. Мешок сачка - из мешковины или мельничного газа, к концевой части округлый (о его выкройке см. в первой статье).
Скребок применяется для сбора обрастаний и организмов, обитающих в зарослях растений. Он представляет собой разновидность сачка, но имеет плоскую стальную полоску шириной 2-3 см. Для прикрепления мешка на одной стороне стальной полосы делаются отверстия. Мешок - из крупноячеистого мельничного газа. Для сбора организмов нужно иметь несколько банок с пробками и спирт или формалин.
Экскурсия на колодец . Начать цикл экскурсий можно с ознакомления с ближайшим колодцем, из которого берут питьевую воду. Колодец отличается от артезианской скважины меньшей глубиной залегания водоносного слоя. В связи с этим в колодец может проникать загрязнение из почвы, и при постройке колодцев их располагают вдали от мусорных выгребных ям, кладбищ и канализационных стоков.
Исследуя колодец, можно ознакомиться с притоком грунтовых вод. Для этого надо измерить глубину колодца при помощи веревки с тяжелым металлическим стаканом на конце, прикрепленным к ней дном вверх. При ударе об воду в колодце издается громкий звук. Утром и вечером уровни воды в колодце различны вследствие водопотребления и подтока грунтовых вод. Из колодца берут бутылку воды на химический анализ в школьном кабинете.
Экскурсия на реку . Отправляясь с экскурсией на реку, нужно ознакомиться с картой реки и ее бассейна. Если эта река небольшая, с учениками старших классов можно измерить скорость течения и ее расход.
Скорость течения измеряют поплавками. Выбирают два створа - верхний и нижний. Расстояние между створами принимают таким, чтобы продолжительность хода поплавка по стержню реки между ними была не меньше 25 сек. Выше верхнего створа на расстоянии 5-10 м выбирают еще один пусковой створ. Он делается для того, чтобы поплавок, брошенный в этом створе, при подходе к верхнему створу принял скорость струй потока. После разбивки створов измеряют площади живых сечений на двух створах. Измерение живых сечений проводится путем промеров глубин рейкой или шестом с делениями через равные промежутки, обычно через 1 / 50 или 1 / 20 ширины реки, вдоль бечевы, которую натягивают на каждом створе от берега до берега. Площадь живого сечения может быть вычислена по формуле: W = (н 1 + н 2 + н 3 ... н n ⋅ b, где н - измеренные глубины, b - промежутки между измерениями в метрах. В качестве поплавков применяются кружки из дерева, отпиленные от бревна диаметром 10-25 см и имеющие высоту 2-5 см. Для лучшей видимости поплавки окрашивают яркой краской или снабжают флажками. Желательно, чтобы поплавок по возможности меньше выступал над поверхностью воды во избежание действия ветра.
На реках шириной до 20 м с более или менее быстрым течением, на пусковом створе, последовательно забрасывают в район пеки 10-15 поплавков. Моменты прохождения каждого поплавка через верховой и низовой створы отмечаются по секундомеру, и вычисляется продолжительность хода поплавка Т между створами.
Скорость поплавка V поп находят по формуле
| V поп | L | , |
| T |
где L - расстояние между створами, Т - время прохождения поплавка в секундах. Из всех поплавков выбирают два, имеющие наибольшие скорости, и выводят из них V макс. пов. - среднюю максимальную поверхностную скорость воды в реке. Затем вычисляют среднюю скорость течения всей реки V ср = 0,6 V макс. пов. и среднюю площадь живого сечения W по двум створам - верховому и низовому. Расход реки Q определяется по формуле
Q = V ср × W.
Для примера укажем, что расход реки Москвы у Павшина в среднем равен около 50 м 3 в сек.
На реке измеряется температура и прозрачность воды в глубоких местах, у берега, возле ключей и притоков. Различия указывают на наличие струй течения.
Полезно провести беседу учащихся с местными рыбаками. Желательно побывать на рыбной ловле сетью, проводимой местным населением, и посмотреть представителей местной ихтиофауны.
При наблюдении за речными мелкими организмами следует обратить внимание на приспособления к жизни в быстротекущей воде. Так, личинки поденки, которых можно найти под камнями, имеют уплощенную форму, предохраняющую их от перемещения течением. Личинки поденки отличаются от подобных им личинок веснянок тремя хвостовыми нитями.
Приспособления личинок ручейников заключаются в образовании крепких домиков из окружающего материала (песчинок, листьев, палочек), благодаря чему животное защищено от повреждений при перекатывании по дну. Кроме того, личинки ручейников имеют крепкие крючки, которыми они могут цепляться за растения или другой твердый субстрат. Среди личинок ручейников есть хищники, поэтому их опасно помещать в одном аквариуме с мальками рыб.
У берегов в реках можно встретить крупных двустворчатых моллюсков (беззубку и перловицу), ползающих по дну в местах с илом, богатым органическим веществом. Они частично зарываются в ил, выставляя свои дыхательные сифоны в воду над илом, чтобы затягивать к жабрам чистую воду.
Экскурсии на озеро или пруд . На озеро можно провести несколько экскурсий:
1) для съемки плана; 2) для промера глубины; 3) для ознакомления с растениями и животными. Экскурсию на озеро можно заменить посещением тихой заводи реки, по режиму приближающейся к нему.
Первая экскурсия на озеро проводится вдоль берегов.
Если озеро или пруд невелики, то вполне возможно осуществить с учениками старших классов съемку его плана. Рекомендуется ознакомиться с методикой этого дела по книге Липина и использовать метод, в котором применяется буссоль. Два человека работают с буссолью, остальные ставят вехи и измеряют расстояния. На план наносят прибрежные места: поселки, пашни, огороды, лес, ручьи, впадающие в водоем. Дома ученики вычерчивают план в определенном масштабе. Дается задание вычислить площадь озера.
Следующая экскурсия на озеро проводится на лодках. Эту экскурсию, так же как и предыдущую, нужно проводить со старшими школьниками. Выбрав устойчивую плоскодонную лодку, плывут, пересекая озеро, по прямой линии. Если в нескольких пунктах по ходу лодки измерить глубину, то получим данные для составления продольного профиля озера.
Во время следующего выезда проводится измерение температуры, прозрачности воды и сбор живого материала. Для работы по сбору материала нужны пять учеников, минимум три ученика и учитель: гребец, рулевой, планктонист, сборщик растений и донных организмов и один человек для всех записей. Перегружать лодку лишними людьми сверх нормы ни в коем случае нельзя.
Работу распределяют так: гребец гребет и через определенные промежутки по команде руководителя останавливает лодку. Хорошо иметь якорь, который держит лодку на месте во время работ. Рулевой дает направление лодки, он же может производить записи в дневнике и писать этикетки. При остановке лодки один человек измеряет температуру (сначала воздуха в тени, затем - воды), глубину, прозрачность.
Планктонную сеточку спускает в воду планктонист на тихом ходу лодки и, держа ее едва под поверхностью воды в течение 5-7 мин., тянет за лодкой. После этого сеточку вынимает, содержимое концентрирует в нижней вороночке сетки, смывает в склянку и тут же на лодке фиксирует спиртом, приливая 1 часть спирта на 2 части воды. Можно фиксировать и формалином (5 см 3 на 100 см 3 воды) или даже раствором столовой соли (примерно 1 чайная ложка на 100 см 3 воды). В формалине организмы хорошо сохраняются, но работать с ним нужно с осторожностью и ни в коем случае не давать его в неразбавленном виде детям, так как он очень едок; этот фиксатор можно применять при работе лишь с теми школьниками, на которых можно положиться.
Один из участников поездки на лодке должен быть занят сбором растений, так как некоторые растения с берега достать невозможно. При сборе растений учитель обращает внимание учеников на расположение растений по зонам.
Растения на лодке можно собирать во влажные куски марли, снабжая этикетками, написанными карандашом на пергаментной бумаге, а по возвращении на берег поместить в папку для гербария.
Для того чтобы красиво расположить на бумаге мелкие нитчатые водоросли, нужно сначала их вместе с бумагой погрузить в воду и затем осторожно вынуть; тогда отдельные ниточки ровно лягут на листе, после чего можно их засушить.
Во время объезда на лодке учитель обращает внимание на цветение водоема. Если цветение интенсивное и придает воде густую окраску, можно прямо зачерпнуть воды в склянку, зафиксировать спиртом и затем рассматривать ее в лаборатории под микроскопом.
Специальная экскурсия проводится вдоль берега пешком для обследования литорали озера, т. е. прибрежной зоны высшей растительности. Растения собираются для гербария, откапываются корневища водных растений, берут в баночки зеленые нитчатки. Определение растений можно провести по книгам Ю. В. Рычина (1948) и А. Н. Липина (1950) или другим определителям растений. В такой экскурсии могут участвовать не только старшие, но и младшие школьники (IV класса), но программу экскурсии педагог может изменить в соответствии с уровнем знаний учащихся.
Литоральная зона с зарослями растений является наиболее оживленной и богатой организмами, так как растения представляют собой твердый субстрат для прикрепления организмов, выделяют необходимый для дыхания кислород и дают при отмирании органические остатки, служащие питанием водным животным.
Среди растительности можно встретить водяных жуков и других насекомых, а также их личинок, видимых простым глазом или через лупу.
Прежде чем ловить животных, ученик наблюдает за их поведением под водой. Он записывает, на каких растениях или на каком грунте найден данный экземпляр. В тихий летний день по берегам неглубоких водоемов хорошо видно подводное население. Пусть учащиеся попытаются, наблюдая за жуком, червем или личинкой насекомого, решить, как питается этот организм, как дышит, является ли хищником или сам становится жертвой других. Вернувшись в школу, можно рассмотреть более подробно признаки каждого организма под микроскопом.
Примерные задания для отдельных звеньев экскурсантов могут быть следующие: 1) облов сачками между растениями; 2) соскребы организмов, прикрепленных к стеблям, листьям растений и подводным камням; 3) сбор драгой организмов бентоса, живущих в иле. Полученный таким образом материал легко систематизировать по местам обитания животных и связать распределение организмов с условиями жизни.
Чтобы извлечь организмы, набранный драгой ил промывают сквозь сито (размер стороны ячеи сита 0,5 мм). Ил следует забирать с поверхностного слоя, так как именно здесь организмов больше всего. Обычно в иле живут красные личинки мотыля, черви и мелкие моллюски, рассматривать которых нужно через штативную лупу и под микроскопом, лучше в живом виде, а до этого содержать в баночке с водой. Если день жаркий и лаборатория далеко, их следует сохранить в спирту или другой фиксирующей жидкости.
При осмотре водной поверхности бросаются в глаза водомерки и мелкие темные блестящие жучки-вертячки. Рассмотреть под лупой глаз жучка: при плавании нижняя половина глаза у них погружена в воду, а потому устроена иначе, чем верхняя. Из крупных жуков чаще всего встречаются водолюб, плавунец и их личинки. Водяные жуки дышат атмосферным воздухом. Они хорошие пловцы, на что указывает строение их конечностей (рис. 11).
Водяные клопы - гладыш, гребняк, водяной скорпион - отличаются сосущим хоботком у рта.
На плавающих листьях растений ползают моллюски (крупный остроконечный прудовик, катушка, лужанка - все эти моллюски принадлежат к брюхоногим) и бывает прикреплена икра моллюсков в виде прозрачных слизистых тяжей и колец.
Ознакомление с признаками загрязнения водоемов . При обходе берегов и сборе материала нужно обратить внимание, нет ли признаков загрязнения водоема. Учитель вместе с учащимися может оказать прямую пользу, доложив в районную санитарную инспекцию или отделение Общества охраны природы о наличии загрязнения в данном месте.
Кладбища, поселки, заводы, скотные дворы - все это источники загрязнения. Однако учащиеся как старших, так и младших классов должны знать, что благодаря течениям в реках загрязняющие примеси иногда уносятся вниз по реке далеко от источников загрязнения и отлагаются в тихих заводях.
Согласно требованиям государственного стандарта (ГОСТа) чистая вода водоема не должна иметь постороннего запаха, ее окраска при наблюдении в слое высотой 10 см не должна быть ясно выражена, в водоеме не должно образовываться сплошных плавающих пленок на поверхности. Эти требования ГОСТа нужно принимать во внимание. На экскурсии можно зачерпнуть с собой воды в бутылку для исследования в лаборатории.
Если у берега водоема заметны следы нефти на прибрежных растениях и на камнях, если чувствуется посторонний запах, например фенола, сероводорода, нефти и др., на поверхности воды плавают пленки нефти и сор или даже образуются скопления лепешек сине-зеленого или черного цвета - это значит, что водоем загрязнен. Из загрязненных водоемов нельзя пить воду, в них купаться, а собирать пробы надо осторожно, чтобы не получить вреда. Пробу из скоплений сине-зеленых водорослей на поверхности воды нужно взять в баночку для просмотра под микроскопом. Учет степени загрязнения по химическому анализу или по микроскопированию проб доступен для учащихся не ниже VII класса.
Одним из приемов отличия чистых водоемов от загрязненных является микроскопический анализ состава прибрежных обрастаний, образующих кайму на подводных предметах у уреза воды.
Практически чистые водоемы характеризуются ярко-зелеными обрастаниями водорослей из группы зеленых (кладофора, эдогоний и др.) или же буроватым налетом диатомовых водорослей. В чистых водоемах никогда не бывает белых хлопьевидных обрастаний, характерных для загрязненных водоемов.
Обрастания сине-зеленого цвета, состоящие из водорослей группы сине-зеленых (ряд видов осцилляторий), характеризуют уже не чистую, а загрязненную воду (с избытком органического загрязнения). Подобные же обрастания бывают и в стоке с избытком общей солености.
Фекально-бытовые стоки дают бело-сероватые хлопьевидные обрастания, состоящие из прикрепленных инфузорий (кархезиум, сувойки). Такие обрастания указывают на плохую очистку сточной воды после очистных сооружений.
Почти не отличаются от них по внешнему виду беловато-палевые слизистые налеты нитчатых бактерий сферотилус, также развивающиеся в зоне, загрязненной органическими веществами. Сферотилус иногда дает мощные, подобные войлочным, подушки.
Попадание в водоем ядовитых стоков в больших концентрациях может вызвать полную или частичную гибель живых организмов. Поэтому сравнение состава животных выше выпуска и ниже выпуска загрязненной воды даст нам представление о степени вредного влияния стока на водоем. Полное отсутствие обрастаний ниже стока также указывает на сильное (ядовитое, токсическое) действие стоков.
При обследовании следует обратить внимание на состояние высшей (цветковой) водной растительности - рдестов, тростников, камышей и др. Ядовитые стоки могут угнетать растительность, и, наоборот, наличие биогенных солей (азота, фосфора, как это имеет место, например, в стоках с фосфоритных рудников) вызывает чрезмерно усиленное развитие растительности.
Если ознакомление с озером или рекой может быть продолжено зимой, то можно более достоверно установить степень загрязнения. Зимний сезон является как бы пробным камнем, так как зимой водоем изолирован льдом от воздуха и запас кислорода в случае сильного загрязнения может оказаться недостаточным на долгую зиму. При недостатке кислорода происходит замор, и заснувшая рыба всплывает в прорубях.
Горячей порой по охране водоемов у школьников и юннатов должна быть весна, перед половодьем. В этот момент тают снега и обнажаются все загрязнения по берегам водоемов. Если вовремя не позаботиться об очистке берегов, то весенняя талая вода и половодье смоют всю грязь в водоем, принося вред рыбному хозяйству, и надолго лишат население возможности пользования водой. Задача школьников состоит в том, чтобы вместе с учителем под руководством санитарного врача организовать местных жителей для своевременной уборки промышленного и бытового мусора с берегов водоема.
Загрязнение водоемов пагубно отражается на рыбах. От недостатка кислорода в воде или большого количества ядовитых веществ наступает замор рыбы - удушье, причем без видимых изменений органов и тканей. При сильном загрязнении ядовитыми веществами рыба иногда беспорядочно мечется, всплывает на поверхность, ложится на бок, делает резкие движения по кругу или выпрыгивает из воды и, как бы обессиливая, опускается на дно с широко раскрытыми жаберными крышками.
В случае хронического отравления сазана, леща, язя отмечается явление водянки: ерошение чешуи с большим скоплением жидкости под ней. Часто заметно пучеглазие. Заметны изменения и внутренних органов: печень вместо нормальной вишневой окраски и сравнительно плотной консистенции становится грязно-беловатой, иногда мраморной, дряблой, в некоторых случаях представляет бесформенную массу. Почки также часто имеют грязновато-белую окраску и дряблую консистенцию. Однако подобные изменения наблюдаются также и при заболевании рыб краснухой.
Все эти признаки отравления можно наблюдать на рыбах, которых ребята могут либо выловить сами, либо осмотреть у рыбаков. Полезно рассказать и рыбакам о перечисленных признаках отравления рыб. Учащиеся седьмых классов, знакомые с анатомией рыб, могут сами вести такие беседы.
Обработка экскурсионного материала
Определение материала . После экскурсии собранный материал должен быть приведен в порядок и обработан в школе.
Ученики шестых классов определяют водные растения по определителям. Можно определять не только по цветущим экземплярам, но и по одним листьям (по книге Ю. В. Рычина, 1948).
Чтобы быстрее разобраться в особенностях строения организмов, учитель предварительно сам определяет массовые формы, записывает их основные признаки и затем раздает каждому из учеников по экземпляру одного и того же вида для рассмотрения под лупой или микроскопом.
В качестве примера приведем рассмотрение личинки стрекоз "коромысла" (с учащимися VI-VII классов). Это крупная личинка. Она имеет три пары членистых ножек, как и все насекомые. Оболочка личинки - твердая хитиновая. Посадим живую личинку в глубокое блюдце с водой и понаблюдаем ее движение. У нее реактивный способ движения: из заднего конца кишечника выбрасывается струя воды, и личинка тем самым делает прыжок вперед. Иногда можно найти пустые шкурки личинок, из которых уже высвободилась взрослая стрекоза. Личинка с нижней стороны головы имеет маску, прикрывающую нижнюю челюсть. Если взять осторожно неживую личинку в левую руку, то пинцетом или палочкой можно оттянуть маску вперед. Она служит личинке для ловли добычи.
Если ученики за неимением времени не могут воспользоваться определителями, то достаточно им сообщить названия отдельных крупных представителей фауны и указать только некоторые самые характерные признаки. Очень полезно зарисовать животных, хотя бы 2-3 экземпляра. К зарисовкам нужно подходить строго: рисунок должен быть сделан не с книги, а с натуры, похож на объект и отражать характерные признаки.
Для учеников шестых классов доступным является рассматривание под штативной лупой жуков, водяных клопов, личинок насекомых, мелких моллюсков, пиявок.
Самостоятельную работу с микроскопом и зарисовки препаратов можно доверить старшим школьникам только после приобретения ими навыка в кружке.
Под микроскопом рассматривают: 1) водоросли, создающие цветение водоема; 2) загрязненные пленки со скоплениями водорослей; 3) нитчатые водоросли; 4) загрязненные обрастания, снятые с предметов в прибрежной части озер и рек; 5) мелкие органы водных животных, которые являются характерными признаками видов, например жаберные лепестки поденок; 6) дафний (их рассматривают целиком и лучше в живом виде); 7) планктон (рассматривают в капле в живом виде или зафиксированный спиртом).
Под микроскопом видно, что обрастания, имеющие зеленый цвет, состоят из нитчатых зеленых водорослей (смотреть следует под большим увеличением микроскопа; препарат подготавливает учитель). Нитчатые водоросли в каждой клеточке имеют зеленый хроматофор в виде пластинки, спирали или зерен.
В загрязненной зоне обнаруживаются бесцветные нити грибов, плесеней или нитчатых бактерий. Эти нити очень тонки, иногда их диаметр достигает всего лишь нескольких микронов (1 микрон равен 1/1000 миллиметра). На нитях видно деление на клеточки (при большом увеличении).
В загрязненной зоне встречаются также беловатые обрастания. Под микроскопом среди них можно различить инфузорий - сувоек, и других, имеющих форму колокольчика, прикрепленных нитевидной ножкой к твердому субстрату.
Наблюдения и опыты над живыми объектами . Некоторых животных можно посадить в аквариум для наблюдений за их движением, дыханием и питанием. Так можно поступить с жуками, личинками стрекоз, водяными клопами, моллюсками, катушкой и прудовиком. Чтобы определить ядовитость речной воды в результате впадения в нее промышленного стока, в старших классах школ вполне возможно поставить трехсуточный опыт на выживаемость водных организмов в этой воде. Для испытания лучше всего использовать дафний, но можно также пиявок или моллюсков; личинки поденок и мотыль для этого не годятся, так как эти последние плохо живут в лабораторных условиях. Дафний вылавливают в любом небольшом прудике и содержат до опыта в банке с чистой водой. В небольшие колбочки наливают той воды из водоема, которую хотят испробовать на ядовитость. Для сравнения в другие точно такие же колбочки наливают заведомо чистой речной воды. В каждую колбочку помещают по 10-12 штук дафний. Пересаживать дафний надо маленькой редкой сеточкой быстро и осторожно, стараясь не обсушивать и не помять рачков. Сразу же после пересадки проверить, хорошо ли сохранились рачки, и те колбы, где они плохо сохранились, исключить из опыта. В оставшихся колбах наблюдать за состоянием организмов в течение 2-3 суток. Если дафнии и в опыте и в контроле нормально плавают, то, значит, вода безвредна для водоема.
Химические анализы воды . При наличии в школе химической лаборатории можно провести некоторые химические анализы воды, например, определение активной реакции (кислотности и щелочности) воды. Для этого берут одну пробу из водоема вблизи спуска сточных вод и для сравнения другую - из его чистого участка. В обе пробы прибавляют по 2-3 капли индикатора метилоранж, который меняет окраску от красного в кислой среде до желтого - в щелочной. В случае загрязнения промышленными стоками окраска испытуемой и контрольной пробы будет разная.
Цветность воды определяют в цилиндрах высотой 10 см, сравнивая загрязненную воду с дистиллированной.
Определение жесткости воды из колодца проводится с мыльной пеной. Нужно сделать раствор мыла в спирте. В ряд колбочек или бутылочек налить воду из разных колодцев, а в одну из них дистиллированную. Затем следует постепенно добавлять из бюретки или пипетки мыльный раствор, взбалтывая жидкость в колбочке. В дистиллированной воде пена образуется от нескольких капель мыла, а чем жестче вода, тем больше необходимо мыла для образования пены.
Оформление материала . Материалы, собранные на экскурсии, оформляются для школьного музея следующим образом.
Водяные цветковые растения собираются в гербарий на листах в папке или на стенде под стеклом. Можно сделать плакат-схему распределения водяной растительности пруда по зонам (см. рис. 4).
Результаты съемки плана пруда и измерений глубин вычерчиваются в виде чертежа-схемы, а также макета пруда, с нанесением берегового ландшафта и прибрежных населенных пунктов.
Расчеты площади озера, количества воды в озере, расхода воды в реке, скорости течения реки можно сравнить с данными измерений районного водомерного поста.
Коллекции водяных насекомых делаются в сухом виде на булавочках в коробках, личинок насекомых сохраняют в пробирках или баночках со спиртом, залитых парафином, с этикетками.
Рисунки микроскопически малых форм и рисунки, сделанные при определении видов, с указанием отличительных признаков, оформляются в виде альбома. Составляется также альбом или выставка фотографий, сделанных самими учащимися на водоеме.
Заключительная беседа учителя посвящается народнохозяйственному значению данного водоема, возможности разведения в нем рыбы или рыболовства, степени загрязнения водоема и мерам его охраны.
Литература
Грибанов Л. В., Гордон Л. М., Повышение интенсивности - главное в развитии прудового рыбоводства СССР, Сб. "Использование прудов для интенсивного рыбоводства, М., 1961.
Дорохов С. М., Ляйман Э. М., Кастин Б. А., Соловьев Т. Т., Сельскохозяйственное рыбоводство, изд. МСХ СССР, М., 1960.
Елеонский А. Н., Прудовое рыбоводство, Пищепромиздат, М., 1946.
Жизнь пресных вод СССР, под ред. Жадина В. И., изд. АН СССР, М. - Л., 1940-1956.
Кульский А. А., Химия и технология обработки воды, 1960.
Ландышевский В. П., Школа и рыбоводство. Гос. уч. пед. изд., М., 1960.
Липин А. Н., Пресные воды и их жизнь, М., 1950.
Мартышев Г. В. и др., Прудовое рыбоводство в колхозах и совхозах, 1960.
Поляков Ю. Д., Пособие по гидрохимии для рыбоводов, Пищепромиздат, М., 1960.
Райков Б. Е. и Римский-Корсаков М. Н., Зоологические экскурсии, 1938.
Рычин Ю. В., Флора гигрофитов, 1948.
Скрябина А., Моя работа с юннатами, изд. "Молодая гвардия", 1960.
Черфас Б. И., Рыбоводство в естественных водоемах, Пищепромиздат, М., 1956.
Жадин В. И., Герд С. В., Реки, озера и водохранилища СССР, их фауна и флора, Учпедгиз, 1961.
Основными источниками загрязнения водоемов являются бытовые сточные воды и стоки промышленных предприятий. Поверхностный сток (ливневые воды) является непостоянным по времени, количеству и качеству фактором загрязнения водоемов.
Загрязнение водоемов происходит также отходами водного транспорта и лесосплава. По «Санитарным нормам и правилам охраны поверхностных вод от загрязнения» (№ 4630-88) водоемы и водостоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населения. Критерий загрязненности воды - ухудшение качества вследствие изменения органолептических свойств и появления веществ, вредных для человека, животных, птиц, рыб, кормовых и промысловых организмов, а также повышение температуры воды, изменяющей условия для нормальной жизнедеятельности водных организмов.
Водопользование различают двух категорий: к первой категории относится использование водного объекта в качестве источника централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второй категории - использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения, а также использование водных объектов, находящихся в черте населенных мест. Пункты водопользования первой и второй категории определяются органами и учреждениями санитарноэпидемиологической службы с обязательным учетом официальных данных о перспективах использования водного объекта для питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения.
При сбросе сточных вод в черте города (или любого населенного пункта) первым пунктом водопользования является данный город (или населенный пункт). В этих случаях требования, установленные к составу и свойствам воды водоема или водотока, должны относиться к самим сточным водам.
Основными элементами водно-санитарного законодательства являются гигиенические нормативы или ПДК - максимально допустимые концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшают гигиенические условия водопользования. ПДК служат основой предупредительного и текущего санитарного надзора. Лимитирующий признак вредности, по которому установлена ПДД: санитарно-токсикологический (c.-т.), общесанитарный (общ.) и органолептический (орг.). Лимитирующий признак вредности учитывается при одновременном содержании нескольких вредных веществ. В случае присутствия в воде нескольких веществ I и II классов опасности сумма отношений этих концентраций (С1, С2. Сn) каждого из веществ в водном объекте к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:
В соответствии с классификацией химических веществ по степени опасности они разделяются на 4 класса: I класс -чрезвычайно опасные, II класс - высокоопасные, III класс - опасные, IV класс - умеренно опасные. В основу классификации положены показатели, характеризующие степень опасности для человека веществ, загрязняющих воду, в зависимости от общей токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные побочные явления.
Состав и свойства воды водного объекта в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования не должны превышать нормативы, представлены в табл. 16-18; водных объектов для рыбохозяйственных целей - в табл. 19 (нормативы утверждены 24.10.83; № 2932-83-04.07.86; № 42-121-4130-86).
| Таблица 16. ПДК вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования |
*" В пределах лопусіимых расчетом на содержание органических веществ в воле водоемов и по показателям ВПК и растворенного кислорода.
*2 Опасно при поступлении через кожу.
*3 Для неорганических соединений
*4 С учетом кислородного режима для зимних условий.
*5 ПДК фенола-0.001 мг/л - указана для летучих фенолов, придающих воде хлорфенольний запах при хлорировании (метод пробного хлорирования); ПДК относится к водным объектам хозяйственно-питьевого водопользования при условии применения хлора для обеззараживания воды в процессе ее очистки на водопроводных сооружениях или при определении условий сброса сточных вод, подвергающихся обеззараживанию хлором В иных случаях допускается содержание суммы летучих фенолов в воде водных объектов я концентрации 0,1 мг/л.
*6 Имеется в виду фтор также в соединениях.
*7 С учетом хлорпоглошаемости воды водоемов.
*8 Цианиды простые и комплексные (за исключением цианоферратов) в расчете на циан.
Таблица 17. Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования
Таблица 18. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования
Таблица 19. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей
Санитарная охрана малых рек. Высокая антропогенная нагрузка обусловливает потенциальную опасность ухудшения качества воды и нарушения условий водопользования на отдельных участках малых рек (водотоки протяженностью до 200 км), повышает риск возникновения кишечных инфекций и интоксикаций у населения в связи с поступлением сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, пестициды, соли тяжелых металлов и др.
Малые реки обычно имеют небольшой расход воды, малую водообеспечениость и глубину, небольшую скорость течения, что обусловливает сравнительно неблагоприятные условия смешения и соответственно разбавления загрязнений. Малые реки, являясь начальным звеном речной сети, оказывают влияние на всю гидрографическую сеть; возможно расходование значительной части (всего стока) на местные хозяйственные нужды, задержание его на водосборах (водохранилища, пруды).
Образование водохранилищ и прудов имеет положительное значение (увеличение объема, естественное отстаивание и аэрация воды). Вместе с тем уменьшение проточности водоемов в условиях хозяйственной деятельности может отрицательно сказываться на интенсивности процессов самоочищения, ухудшать разбавление загрязнений, сопровождаться «цветением» с ухудшением органолептических свойств воды, а в период отмирания водорослей - к появлению в воде токсичных продуктов их разложения.
Основными задачами государственного санитарного надзора являются: характеристика состояния реки и оценка качества воды; выявление основных источников загрязнения; обоснование гигиенических мероприятий по защите малых рек от загрязнения и обеспечению благоприятных условий водопользования населения; контроль за их выполнением.
Особое внимание с гигиенических позиций должно быть уделено определению качества воды малых рек в контрольных створах, которые следует устанавливать в соответствии с существующим и намечаемым использованием реки, наличием источника загрязнения выше по течению от пункта водопользования: на участках, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения; в черте населенного пункта; в местах массового отдыха населения. Створы наблюдения следует располагать на 1 км выше по течению от пунктов хозяйственно-питьевого водопользования и мест массового отдыха (исключение составляют случаи, когда санитарная ситуация требует более близкого размещения). По каждому створу необходимо иметь сведения о расстоянии от ближайшего источника загрязнения и средних расходах воды в год 95 % обеспеченности.
Санитарная характеристика дается на основании: результатов лабораторных исследований качества воды в контрольных створах; данных об источниках загрязнения и составе сточных вод; результатов анализов сточных вод, поступающих в водоемы, с целью определения соответствия сброса требованиям «Санитарных норм и правил охраны поверхностных вод от загрязнения» № 4630-88; получения необходимой информации органов и учреждений Минводхоза, Госкомгидромета, других учреждений, осуществляющих контроль за использованием и охраной вод; опроса населения и анализа заявлений граждан об условиях водопользования.
На участках рекреационного водопользования вода исследуется 2 раза до начала купального сезона и 2 раза ежемесячно в период купального сезона, при анализах можно ограничиться органолептическими (запах, окраска, плавающие примеси, пленка) и бактериологическими (коли-индекс) показателями.
В случаях централизованного хозяйственно-питьевого водопользования кратность отбора проб и перечень показателей качества воды устанавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора» (не менее 12 раз в год ежемесячно) .
В черте населенных мест кратность отбора проб устанавливается местными органами санитарно-эпидемиологической службы в зависимости от санитарноэпидемической ситуации.
Предупредительный санитарный надзор за санитарным состоянием малых рек осуществляется при рассмотрении проектов зон санитарной охраны источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и прибрежных полос (зон), норм предельно допустимых сбросов (ПДС) и других проектных материалов, представляемых на согласование.
При оценке санитарного состояния малых рек и контроле за осуществлением мероприятий по их охране в первую очередь следует учитывать основные (приоритетные) виды их загрязнения; стоки животноводческих комплексов, ферм, птицефабрик, мест выпаса и водопоя скота; поверхностные стоки с жилых, сельскохозяйственных и производственных территорий, а в южных районах - возвратные и коллекторно-дренажные воды; стоки оздоровительных учреждений; водоотлив в местах добычи полезных ископаемых (руды, угля, нефти), сброс продувочных вод оборотных систем водоснабжения крупных промышленных объектов, сточных вод химчисток и т. д.; промышленные стоки в районах расположения территориально-производственных комплексов, отдельных крупных производств и промышленных узлов; использование участков малых рек населением в рекреационных целях. Сброс в малые реки сточных вод животноводческих (свиноводческих) комплексов и птицефабрик без полной биологической очистки запрещается (подробно см. «Методические указания по гигиенической оценке малых рек и санитарному контролю за мероприятиями по их охране в местах водопользования» № 3180-84).
Санитарная охрана прибрежных вод морей. Согласно «Правилам санитарной охраны прибрежных вод морей» (№ 121074; см. также «Методические указания по гигиеническому контролю загрязнения морской среды» № 2260-80), прибрежный охраняемый район моря определяется границами района фактического и перспективного морского водопользования населения и двух поясов зоны санитарной охраны (ЗСО): район непосредственного водопользования - участки моря, используемые в культурно-бытовых и оздоровительно-лечебных целях при ширине в сторону моря не менее 2 км; пояс I ЗСО - для предотвращения превышения нормативных показателей микробного и химического загрязнения воды в пределах фактического и перспективного водопользования от организованных выпусков сточных вод (по береговой протяженности и ширине в сторону моря не менее 10 км от границы района водопользования); пояс II ЗСО - для предотвращения загрязнения воды района водопользования и I пояса ЗСО со стороны моря от морских судов и промышленных объектов по добыче полезных ископаемых. Границы этого пояса определяются в сторону моря границами территориальных вод для внутренних и внешних морей в соответствии с требованиями принятых СССР международных конвенций.
Запрещается сбрасывать в море сточные воды, которые могут быть устранены путем рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения или за счет устройства бессточных производств; содержащие вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации (ПДК). Запрещаются сбросы очищенных промышленных и бытовых сточных вод (включая судовые) в границах района водопользования. Требования к составу и свойствам морской воды района водопользования 1 и I пояса ЗСО см. в табл. 20.
В местах массового купания дополнительным показателем загрязнения является количество стафилококков в воде; сигнальное значение - повышение их количества более 100 в 1 л (в местах водозаборов плавательных бассейнов с морской водой количество бактерий группы кишечных палочек и энтерококков соответственно не более 100 и 50 в 1л).
Для I пояса ЗСО коли-индекс сточных вод не более 1000 при концентрации свободного хлора не менее 1,5 мг/л. При отведении сточных вод с берега за пределы I пояса ЗСО микробное загрязнение морской воды на границе I-II поясов зоны не должно превышать по колииндексу 1 млн.
ПДК вредных веществ распространяются на водозаборы хозяйственнопитьевого и оздоровительно лечебного использования морских вод и районы морского водопользования (временно до разработки нормативов для прибрежных вод морей).
Для прибрежных районов морей со специфическими гидрологическими условиями и неудовлетворительными с гигиенической точки зрения санитарными, гидрофизическими и гидрологическими особенностями района, обусловливающими застойные явления или концентрацию загрязнений в прибрежных водах, требования и нормативы для I пояса ЗСО следует относить к сточным водам без учета возможного смешения и разбавления их морской водой.
Для предотвращения загрязнения прибрежного охраняемого района моря от судов в портах, портовых пунктах и от судов, стоящих на рейдах, должна обеспечиваться возможность сброса сточных вод (через сливные устройства, ассенизационные суда и др.) в общегородскую
Таблица 20. Требования к составу и свойствам морской воды района водопользования 1 и I пояса ЗСО
канализацию; твердые отбросы, отходы и мусор подлежат сбору в специальные емкости на борту судна и сдаче на берег для последующей утилизации и обезвреживания.
Для очистки акватории моря от нефти (нефтепродуктов) порты и портовые пункты должны иметь оборудование - специальные механизмы, суда или плавсредства, обеспечивающие сбор нефти и последующую утилизацию нефтяных остатков.
При разведке и разработке богатств континентального шельфа необходимо предусматривать охранные мероприятия по предотвращению загрязнения шельфа и водной среды над ним промышленными и бытовыми отходами производства.
Условия спуска а очных вод. Требования к условиям спуска сточных вод в водные объекты распространяются на выпуски всех видов производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод населенных мест (городских, сельских)
и отдельно стоящих жилых и общественных зданий, в том числе шахтных вод, сбросных вод водяного охлаждения, гидрозолоулавливания, нефтедобычи, гидровскрышных работ, сбросных вод с орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных территорий, включая обрабатываемые ядохимикатами, и других сточных вод любых объектов независимо от их ведомственной принадлежности (требования распространяются и на ливневую канализацию).
Условия спуска сточных вод в водные объекты определяются с учетом степени возможного смешения и разбавления сточных вод с водой водного объекта на пути от места выпуска сточных вод до расчетного (контрольного) створа ближайших пунктов хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного водопользования" качества воды водоемов и водотоков выше места проектируемого сброса сточных вод. Учет процессов естественного самоочищения вод от поступающих в них веществ допускается, если процесс самоочищения достаточно резко выражен и его закономерности достаточно изучены.
Санитарный надзор за очистными канализационными сооружениями. Под канализацией понимают комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих сбор и удаление сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. При механической очистке происходит разделение жидкой и твердой фаз сточных вод: решетки, песколовки, отстойники, септики, двухъярусные отстойники. Жидкая часть сточных вод подвергается биологической очистке (естественной или искусственной) : естественная - на полях фильтрации, полях орошения, в биологических прудах; искусственная - в биофильтрах, аэротенках. Обработку ила (осадка сточных вод) производят на иловых площадках, в метантенках или на установках по механическому обезвоживанию и термической сушке.
Санитарный надзор включает осмотр очистных сооружений и оценку эффективности их работы путем систематического посещения сооружений, лабораторного контроля, выявления влияния на санитарное состояние водоема. Размеры земельных участков сооружений, канализации при искусственной биологической очистке приведены в табл. 21.
| Таблица 21. Размер земельных участков очистных сооружений канализации при искусственной очистке |
Размеры санитарно-защитных зон между очистными канализационными сооружениями и жилыми кварталами или пищевыми предприятиями см. в СН 245-71.
Территория очистных сооружений должна быть благоустроена, озелена, освещена и ограждена. Сооружения для механической очистки сточных вод включают решетки, песколовки, отстойники.
При осмотре решеток важно обратить внимание на своевременность удаления с решеток задержанных веществ (забивание решеток обнаруживается внешне по количеству находящихся на решетке отходов и по поднятию уровня сточной жидкости перед решеткой на 5-8 см).
Правильная работа песколовки обеспечивается своевременным удалением осадка; при скоплении осадка наступает вынос взвешенных веществ из отстойника.
Отстойники применяют для предварительной очистки сточных вод (если требуется биологическая очистка) или как самостоятельные сооружения (если из сточных вод необходимо выделять только механические примеси). В зависимости от назначения отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные устанавливают до сооружений биологической обработки сточных вод, вторичные - после этих сооружений. По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонталные, вертикальные и радиальные.
Первичные отстойники могут обеспечить эффект осветления жидкости до 60 % (чаще в пределах 30-50 %).
К сооружениям для обработки осадка сточных вод относятся септики, отстойники и осветлители, перегниватели, метантенки, иловые площадки Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости, длительное хранение и перегнивание выпавшего осадка (осадок хранится от 6 до 12 мес и под влиянием анаэробных микроорганизмов разрушается, нерастворимые органические вещества превращаются частью в газообразный продукт, частью в растворимые минеральные соединения); сточная жидкость подвергается осветлению в течение 1-3 сут, что обеспечивает относительно высокий эффект осветления. Двухъярусные отстойники применяют для очистных станций производительностью до 10 000 м3/сут. Осадок, выпавший в иловую камеру, сбраживается под влиянием анаэробных бактерий с образованием метана, углекислоты и сероводорода.
Нормально процесс анаэробного разрушения органических веществ протекает в щелочной среде (pH 8,0). Кислотность среды служит показателем нормальной работы этих сооружений. Процесс перегнивання осадка занимает длительное время (60-180 дней). Осадок считается технически созревшим, когда он легко отдает влагу при сушке и не издает дурного запаха. Хорошо перегнивает осадок бытовых вод.
Осветлитель-перегниватель состоит из осветлителя с естественной аэрацией и концентрически расположенного вокруг него перегнивателя. Метантенк представляет собой цилиндрический или прямоугольный железобетонный резервуар с коническим днищем. В метантенках газ, получающийся в результате брожения, собирается в колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия, откуда отводится для использования. Чтобы ускорить процессы брожения, используют различные приемы, например подогрев ила и его перемешивание. Сброженный осадок имеет высокую влажность. Существуют различные приемы сушки осадка; самый распространенный - сушка на иловых площадках. Иловые площадки состоят из спланированных участков земли (карт), окруженных со всех сторон земляными валиками.
При обследовании иловых площадок необходимо обращать внимание на общий режим работы площадок (количество карт) - толщину слоя принятой нагрузки, периоды подсушки, степень подсушки, систему вывоза и использования осадков, отсутствие или наличие перегрузки площадок осадками. Слой ила на картах должен быть 20-30 см летом и на 10 см ниже высоты валиков зимой. При перегрузке период подсушки сокращается, грунт площадок заиливается, условия труда по снятию осадков с площадок и его вывоза затрудняются.
Земледельческие поля орошения (ЗПО) предназначаются для круглосуточного и круглогодичного обезвреживания сточных вод, которые используются для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур. Согласно «Санитарным правилам устройства и эксплуатации земледельческих полей орошения» (№ 3236-85) не допускается устройство ЗПО на территории I и II поясов зоны санитарной охраны источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения; на территории выклинивания водоносных горизонтов и трещиноватых пород и карстов; в пределах округа санитарной охраны курортов; при глубине залегания грунтовых вод от поверхности земли менее 1,25 м на песчаных и супесчаных почвах и менее 1 м на суглинистых и глинистых почвах.
Для сбора дренажных вод с последующим использованием их на орошение необходимо предусматривать устройство прудов-накопителей.
Между населенными пунктами и территорией ЗПО устанавливается санитарно-защитная зона, ширина которой находится в зависимости от способа полива и должна быть (не менее): при внутрипочвенном орошении - 100 м; при поверхностном поливе - 200 м; при дождевании: а) короткоструйными аппаратами - 300 м, б) среднеструйными - 500 м, в) дальнеструйными - 750 м. Санитарно-защитная зона до магистральных дорог должна составлять не менее 100 м, включая полосу отчуждения.
По границам орошаемых полей со стороны населенных пунктов предусматривают устройство санитарно-защитных лесополос шириной не менее 15 м, а вдоль магистральных дорог - 10 м.
Поля фильтрации служат для очистки жидкой фазы сточных вод. При выборе территории для их расположения руководствуются теми же правилами (см. выше, № 3236-85). Наиболее подходящими грунтами для полей фильтрации являются пески и супеси.
При санитарном надзоре за эксплуатацией полей орошения и полей фильтрации внимание должно быть обращено на условия фильтрования сточной жидкости через почву (обеспечение нормальной скорости фильтрации): периодичность напуска сточной жидкости, правильность планирования площадок, систематичность перепашки почвы площадок, своевременность нарезки борозд, борьба с сорняками, отсутствие перегрузки полей и отдельных их площадок (карт) сточной жидкостью. Важно содержание лотков и каналов, подводящих жидкость к полям и отдельным картам полей, которые должны быть свободны от засоров и зарослей травы. Задвижки для переключения подачи жидкости по разным площадкам должны быть в исправности. Система валиков должна надежно защищать от разлива стоков на окружающую карты территорию. Необходимо вести систематическое наблюдение за повышением уровня грунтовых вод под влиянием орошения.
Биологические фильтры состоят из непроницаемого основания, дренажа, боковых стенок, фильтрующего материала и распределительных устройств. Биофильтр состоит из емкости; фильтрующей загрузки; распределительного устройства, обеспечивающего равномерное (с небольшими интервалами) орошение поверхности фильтрующей загрузки; днища с дренажем, посредством которого отводится очищенная вода и через который поступает в тело биофильтра необходимый для окислительного процесса воздух. Материал фильтрующей загрузки должен быть достаточно пористым, прочным и стойким против разрушения от механических и химических воздействий (котельный шлак, определенные сорта угля, кокс, гравий, щебень твердых пород и хорошо обожженный керамзит). Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней вследствие адсорбции взвешенные и коллоидные органические вещества (не осевшие в первичных отстойниках), которые создают биопленку, заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса активной биологической пленки (отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра). Эффект очистки биофильтров очень высок (по БПКб 90 % и более). Лабораторный контроль за работой биофильтров производят путем отбора проб поступающей и выходящей сточной жидкости (средние пробы, взятые отдельными порциями через каждые 30 мин в течение 4-6 ч). Определяют температуру, внешний вид, запах, прозрачность, нерастворимые вещества и их зольность, окисляемость, БПК, стабильность, растворенный кислород, азот аммонийный, нитраты, нитриты, хлориды. На эффективно работающих фильтрах сточная жидкость становится прозрачной, мутность исчезает; фекальный запах воды меняется на землистый; прозрачность увеличивается до 20-30 см по Снеллену; количество нерастворимых веществ уменьшается незначительно, так как вода как биофильтр поступает уже отстоенная; окисляемость падает на 60- 80 %; биохимическая потребность в кислороде уменьшается на 80-95 %; относительная стабильность возрастает до 80-90 %; азот аммонийный почти полностью переходит в азот нитратов, а нитриты находятся в незначительных количествах (до долей миллиграмма в 1 л); растворенный кислород появляется в количестве 3-8 мг/л; концентрация хлоридов в сточной жидкости не изменяется.
Аэрофильтр интенсивно продувается снизу вверх воздухом, поэтому процесс окисления проходит интенсивнее, чем в биофильтрах (приблизительно в 2 раза), и, следовательно, количество очищаемой сточной жидкости в данном случае может быть значительно выше. В зависимости от климатического пояса и мощности сооружения био- и аэрофильтры должны размещаться в отапливаемых помещениях или неотапливаемых помещениях облегченной конструкции. При контроле за эксплуатацией био- и аэрофильтров необходимо следить за равномерным распределением сточной жидкости по поверхности биофильтра, исправным состоянием загрузочного материала, содержанием в чистоте дренажного пространства под фильтром и отводящих лотков. При поверхностном заиливании фильтрующего материала и застаивании воды на поверхности фильтра следует разрыхлять заболоченные места и промывать их струей воды под напором.
Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости (постоянно перемешиваются сжатым воздухом или специальными приспособлениями). Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов - минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости. Смесь сточной жидкости с активным илом должна аэрироваться на всем протяжении аэротенка (воздуходувками). Контролируя работу аэротенка, необходимо следить прежде всего за соблюдением продолжительности пребывания в нем сточной жидкости, содержанием требуемого количества активного ила и режимом подачи воздуха по всей площади аэротенка, своевременным удалением и обработкой избытка активного ила. Лабораторный контроль эффективности работы аэротенка проводят по тем же показателям, что и на биологических фильтрах.
Вторичные отстойники предназначены для задержки биологической пленки из сточной жидкости после биофильтров или активного ила, поступающего с жидкостью после аэротенков. Кроме того, их используют как контактные резервуары, когда в сточную воду подают хлорный раствор. Вторичные отстойники, составляющие с аэротенками технологически связанные сооружения, служат только для отделения активного ила от очищенной в аэротенке сточной воды. Продолжительность отстаивания иловой смеси во вторичном отстойнике 1-0,5 ч (ил из вторичного отстойника удаляют полностью). Необходимо соблюдать равномерность поступления и выхода сточной воды из вторичного отстойника (меньше 1 мг/л).
Биологические, или очистные, пруды применяются как самостоятельные очистные устройства или в качестве сооружений по доочистке сточных вод, предварительно обработанных на биологических сооружениях (биофильтрах, аэротенках). В первом случае сточные воды, пройдя отстойники, разбавляются до поступления в пруды 3-5 объемами технической или хозяйственно-питьевой воды. При эксплуатации прудов нагрузку на них принимают: для отстоенных сточных вод без разбавления - до 250 м3/га в сутки, для биологических очищенных - до 500 м3/га в сутки. Средняя глубина в биологических прудах должна быть не более 1 м и не менее 0,5 м. Весной, перед пуском биологических прудов в эксплуатацию, производят вспашку их дна, заполняют пруды сточной водой и выдерживают почти до полного исчезновения из нее аммонийного азота. Срок «созревания» прудов для средней полосы СССР - не менее 1 мес. Осенью после окончания работы биологических прудов воду из них выпускают (зимой биологические пруды эксплуатируют намораживанием на них льда).
Поскольку сточные воды любого населенного пункта должны расцениваться как содержащие патогенные микробы, обеззараживание должно быть предусмотрено во всех случаях применения искусственной очистки. В настоящее время обеззараживание сточных вод предусматривается как после механической, так и биологической очистки. Обеззараживание проводят жидким хлором: доза активного хлора после механической очистки не менее 30 мг/л, после неполной биологической - 15 м/л, после полной искусственной биологической очистки - 10 мг/л. На небольших очистных сооружениях производительностью до 1000 м3/сут допускается применение хлорной извести.
Хлорирование сточной жидкости производят в специальных контактных резервуарах, устраиваемых по типу горизонтальных или вертикальных отстойников. Продолжительность контакта хлора с жидкостью должна быть не менее 30 мин, поэтому если очищенная вода проходит от станции очистки до водоема в течение 30 мин и более, то контактных резервуаров можно не устраивать. Содержание остаточного активного хлора в сточной жидкости не менее 1,5 мг/л служит показателем достаточной глубины ее обеззараживания.
При контроле за работой хлораторной установки необходимо учитывать тщательность перемешивания хлора со сточной жидкостью, равномерность подачи хлора, время контакта хлора со сточной жидкостью. Осадки, накапливающиеся на дне контактных бассейнов, необходимо удалять через 2-3 дня. На каждую установку обязательно составляют инструкцию по хлорированию стоков, хранению хлора и по технике безопасности.
При решении вопроса канализования, очистки и обезвреживания сточных вод промышленного предприятия должны быть рассмотрены в зависимости от конкретных местных условий возможность и целесообразность использования сточных вод в системе оборотного и повторного водоснабжения предприятий или цехов.
Составление проекта канализования, очистки, обезвреживания и обеззараживания сточных вод должно быть основано на учете количества, состава и режима отведения сточных вод; санитарного состояния водного объекта в районе проектируемого объекта; санитарной ситуации выше и ниже спуска сточных вод этого объекта; использования водного объекта для хозяйственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения и для рыбохозяйственных и других целей в настоящее время и в перспективе. При отсутствии установленных нормативов к началу проектирования водопользователи должны обеспечить осуществление необходимых исследований для изучения степени вредности содержащихся в сточных водах веществ и обоснования для них ПДК в воде водных объектов соответственно характеру и категории водопользования.
Санитарная охрана водоемов от загрязнения сточными водами крупных животноводческих и птицеводческих комплексов. Стоки животноводческих комплексов являются опасными в санитарном и эпидемиологическом отношении (содержат типичные и атипичные культуры микробов группы сальмонелла, энтеропатогенные кишечные палочки, протей, синегнойную палочку и др.). Общее количество навозных стоков животноводческих комплексов и ферм промышленного типа рассчитывается с учетом объема экскрементов (кал, моча) животных; воды на их удаление из производственных помещений; воды, расходуемой на мытье полов, оборудования; утечки воды из поилок; часового и суточного коэффициента неравномерности расхода воды.
Ориентировочное суточное количество навозных стоков, образующихся на свинокомплексе от одного животного, составляет 40 л, а от свинокомплекса на 108 тыс. годов в год - 3000 м3, на 54 тыс. голов в год-1500 м3. При стойловопастбищном содержании животных количество навоза уменьшается на 50 % за счет потери на пастбищах и на 12 % - на выгульных площадках. Объем сточной жидкости с доильных площадок составляет 62 л на одну голову (доля экскрементов в ней 8-10 %).
Навозные стоки животноводческих комплексов могут быть фактором передачи более 100 инфекционных заболеваний (бруцеллез, туберкулез и др.). Из жидкой фракции свиного навоза выделяется от 11 до 21 штамма энтеропатогенной кишечной палочки и от 22 до 59 штаммов сальмонелл (см. также главу 17).
Эпидемическая опасность навозных стоков животноводческих комплексов состоит не только в наличии патогенных микроорганизмов и их высокой концентрации, но и в длительных сроках выживаемости. Выживаемость, например, бруцелл в неразбавленном навозе при температуре 25 °С составляет 20-25 сут, микобактерий туберкулеза - 475 дней. С увеличением влажности навоза сроки выживаемости патогенных бактерий возрастают. Навоз и навозные стоки свиней могут содержать опасные для человека жизнеспособные яйца и личинки гельминтов. В теплое время при хранении навозных стоков в навозохранилищах выживаемость яиц гельминтов достигает 4 мес. В холодное время даже более длительный период выдерживания стоков не обеспечивает их полной дегельминтизации. В навозе и навозных стоках остаются 80-90 % жизнеспособных яиц гельминтов (аскарид).
Сбор и удаление навоза и навозных стоков из животноводческих помещений производят механическим, пневматическим, гидравлическим (смывной, самотечный) способами. Самотечная система применяется при бесподстилочном содержании животных на щелевых полах. Навозные каналы должны иметь надежную гидроизоляцию. Отстойно-лотковая система рекомендуется при бесподстилочном содержании животных на щелевых полах, которая предусматривает периодическое накопление экскрементов животных в навозных каналах (7-14 сут) при заполнении их водой на высоту 15=20 см. При смывной системе предусматривается ежедневное использование воды на удаление экскрементов животных из навозных каналов.
Наиболее целесообразным способом транспортировки навоза и навозных стоков от животноводческих комплексов и ферм промышленного типа к местам хранения и обработки является подача их по закрытому трубопроводу. В отдельных случаях допускается применение мобильного транспорта для транспортировки жидкого навоза к месту внесения в почву, для чего в проектах должны быть приведены соответствующие обоснования. Для хранения и обезвоживания подстилочного навоза предусматриваются незаглубленные водонепроницаемые площадки или емкости глубиной 1,8-2 м.
Сооружения для хранения жидкого навоза и навозных стоков должны отвечать следующим требованиям:
Обеспечивать предупреждение распространения инфекционных заболеваний («промежуточное» карантинное выдерживание) ;
Исключать инфильтрацию в почву и грунтовые воды,
Суммарная емкость навозохранилищ должна быть рассчитана на период, обеспечивающий освобождение навоза от патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов (не менее 6 мес) с момента поступления их последних порций.
Сроки карантинного выдерживания навоза должны составлять не менее 6 сут, что соответствует инкубационному периоду инфекционных болезней.
Навоз, инфицированный устойчивыми патогенными микроорганизмами в карантинных емкостях (возбудители сибирской язвы, чумы, бешенства, туберкулеза и т. д.), после предварительного увлажнения дезинфицирующими растворами сжигают. Обеззараживание жидкого навоза с помощью формальдегида во время эпизоотии следует проводить в карантинных емкостях, исходя из нормы расхода реагентов и времени контакта: для навоза, инфицированного сальмонеллами и колибактериями, - от 0,04 до 0,16 % от объема навоза при времени контакта 24 ч и гомогенизации в течение 3 ч; для навоза, инфицированного возбудителями ящура и болезни Ауэски, - 0,3 % от объема навоза при времени контакта 72 ч и гомогенизации в течение 6 ч.
Механическая обработка жидкого навоза применяется для выделения из его массы твердых частиц.
В настоящее время образующиеся на животноводческих комплексах и фермах навоз и навозные стоки в основном используются для удобрения и орошения сельскохозяйственных полей. Основными гигиеническими требованиями, направленными на обеспечение полного обезвреживания навоза, являются: наличие достаточного количества площадей для утилизации, благоприятных почвенно-климатических, гидрологических и гидрогеологических условий.
Поля орошения устраивают на черноземных, песчаных, супесчаных, суглинистых почвах и осушенных торфяниках. Уровень залегания грунтовых вод должен быть не менее 1,5 м. При глубине залегания грунтовых вод менее 1,5 м необходимо устройство дренажа. Дренажные воды запрещается сбрасывать в водоемы (рекомендуется повторное их использование для орошения или разбавления навоза и навозных стоков перед подачей на поля) .
В тех случаях, когда почвенные методы не могут быть применены, рекомендуется устройство сооружений искусственной биологической очистки стоков с последующей доочисткой в биологических прудах и сбросом в водоемы или использованием их на орошение. Для обеспечения эффективной работы сооружений искусственной биологической очистки доза активного ила должна составлять не менее 10-12 г/л. Нагрузка по БПКб на ил не должна превышать 100 мг/г ила в сутки. Иловый индекс такого ила - 60-120 мг/г. Прирост активного ила - 40 % от ХПК при влажности 96-97 %.
Твердую фракцию навоза (влажностью не более 70 %) подвергают компостированию или буртованию на специальных гидроизолированных площадках, имеющих уклон в сторону водоотводных канав (заглубление площадок в грунт до 1 м). Выделяющуюся из твердой фракции навоза жидкость вместе с атмосферными осадками направляют в жижесборник для дальнейшей обработки.
Время выдерживания твердой фракции навоза в буртах - не менее 6-8 мес. Бурты рекомендуется покрывать опилками, торфом или грунтом летом толщиной 15-20 см, зимой 30-40 см. Это обеспечивает подъем температуры во всех слоях буртов до 60 °С, губительной для патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. После обезвреживания компосты вывозят на поля в качестве удобрения.
Для разбавления навоза и навозных стоков на полях орошения необходимо иметь надежные водоисточники (можно использовать дренажные воды полей орошения). На полях орошения должны предусматриваться мероприятия, исключающие попадание навоза и навозных стоков в открытые водоемы (устройство валиков, прудов-накопителей, осушительных и обводных каналов и т. д.). Емкость прудов-накопителей определяют с учетом накопления всего количества стоков в течение 6 мес.
Распределение подготовительных навозных стоков на полях орошения допускается поливом по бороздам и полосам низконаправленными дождевальными установками, мобильными средствами (при соответствующем обосновании) и подземным (подпочвенным) орошением. Нормы внесения навоза и навозных стоков на поля орошения должны рассчитываться с учетом вида сельскохозяйственных культур, выноса их с урожаем и естественных потерь в процессе орошения (20-30 %). При подаче жидкого навоза на поля орошения должны использоваться специальные расходомерные устройства (водомеры), вмонтированные в сооружения выпуска и подачи стоков на орошение или в канализационные трубы.
Земли, орошаемые навозными стоками животноводческих комплексов, разрешается использовать только под кормовые травы, кормо-пропашные и зерно-паровые севообороты (скармливание кормовых культур разрешается после силосования или термической обработки, т. е. переработки на витаминную муку).
Органы и учреждения санитарно-эпидемиологической службы (санэпидстанции автономных республик, краев и областей) осуществляют санитарный надзор на стадии выбора земельного участка для строительства животноводческих комплексов, привязки проектов животноводческих комплексов и проектов систем обработки навоза и навозных стоков к участку, а также рассматривают системы использования навоза и навозных стоков для удобрения и орошения сельскохозяйственных земель.
При рассмотрении проектов полей орошения для использования навоза и навозных стоков животноводческих комплексов необходимо обращать внимание на соответствие отведенных площадей земельных участков количеству образующихся навозных стоков. Расчет площадей производится в соответствии с допустимыми нормами нагрузки и дополнительным выделением площадей на проезды, обвалование, каналы и т. д. (15- 25 % от общей территории). Сооружения по обработке навоза размещают ниже водозаборных сооружений и производственной территории.
При осуществлении государственного санитарного надзора в период строительства систем сбора, удаления, хранения, обеззараживания и использования навоза и навозных стоков необходимо обращать внимание на соответствие объектов и сооружений утвержденному проекту; сроки строительства, имея в виду, что ввод в эксплуатацию очистных сооружений должен предшествовать завершению строительства животноводческого комплекса.
Текущий санитарный надзор проводится по направлениям: а) условия образования навоза и навозных стоков на животноводческих комплексах, их количественная и качественная характеристика в динамике: по завершении строительства объектов и в ходе эксплуатации;
б) оценка эффективности работы систем обработки навоза и навозных стоков по санитарно-химическим, бактериологическим, гельминтологическим и другим показателям; в) влияние навоза и навозных стоков на состояние почвы, открытых водоемов, грунтовых вод и атмосферного воздуха; г) изучение санитарных условий проживания населения в районах размещения животноводческого комплекса. Постоянное наблюдение за эксплуатацией сооружений по очистке и обеззараживанию сточных вод животноводческих комплексов, влиянию их на поверхностные водоемы и подземные воды, атмосферный воздух, почву и растения обеспечивается ведомственной производственной лабораторией.
Санитарная охрана водоемов от загрязнения пестицидами. Пестициды поступают в водоемы с дождевыми и талыми водами (поверхностный сток); при авиа- и наземной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов; при непосредственной обработке водоемов пестицидами; с дренажно-коллекторными водами при выращивании хлопка и риса; со сточными водами предприятий производства пестицидов и образующимися в сельском хозяйстве в результате применения пестицидов (см. также главу 17).
Пробы для исследования воды отбирают ежеквартально (при необходимости чаще). В период применения пестицидов в сельском хозяйстве устанавливают наблюдение за качеством воды и санитарным режимом водоемов в непосредственной близости от полей (пробы воды отбирают до и после обработки, по окончании работ с пестицидами). Систематически проводят контроль за содержанием пестицидов в дренажно-коллекторных водах (частота отбора проб устанавливается в зависимости от местных условий). Одновременно с забором воды исследуют пробы ила. В пробах воды из артезианских скважин, колодцев, каптажей на ближайшем и более отдаленных участках, где по местным условиям можно ожидать ухудшения качества воды, проводят анализ питьевой воды по общим показателям и специфические определения на наличие пестицидов, использованных в процессе обработки. Дренажно-коллекторные воды при наличии в них пестицидов в концентрациях выше предельно допустимых запрещается использовать повторно для орошения.
При выборе формы препарата с позиций санитарной охраны водоемов предпочтение должно отдаваться гранулированным формам, так как в этом случае значительно снижается опасность сноса препарата в водоем, обеспечивается постепенное поступление пестицида во внешнюю среду при разрушении гранул. Наименее благоприятными в этом отношении являются дусты.
Обработка пестицидами сельскохозяйственных территорий может быть разрешена при возможности соблюдения санитарно-защитного разрыва не менее 300 м между угодьями и водоемами.
1 слайд
2 слайд
Пресные водоемы выполняют несколько функций. С одной стороны, реки и озера составляют важную часть круговорота воды в природе.
3 слайд
С другой стороны - это важная среда жизни на планете со своим уникальным комплексом живых организмов.
4 слайд
Крупные реки и озера являются своеобразной ловушкой тепла, поскольку вода обладает высокой теплоемкостью. В холодные дни рядом с водоемами температура выше, так как вода отдает запасенное тепло, а в жаркие дни воздух над озерами и реками прохладнее вследствие того, что вода аккумулирует в себе избыток тепла. В весенний период озера и реки становятся местом отдыха перелетных водоплавающих птиц, которые мигрируют дальше на север, в тундру, к местам гнездования.
5 слайд
Реки и озера служат единственным доступным источником пресной воды на нашей планете. В настоящее время многие реки перегорожены плотинами гидроэлектростанций, поэтому вода в реках играет роль источника энергии.
6 слайд
Живописные берега рек и озер позволяют человеку насладиться красотой природы. Именно поэтому одно из важнейших значений наземных водоемов - источник красоты.
7 слайд
В Архангельской области помимо перечисленных функций реки играют роль транспортных путей, по которым перевозят различные грузы.
8 слайд
Ранее по Онеге, Северной Двине и другим рекам осуществлялся молевой сплав древесины. При этом способе большое количество бревен во время весеннего паводка самостоятельно сплавлялось по течению. Таким образом древесина бесплатно доставлялась из районов лесозаготовки к крупным лесопильным предприятиям Архангельска. При таком способе сплава деревьев природе наносился невосполнимый ущерб. Дно рек, на которых осуществлялся молевой сплав, было сильно засорено гниющими бревнами. Такие реки становились в летний период несудоходными. В результате гниения древесины в воде отмечалось пониженное содержание кислорода.
9 слайд
10 слайд
Несмотря на высокую экономическую эффективность, этот способ транспортировки древесины приносил природе большой вред. Поэтому в настоящее время от него отказались. Сейчас древесину транспортируют по рекам в виде больших плотов. При этом не происходит потери бревен, а следовательно, не загрязняются реки и море.
11 слайд
12 слайд
Северные реки славятся обилием разнообразной рыбы. В них обитают сиг, голец, омуль, сельдь. В реки, впадающие в Белое и Баренцево моря, весной на нерест приходит ценная промысловая рыба северный лосось, или семга. В настоящее время численность этого вида очень снизилась из-за браконьерского отлова. Чтобы сохранить семгу, государство регулирует нормы отлова для специальных рыболовецких бригад. Но иногда жители самостоятельно без разрешения рыбоохранных организаций ловят семгу сетями, в связи с этим проблема браконьерства на северных реках стоит особенно остро.
13 слайд
СЕМГА – проходная рыба семейства лососей. Длина до 150 см, весит до 39 кг. После нагула в море мигрирует в реки для размножения. В Белом море известны две расы сёмги: осенняя и летняя. Ход сёмги Северной Двины начинается весной и продолжается до ледостава.
15 слайд
Основное отрицательное влияние человека на состояние рек и озер заключается в их загрязнении отходами химических производств. Наиболее загрязнена Северная Двина. На этой реке стоят крупнейшие целлюлозно-бумажные комбинаты Европы. Один из них расположен недалеко от Котласа, в г. Коряжма, а два других - в Новодвинске и Архангельске.
16 слайд
17 слайд
18 слайд
Суммарное загрязнение Северной Двины настолько высоко, что в летний период в реке в черте города Архангельска не рекомендуют купаться. Проблема загрязнения воды в Архангельске ощущается особенно остро, так как в этом городе река - единственный источник питьевой воды. Для контроля качества пресных вод со стороны государства разработан Водный кодекс. В законе Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды имеется отдельная статья о защите пресных вод. В России разработаны предельно допустимые концентрации и предельно допустимые нормы сбросов вредных веществ промышленных предприятий. За выполнение этих законов и за контроль по качеству сточных вод отвечает Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды.
19 слайд
20 слайд
Другим источником загрязнения рек и озер являются бытовые стоки. Большинство крупных городов в Архангельской области стоит на берегах крупных рек. По этому большое количество недостаточно очищенных сточных вод может попадать в реки и далее в море. Для поддержания высокого качества воды в реках Архангельской области и сохранения разнообразной флоры и фауны промышленные предприятия должны соблюдать нормы выброса загрязняющих веществ, а население - выполнять природоохранные законы и бережно относиться к тем богатствам, которыми наградила природа.
21 слайд
Литература Экология Архангельской области: Учебное пособие для учащихся 9-11 классов общеобразовательной школы / Под. Ред. Баталова А. Е., Морозовой Л. В. – М.: Изд – во МГУ, 2004. География Архангельской области (физическая география) 8 класс. Учебное пособие для учащихся. / Под редакцией Бызовой Н. М. – Архангельск, издательство Поморского международного педагогического университета имени М. В. Ломоносова, 1995. Региональный компонент общего образования. Биология. - Департамент образования и науки администрации Архангельской области, 2006. ПГУ, 2006. АО ИППК РО, 2006