Динамика геохимических характеристик и микробиологические показатели родника на улице Филиппова, города Мичуринска

УДК 550.4:556

ББК 26.30:26.22

Динамика геохимических характеристик и микробиологические показатели родника на улице Филиппова, города Мичуринска

Авторы:  

Решетникова Галина Александровна

студентка группы  СОБ 51 БХ                            

ФГБОУ ВПО «Мичуринский государственный педагогический институт», Российская Федерация, г. Мичуринск

Стрельникова Валентина Сергеевна

магистр химии

ФГБОУ ВПО «Мичуринский государственный педагогический институт», Российская Федерация, г. Мичуринск

Научный руководитель:

Кострикин Александр Валентинович

д.х.н., профессор

ФГБОУ ВПО «Мичуринский государственный педагогический институт», Российская Федерация, г. Мичуринск

Проведение мониторингового обследования родников представляет интерес для органов, контролирующих экологическую обстановку на сельскохозяйственных и других территориях в связи с их антропогенной химической нагрузкой.

Цель настоящего исследования  состоит в определении ряда его геохимических и микробиологических показателей, а также установлении их динамики в разные месяцы года и определении химического состава извергающейся воды.

Объектом исследования является родник на улице Филиппова города Мичуринска, расположенный в географических координатах 52⁰53^/25,1^//северной широты и 40⁰31^/0^//восточной долготы.

Предметом исследования является вода, объектом исследования является родник на улице Филиппова города Мичуринска, расположенный в географических координатах 52⁰53^/25,1^//северной широты и 40⁰31^/0^//восточной долготы.

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие исследовательские задачи:

• Выполнить литературную обработку исследуемого вопроса, провести отбор методик определения геохимических и микробиологических показателей родника и химического состава родниковой воды;
• Картографировать родник, провести измерения  дебита родника и температуры воды в различные месяцы года;
• На основании результатов исследования оценить экологическое состояние родника.

Методика исследования. Водосброс (дебит родника) и температура воды измерены согласно рекомендациям по изучению и охране родников [1]. Временная жесткость определялась титрованием пробы раствором хлороводородной кислоты с концентрацией 0,100 моль/л в присутствии индикатора метилоранж, согласно [2]. Общая жесткость определялась титрованием пробы раствором трилона Б с концентрацией 0,100 моль/л в присутствии аммонийной буферной смеси и красителя эриохрома черного Т, согласно [3].  Сухой остаток определялся путем выпаривания пробы и доведения его до постоянного веса, согласно [4]. Результаты геохимических исследований, проведенных в период 2017-2019гг. представлены в таблице 1. Микробиологическое исследование проводилось путём посева воды в питательную среду, дальнейшего термостатирования, приготовления микропрепаратов из выросших колоний и их изучения под микроскопом [5].

Таблица 1. Динамика ряда геохимических показателей родника на улице Филиппова города Мичуринска

Динамика дебита родника представлена на рисунке 1 за период 2017-2019 годы. С ноября по февраль мощность водосброса в роднике находится примерно на одном уровне. Затем происходят резкие колебания и снижение дебита родника в декабре 2018 года. Затем в 2019 году, в месяцах – сентябре, октябре дебит снова начал возрастать. Данные колебания вызваны изменениями погодных условий.

Рис.1. Динамика водосброса, м³ /ч

Как следует из рис. 2, колебания температуры воды в источнике имеют место. Они объясняются колебаниями температуры окружающей среды. С ноября по февраль температура воды в роднике снижается, затем опять повышается, достигая наивысшей точки в августе месяце. Осенью 2018 года опять наступает снижение температуры воды и падает в декабре месяце до пяти градусов по Цельсию. В сентябре-октябре месяцах 2019 года температура родника выше и достигает 10,5 ⁰С. 

Рис.2. Динамика температуры, ⁰С

Источник имеет характерное значение временной жесткости, которая установлена нами в пределах 7,96 – 8,70 мг-экв/л. На рис. 3 представлена динамика временной жесткости воды за период 2017-2019  гг. Как видно из рис. 3 временная жёсткость воды претерпевает колебания. Как известно, временная или карбонатная жесткость зависит от содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния. С декабря 2017 по декабрь 2018 года наблюдаются колебания временной жесткости родника в пределах 7,96 – 8,70 мг-экв/л. Несомненно, что таковое значение временной жёсткости обусловлено геологическим строением территории. При усреднении данных по временной жесткости воды мы можем констатировать увеличение этого показателя в течение периода наблюдений (ноябрь 2017 – ноябрь 2018 годов) и резкое её снижение в сентябре-октябре месяцах 2019 года.

Рис.3. Динамика временной жёсткости в мг-экв/л

Нами измерялся сухой остаток солей в воде родника. Сухой остаток - это общее содержание растворенных солей в воде, он дает представление о степени минерализации воды. Как правило, ионами, определяющими сухой остаток, являются: карбонаты, хлориды, сульфаты, нитраты, натрия, калия, кальция, магния. Данный показатель влияет на привкус, коррозирующие свойства воды, на образование накипи. Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной. Именно такая минерализация свойственна воде рек, большинства пресных озер и водохранилищ. Воду называют солоноватой, если ее минерализация составляет 1000-3000 мг/л, и соленой при минерализации свыше 3000 мг/л, что характерно для воды морей и океанов. Масса сухого остатка за период времени с ноября по февраль превышает 1000 мг/л [6]. Как видим, вода  изучаемого родника является солоноватой [6]. На рис. 4 приведены фото кристаллов солей, образующихся при удалении воды при температуре 105^оС. Основываясь на морфологии кристаллов (рис.4), можно заключить, что в состав кристаллов входит минерал кальцит (состав - CaCO₃) – его кристаллы напоминают октаэдры.

а) б)

Рис.4. Фото кристаллов солей твердого остатка (увеличение в 1000 раз (а) и увеличение в 400 раз (б))

На рис. 5 приведена динамика колебаний сухого остатка образцов воды, отобранных в разные месяцы. Таковая динамика сухого остатка к настоящему времени нами не обоснована.

Рис.5. Динамика содержания сухого остатка в г/л

Общая жесткость - это природное свойство воды, обусловленное наличием солей жесткости, т.е. всех растворенных в воде солей кальция и магния (сульфатов, хлоридов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.). Вода с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л считается мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л - умеренно жесткой, от 7 до 10 мг-экв/л - жесткой и свыше 10 мг-экв/л - очень жесткой [7]. Согласно данным проведенного химического исследования, вода является очень жесткой.

Рис.6. Динамика общей жесткости в мг-экв/л

Микробиологическое исследования воды родника на улице Филиппова выявило следующие микроорганизмы: простейшие, коловратки, плоский и круглый черви, дрожжевые клетки, грамположительные бактерии (палочки, кокки, диплококки), грамотрицательные бактерии (палочки, кокки, диплококки), проактиномицеты нити и палочковидные, кокковидные формы. Количественный учет бактерий не удалось воспроизвести, так как поверхность питательной среды была сплошь покрыта расплывшимися колониями (рис. 7), что говорит о сильном бактериологическом загрязнении исследуемого родника.

Рис. 7. Фотография питательной среды, покрытой колониями микроорганизмов.

Выводы

1.Водосброс (дебит родника) в период 2017-2019 гг. колеблется от 0,157-0,583 м³/ч.

2.За период ноябрь 2017 года – март 2018 года отмечены колебания температуры воды в источнике от +1 до +17⁰C.

3.Временная жёсткость воды составляет от 7,96 – 8,7 мг-экв/л.

4.Общая жесткость также колеблется от 9,30 – 12,45 мг-экв/л.

5.Сухой остаток превышает 1г/л и колеблется от 1,104 до 1,352 г/л.

6. В результате микробиологического исследования воды родника на улице Филиппова выявлены и зафиксированы следующие микроорганизмы: простейшие, коловратки, плоский и круглый черви, дрожжевые клетки, грамположительные бактерии (палочки, кокки, диплококки), грамотрицательные бактерии (палочки, кокки, диплококки), актиномицеты и их споры. Поверхность питательной среды была очень сильно заросшей расплывшимися колониями так, что их количественный учёт не удалось воспроизвести, что говорит о сильном бактериальном загрязнении родника.

Список литературы

1. Кузовлев В.В. Методические рекомендации по изучению и охране родников Тверской области. – Тверь, 2008.
2. Рудницкая О.В., Линько И.В., Венсковский Н.У. Лабораторные работы по аналитической химии. Титриметрические методы. 1999. М: изд. РУДН. 104 с.
3. Рекомендация МИ 2881-2004. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа (http://docs.cntd.ru/document/1200097815).
4. Гост 18164-72 «Межгосударственный стандарт. Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка» издание официальное ИПК, издательство стандартов: Москва. Интернет-ресурс, код доступа http://meganorm.ru/data2/1/4294850/4294850719.pdf.
5. Яценко, В.Н. Микробиология: практикум для студентов биологического факультета / В.Н. Яценко, М.К. Скрипникова, Е.В. Скрипникова, И.Н. Чеснокова. – Мичуринск: МГПИ, 2006. – 199с.
   
6. Интернет-ресурс, код доступа http://yvk.com.ua/filters-for-water/articles/useful-articles/1004-sukhoy-ostatok.
   
7. Интернет-ресурс, код доступа  http://www.rags.ru/gosts/gost/53410/.