- •1. Изучаемые объекты и методы определения состояния водоемов
- •1.1. Изучаемые объекты и их физико-географические и гидрологические характеристики
- •1.2. Необходимость комплексных исследований пресноводных водоемов.
- •2. Стандартные способы и приборы для отбора проб воды для определения химических компонентов
- •3. Необходимые вспомогательные показатели и методы их определения.
- •3.1. Температура – фактор, влияющий на процессы в водоеме. Способы измерения температуры.
- •3.2. Термический режим озер и его связь с распределением веществ.
- •3.3. Прозрачность воды и ее значение для протекания биологических процессов
- •4. Методы с использованием гидрохимических анализов.
- •4.1.Растворенный кислород как фактор экологического состояния водоема.
- •4.1.1. Методика определения содержания растворенного кислорода методом титрования (по Винклеру).
- •4.2. Натурные наблюдения за изменением концентрации кислорода в течение дня.
- •4.3 Использование метода Винклера при определении первичной продукции (по Винбергу).
- •4.3.1. Изучение динамики изменения продукции в течение 6-8 часов на оптимальной глубине.
- •4.3.2. Определение суммарного содержания лабильных органических веществ.
- •4.4. Понятие окисляемости. Метод перманганатной окисляемости
- •4.4.1. Перманганатная окисляемость (метод Кубеля)
- •4.4.2.Динамика величины перманганатной окисляемости в течение светового дня.
- •5. Применение инструментальных методов для определения ряда гидрохимических показателей.
- •5.1. Фотоэлектроколориметрические методы.
- •5.1.1. Фосфор – лимитирующий фактор фотосинтетической активности. Фосфорная нагрузка и эвтрофирование.
- •5.1.1.1.Определение фосфатов с молибдатом аммония
- •5.1.2. Кремний
- •5.1.2.1 Определение кремния с молибдатом аммония
- •5.1.3. Нитраты
- •5.1.3.1. Определение нитратов с салицилатом натрия
- •5.1.4. Аммиак и ионы аммония
- •5.1.4.1.Определение с реактивом Несслера
- •5.1.5. Железо
- •5.1.5.1.Определение с роданидом
- •5.2. Ионометрический метод.
- •5.2.1. Водородный показатель( рН)
- •5.2.2. Изучение динамики рН и других параметров в течение дня на озере.
- •5.2.3. Изучение закономерности изменения рН и других параметров от глубины.
- •6. Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии (аас).
- •6.1. Расчет содержания железа в водном гуминовом веществе.
- •7. Хроматографические методы определения органических веществ.
- •7.1. Определение органических веществ в сложных природных смесях.
- •7.2. Изучение динамики изменения содержания низкомолекулярных веществ в течение 8-ми часов.
- •8. Биоиндикация в рамках полевой практики.
- •8.1. Использование индекса Вудивисса для оценки экологического состояния водных объектов
- •8.1.3. Оценка качества воды по индексу Вудивисса (tbi)
- •9. Заключение
- •(По: Save Our Streams. Project Heartbeat. Volunteer Monitoring handbook. 1999; из Скворцов и др., 2001; с изменениями)
- •Методические указания к проведению летней учебной полевой практики по исследованию внутренних водоемов северо-западного региона России.
Санкт-Петербургский Государственный Университет
Факультет географии и геоэкологии
«Инновационная образовательная среда в классическом университете»
Проект «Геоэкологический мониторинг и экологически безопасное природопользование»
Крылова Ю.В., Курашов Е.А.
Методические указания к проведению летней учебной полевой практики по исследованию внутренних водоемов северо-западного региона России.
2007
УДК 502
Рецензент: проф., докт. геогр. наук Д.А.Субетто (Российский госуд. педаг. ун-т им А.И.Герцена)
Работа выполнена в рамках национального проекта «Образование» при финансовой поддержке программы «Инновационная образовательная среда в классическом университете»
Крылова Ю.В., Курашов Е.А.
Методические указания к проведению летней учебной полевой практики по исследованию внутренних водоемов северо-западного региона России: Метод. пособие.- СПб, 2007. - 81 с.
ISBN
Пособие представляет собой курс по проведению полевой практики студентов на внутренних водоемах. Результаты полевых исследований позволяют понять роль основных ландшафтных, геохимических, гидрохимических, гидробиологических факторов в формировании облика современных водных экосистем северо-западного региона России. В связи с этим в процессе обучения осуществляется знакомство с физико-географическими особенностями изучаемых объектов и различными методами для оценки экологического состояния водоемов, необходимыми при мониторинговых исследованиях.
Пособие предназначено для студентов и магистрантов естественных факультетов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 020800 «Экология и природопользование».
Рекомендовано к изданию Ученым советом факультета географии и геоэкологии СПбГУ.
© Ю.В. Крылова, Е.А. Курашов, 2007
© Факультет географии и геоэкологии
Санкт-Петербургского государственного университета, 2007
ISBN
Содержание
Введение |
5 |
1. Изучаемые объекты и методы определения состояния водоемов |
5 |
1.1. Изучаемые объекты и их физико-географические и гидрологические характеристики |
5 |
1.2. Необходимость комплексных исследований пресноводных водоемов. |
6 |
2. Стандартные способы и приборы для отбора проб воды для определения химических компонентов |
7 |
3. Необходимые вспомогательные показатели и методы их определения. |
7 |
3.1. Температура – фактор, влияющий на процессы в водоеме. Способы измерения температуры. |
7 |
3.2. Термический режим озер и его связь с распределением веществ. |
9 |
3.3. Прозрачность воды и ее значение для протекания биологических процессов |
12 |
4. Методы с использованием гидрохимических анализов. |
14 |
4.1.Растворенный кислород как фактор экологического состояния водоема. |
14 |
4.1.1. Методика определения содержания растворенного кислорода методом титрования (по Винклеру) |
14 |
4.2. Натурные наблюдения за изменением концентрации кислорода в течение дня.. |
16 |
4.3 Использование метода Винклера при определении первичной продукции (по Винбергу). |
17 |
4.3.1. Изучение динамики изменения продукции в течение 6-8 часов на оптимальной глубине. |
22 |
4.3.2. Определение суммарного содержания лабильных органических веществ. |
24 |
4.4. Понятие окисляемости. Метод перманганатной окисляемости |
24 |
4.4.1. Перманганатная окисляемость (метод Кубеля) |
25 |
4.4.2.Динамика величины перманганатной окисляемости в течение светового дня. |
27 |
5. Применение инструментальных методов для определения ряда гидрохимических показателей. |
27 |
5.1. Фотоэлектроколориметрические методы. |
27 |
5.1.1. Фосфор – лимитирующий фактор фотосинтетической активности. Фосфорная нагрузка и эвтрофирование. |
28 |
5.1.1.1.Определение фосфатов с молибдатом аммония |
30 |
5.1.2. Кремний |
32 |
5.1.2.1 Определение кремния с молибдатом аммония |
32 |
5.1.3. Нитраты |
34 |
5.1.3.1. Определение нитратов с салицилатом натрия |
34 |
5.1.4. Аммиак и ионы аммония |
35 |
5.1.4.1.Определение с реактивом Несслера |
36 |
5.1.5. Железо |
37 |
5.1.5.1.Определение с роданидом |
37 |
5.2. Ионометрический метод |
38 |
5.2.1. Водородный показатель( рН) |
38 |
5.2.2. Изучение динамики рН и других параметров в течение дня на озере. |
39 |
5.2.3. Изучение закономерности изменения рН и других параметров от глубины |
39 |
6. Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии (ААС) |
40 |
6.1. Расчет содержания железа в водном гуминовом веществе. |
41 |
7. Хроматографические методы определения органических веществ |
42 |
7.1. Определение органических веществ в сложных природных смесях |
43 |
7.2. Изучение динамики изменения содержания низкомолекулярных веществ в течение 8-ми часов |
45 |
8. Биоиндикация в рамках полевой практики. |
45 |
8.1. Использование индекса Вудивисса для оценки экологического состояния водных объектов. |
52 |
8.1.2. Методика отбора и обработки проб бентоса |
52 |
8.1.3. Оценка качества воды по индексу Вудивисса (TBI) |
55 |
9. Заключение |
57 |
Рекомендованная литература.
|
59 |
Приложение 1. Краткий определитель донных беспозвоночных, обитающих в водотоках. |
61 |
Введение
Работа выполнена при поддержке Национальной программы «Инновационная образовательная среда в классическом университете» в рамках проекта «Геоэкологический мониторинг и экологически безопасное природопользование».
Руководство разработано для студентов-географов, получающих специальности по направлению «Экология» и является апробированным курсом обучения методам полевых исследований на острове Валаам (республика Карелия) и района поселка Кузнечное (Ленинградская область). Основной целью курса является ознакомление с процессами, которые протекают в пресноводных водоемах, по результатам их сравнительного анализа с использованием определенных показателей и освоение гидрохимических и гидробиологических методов для оценки экологического состояния водоемов. В задачи практики входит сбор материала и его обработка в условиях экспедиции и дообработка в университетских лабораториях с применением различных аналитических подходов.
1. Изучаемые объекты и методы определения состояния водоемов
1.1. Изучаемые объекты и их физико-географические и гидрологические характеристики
Перед началом проведения полевой практики студентам необходимо проработать карту-схему изучаемого района с выделением исследуемых объектов. Следует (по возможности, если имеются литературные материалы) получить и изучить климатическую характеристику района, а также морфометрию и гидрологические параметры водоемов. Необходимо уделить внимание таким основным морфометрическим показателям изучаемого водоема как площадь, объем, средняя глубина и наибольшая глубина.
Если в районе изучаемых объектов существуют источники антропогенной нагрузки, то необходимо указать эти источники поступления загрязняющих веществ в изучаемые водоемы с целью последующей грамотной интерпретации полученных результатов.
В том случае, если объекты удалены от всевозможных антропогенных источников и, невозможно выявить явное антропогенное воздействие, то при написании отчета следует стараться избегать таких слов как «загрязнитель», «загрязнение» и т.д., и связывать полученные результаты, в основном, с особенностями протекания природных процессов.
1.2. Необходимость комплексных исследований пресноводных водоемов.
Для того чтобы адекватно оценить природу содержащихся в исследуемом водном объекте химических соединений, нужно учитывать метаболизм биоты, сопровождающийся обогащением среды органическими веществами. Также необходимо учитывать роль геохимии ландшафта изучаемой экосистемы и антропогенной нагрузки различного характера.
Наиболее полная информация о состоянии изучаемой водной экосистемы может быть получена в случае комплексного применения гидробиологических, гидрохимических и гибридных методов. Поскольку в России до недавнего времени в образовательных учреждениях гибридные приборы практически отсутствовали в силу их высокой стоимости, и применение их в учебных программах было невозможно, то целесообразно представить суть этих методов.
Гибридные методы служат для определения индивидуальных органических соединений в сложной смеси веществ. В связи с тем, что в изучаемых природных водах присутствуют сложные смеси соединений, становится ясной необходимость применения таких методов исследования. Это комбинированные физико-химические методы с обязательным сочетанием инструментальной хроматографии со спектральными детекторами. Современными гибридными методами, применяемыми при исследовании объектов окружающей среды являются: хромато-масс-спектрометрия, хромато-ИК- Фурье- спектрометрия, хромато-УФ-спектрометрия. Хроматограф позволяет разделить вещества, а спектральный детектор установить спектр вещества, являющийся его индивидуальной характеристикой. Для этого необходимы газовые и жидкостные хромато-масс-спектрометры, хромато-ИК-Фурье- и хромато-УФ-спектрометры. Для вспомогательных анализов нужны также и газовые хроматографы с набором основных детекторов (пламенно-ионизационный, электронного захвата и др.). Эти методы служат для качественного и количественного анализа каждого присутствующего в смеси соединения, или групп соединений.
Если изучаемые объекты удалены от промышленных и коммунально-бытовых антропогенных источников, то полученные данные исследований могут характеризовать естественный природный фон Северо-Запада. Если это не так, то нужно учитывать антропогенные факторы. И в том, и другом случае при оценке экологического состояния и интерпретации полученных результатов и фактов следует руководствоваться здравым смыслом.