Цели и задачи проекта:
- Проведение экологического мониторинга реки в черте города и выявление ее экологических проблем.
- Поиск путей решения экологических проблем реки. Побуждение к принятию самостоятельного решения об уборке прилегающих территорий от антропогенного мусора.
- Привитие культуры общения с природой
- Показать ребятам возможность практического применения полученных знаний для решения конкретных экологических задач
- Развивать и поддерживать интерес к изучению естественных наук
- Учить ребят работать в группе, воспитывать чувство ответственности за порученное дело.
Оборудование и материалы:
- Мобильные лаборатории "Архимед" (датчики температуры, давления, pH)
- Секундомер
- Компас
- Маршрутные листы (для каждого участника) (Приложение 1)
- Планшеты (для каждого участника)
- Простые карандаши (для каждого участника)
- Гигиенические салфетки
- Латексные перчатки
- Мешки для сбора мусора
- Измерительная рулетка
- Лот (груз массой около 1 кг на тонкой прочной капроновой верёвке)
- Раздаточный материал
Ход экспедиции
Учащиеся с преподавателями выбирают маршрут движения.
По ходу движения делают остановки для отдыха, рассчитывают пройденное расстояние (число шагов * длину шага).
На стоянке учащиеся разбиваются на 3 группы и работают на станциях. После работы на каждой станции группа обсуждает полученные результаты, заполняет маршрутные листы.
Станция "Физики-гидрологи"
Задание 1: Измерение высоты холма
С помощью датчиков мобильной лаборатории Архимед определяют давление воздуха в верхней и нижней точке. Высоту горки (глубину русла) рассчитывают по формуле.
Задание 2: Измерение расхода воды, построение профиля реки.
Одной из основных гидрологических характеристик реки является расход воды Q - количество воды, протекающей через поперечное сечение русла реки в единицу времени. Q измеряется в м3/с, а для малых водотоков в л/с. Расход воды зависит от времени года, количества осадков, площади бассейна, количества впадающих рек, растительности. Данная характеристика является важной при строительстве гидротехнических сооружений (ниже по течению реки Сходня находится плотина), для водохозяйственных расчётов, для прогнозирования поведения реки.
Чтобы узнать расход воды, надо знать площадь поперечного сечения реки S и скорость течения в створе V. Створ - линия водного объекта, в котором проводятся гидрологические работы.
Q = S *V
Для определения площади поперечного сечения надо:
- измерить глубину реки в разных точках створа;
- полученные данные в выбранном масштабе отложить на графике "ширина-глубина", координатная сетка которого напечатана на маршрутном листе;
- построить поперечный профиль реки, соединив плавной линией отмеченные точки;
- сосчитать число полных квадратиков, попавших внутрь контура, прибавить к нему половину числа неполных квадратиков, через которое прошла линия контура. Полученное число умножить на площадь одного квадратика и найти площадь поперечного сечения реки S.
На перилах моста через каждый метр от уреза реки отмечается мелом точки. В этих точках с помощью лота измеряется глубина. Для этого на верёвке прищепками фиксируется точка касания груза воды и точка, когда груз касался дна (определялась по натяжению верёвки). Расстояние между прищепками, равное глубине реки в данной точке створа, отмечается на графике.
Рассмотрим случай, когда поблизости нет моста.
Используемое оборудование: верёвка капроновая, прищепки, рулетка, лот (груз на леске, намотанной на спиннинговую катушку), колья, винты с колечком, изоляционная лента, топор, пила.
Ход работы: На противоположных берегах реки вбиваются колья с ввинченными колечками. Через эти колечки поперёк течения реки натягивается верёвка, концы которой соединяются. Таким образом, верёвку можно передвигать. На верёвке закрепляется кольцо, через которое пропускается леска с грузом, а катушка с леской прикрепляется изоляционной лентой к вбитому колу. Верёвка вместе с лотом передвигается на метр относительно отмеченной прищепкой точки (первая точка - урез реки). Глубина реки определяется так же, как и в первом случае, только лот опускается и поднимается с помощью катушки.
Задание 3: Измерение скорости течения воды в реке.
Используемое оборудование: поверхностные поплавки (щепки) , колья с визирами, рулетка , секундомер
Ход работы: Измерения скорости течения воды проводится с использованием поверхностных поплавков (небольших щепок).
Перед началом измерений вдоль берега вверх и вниз от створа, на котором определяли глубину, устанавливаются вешки с визиром. С помощью рулетки между ними измерялось расстояние. Поплавок запускается в воду на 5-10 метров выше по течению. Секундомером измеряется время прохождения поплавка между двумя вешками.
Зная расстояние между вешками (L, м) и время прохождения поплавком этого расстояния (t, сек) вычисляется скорость течения V = L/t, м/сек. Измерения проводятся с тремя поплавками, и скорость течения воды в реке определяется как среднее арифметическое скоростей движения поплавков.
Станция "Химики-гидрологи"
Задание 1: Определение температуры воды основного русла реки и ее притока с помощью датчиков мобильной лаборатории "Архимед".
В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца года за последние 10 лет. В водоемах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не больше, чем на 5°С по сравнению с естественной температурой
Задание 2: Определение рН воды основного русла реки и ее притока с помощью универсального индикатора и датчиков pH лаборатории "Архимед".
Значение pH в речных водах обычно варьирует в
пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в
болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3. Концентрация
ионов водорода подвержена сезонным колебаниям.
Зимой величина pH для большинства речных вод
составляет 6.8-7.4, летом 7.4-8.2. pH природных вод
определяется в некоторой степени геологией
водосборного бассейна.
В соответствии с требованиями к составу и
свойствам воды водоемов у пунктов питьевого
водопользования, воды водных объектов в зонах
рекреации, а также воды водоемов
рыбохозяйственного назначения величина pH не
должна выходить за пределы интервала значений
6.5-8.5. Природные воды в зависимости от рН делят на
семь групп (Приложение 2).
Задание 3: Исследование запаха воды (Приложение 3)
Запах воды характеризуется видами запаха и интенсивностью запаха. Интенсивность запаха воды измеряется в баллах. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.
Задание 4: Определение цвета и прозрачности воды.
Прозрачность воды характеризуется величиной водяного столба (в см), через который возможно чтение печатного текста высотой 3.5 мм.
Станция "Географы-гидрологи"
Задание 1: Движение по карте маршрута и ее уточнение (внесение топографических обозначений), определение пройденного расстояния.
Задание 2: На стоянке: географическое описание местности, исследование флоры (описание окружающей растительности: названия деревьев, фотографическая съемка).
Задание 3: Историческая справка (Топонимика-наука о происхождении названий географических объектов).
Задание 4: Определение гранулометрического (механического) состава почвы.
Методика выполнения работы:
- Рассмотреть образец почвы в сухом состоянии, растереть его пальцами или ножом, дать предварительное название механического состава почвы (Приложение 4).
- Образец сухой почвы растереть в ступке и увлажнить водой. Увлажненный образец скатать в шарик диаметром 1-2 см, шарик раскатать в шнур толщиной около 3 мм, шнур свернуть в кольцо диаметром 2-3 см. По результатам наблюдений сделать повторное определение механического состава почвы.
- Сопоставить результаты определения в сухом и мокром образце, найти средний результат.
- Проследить изменение механического состава во всех горизонтах почвы.
- По результатам определения механического состава почвы сделать выводы об ее экологическом состоянии (участии в трансформации поверхностных вод в грунтовые; сорбционные свойства; способность передавать аккумулированную солнечную энергию и вещества атмосферы в недра Земли; свойства почвы как среды обитания живых организмов
Заключительным этапом экспедиции является сбор мусора на берегах реки, определение основного вида загрязнений.
В качестве домашнего задания можно предложить ребятам сделать творческий отчет по итогам экспедиции.
Использованная литература:
- Справочник по гидрохимии, Эколайн, 1998 год.
- Монакова Г.Г. "Экологическая оценка почвы", Материалы 2-й Межрегиональной экологической экспедиции школьников, 2003.