Необходимость воспитания специалиста, способного применить практические знания экологии не только своего родного края, но и экологической составляющей всего курса "Экология", который преподается студентам 4-5 курсов в Камчатском государственном университете имени Витуса Беринга, является обязательным и непременным условием взращивания социально-значимого профессионала в области биологии и экологии. Только теоретические знания не могут позволить будущему специалисту-биологу (экологу) быть значимым, прежде всего, для своего родного края.
Мониторинговые исследования экологического состояния озера Утиное (Камчатский край) вызваны насущной потребностью охраны данного объекта как научно-исследовательской, так и практически значимой базы в области курортоведения.
Программа практических занятий по мониторинговым исследованиям экологического состояния озера Утиное Паратунского курорта Камчатского края может быть использована в качестве регионального компонента и как факультативный курс в образовательных учреждениях с углубленным изучением курса экологии.
Цель: формирование навыков ведения научно-исследовательской деятельности будущих специалистов-экологов на примере выездных практических работ к объекту исследования.
Задачи:
- решение вопросов подготовительного характера с учетом специфики региона в различные времена года выездных работ (подбор необходимого оборудования);
- забор образцов для исследований физических, физико-химических и микробиологических параметров покровных вод и лечебной грязи озера;
- анализ проб в лабораторных условиях по направлениям исследований (сбор всех полученных результатов); составление сводных таблиц с учетом мониторинговых данных предыдущих лет исследований, интерпретация полученных данных и формулировка выводов.
При выполнении поставленных задач реализуется основная задача образования, которая "заключается в формировании творческой личности специалиста, способного к саморазвитию, самообразованию, инновационной деятельности. Решение этой задачи вряд ли возможно только путем передачи знаний в готовом виде от преподавателя к студенту. Необходимо перевести студента из пассивного потребителя знаний в активного их творца, умеющего сформулировать проблему, проанализировать пути её решения, найти оптимальный результат и доказать его правильность" [2].
Камчатский край - уникальнейшее место, имеющее неповторимые ландшафты (долина гейзеров, группы вулканов, Налычевская долина и т.д.), интересный растительный и животный мир и богатейшие природные ресурсы (рудное и россыпное золото, серебро, никель, медь, платина, олово, свинец, цинк; газ; геотермальные, минеральные и пресные воды; перлиты, цеолиты, пемзы, глины и т.д.). Иногда Камчатский полуостров называют минерально-сырьевой провинцией России и это оправдано.
Приблизительно в 50 км от краевого центра - города Петропавловска-Камчатского находится Паратунская курортно-реабилитационная зона. В общем комплексе профилактических и лечебно-оздоровительных мер в санаторно-курортном лечении велика роль использования минеральных вод и лечебной грязи.
Лечебная грязь (пелоид - от греческого "пелос" - ил или глина) - это особое тонкоструктурированное образование, состоящее из грязевого раствора, коллоидного комплекса и минерального остова. Эта структура включает в себя специфическое сообщество микроорганизмов донных иловых отложений, а также вырабатываемые в процессе их жизнедеятельности биологически активные вещества различного физиологического действия [1].
Для устойчивого достижения лечебно-оздоровительных эффектов в процессе грязелечения необходимо проводить мониторинговые исследования грязи по ее физическим, физико-химическим, биохимическим и микробиологическим параметрам.
В Камчатском регионе единственным эксплуатируемым месторождением лечебной грязи является озеро Утиное Елизовского района. Оно расположено в 1,5 км на север от поселка Паратунка Елизовского района Камчатского края. Озеро имеет неправильную форму с глубоко вдающимися в берега заливами. Водоем представляет собой озеровидное расширение реки Хайковой - левого притока реки Паратунка.
Мониторинговые исследования покровных вод и лечебной грязи озера Утиное по физическим, физико-химическим, биохимическим, микробиологическим параметрам были проведены в 1962 году Т.М. Сафроновой, 1992 - Г.А. Цветковым, 1996 - С.В. Мурадовым, 2008-2009 - В.Д. Асабиной, С.В. Мурадовым, В.В. Борисенко, А.А. Балыковым.
Исходя из вышеизложенного, необходимо выделить следующие этапы, отраженные в разработанной программе практических занятий по экологии, включающей в себя мониторинговые исследования экологического состояния озера Утиное:
- подготовительный этап состоит из подбора необходимого оборудования для проведения забора проб для исследований;
- этап отбора проб образцов покровных вод и лечебной грязи с разных пунктов озера и доставка этикетированных проб в специализированные лаборатории;
- этап получения результатов, интерпретации полученных данных, формулировка выводов.
Далее представлены научно-исследовательские обобщенные результаты практических работ, проведенных в 2009 году в процессе реализации программы.
- Описание физико-химических параметров лечебной грязи озера Утиное исследований 2009 года.
Внешние признаки образца грязи характерны для тонкодисперстных субстратов: черного цвета, с запахом сероводорода, густой консистенции, однородной структуры, без крупных включений, но с видимой мелкой зернистостью. По физико-химическим показателям (таблица 1) проба грязи относится к маломинерализованным (1,23 г/дм3) сульфидными грязями (содержание сероводорода 0,159%), со слабокислой реакцией среды (рН 6,47).
Таблица 1 (приложение 1).
Физико-химические показатели образцов иловой грязи месторождения о.Утиное Елизовского района Камчатского края (2009г.)
| N п/п | Показатели | Размерность | Норма | Грязь из о.Утиное |
| 1 | Влажность естественная | % | 55-70 | 75,84 |
| 2 | Влажность воздушной сухой грязи | % | 8,61 | |
| 3 | Объемный вес | г/см3 | 1,1-1,4 | 1,14 |
| 4 | Сопротивление сдвигу при 25о С | дин/см2 | 1500-4000 | 1933 |
| 5 | Липкость | дин/см2 | 3903 | |
| 6 | Твердые включения размером более 5 мм | % | отсутствие | Не обнаружены |
| 7 | То же размером 0,25-5,0 мм | % | Не более 2-3 | 3,04 |
| 8 | То же размером 0,1-0,25 мм | % | - | 2,34 |
| 9 | Теплоемкость | Кал/г.град | 0,7-0,9 | 0,81 |
| 10 | Зольность | % на сухое вещество | 60-90 | 84,0 |
| 11 | Реакция среды | рН | 6,0-8,0 | 6,47 |
| 12 | Окислительно-восстановительный потенциал (Еh) | мВ | -500-+50 | -146,4 |
| 13 | Сероводород общий | % от естест. в-ва | 0,010-0,500 | 0,159 |
| 14 | Сульфид железа | % от естест. в-ва | - | 0,411 |
| 15 | Железа (II) оксид | % от естест. в-ва | - | 2,284 |
| 16 | Железа (III) оксид | % от естест. в-ва | - | 0,034 |
| 17 | Углерод органический | % на сухое вещество | Не менее 10,0 | 16,31 |
| 18 | Азот органический | % на сухое вещество | - | 1,28 |
| 19 | Отношение С/N | % на сухое вещество | - | 12,74 |
| 20 | Липиды | % на сухое вещество | - | 0,99 |
| 21 | В т.ч. каротиноиды | мг% на сухое вещество | - | 20,99 |
| 22 | Хлорофиллы "а" "b" "с" |
мг% на сухое вещество | 8,67 0,826 0 |
|
| 23 | Гуминовые кислоты | % на сухое вещество | 8,03 | |
| 24 | Фульвокислоты | % на сухое вещество | 2.20 | |
| 25 | Минерализация грязевого раствора | г/л | 1,0-35,0 | 1,23 |
Интерпретация полученных физических и физико-химических данных.
Показатели влажности и теплоемкости (таблица 1) приближаются к средним значениям для данного вида лечебной грязи, объемный вес образца грязи находится на уровне нижнего значения. По реологическим параметрам (величине сопротивления сдвигу, липкости) грязевая масса является кондиционной.
Засоренность твердыми минеральными частицами размером более 5 мм не обнаружена. Засоренность твердыми минеральными частицами размером более 0,25 мм составляет 3,04%, что не соответствует требования установленных кондиций для сапропелевых грязей (не более 2%), но находится на верхней границе (не более 3%) для иловых грязей. Фракция 0,10-0,25 мм составляет 2,34%. Обнаруженные на сите 0,25 мм частицы представлены аморфными растительными остатками, кусочками семян и плотными серыми кусочками глинистого сланца, а частицы размером менее 0,1 мм представлены мелким кварцевым песком и войлокообразными растительными остатками. Кусочки глинистого сланца могут оказывать существенное влияние на реологические свойства исследуемого образца грязи, в этой связи для аппликаций рекомендуется перетирать грязь на мельнице типа СО-223. Засоренность песком, в целом для грязи, составляет 22,38%.
Содержание общего сероводорода в грязи (0,159%) выше границы терапевтически активной концентрации (0,1% на естественную грязь).
Содержание сульфида железа, оксида двухвалентного и трехвалентного железа свидетельствует о незначительном влиянии кислорода воздуха на исследуемый образец пелоида. Об этом же свидетельствует и окислительно-восстановительный потенциал: он в исследуемых образцах отрицательный (-146 мВ), что характеризует эту грязь как субстрат, в котором протекают восстановительные процессы.
- Микробиологические показатели лечебной грязи и покровных вод озера Утиное (2009г.).
Микробиологические исследования покровных вод и лечебной грязи о. Утиное были проведены в аккредитованном испытательном лабораторном центре ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Камчатском крае".
Интерпретация полученных микробиологических данных.
Исследуемые пробы лечебной грязи не соответствуют требованиям МУ 143-9/316-17 "Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу лечебных грязей" (таблица 2).
Таблица 2 (приложение 2)
Микробиологические исследования лечебной грязи о.Утиное (2009г.)
| № п/п |
Определяемые показатели | Единицы измерения | Результаты исследований | нормативы | НД на методы исследований |
| 1 | Коли-титр | Гр. | 7 | Не более 10 | МУ 143-9/316-17 |
| 2 | Титр клостридий | Гр. | Не обнаружено | 0,1 | МУ 143-9/316-17 |
| 3 | Патогенный стафилококк | КОЕ | Не обнаружены | Отсутствие в 10гр. | МУ 143-9/316-17 |
| 4 | Патогенные микроорганизмы | КОЕ | Не обнаружены | ||
| 5 | ОМЧ | Кл/г | 154 КОЕ | 500000 КОЕ |
МУ 143-9/316-17 |
| 6 | Синегнойная палочка | КОЕ | Не обнаружено | Отсутствие в 10гр. | МУ 143-9/316-17 |
Пробы покровных вод из центральной части озера соответствовали требованиям СанПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод".
Исследования проб покровных вод о. Утиное, взятых в местах близи впадения сточных вод базы отдыха "Светлячок", не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод", о чем свидетельствуют показания таблицы 3.
Таблица 3 (приложение 3)
Микробиологические исследования поверхностных вод
(вблизи впадения сточных вод) о.Утиное(2009г.)
| № п/п |
Определяемые показатели | Единицы измерения | Результаты исследований | нормативы | НД на методы исследований |
| 1 | Общие колиформные бактерии | Число бактерий в 100 мл | 454 КОЕ | Не более 500 КОЕ | МУК 4.2.1884-04 |
| 2 | Термотолерантные бактерии | Число бактерий в 100 мл | 454 КОЕ | Не более 100 КОЕ | МУК 4.2.1884-04 |
| 3 | Коли-фаги | Бляшкообразующие единицы в 100 мл | Не обнаружены | Не более 10 БОЕ | МУК 4.2.1884-04 |
| 4 | Патогенные микроорганизмы | КОЕ | Не обнаружены |
На основании представленных научно-исследовательских материалов, могут быть сделаны следующие выводы:
Грязь месторождения озера Утиное Елизовского района Камчатского края относится к маломинерализованным сульфидным пелоидам слабокислой среды.
Засоренность глинистыми сланцами может потребовать предварительной подготовки, после чего ее можно использовать для лечебно-профилактических целей.
Использование лечебной грязи для лечебных процедур возможно после регенерации её в течение четырех месяцев после восстановления санитарно-микробиологических показателей.
Современные условия предоставления рабочих мест будущим специалистам вызывают необходимость подготовки не только теоретически значимого специалиста в своей области, но и специалиста-практика, способного интерпретировать и отражать в практической деятельности свои теоретические знания, а также применять их в социально значимых сферах своего региона сегодняшнего дня.
Литература.
- Мурадов С.В. Формирование и биологическая активность грязе-иловых отложений. Экология и микробиология. Владивосток. Дальнаука. 2000. 87с.
- Рекомендации по организации самостоятельной работы студентов http://www.isuct.ru/umo/Orgproc10.html.