XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование качества воды при выращивании радужной форели в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ).

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Трусихин А.А. 1

---

1МБОУ Чалнинская СОШ Пряжинского Национального района

Трусихина В.А. 1

---

1МБОУ Чалнинская СОШ Пряжинского Национального района

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Республика Карелия — регион, который славится своими природными богатствами, среди которых многочисленные реки и озёра.

Проблема исследования

Летние каникулы я провожу в деревне Салми на берегу Ладожского озера. С семьей мы любим ловить рыбу. В озере я увидел огромные бассейны, это садки по выращиванию радужной форели. При появлении садков, озерной рыбы стало меньше. [8]

Более 70% всей российской форели выращивается в Карелии. Интенсивное развитие форелеводства в республике оказывает значительное влияние на качество воды в озерах. [15] Многочисленными исследованиями установлено, что основными источниками загрязнения водоемов при выращивании радужной форели в садках являются корм, продукты жизнедеятельности. Гибель рыб способствует образованию донных отходов, которые выделяют токсические вещества и со временем водоёмы становятся непригодны для рыбоводной деятельности. [4]

Актуальность исследования

Меня заинтересовал вопрос, как уменьшить вред окружающей среде при выращивании рыбы. Я был на экскурсии в научно - исследовательском центре по аквакультуре в Петрозаводском государственном университете, где я и нашел ответ на свой вопрос, это установка замкнутого водоснабжения (УЗВ).

Установка замкнутого водоснабжения - это система создания идеальных условий для роста и развития рыбы. Для успешного выращивания рыбы нужно соблюдать требования к качеству воды.

Цель исследования: исследовать качество воды при выращивании радужной форели в установке замкнутого водоснабжения.

Задачи исследования:

1. Описать внешнее строение радужной форели и требования к воде при ее выращивании в установке замкнутого водоснабжения.

2. Изучить принцип работы установки замкнутого водоснабжения и её основные компоненты.

3. Провести экспериментальное исследование качества воды по некоторым химическим и физическим показателям в установке замкнутого водоснабжения.

4. Оценить качество воды по химическим и физическим показателям, сделать вывод о влиянии установки замкнутого водоснабжения на окружающую среду.

Гипотеза исследования: если температура, запах, прозрачность, содержание азотных соединений будет в норме, то установка замкнутого водоснабжения станет безопасным способом выращивания радужной форели, как для рыбы, так и для окружающей среды.

Объект исследования: вода в установке замкнутого водоснабжения.

Предмет исследования: химические и физические параметры воды для выращивания радужной форели в установке замкнутого водоснабжения.

Место исследования: научно - исследовательский центр по аквакультуре Петрозаводского государственного университета.

Методы исследования: физический метод исследования, химический метод исследования, экспериментальный метод, анализ и сравнение полученной информации.

Глава 1. Теоретическая часть.

1.1. Описать внешнее строение радужной форели и требования к воде при ее выращивании в установке замкнутого водоснабжения.

Радужная форель - пресноводная рыба семейства лососёвых.

В установке замкнутого водоснабжения: 398 особей, возрастом 6 месяцев, массой 60 гр., длинной 10 см. - 12 см., тело покрыто мелкой чешуёй. Спина тёмно-зелёная, бока серебристые, брюхо белое. На боку тела имеется яркая боковая полоса, переливающаяся всеми цветами радуги, что и дало рыбе название. Голова небольшая, глаза маленькие, во рту 2 ряда зубов. Самцы крупнее самок. [6]

Требования к воде для разведения радужной форели.

1. Оптимальный уровень pH для форели составляет 6.5 - 8.5. Кислая среда замедляет рост и развитие рыбы, а щелочная приводит к гибели рыбы. Для радужной форели значения рН меньше 4.5 и больше 9.2 являются губительными. [7]

2. Температура воды для роста форели составляет 10 - 18°C. Форель может переносить более низкие температуры, но при температуре выше 20°C ее рост замедляется, а при 24°C начинается стресс.

3. Вода должна быть прозрачной, без осадка, без запаха.

4. Важным показателем качества воды является уровень химических соединений азотного цикла – аммиака, нитратов, нитритов, которые образуются в процессе жизнедеятельности рыб.

5. Аммиак оказывает токсичное действие на здоровье рыб максимально быстро. При этом поражаются жабры рыб, в результате от нарушения дыхания рыба погибает.

6. Высокое содержание нитритов в воде приводит к потери аппетита, вялость, снижением темпа роста. Для радужной форели норма нитритов колеблется от 0.1 до 1 мг/л. При помощи биофильтров нитриты в присутствии бактерий превращаются в нитраты.

7. Нитраты являются токсичными лишь при высокой концентрации. Содержание нитратов не более 40 мг/л. [3]

1.2. Принцип работы установки замкнутого водоснабжения.

УЗВ — это устройство замкнутого водоснабжения, которое обеспечивает постоянное движение воды, вне зависимости от погодных условий.

Установка замкнутого водоснабжения представляет собой две технологические линии с бассейнами, общее количество которых составляет 16 штук. Технологические линии оснащены системой подачи воды: автоматическая система очистка воды от продуктов жизнедеятельности рыбы и остатков корма, автоматическая система насыщения воды кислородом. Также в состав УЗВ входят: механический барабанный фильтр, биофильтр, кислородный конус, УФ-стерилизатор, насосная группа.

Рис. 1. Схема размещения элементов устройства замкнутого водоснабжения [10]

Механизм работы: УЗВ, включает в себя бассейн с рыбой, по трубам вода поступает в фильтр механической очистки, где очищается от крупных загрязнений, через сито, далее вода поступает в фильтр биологическойочистки, где с помощью биофильтра вода очищается от азота и углекислого газа. Это происходит с помощью бактерий, живущих на фильтре. Далее вода насыщается кислородом и проходит через ультрафиолет, для обеззараживания, и только потом вода поступает снова в бассейн с рыбой. Подготовленная вода подаётся в бассейны таким образом, чтобы создать течение в бассейне.

Кормление. Кормление рыб автоматизировано. В кормушки засыпается комбикорм, устанавливается таймер и задаётся порция кормления, после чего кормушка сама выбрасывает корм в заданное время. [2]

1.3. Выводы по главе 1.

Радужная форель — это холоднокровная рыба. Она быстро растёт и достигает товарного веса за короткий период времени. [16] (продолжая работу, через полгода, мы проверим рост рыбы и ее количество)

Форель требует высокого качества воды, такие, как соответствие рН, температуры, прозрачности, содержания нитратов, нитритов, аммиака определенным показателям, которые образуются в процессе жизнедеятельности рыб.

Установка замкнутого водоснабжения (УЗВ) обеспечивает оптимальные условия для выращивания рыбы, контролируя и поддерживая необходимые параметры воды и обеспечивая быстрый рост и высокую продуктивность. (Приложение 1. Механизм работы устройства замкнутого водоснабжения)

Глава 2. Практическая часть.

Практическая часть исследования проводилась в научно - исследовательском центре по аквакультуре в Петрозаводском государственном университете. Для исследования качества воды были взяты 2 пробы в установке замкнутого водоснабжения:

1 проба - вода до очистки, взята в барабане механической очистки.

2 проба - вода после очистки, на входе в бассейн.

Я использовал следующие методы исследования:

2.1. Физический метод исследования.

2.1.1. Определение температуры воды.

Температура воды определяется при помощи электронного термометра. Замеры делаются несколько раз, берется среднее значение. [1]

Наблюдение: температуры воды в бассейне составляет 16,3 градуса. Это соответствует норме.

Норма для форели 10-18 градусов.

Вывод: соответствует норме.

2.1.2. Определение запаха.

Определение запаха двух проб определялось при нагревании воды при температуре 20 °С и 60 °С. [1]

Наблюдения: запах при нагревании отсутствует.

Норма: отсутствие запаха.

Вывод: вода соответствует норме.

2.1.3. Определение прозрачности воды.

Измерение прозрачности воды определяется с помощью цилиндра, линейки и стандартного шрифта. Стандартный шрифт - шрифт Arial, размер шрифта 15, прописные буквы. Цилиндр устанавливают вертикально и помещают образец стандартного шрифта на расстоянии 4 см от дна цилиндра. Пробу воды взбалтывают и наливают в цилиндр. Прозрачность воды по шрифту выражают в сантиметрах. [1]

Наблюдения: текст через воду после очистки читается на расстоянии 30 см. Вода до очистки 29 см.

Норма: Норма для разведения форели не менее 30 см. Форель предпочитает чистые прозрачные воды.

Вывод: вода соответствует норме.

Таблица 1. Физические показатели исследуемой воды.

По физическим показателям, вода после очистки полностью соответствует норме.

2.2. Химический метод исследования.

Химический анализ воды до очистки и после, включал в себя следующие определения: рН раствора, определение аммиак, нитриты, нитраты.

Был использован набор реактивов для определения воды в аквариуме Нилпа. Набор тестов для воды НИЛПА PRO 10 в 1 профессиональный. (Приложение 2. Набор для определения качества воды).

2.2.1. Определение рН. [11]

Ход исследования:

1. Перед применением индикатор необходимо тщательно взболтать.

2. Прополоскать мерный стаканчик тестируемой водой 2-3 раза.

3. В мерный стаканчик поместить 10 мл тестируемой воды.

4. Добавить в мерный стаканчик с тестируемой водой 2 капли индикатора, закрыть стаканчик крышкой и перемешать круговыми движениями руки, затем подождать 3 мин.

5. Поместить стаканчик с окрашенной жидкостью на белый фон прилагаемой цветовой шкалы.

6. Сопоставить цвет жидкости в стаканчике с цветовой шкалой. Значение 7,0 по цветовой шкале соответствует нейтральной среде, меньше 7,0 кислой, больше 7,0 щелочной.

7. После каждого тестирования сразу же тщательно промыть мерный стаканчик водопроводной водой.

8. После применения флакон с индикатором плотно закрыть.

Наблюдения: вода перед очисткой: рН = 4,5 (кислая)

вода после очистки: рН = 5,5 (слабокислая)

Норма pH для радужной форели = 6,5 - 8,5

Вывод: вода после очистки является не нормой, но регулируется добавлением соды в систему. [2]

Приложение 3. Наблюдения и выводы об определении рН раствора.

2.2.2. Определение аммиак. [14]

Ход исследования.

1. Прополоскать мерный стаканчик тестируемой водой 2-3 раза.

2. Поместить в мерный стаканчик 10 мл тестируемой водой.

3. Добавить в мерный стаканчик 4 капли индикатора из флакона №1, закрыть стаканчик крышкой и перемешать содержимое круговыми движениями руки.

4. Открыть мерный стаканчик, добавить 4 капли индикатора из флакона №2, закрыть стаканчик крышкой и снова перемешать.

5. Снова открыть стаканчик, добавить к содержимому 5 капель индикатора из флакона №3, закрыть стаканчик крышкой и перемешать.

6. Поместить мерный стаканчик с содержимым на белый фон цветной шкалы на 5-7 минут.

7. Сравнить цвет раствора со школой. Глядя на стаканчик сверху.

8. Тщательно промыть стаканчик водопроводной водой.

Наблюдения:вода до очистки 1 мг/л, вода после очистки 0 мг/л.

Норма: 0 мг/л

Выводы: содержание аммиака после очистки равно 0, что соответствует норме. Чем показатель ниже, тем лучше, т.к аммиак оказывает токсичное действие на здоровье рыб максимально быстро.

Приложение 4. Наблюдения и выводы об определении аммиака.

2.2.3. Определение нитритов. [13]

Ход исследования.

1. Прополоскать прилагаемый мерный стаканчик тестируемой водой 2-3 раза.

2. Поместить в мерный стаканчик 5 мл тестируемой воды.

3. Добавить в мерный стаканчик 5 капель индикатора из флакона № 1, закрыть стаканчик крышкой и перемешать содержимое круговыми движениями руки.

5. Добавить в мерный стаканчик 5 капель индикатора из флакона № 2, закрыть стаканчик крышкой и перемешать содержимое круговыми движениями руки.

6. Поместить мерный стаканчик с тестируемым раствором на белый фон цветовой шкалы на 5-7 минут (внимание не более 7 минут, так как может изменится контрольный цвет).

7. Сопоставить цвет раствора в стаканчике с цветными секторами шкалы и определить уровень концентрации нитрит-ионов в аквариумной воде.

8. После каждого тестирования сразу же тщательно промыть стаканчик водопроводной водой.

Наблюдения: 0 мг/л

Норма: не больше 1 мг/л.

Вывод: содержание нитритов в норме 0 мг/л.

Приложение 5. Наблюдения и выводы об определении нитритов в растворе.

2.2.4. Определение нитратов. [12]

Ход исследования:

1. Прополоскать мерный стаканчик тестируемой водой 2-3 раза.

2. Поместить в мерный стаканчик 5 мл тестируемой воды.

3. Добавить 1 лопаточку (без горки) порошка из контейнера.

4. Закрыть стаканчик крышкой и перемешать круговыми движениями руки в течении 15 секунд.

5. Снять крышку и к содержимому добавить 5 капель индикатора из Флакона № 1

6. Закрыть стаканчик и перемешать 3-5 секунд.

7. Снять крышку и к содержимому добавить 5 капель индикатора из флакона № 2.

8. Закрыть стаканчик и перемешать 3-5 секунд.

9. Поместить мерный стаканчик с тестируемым раствором на белый фон цветовой шкалы на 5-7 минут.

10. Сопоставить цвет раствора в стаканчике с цветными секторами шкалы, определить уровень концентрации нитрат - ионов в воде.

Наблюдения и выводы:нитраты в воде после и до очистки очистки равны 5 мг/л.

Норма: для аквариумов с рыбами и без растительности норма содержания нитратов не более 40 мг/л.

Выводы: Показатели соответствуют норме.

Приложение 6. Наблюдения и выводы об определении нитратов в растворе.

2.3. Выводы к главе 2.

Я провел измерения 2 раза, в разные дни. Итоги получились одинаковы, результаты в таблице 2. Рыба содержится в хороших условиях для разведения, это подтверждается проведенными экспериментами, условия для разведения рыбы выполнены. рН среды ниже нормы, но это регулируется добавлением соды в систему.

Таблица 2. Физические и химические показатели исследуемой воды.

Заключение

В ходе исследования проведена оценка качества воды по некоторым химическим и физическим показателям, таким, как температура, прозрачность, наличие запаха, pH, содержание нитратов, нитритов, аммиака, при выращивании радужной форели в установке замкнутого водоснабжения. Цель достигнута.

В результате исследования были получены следующие выводы:

1. Я узнал о внешнем строении радужной форели и требованиях к качеству воды при ее выращивании.

2. Я изучил принцип работы установки замкнутого водоснабжения (УЗВ) и её основных компонентах.

3. Я экспериментально доказал, что все исследуемые показатели воды находятся в норме, кроме pH – данный показатель требует специального контроля.

4. Я сделал вывод, что при выращивании радужной форели с помощью УЗВ степень негативного воздействия на водную среду является низкой.

Как показали мои исследования, радужная форель разводится в благоприятных условиях, что подтверждается химическим анализом воды.

Таким образом, моя гипотеза подтвердилась: создание оптимальных условий содержания радужной форели в установке замкнутого водоснабжения является безопасным способом выращивания, как для рыбы так и для окружающей среды, так как:

• происходит уменьшение или полное прекращение сброса загрязненных сточных вод;

• есть возможность контролировать состав воды при выращивании радужной форели, что помогает уменьшить рост различных заболеваний у рыб.

• минимальный расход воды в установке.

• твердые отходы, которые накапливаются в фильтрах таких систем, являются ценным органическим удобрение.

Дальнейшие планы моего исследования:

- через полгода съездить в научно-исследовательский центр в Петрозаводском государственном университете, посчитать количество рыб, измерить длину рыб, произвести внешний осмотр радужной форели на признаки заболеваемости, исследовать воду;

- сделать вывод о влияние воды в УЗВ на рост и развитие радужной форели.

• создать буклет для форелеводов “Разведение форели в УЗВ”

• также в дальнейшем было бы очень интересно съездить на экскурсию в ООО «Вечерний бриз» — одно из форелеводческих хозяйств, в котором используют УЗВ при выращивании мальков радужной форели.

Данное хозяйство расположено в деревне Куйтежа Олонецкого района.

Список литературы
1. Муравьев А.Г. Методико-дидактический комплект для экологических исследований “Пчелка - У”. Рекомендации по применению. Санкт- Петербург, 2006

2. Брайнбалле Я. Руководство по аквакультуре в установках замкнутого водоснабжения. Введение в новые экологические и высокопродуктивные замкнутые рыбоводные системы / Брайнбалле Я. — Копенгаген : ФАО, 2010. — 70 с.
3. Лифанова Д.А. / Качество воды при разведении форели // Актуальные проблемы ветеринарной медицины, пищевых и биотехнологий: сб. статей. 2016. – С. 387-392.

4. Горбачева Е. А. Токсикологический мониторинг воды и донных осадков в районе размещения форелевого хозяйства // Экология Северных территорий России. Архангельск: СевПИНРО, 2002. Т. 1. С.529-533.

5. Молчанова К. А. Рыбоводно-биологические особенности формирования маточного стада радужной форели в установках замкнутого водоснабжения. Калининград, 2018. 16 с.
6. Радужная Форель [Электронный ресурс]. URL:http://aquacultura.org/objects/13/31/ (дата обращения:10.10.2024).

7. Радужная форель как объект рыбоводства [Электронный ресурс]. URL: https://losos.arktikfish.com/index.php/bassejnovyj-metod-vyrashchivaniya-lososevykh-ryb/466-aduzhnaya-forel (дата обращения: 10.10.2024).

8. Современное состояние водных объектов Республики Карелия. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1998. 188 с

9. Цуладзе В. Л. Бассейновый метод выращивания лососевых рыб: на примере радужной форели. М., 1990. 156 с

10. Технология управляемого замкнутого водоснабжения | Рыба рыборазведение в УЗВ. [Электронный ресурс]. URL https://fish-agro.ru/educathion/124-tehnologiya-zamknutogo-vodosnabzheniya.html (дата обращения: 12.10.2024)

11. Определение рН. Инструкция тест системы НИЛПА. [Электронный ресурс] URLhttps://avatars.mds.yandex.net/get-mpic/7979706/img_id4689483806639575974.jpeg/orig (дата обращения: 12.10.2024)

12. Определение нитратов. Инструкция тест системы НИЛПА.[Электронный ресурс] URL https://www.aqua-shop.ru/images/goods/NL-50317_6.jpg (дата обращения: 12.10.2024)

13. Определение нитритов. Инструкция тест системы НИЛПА. [Электронный ресурс] URLhttps://avatars.mds.yandex.net/get-mpic/7690783/img_id5217759555474773947.jpeg/orig (дата обращения: 12.10.2024)

14. Определение аммиак. Инструкция тест системы НИЛПА.[Электронный ресурс] URL https://avatars.mds.yandex.net/get-mpic/7728649/img_id8702135824672500681.jpeg/orig (дата обращения: 12.10.2024)

15. Карельская форель. [Электронный ресурс] URL https://wiki-karelia.ru/articles/priroda-i-puteshestviya/karelskaia-forel/ (дата обращения: 12.10.2024)

Приложение 1. Механизм работы устройства замкнутого водоснабжения.

Приложение 2. Набор реактивов НИЛПА PRO 10 в 1 для определения качества воды.

Приложение 3. Наблюдения и выводы об определении рН раствора.

Х од работы: в ода перед очисткой вода после очистки

Наблюдения: рН = 4,5 (кислая) Наблюдения: рН = 5,5 (слабокислая)

Норма pH для радужной форели = 6,5 - 8,5

Вывод: вода после очистки является не нормой, но регулируется добавлением соды в систему.

Приложение 4. Наблюдения и выводы об определении аммиака.

Х од работы: вода перед очисткой вода после очистки

Наблюдения: 0 мг/л Наблюдения: 1 мг/л

Норма считается 0 мг/л.

Вывод: вода после очистки является нормой.

Приложение 5. Наблюдения и выводы об определении нитритов.

Х од работы: вода перед очисткой вода после очистки

Норма: не больше 1 мг/л.

Вывод: содержание нитритов в норме 0 мг/л.

П риложение 6. Наблюдения и выводы об определении нитратов.

Х од работы: вода до очистки вода после очистки

Наблюдения: 5 мг/л 5 мг/л

Норма: не больше 40 мг/л.

Вывод: вода находится в норме. Содержание нитратов 5 мг/л.