Ekskursion til Susåen/Ringsted å

Transkript

1 Naturvidenskabelig faggruppe Side 1 af 15 Ekskursion til Susåen/Ringsted å På ekskursionen til Susåen/Ringsted å skal vi ved hjælp af de tre naturvidenskabelige fag: biologi, geografi og kemi lave en grundig undersøgelse af åen. Fagene arbejder alle efter den naturvidenskabelige metode, men bidrager med forskellige oplysninger, som samlet set kan give en uddybende beskrivelse af åen. Biologi undersøger livet og forureningsgraden i åen, kemi måler på indholdet af næringsstoffer, og geografi undersøger åens fysiske forhold: vandføring, sedimentfordeling i og ved åen og vandbalanceligningen for området omkring Susåen. Vi arbejder altså med forskellige ting, men det hele hænger alligevel sammen. Hvis der ikke er ilt og næringsstoffer, er der ikke noget liv. På den anden side kan for mange næringsstoffer forurene åen, så der kun er begrænset liv eller slet ikke noget. Samtidig er der også forskel på, hvilket liv man finder afhængigt af både mængden af næringsstoffer og ilt og åens fysiske forhold. Ved at kombinere viden fra de tre fag får vi altså en bedre beskrivelse af åen end, hvis vi kun så på resultaterne fra et fag. Hjemme igen arbejder I videre med de indsamlede data, som blandt andet skal bruges op mod efterårsferien i jeres første naturfagsprojekt, hvor resultaterne fra de tre fag kombineres i en synops og en præsentation. Dagsprogram Kl. 8.20: Vi mødes i aulaen på FHF og kører derefter med bus til Susåen/Ringsted å. Kl : Alle arbejder i grupper hele dagen, og klasserne cirkulerer mellem biologi-, geografi- og kemiøvelserne. Kl : Vi er tilbage på FHF igen. Husk Praktisk tøj (dvs. noget der er varmt nok, vandtæt og godt må blive beskidt), gummistøvler, noget at skrive med og mad og drikke. Vi glæder os til en hyggelig dag i naturen. Naturfagslærerne

2 Naturvidenskabelig faggruppe Side 2 af 15 Kort over området Biologistation Kemistation Geografistation Indholdsfortegnelse: Biologidel: Bestemmelse af Susåens forureningsgrad med makroindeksmetoden side 3 Bestemmelse af Susåens forureningsgrad med BI 5 metoden side 7 Kemidel: Bestemmelse af ph, nitrat, ammonium og phosphat i en vandprøve side 9 Geografidel: Øvelse 1: Bestemmelse af vandføring i Susåen side 11 Øvelse 2: Sedimenterne i åen side 13 Øvelse 3: Vandbalanceligningen side 15

3 Naturvidenskabelig faggruppe Side 3 af 15 Biologi: Bestemmelse af Susåens forureningsgrad med makroindeks- og BI5-metoden Formål At undersøge forureningsgraden af Susåen. Makroindeksmetoden Baggrund for undersøgelsen Makroindeksmetoden kan bruges til at vurdere et vandløbs forureningsgrad. Det gør man ved at undersøge artsdiversiteten (dvs. hvor mange forskellige dyr kan vi finde) og ved at registrere indikatordyr (rentvands- og forureningsindikatorer). Forureningen kan også måles direkte ved, at man tager en vandprøve og analyserer den for organisk stof (BI5-måling), måler iltindholdet i vandet eller måler koncentrationen af plantenæringsstofferne nitrat (NO3 - ), ammonium (NH4 + ) og fosfat (PO4 3- ). Ulempen ved alene at bruge disse målinger er imidlertid, at de kun giver et øjebliksbillede af tilstanden. Det forurenede vand passerer hurtigt gennem åen, og der kan altså med jævne mellemrum komme forurenet vand gennem åen, som dræber de følsomme dyr, uden at det nødvendigvis kan måles den dag, man tager vandprøven. Iltindholdet varierer også afhængig af på hvilket tidspunkt på dagen, man tager vandprøven. Da dyrene i vandløbet lever der hele tiden og har forskellige krav til iltindholdet, kan man undersøge dyrelivet og bruge tilstedeværelsen/fraværet af indikatordyr til at vurdere den generelle tilstand. Jo bedre iltforholdene er, jo flere forskellige dyrearter vil der være. Det uforurenede vandløb har derfor en høj artsdiversitet. Nogle arter er mere følsomme over for dårlige iltforhold end andre, men enkelte arter, som på grund af deres åndedrætssystemer kan klare dårlige iltforhold, kan have en direkte fordel af, at der er meget organisk stof (føde) og få konkurrenter og fjender.

4 Naturvidenskabelig faggruppe Side 4 af 15 Materialer Net og ketcher, Fotobakker (plastikbakker), Plastikskeer og pipetter Bestemmelsesduge og bøger, Lupper Telefon med kamera Fremgangsmåde 1. Når I ankommer til åen, skal I først sætte jer på bredden og iagttage vandet, strømmen, planterne og dyrene nede i åen. Noter jeres observationer i boksen her under. 2. Når I har orienteret jer, kan l begynde på indsamlingen. Hver gruppe indsamler med net eller ketcher så mange forskellige dyr som muligt. Dette gøres ved at man skraber og fisker med net/ketcher langs bredden og mellem planterne. Man kan med fordel medtage nogle planter og lidt bundmateriale, da det er her dyrene gemmer sig. 3. Det indsamlede anbringes i en fotobakke med rigeligt vand. 4. De fundne dyr identificeres ved hjælp af tegningerne på skemaet (næste side) og de medbragte bestemmelsesduge og -bøger. 5. I skal fotografere de dyr, I finder i åen (minimum fire forskellige). Billederne skal bruges i jeres journal. 6. De fundne dyregrupper krydses derefter af på forsiden af makroindeksskemaet. 7. Den samlede mængde af forskellige dyregrupper overføres til bagsiden af skemaet. Nu kan indekstallet, der angiver vandkvalitet og forureningsgrad, aflæses i skemaet.

5 Naturvidenskabelig faggruppe Side 5 af 15

6 Naturvidenskabelig faggruppe Side 6 af 15

7 Naturvidenskabelig faggruppe Side 7 af 15 BI5-metoden BI5 står for biokemisk iltforbrug i fem døgn og er en metode, man kan bruge til at bestemme mængden af organisk stof i en vandprøve og dermed forureningsgraden af vandet. Den giver et mål for, hvor meget ilt bakterier og andre mikroorganismer bruger, når de nedbryder det organiske stof ved respiration. Vi laver i denne sammenhæng en fælles BI5-måling ved, at jeres lærere indsamler en vandprøve og straks måler iltindholdet. Derefter bliver vandprøven lukket tæt til (der må ikke være luft i flasken), placeret et mørkt sted ved ca. 20 C i fem døgn. Når de fem døgn er gået måles iltindhold igen, og iltforbruget på de fem døgn bestemmes ved at trække de to målinger fra hinanden. I skemaet nedenfor kan du notere resultaterne fra BI5-målingen: Iltindhold dag 1 Iltindhold dag 5 Iltindhold dag 1 - Iltindhold dag 5 = BI 5 Et højt BI5 betyder, at der har været et stort iltforbrug og derfor også en stor mængde organisk stof i vandprøven. Dvs. vandet er forurenet. Et lavt BI5 betyder, at der har været et lavt iltforbrug og derfor også en lille mængde organisk stof i prøven. Dvs. vandet er rent. I tabellen nedenfor kan du se BI5-værdier ved forskellige grader af forurening.

8 Naturvidenskabelig faggruppe Side 8 af 15 Effekten af organisk stof i åen Biologi til tiden, Nucleus

9 Naturvidenskabelig faggruppe Side 9 af 15 Kemi: Bestemmelse af ph, nitrat, ammonium og phosphat i en vandprøve I åer, søer og generelt i vandmiljø findes plantenæringsstofferne nitrat (NO3 - ), ammonium (NH4 + ) og phosphat (PO4 3- ). Vi udleder disse med spildevand fra industri og husholdning, men specielt landbruget udleder mange næringsstoffer til vandmiljøet. Udledningen er dog faldet siden 1980 erne, og vi er i dag rigtig gode til at rense spildevandet fra vores husholdninger og fra industrien. Koncentrationen af næringsstofferne og ph-værdien af vandet i vandmiljøet bruger man til at vurdere vandløbskvaliteten. Tabellen nedenfor viser typiske måleresultater for de forskellige vandløbskvaliteter 1-7: Vandløbskvalitet ph 6,5-8,5 6,5-8,5 6,0-9,0 - Nitrat (mg/l) Høj* Høj* 1-2 Meget lav** Ammonium (mg/l) < 0,1 < 0,2 0,3-1,2 Høj Phosphat (mg/l) 0-0,05 0,05-1,0 > 0,5 > 1,0 Tabellen viser sammenhængen mellem vandløbskvalitet og indhold af plantenæringsstoffer (Kilde: Biologi til tiden, 2. udg. (red.)). *Det er vanskeligt at give konkrete værdier for nitratindholdet ved vandløbskvalitet 5-7, men disse kan være højere end hvad man umiddelbart skulle forvente. ** Meget lav pga. nitratåndende bakterier. Værdierne skal tages med forbehold. Du skal først med ph-papir måle ph-værdien i en vandprøve fra Susåen. Dernæst skal du med et testkit måle vandets indhold af nitrat, ammonium og phosphat. Det kræver, at du først tilsætter nogle reagenser, der kan reagere med næringsstofferne og danne et farvet produkt. På den måde får vandprøven en farve, hvis styrke afhænger af koncentrationen af næringsstoffet. Eksempelvis danner reagenserne der reagerer med nitrat et gult farvestof. Jo mere nitrat der i vandprøven, desto mere gul bliver opløsningen. For at kunne sætte tal på vandprøvens nitratkoncentration kan man sammenligne farven med et farveskalakort, og dermed bestemme et cirkatal for nitratindholdet i vandprøven. 0 mg/l 10 mg/l 25 mg/l 50 mg/l 80 mg/l Sammenhæng mellem farveintensitet og koncentration for nitrat

10 Naturvidenskabelig faggruppe Side 10 af 15 Fremgangsmåde og journal ph 1. Tag ca. 2 cm ph-indikatorpapir og dyp det kortvarigt ned i vandprøven. 2. Sammenlign med farveskalaen på æsken og noter ph-værdien herunder: ph = 1. Fyld testbeholderen op til stregen med vandprøve. Nitrat NO3-2. Tilsæt 2 strøgne skefulde (skeen sidder i kapslen) af nitratreagens 1 og opløs ved at ryste forsigtigt. 3. Tilsæt 1 strøgen skefuld af nitratreagens 2 og opløs ved at ryste forsigtigt i 1 min. Uopløst stof ignoreres. 4. Sammenlign farven efter 10 min. Husk at se oppefra. Noter koncentrationen herunder: NO3 - -koncentration = mg/l 1. Fyld testbeholderen op til stregen med vandprøve. 2. Tilsæt 10 dråber ammoniumreagens 1 og opløs ved at ryste forsigtigt. Ammonium NH Tilsæt 1 strøgen skefuld (skeen sidder i kapslen) af ammoniumreagens 2 og opløs ved at ryste forsigtigt. Lad opløsningen stå i 5 min. 4. Tilsæt 15 dråber af ammoniumreagens 3 og opløs ved at ryste forsigtigt. 5. Sammenlign farven efter 7 min. Husk at se oppefra. Noter koncentrationen herunder: NH4 + -koncentration = mg/l 1. Fyld testbeholderen op til stregen med vandprøve. Phosphat PO Tilsæt 10 dråber phophatreagens 1 og opløs ved at ryste forsigtigt. 3. Tilsæt 1 dråbe af phosphatreagens 2 og opløs ved at ryste forsigtigt. 4. Sammenlign farven efter 4 min. Husk at se oppefra. Noter koncentrationen herunder: PO4 3- -koncentration = mg/l

11 Naturvidenskabelig faggruppe Side 11 af 15 Øvelse 1: Bestemmelse af vandføring i Susa en Formål At undersøge vandføringen i Susåen. Vandføringen er den mængde vand der passerer et givent punkt pr. tidsenhed. Vandføringen angives i m 3 pr. sekund. Metoden Baggrund for undersøgelsen Mange faktorer har indflydelse på vandføringens størrelse, men væsentligst er størrelsen af det landområde (landskabet) hvorfra vandet ledes til vandløbet og mængden af nedbør. Landområdet kaldes oplandet og oplandets størrelse afhænger af landskabets topografi landskabets/terrænets former. Divideres vandføringen med vandløbets oplandsareal får man værdien for overfladeafstrømningen (m 3 /sek/km 2 ). Materialer Målebånd Tommestok Stopur/Mobiltelefon Appelsin eller æble Waders eller gummistøvler Fremgangsmåde Måling og beregning af vandløbets tværsnitsareal: Vælg et repræsentativt sted for åen. 1. Mål bredden af åen med målebåndet (Præcise målinger fås ved at måle lige ved vandkanten på begge sider og hæve målebåndet lidt over vandoverfladen, så I kan holde båndet stramt) 2. Mål dybden af åen med tommestokken. Da dybden varierer skal I lave flere målinger og efterfølgende udregne gennemsnitsdybden. I skal måle med cm s intervaller afhængig af åens bredde. (Præcise målinger fås ved at sørge for at tommestokken holdes lodret og ikke presses ned i bunden) 3. Skriv resultaterne ned, så de senere kan føres over på et journalark.

12 Naturvidenskabelig faggruppe Side 12 af 15 Interval Afstand i cm 1. 0 cm Dybde i cm 0 cm 0 cm Gennemsnitlig vanddybde: Måling af vandets strømhastighed: 1. Marker 2 punkter i åen med 10m afstand imellem. Punkt 1 og punkt 2. Kast en appelsin/æble i vandet lidt opstrøms for punkt 1 og tag tid med stopuret på hvor mange sekunder det tager for appelsinen/æblet af komme fra punkt 1 til punkt Gentag målingen 3 gange. 3. Noter tidsmålingerne og beregn hastigheden.. Strømningshastighed Tid (i sek) Hastighed: m/s Resultater og Beregninger: 1. Beregn gennemsnitlig vanddybde. 2. Beregn tværsnitsarealet A = gennemsnits vanddybde x bredde 3. Beregn gennemsnitshastigheden fra punkt 1 til punkt 2 4. Beregn vandføring V=hastighed (m/sek) X tværsnitsareal (m 2 ) For at tage højde for at strømningshastigheden, på grund af at vandets friktion mod bunden er mindre i den dybeste del af åen, ganges resultatet med 0,7. 5. Check om jeres resultat er realistisk! Til sammenligning har Gudenåen en middelvandføring på 32,4 m³/s og Danmarks vandrigeste å, Skjern å, en middelvandføring på 36,6 m³/s. Der er dog langt til verdens vandrigeste flod, Amazonas. Den har en middelvandføring på ca m³/s

13 Naturvidenskabelig faggruppe Side 13 af 15 Øvelse 2: Sedimenterne i a en Formål At undersøge sedimentfordelingen i og ved åen. Metoden Baggrund for undersøgelsen Forskellige sedimenter kræver forskellige strømforhold for at blive ført med af åens vand. Generelt gælder det, at jo større sedimenterne er, jo kraftigere strøm skal der til at flytte dem. Hvis man blot tager en håndfuld sedimenter kan det dog være svært at danne sig et overblik over, hvad det faktisk er for nogle sedimenter, og fordelingen af dem. Det kan en simpel øvelse hjælpe os med. I skal sammenligne jordprøver fra forskellige lokaliteter for at observere om der er forskel i sedimentsammensætningen. Materialer Digital vægt ½ L plastflaske med låg Vand En graveske Fremgangsmåde Sedimenter er de løse partikler, som sammen udgør mineraljorden. Sedimenter inddeles efter deres kornstørrelse i ler, silt, sand, grus eller sten 1. I skal i gruppen tage 4 forskellige jordprøver på 100 g og putte dem i hver deres flaske (Brug vægten til at sørge for at jordprøverne er lige tunge). 2. Tag jordprøverne følgende steder fra: 1: Et sted i åen med svag strøm. 2: Et sted i åen med stærk(ere) strøm 3: Parkeringspladsen 4: Et sted på bredden (fjern det øverste bevoksning og tag jordprøven i ca. 10 cm dybde) 3. Tilsæt dernæst vand fra åen til flasken er 2/3-fuld, sæt låget på og ryst! Sørg for at alle sedimenterne bliver hvirvlet rundt i vandet. 4. Stil flasken et roligt sted og lad sedimenterne falde til ro (det kan godt tage lidt tid). 5. Noter resultater og observationer ned. Tag billeder til journal og fremlæggelse!

14 Naturvidenskabelig faggruppe Side 14 af 15 Resultater Jordprøve Observationer Sedimentfordeling i % Sten Grus Sand Silt Ler Forklar hvorfor fordelingen af sedimenter er som den er i de forskellige jordprøver. Hvilken indvirkning kan sedimentstørrelsen have på det biologiske liv i åen? Hvilken betydning har sedimentstørrelsen i jorden, for det nedsivende regnvand på dets vej til grundvandet? Der vil i mange af prøverne være noget der flyder ovenpå vandet hvad er det? Og hvorfor er det i jordprøverne?

15 Naturvidenskabelig faggruppe Side 15 af 15 Øvelse 3: Vandbalanceligningen Formål At opstille en vandbalanceligning for området omkring Susåen. Fremgangsmåde Ved hjælp af de to figurer skal I opstille vandbalanceligningen for denne lokalitet (måske I skal bruge lidt hjælp fra Google Maps til at finde ud af præcis hvor på Sjælland I er). N=F+A Find den årlige nedbør på figur 1, og den årlige potentielle fordampning på figur 2 og find ud af om der er nedbørs-overskud, eller underskud. Find også ud af hvor stor den eventuelle afstrømning vil være. Vi inddeler normalt afstrømningen (A) i Underjordisk afstrømning (Au) og Overflade afstrømning (Ao). Hvad er afgørende for om afstrømningen bliver underjordisk eller langs overfladen? Hvad slags afstrømning tror I, vi ser mest af i Danmark? Hvorfor? Sammenlign resultatet med dit resultat for vandføringen i Susåen og forklar sammenhængen. Figur 1 Observeret nedbørsfordeling i Danmark i perioden Kortet er baseret på observerede data fra 300 målestationer (årsmiddel, mm/år). (Miljøministeriet) Figur 2 Potentiel fordampning i perioden beregnet ud fra Makkinks formel. (Miljøministeriet)