IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В СЕЛЕ ВЕРХ-КАТУНСКОЕ
Ожогина Т.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Биосфера- часть оболочки земли населенная живыми организмами. Учение о биосфере разработал русский академик В. И. Вернадский (1863- 1945). Биосфера занимает все три оболочки Земли: литосферу, атмосферу и гидросферу. Водная оболочка, гидросфера, содержит 1. 4 млрд. км 3 воды.

Вода – самое удивительное, самое распространенное и самое необходимое вещество на Земле. Известный советский учёный академик И. В. Петрянов свою научно-популярную книгу о воде назвал «Самое необыкновенное вещество в мире». А «Занимательная физиология», написанная доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде – «Вещество, которое создало нашу планету».

Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.

Учёные абсолютно правы: нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.

Потребности человечества в воде сегодня уже сравнимы с возобновляемыми ресурсами пресной воды на нашей планете. Очень много пресной воды мы расходуем бездумно и напрасно. Поэтому необходимо беречь воду!

Целью данной работы является: изучение экологического состояние качества питьевой воды в поселке Большая Елховка.

Задачи, решаемые в ходе исследования:

- изучить специальную литературу по теме исследований;

- освоить методику определения качества питьевой воды;

- определить качество питьевой воды в лабораторных условиях;

Глава 1. Обзор литературы. 1.1. Состав воды.

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Химическая формула воды – Н2О. Это означает, что каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л).

Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000-20000, а в воде океанов – около 35000 мг/л. Вода соленых озер -200000 мг/л и более.

1.2. Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды.

При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды.

Группа подземных вод подразделяется на:

1. Артезианские воды. Речь идет о водах, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько слоев или так называемых ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Пористые грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и, следовательно, очищающее действие, в отличие от трещиноватых горных пород. При соответствующем длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает средних температур почвы (8-12 градусов) и свободна от микробов. Благодаря этим свойствам (практически постоянная температура, хороший вкус, стерильность) артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения. Химический состав воды, как правило, остается постоянным.

2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха.

3. Родниковая вода. Речь идет о подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега).

1.3 Влияние качества питьевой воды на здоровье человека.

По данным Всемирной организации здравоохранения, около 80% всех инфекционных болезней в мире связанно с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд. человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды.

Загрязняются и грунтовые воды. Сейчас подземные источники, используемые для питьевой воды, содержат осадочные продукты сельскохозяйственных химикатов, пестицидов, поступающих вместе со стоками с полей, растворителей, хлорированных углеводородов химической промышленности.

1.4. Какую воду пьют наши жители села

В посёлке находится водозаборная башня. Вода выкачивается насосами из артезианской скважины с глубины 36 м.

Артезианская вода – это вода подземных озер. Фильтрами ее очистки являются пласты земных пород, поэтому дополнительной очистки она не требует.

И просто замечательно, что наша вода не подвергается никаким способам химической отчистки. Самым дешевым реагентом для обеззараживания воды является хлор. А ведь хлор раздражает слизистую оболочку кишечника, убивает в нем полезную микрофлору, на место которой может заселиться патогенная. Некоторые специалисты считают, что именно соединения хлора дают прирост онкозаболеваний от 5 до 15%. Незначительное количество хлора добавляют в воду только в жаркий период для профилактики заболеваний. Одним из недостатков нашей питьевой воды является повышенное содержание фтора, что приводит к разрушению зубов – флюорозу, что подтверждается ежегодным медицинским осмотром жителей.

Вода, не содержащая не каких солей, способна разбалансировать работы всего организма. Поэтому кипячение воды не всегда оправдано. Но и повышенная минерализация, высокое содержание железа, цинка, нитратов, сульфатов также приводит к различного рода заболеваниям. Подавляющее большинство россиян (82%) чаще всего используют водопроводную воду в качестве питьевой. Из них водопроводную кипяченую воду пьют 35% опрошенных; обычную воду из-под крана - 32%, воду, очищенную бытовым фильтром,-15%.

Глава 2. Экспериментальная часть.

2.1Методика работы

Наши исследования по изучению качества водопроводной воды проводились осенью 2017 года на базе села Верх-Катунское в лабораторных условиях физико-химическими методами. Для определения органолитических свойств воды проводили определение прозрачности, цветности, запаха. Из химических показателей – водородный показатель (pH), масса растворимых в воде примесей, карбонатной жесткости, определение нитратов и нитритов, определение хлоридов, меди, железа и органических веществ.

2.2. Методы мониторинга водных объектов

Пробо-отбор и подготовка воды к анализу.

Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно провести пробо-отбор.

В зависимости от цели исследования проба воды для анализа может быть получена несколькими способами:

-путём однократного отбора всего количества воды, нужного для анализа;

- смещением проб, отобранных через определённые промежутки времени;

-смешением проб, отобранных одновременно в разных местах. Для проведения анализа воды мы выбрали способ смешением проб, отобранных одновременно в разных местах исследования, (см. план-схема).

При отборе проб воды пользовались стеклянной бутылью. Посуду тщательно вымыли моющими средствами, многократно ополоснули водопроводной и дистиллированной водой, а непосредственно перед забором воды несколько раз ополоснули исследуемой водой. Пробки использовали полиэтиленовые корковые.

Подготовка воды к анализу.

Для получения достоверных результатов анализ проводили как можно быстрее. В воде происходят процессы окисления- восстановления, физико-химические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов, сорбции, десорбции, седиментации и др. Некоторые вещества способны адсорбироваться на стенках сосудов, а из стекла бутылей могут выщелачиваться микроэлементы (железо, алюминий, медь, кадмий, марганец и др.).

2.3.Органолептические показатели воды

а) Цвет (окраска).

Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10 см.

Для определения цветности воды исследуемую воду налили в стеклянный цилиндр и рассмотрели ее на фоне белого листа бумаги при дневном освещении сверху и сбоку. Уровень прозрачности водопроводной воды очень высокий.

б) Запах.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды хозяйственно-питьевого назначения не должен превышать 2 баллов.

Для определения запаха воды налили ее в колбу на 2/3 объема с притертой пробкой и сильно встряхнули в закрытом состоянии. Открыли быстро колбу и сразу отметили отсутствие интенсивности запаха, используя таблицу:

Балл

Интенсивность запаха

Качественная характеристика

0

Отсутствие ощутимого запаха

1

Очень слабое

Запах, неподдающийся обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследованием.

2

Слабое

Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание.

3

Заметная

Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением.

4

Отчетливая

Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья.

5

Очень сильная

Вода непригодна для питья

Интенсивность запаха равна – 0 баллов

в) Прозрачность.

Для определения прозрачности воды использовали прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который налили воду, а под него подкладывали стандартный шрифт. По нахождению максимальной высоты столбцы столбца, при которой можно прочитать шрифт, оценивали прозрачность. Если прозрачность воды меньше 31 см, то она непригодна для питья. Прозрачность воды составила больше 35 см., значит, вода пригодна для питья.

Результаты исследования сведены в таблицу:

Категория воды

Физические качества

Цветность

Интенсивность запаха

Прозрачность

Водопроводная (артезианская)

Бесцветная

Отсутствует

Больше 30 см

Вывод. Физические качества воды хорошие и соответствуют ГОСТу.

2.4.Определение качества воды методами химического анализа.

а) Водородный показатель (pH)

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH около 7). В пробирку наливали 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл фенолфталеина, перемешивали и по окраске раствора оценивали величину pH:

Розово-оранжевая – pH около 5,

Светло-желтая – 6,

Светло-зеленая – 7,

Зеленовато-голубая – 8.

В пробирке вода окрасилась в светло-зеленый цвет, что свидетельствует о нейтральной реакции (рН 6.2).

б) Определение массы растворенных в воде примесей (общей минерализации)

Отмерили цилиндром 100 мл исследуемой воды.

Установили на плитку фарфоровую чашку, предварительно взвешенную, и постепенно вливали воды. Довели выпаривание до конца. Взвесили чашку после выпаривания. Разница в весе показала массу растворенных веществ. Умножили ее на 10 и получили содержание растворенных веществ в г/л.

Вес фарфоровой чашки:

  1. До выпаривания – 40 г

  2. После выпаривания ­– 300 мг

  3. 300х10=3 (г/л)

Полученные данные занесены в таблицу:

Некоторые химические качества воды

Категория воды

pH

Общая минерализация

Водопроводная

6,2

3 г/л

Жесткая вода отличается наличием в ней солей кальция и магния. Эта вода нежелательна как для употребления внутрь, так и для наружного применения. Она плохо усваивается организмом, откладывается в различных органах и тканях (суставы, сосуды) человека, затрудняя их нормальное функционирование.

Различают общую, ременную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образом присутствием растворимых соединений кальция и магния в воде.

Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния.

в) Определение карбонатной жесткости воды.

Подействовали на небольшую часть сухого остатка раствора соляной кислоты. Наблюдали «вскипание» с выделением пузырьков газа.

Вывод: вода обладает гидрокарбонатной жесткостью.

г) Определение нитратов и нитритов.

Предельно допустимая концентрация (ПКД) нитритов (NO2 ) в питьевой воде составляет 3,3 мг/л, нитратов (NO3 ) – 45 мг/л.

На предметное стекло положили 3 капли раствора дифениламина, приготовленного на концентрированной серной кислоте и 2 капли исследуемой воды. В присутствии нитрат- и нитрит- ионов появляется синее окрашивание, интенсивность которого зависит от их концентрации.

Вывод: так как окрашивание не произошло, значит вода не содержит нитрат- и нитрит- ионов.

д) Определение хлоридов.

Концентрация хлоридов в источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

Качественное определение хлоридов с приближенной количественной оценкой проводили следующим образом.

В пробирку отобрали 5 мл исследуемой воды и добавили 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяли по осадку или помутнению по таблице:

Определение содержания хлоридов.

Осадок или помутнение

Концентрация хлоридов, мг/л

Слабая муть

1-10

Сильная муть

10-50

Образуются хлопья, но осаждаются не сразу

50-100

Белый объемистый осадок

Более 100

Вывод: наш эксперимент показал, что в исследуемой питьевой воде содержится 50-100 мг/л хлоридов, что меньше ПДК.

е) Обнаружение меди.

ПДК меди составляет 0,1 мг/л.

В фарфоровую чашку поместили 3-5 мл исследуемой воды, осторожно выпарили досуха и нанесли на периферийную часть пятна каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии Cu2+.

Cu2++4NH4OH → [Cu(NH3)4]2++4H20

Вывод: в нашем эксперименте появления окраски не произошло, значит, ионы Cu2+ отсутствуют.

ж) Обнаружение железа.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в питьевой воде 0,3 мг/л

Обнаружение общего железа

В пробирку поместили 10 мл исследуемой воды, прибавили 1 каплю концентрированной азотной кислоты, 0,5 мл раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия.

Вывод: появилось розовое окрашивание, что свидетельствует о содержании железа равным 0,1 мг/л, т.е. меньше ПДК.

Шкала для определения железа

Fe,мг/л

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Вода

До 50 мл

з) Обнаружение органических веществ.

Налили пробирку 5 мл исследуемой воды и добавили 3 капли 1%-го раствора KMnO4. Наблюдали за изменением окраски. Окраска сохранилась, не наблюдалось ее побурения.

Вывод: в воде отсутствуют органические вещества и поэтому она пригодна для питья.

2.5 Основные меры по охране водных ресурсов

В нашей стране, несмотря на богатство недр, также есть проблемы связанные с чистой питьевой водой. Вице-премьер РФ, отметил, что доступ к качественной питьевой воде имеют только 108 миллионов россиян - две трети населения страны. Правительство, подчеркнул он, намерено уделять очень большое внимание решению этой проблемы. "Должны быть приняты федеральные законы о водоснабжении. Должен быть разработан комплекс мероприятий и выделено необходимое финансирование". Эта проблема, по словам вице-премьера, должна быть решена уже в самое в ближайшее время. "Думаю, что до конца июня будет уже готова концепция программы "Водная стратегия России", - сказал он.

Важнейшая мера по охране водных ресурсов – бережное их расходование. Сейчас при орошении полей около 25% воды теряется на фильтрацию и испарение. Надежная гидроизоляция дна и стенок каналов позволяет снизить непроизводительный расход воды и препятствует засолению почвы в за­сушливых районах. При использовании дождевальных установок расходуется в 5–6 раз меньше воды, чем при обычном поливе. Другой способ экономного расходования воды для полива – подведение воды под непосредственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капельниц. Это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используются как сырье для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получили современные методы очистки, которые позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95–96% . Часто этого бывает недостаточно, но для дальнейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные сооружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и человека, их очищают частично.

3.Выводы

На основе полученных результатов сделала вывод о состояние качества питьевой воды в селе Верх-Катунское.

  1. воду, которую используют жители нашего поселка пригодна для питья и приготовления пищи и обладает отличными качествами

  2. химические качества воды соответствуют ГОСТу

  3. физические качества соответствуют ГОСТу

  4. необходимо серьезно задуматься об ее экономном расходовании

.

4.Заключение

Вода – это великая ценность для человечества, и в век информационных технологий, развитой промышленности и постоянного роста численности населения не пора ли задуматься о том, что все природные блага мы не получаем в наследство от своих предков, а берем взаймы у своих потомков. И от качества той питьевой воды, которая течет из под крана напрямую зависит здоровье нас и наших детей.

Вода же исключительно важна для человеческой, а равно и для всей животной и растительной жизни. Способов для воспроизводства воды не существует, не существует также и заменителей воды, поэтому необходимо обращаться с самым ценным природным ресурсом с величайшей осторожностью. В то же время запасы воды на Земле неисчерпаемы для всех практических нужд, и ни одна капля воды не исчезает в круговороте природы. Тем не менее, проблема снабжения питьевой водой в нужных количествах и необходимого качества постоянно усложняется. В то время как свежая природная вода подвергается все возрастающему загрязнению, потребности в водопроводной воде постоянно возрастают, требуя приложения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую.

В результате проведенных исследований основная цель и задачи выполнены:

При выполнении данной работы цель достигнута: изучили экологическое состояние качества питьевой воды в селе Верх-Катунское

- изучили специальную литературу по теме исследований;

- освоили методику определения качества питьевой воды;

- определили качество питьевой воды в лабораторных условиях;

- дали рекомендации местному населению;

6.Литература

1. Ашахмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг – М.:АГАР,2000 г.

2. Большая иллюстрированная энциклопедия интеллекта. Хочу все знать! М.: Эксмо, 2007.

3. Воронцова. Н. И. Вода питьевая, 1996 г.

4. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01, М.: Минздрав России, 2002 г.

5. Речкалова Н. И., Сысоева Л. И.: Какую воду мы пьём. - Журнал. Химия в школе, 2004

6. Рувинский А. О. Общая биология - М.: Просвещение, 1993-544 с.: ил.- ISBN 5-09-004184-9.

7. Суравегина И. Т., Шклярова О. А., Цыплёнкова Г. Т.: -Здоровье и окружающая среда- М: МОРСФСРД 1991

8. Шустов С. Б., Шустова Л. В.: Химические основы биологии – М: Просвещение, 1994

9. Чернова М. Н. Основы биологии – М.: Дрофа, 2006 г.

10.Павел Сидоров АиФ Здоровье, выпуск 47 (328) от 22 ноября 2000 г.

11.Интернет ресурсы: www.regnum.ru/news/946368.html