I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПОСЕЛКА КОДИНО

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Заболотная И.В. 1

---

1

Иванова А.А. 1

---

1

Работа в формате PDF

368.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1.Обзор литературы . 3

1.1.Понятие «Вода». 3

1.2.Биологические свойства воды. 3

1.3.Агрегатные состояния воды. 4

1.4. Основные источники загрязнения воды. 5

1.5. Влияние загрязнителей. 5

2.Методика исследований. 7

1.Органолептические показатели воды.. 7

2.Определение качества воды методами химического анализа. 8

3. Заключение 10

4. Список литературы. 11

Приложение 1. 12

Введение.

Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений. Воду ни в коем случае нельзя заменить ничем другим. Человечеству необходима чистая вода, так как человек почти на 70% состоит из воды. Загрязнение водоемов стало большой проблемой поселка Кодино.

Цель нашей работы определить качество воды на территории поселка Кодино Онежского района.

Для достижения цели, необходимо выполнить следующие задачи:

• Изучение литературы

• Отбор проб воды

• Проведение анализа

• Подведение итогов

Вода (оксид водорода) – бинарное неорганическое соединение , химическая формула Н₂О. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного – кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объеме), запаха и вкуса. В твердом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном – водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов(на гидрофильных поверхностях).

Около 71% поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озера, реки, льды) – 361,13 млн. кв. км. На Земле примерно 96,5% воды приходится на океаны, 1,7% мировых запасов составляют грунтовые воды, еще 1,7% на ледники Антарктиды и Гренландии, небольшая часть в реках, озерах и болотах, и 0,001% в облаках(образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды). Большая часть земной воды – соленая, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5% , причем 98,8% этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 всей пресной воды содержится в реках, озерах и атмосфере, и еще меньшее количество(0,003%) находится в живых организмах.

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (газы, соли).[1]

Вода как растворитель.Вода - превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, у которых заряженные частицы (ионы) диссоциируют в воде, когда вещество растворяется, а также некоторые соединения, например сахара и простые спирты, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы (-OH).

Вода - транспорт.

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторных системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.

Теплоемкость воды.

Большая теплоёмкость. Удельной теплоёмкостью воды называют количество теплоты в джоулях, которое необходимо, чтобы поднять температуру 1 кг воды на 1° C. Вода обладает большой теплоёмкостью (4,184 Дж/г). Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение её температуры. Объясняется такое явление тем, что значительная часть этой энергии расходуется на разрыв водородных связей, ограничивающих подвижность молекул воды.Большая теплоёмкость воды сводит к минимуму происходящие в ней температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур, с более постоянной скоростью и опасность нарушения этих процессов от резких отклонений температуры грозит им не столь сильно. Вода служит для многих клеток и организмов средой обитания, для которой характерно довольно значительное постоянство условий.[6]

Плотность воды.

Плотность и поведение воды вблизи точки замерзания. Плотность воды (максимальна при +4° С) от +4 до 0° С понижается, поэтому лёд легче воды и в воде не тонет. Вода - единственное вещество, обладающее в жидком состоянии большей плотностью, чем в твёрдом, так как структура льда более рыхлая, чем структура жидкой воды. Это - одно из аномальных свойств воды.

Поскольку лёд плавает в воде, он образуется при замерзании сначала на её поверхности и лишь под конец в придонных слоях. Если бы замерзание прудов шло в обратном порядке, снизу вверх, то в областях с умеренным или холодным климатом жизнь в пресноводных водоёмах вообще не могла бы существовать. То обстоятельство, что слои воды, температура которых упала ниже 4° С, поднимаются вверх, обусловливает перемешивание воды в больших водоёмах. Вместе с водой циркулируют и находящиеся в ней питательные вещества, благодаря чему водоёмы заселяются живыми организмами на большую глубину. После проведения ряда экспериментов было установлено, что связанная вода при температуре ниже точки замерзания не переходит в кристаллическую решётку льда. Это энергетически невыгодно, так как вода достаточно прочно связана с гидрофильными участками растворённых молекул. Это находит применение в криомедицине [2].

Все вещества в природе согласно законам термодинамики могут существовать в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном (см. таблицу 1 в прил).

Процессы перехода воды с одного агрегатногосостояния в другое определяются следующим образом:

• Кипение и парообразование — переход воды из жидкого состояния в пар;

• Конденсация — процесс перехода пара в жидкое состояние воды;

• Кристаллизация — переход жидкости в лед;

• Плавление – переход льда в жидкость;

• Сублимация – переход льда прямо в парообразное состояние;

• Десублимация – переход пара сразу в лед, примером может служить иней;

Населенные пункты.

Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды.

Промышленность.

В индустриально развитых странах главным потребителем воды и самым крупнымисточником стоков является промышленность. Промышленные стоки в реки по объему в 3 раза превышаюткоммунально-бытовые.

Сельское хозяйство.

Вторым основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующееее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами,также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности.

Влияние токсичных металлов.

Такие токсичные металлы, как ртуть, мышьяк, кадмий и свинец, тожеобладают кумулятивным эффектом. Результат их накопления небольшими дозами может быть таким же, каки при получении однократной большой дозы. Ртуть, содержащаяся в промышленных стоках, осаждается вдонных илистых отложениях в реках и озерах. Обитающие в илах анаэробные бактерии перерабатывают еев ядовитые формы (например, метилртуть), которые могут приводить к серьезным поражениям нервнойсистемы и мозга животных и человека, а также вызывать генетические мутации [3].

Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений ,животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержатогромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды (аэрация проточной водой иосаждение на дно взвешенных частиц) не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенныхзагрязнителей.В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики [5].

2.1.1.Содержание взвешенных частиц.

Данный показатель качества воды определяется фильтрованием определенного объема воды и последующим высушиванием осадка на фильтре. Для анализа возьмем 350 мл воды. Фильтр перед работой взвесим. Отфильтруем воду. После фильтрования осадок с фильтром высушим до постоянной массы и взвесим содержание взвешенных частиц в испытуемой воде определяется по формуле (m1 - m2)1000/V, мг/лГде m1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, мг; m2 – масса бумажного фильтра до опыта, мг;V – объем воды для анализа, л (мл) (см. прил. диаграмма 1).

1. Водопроводная вода(ул.Заводская)

m1=155 мг m2 =170 мг V=300мл

Δ m==m2- m1

Δ m =(170-155) 1000/300=50мг/л

2. Колодезная вода (ул.Железнодорожная)

m1=155 мг, m 2 =180мг V=350мл

Δ m = (180-155) 1000/300 =83,3мг/л

3. Речная вода(ул. Клубная)

m1=155 мг, m 2 =165 мг V=350мл

Δ m = (165-155) 1000/300=33,3мг/л

Можно сделать вывод, что наибольшее количество взвешенных частиц обнаружено в колодезной воде (83,3мг/л), а наименьшее количество – в речной (33,3мг/л). Следует отметить, что фильтр, используемый для водопроводной воды, приобрел желтоватую окраску.

2.1.2.Цвет (окраска)

При загрязнении водоема вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10см. Для определения цветности воды был взят стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набрали воду и на белом фоне бумаги определили цвет воды. Речная и колодезная вода оказались бесцветными, водопроводная – имела незначительный желтый оттенок. Это может быть связанно с содержанием в водопроводной воде взвешенных частиц.

2.1.3.Прозрачность воды

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количество взвешенных частиц глины, песка микроорганизмов, содержание химических соединений.

Для определения прозрачности воды был использован прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который налили воду. Подложили под цилиндр расстояние 4см от дна шрифт, высота букв которого 2мм, а толщина линии букв 0,5мм и сливали воду до тех пор, пока сверху через слой воды не стал, виден этот шрифт. Измерив высоту столба оставшейся воды линейкой, выразили степени прозрачности в см. Чем больше высота столба, тем выше степень прозрачности.

1. Водопроводная вода: читается с трудом на расстоянии 25 см..

2. Колодезная вода: читается с трудом на расстоянии 29см.

3. Речная вода: читается с трудом на расстоянии 25см.Прозрачность на прямую зависит от количества взвешенных частиц от концентрации фито и зоопланктона.

Таким образом, колодезная вода - самая прозрачная, степень прозрачности – 29см. Самая мутная – водопроводная, степень прозрачности -25 см (см.прил.диаграмма 3).

2.1.4.Запах. Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путем и со сточными водами. Определение запаха основано на органическом исследовании характера и интенсивности запаха воды при 20^оС.

2.2.1.Водородный показатель (pH).

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH – около 7). Значение pH воды водоемов хозяйственного, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5 pH в исследуемой воде мы оценили с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.

1. Водопроводная вода pH – 7

2. Колодезная вода pH – 8

3. Речная вода pH – 5

рH исследуемой воды находится в пределах нормы реакции (см.прил. диаграмма 2).

2.2.2. Определение карбонатной жесткости воды.

Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена присутствием растворимых соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой, или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная жесткость (некарбонатная) вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния. Для определения карбонатной жесткости нальем в склянку 10 мл анализируемой воды и добавим 5-6 капель фенолфталеина. Возникновение розовой окраски говорит о наличии карбонат-ионов. Если окраска не появляется, то карбонат-ионы в пробе отсутствуют

1. Водопроводная вода – нет карбонат-ионов.

2. Колодезная вода – обнаружено наличие карбонат-ионов – розовая окраска.

3. Речная вода – нет карбонат-ионов.

2.2.3. Обнаружение общего железа.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности.

Поместим в пробирку 10мл исследуемой воды, прибавим одну каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора перекиси водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0.1мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.

1. Водопроводная вода – более 0,1мг /л.

2. Колодезная вода – железа не обнаружено.

3. Речная вода – примерно 0.01 мг/л.

Опытным путем было выяснено, что во всех пробах содержание общего железа не превысила ПДК (предельно-допустимую концентрацию).

В ходе исследовательской работы получили следующие данные:

Речная вода имеет желтоватый оттенок и не имеет запаха, приближенное значение рH не выше нормы, карбонат-ионы и ионы железа отсутствуют.

Водопроводная вода менее прозрачная, жесткая, количество взвешенных частиц наименьшее, но данный образец имеет незначительный оттенок и содержит большое количество железа, чем другие образцы воды .

Колодезная вода жесткая, наименее прозрачная, цвета и запаха не обнаружено. Содержание ионов железа – в норме. Большинство проб воды пригодны для использовании.

В результате проведенного исследования органолептических показателей и химического анализа проб питьевой воды на территории посёлка Кодино Онежского района Архангельской области выяснилось, что все источники пригодны для использования.

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Вода

2. http://meduniver.com/Medical/Biology/81.html

3. http://www.neuch.ru/referat/80987.html

4.Яндекс. Картинки.

5.”Вся правда о воде”- О.Е.Ефремов 6.”Тайная жизнь воды”- Масару Эмото

7.”Что мы пьем?”- Г.М. Кибардин.

Рис. 1. Содержание взвешенных частиц.

Рис.2..Определение среды раствора.

Продолжение Приложения 1 .

Рис.3.Прозрачность.

Табл.1.Агрегатные состояния веществ.

Продолжение Приложения 1.

Табл.2.Сводная таблица органолиптических и качественных показателей проб воды поселка Кодино.

14