I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПОСЕЛКА КОДИНО

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Миронюк Д.В. 1

---

1

Иванова А.А. 1

---

1

Работа в формате PDF

453 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение. 1

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 2

2.1 Понятие «Вода» в природе. Значение. 2

2.2 Физические свойства. 3

2.3 Химические свойства. 4

2. Методика исследований 6

I. Органолептические показатели воды. 6

3.2.1.Содержание взвешенных частиц. 6

3.2.2. Цвет (окраска) 6

3.2.3. Прозрачность воды 7

3.2.4. Запах. 7

II. Определение качества воды методами химического анализа. 7

1. Водородный показатель (pH) 7

2. Определение карбонатной жесткости воды. 7

3. Обнаружение общего железа. 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 9

5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 10

Приложение 1. 11

Приложение 2. 12

1. Введение.

Внаше время в связи с продвижением науки и машинного производства, биосфера нашей планеты стала загрязняться. С годами экология окружающей среды значительно ухудшается. У Земли есть 4 основные оболочки: литосфера, биосфера, гидросфера, атмосфера. В данной работе рассматривается гидросфера.

Загрязнение водоёмов промышленными и бытовыми отходами стало мировым бедствием и с этим нужно обязательно бороться!

Хотя на Земле имеются миллионы и миллиарды тонн свежей и чистой воды, её совсем немного, когда речь идет о возможности напоить человечество. Вода, как универсальный растворитель, не может быть заменена ни одним другим веществом, способным обеспечить в полном объеме выполнение всех физиологических функций.

Использование водных ресурсов в Архангельской области также представляет собой значительную проблему для населения.

Цель нашей работы: определить качество питьевой воды на территории посёлка Кодино, Онежского района. Для достижения цели была взята проба речной, колодезной и водопроводной воды на территории посёлка Кодино, Леспромхоз, ул. Набережная.

Задачи:

• Изучение литературы

• Отбор проб воды

• Проведение анализа

• Подведение итогов

Из этой работы, вы узнаете: какой должна быть чистая вода, можно ли ее употреблять, если она не соответствует нормам, как неочищенная вода влияет на наше здоровье.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Вода — одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы можем видеть её: в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном (пары воды в атмосфере) состояниях (См. Приложение 1 табл.1). Вся живая природа не может обойтись без воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества, поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом состоянии. Вообще вода – инертный растворитель, то есть растворитель, который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить человек. Наконец, в современном мире вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство производства. Итак, важность воды и гидросферы – водной оболочки Земли, невозможно переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления огромны, когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной воды, особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.

Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе (См. Приложение 1, Рис. 1). Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения лишь небольшая часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опреснённой. Другая часть (около 90%) сбрасывается в водоёмы в виде сточных вод, загрязнённых отходами производства. [1]

Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения. Источниками централизованного водоснабжения являются поверхностные воды, доля которых в общем объёме водозабора составляет 68%, и подземные воды – 32%. В сельской местности преобладает использование в питьевых целях сооружений и устройств систем децентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Вода из колодцев, родников и других источников децентрализованного водоснабжения не защищена от загрязнения и поэтому представляют высокую эпидемиологическую опасность.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязнённости – «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения Российской Федерации употребляет воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая». Возрастает загрязнение подземных вод, используемых для водоснабжения, в том числе нефтепродуктами, тяжёлыми металлами, пестицидами и другими вредными веществами, которые поступают в водоносные горизонты со сточными водами.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА – это свойства, которые проявляются вне химических реакций.

• Чистота воды

Чистота воды – зависит от наличия в ней примесей, бактерий, солей тяжелых металлов.

• Цвет воды

Цвет воды – зависит от химического состава и механических примесей

• Запах воды

Запах воды – чистая вода как правило, не имеет запаха.

• Прозрачность воды

ПРОЗРАЧНОСТЬ ВОДЫ — способность воды пропускать световые лучи. Зависит от толщины слоя воды, проходимого лучами, наличия в ней взвешенных примесей, растворенных веществ и т. п. В воде сильнее поглощаются красные и желтые лучи, глубже проникают фиолетовые. По степени прозрачности, в порядке уменьшения ее, различают воды:

• прозрачные;

• слабо опалесцирующие;

• опалесцирующие;

• слегка мутные;

• мутные;

• сильно мутные.

• Вкус воды

Вкус воды – зависит от состава растворенных в ней веществ.

• Жесткость воды

Жесткость воды – определяется количеством содержания солей.

Структура воды

Под структурой воды понимается определенное расположение молекул воды по отношению друг к другу. Это понятие активно используется в теории Структурированной воды.

• Теплопроводность воды

Теплопроводность воды: 0,56 Вт/(м•K).

Теплопроводность вещества подразумевает его способность проводить тепло от своих более горячих частей к более холодным.

Передача тепла в воде происходит либо на молекулярном уровне, т. е. передаётся молекулами воды, либо благодаря движению / перемещению каких, либо объемов вод – турбулентная теплопроводность.

Теплопроводность воды зависит от температуры и давления.

• Текучесть воды

Под текучестью веществ понимают их способность менять свою форму под влиянием постоянного напряжения или постоянного давления.

Текучесть жидкостей, так же определяется подвижностью их частиц, которые в состоянии покоя неспособны воспринимать касательные напряжения.

• Плотность воды

Плотность воды — определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА – это свойства, которые проявляются в результате химических реакций.

Ниже приведены Химические свойства воды по учебнику «Основы химии. Интернет-учебник» авторов А. В. Мануйлова, В. И. Родионова. [4,6]

1. Взаимодействие воды с металлами

При взаимодействии воды с большинством металлов происходит реакция с выделением водорода:

• 2Na + 2H₂O = H₂ + 2NaOH (бурно);

• 3Fe + 4H₂O = 4H₂ + Fe₃O₄ (только при нагревании).

Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.

2. Взаимодействие воды с неметаллами

Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:

• C + H₂O = H₂ + CO (при сильном нагревании);

3. Взаимодействие воды с электрическим током

При воздействии электрическим током вода разлагается на водород и кислород. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем.

4. Взаимодействие воды с оксидами неметаллов

Вода вступает в реакцию со многими оксидами неметаллов и некоторыми оксидами металлов. Это не окислительно-восстановительные реакции, а реакции соединения:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ (серная кислота)

CO₂ + H₂O = H₂CO₃ (угольная кислота)

5. Взаимодействие воды с оксидами металлов

Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой. Примеры таких реакций мы уже встречали:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂ (гидроксид кальция (гашеная известь))

Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Например: ZnO, TiO2, Cr2O3, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.

Биосинтез

Вода участвует в биосинтезе в результате, которого образуется кислород:

6n CO₂ + 5n H₂O = (C₆H₁₀O₅)n + 6n O₂ (при действии света)

Мы видим, что свойства воды разнообразны и охватывают практически все аспекты жизни на Земле. Изучать воду необходимо комплексно, а не в контексте отдельных ее проявлений.

1. Методика исследований

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/л

Где m1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, мг; m2 – масса бумажного фильтра до опыта, мг;V – объем воды для анализа, л (мл).

1. Водопроводная вода

m1=155 мг m2 =170 мг V=350мл

Δ m==m2- m1

Δ m = (170-155) 1000/350=42,8мг/л

2. Колодезная вода

m1=155 мг, m2 =180мг V=350мл

Δ m = (180-155) 1000/350 =71,25мг/л

3. Речная вода

m1=155 мг, m2 =165мг V=350мл

Δ m = (165-155) 1000/350=28,5мг/л

Можно сделать вывод, что наибольшее количество взвешенных частиц обнаружено в колодезной воде (71,25мг/л), а наименьшее количество – в родниковой (28,5мг/л). Следует отметить, что фильтр, используемый для водопроводной воды, приобрел желтоватую окраску (См. Приложение 2, рис. 2).

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.

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 24см и 7мм.

2. Колодезная вода: читается с трудом на расстоянии 27см.

3. Речная вода: читается с трудом на расстоянии 26см и 4мм.

Таким образом, колодезная вода - самая прозрачная, степень прозрачности – 27см. Самая мутная – водопроводная, степень прозрачности -24,7см(См. Приложение 2, рис. 3).

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. Посторонних запахов ни в одной из исследуемых вод не обнаружено.

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 – 6,5

2. Колодезная вода pH – 8

3. Речная вода pH – 5,5

pH исследуемой воды находится в пределах нормы реакции (См. Приложение 2, рис 4).

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.

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) (См. Приложение 2, рис. 5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

Речная вода содержит наименьшее число взвешенных частиц, не имеет цвета и запаха, приближенное значение pH чуть ниже нормы, карбонат-ионы и ионы железа отсутствуют.

У колодезной воды выявлен наибольший показатель взвешенных частиц и pH среды (в пределах нормы). Она жесткая, наиболее прозрачная, цвета и запаха не обнаружено. Содержание ионов железа – в норме.

Водопроводная вода наименее прозрачная, жесткая, количество взвешенных частиц наименьшее, оптимальный показатель pH, но данный образец имеет незначительный оттенок и содержит самое большое количество общего железа. (см. табл. 1, 2).

Дальнейшая перспектива работы: Мы исследовали только три источника, но на территории села их много. Следовательно, можно исследовать их все, привлекая не только школу, но и другие организации, ведь грязная вода – источник многих заболеваний

5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алфинский П. Т. Загрязнение гидросферы. – М.: изд-во МГУ, 2000. С 15-21

2. Ведерникова В. Л. Охрана гидросферы. – М.: Кронос, 1999. С. 52

3. Исаев Д.С. Анализ загрязнений воды// Химия в школе. – 2001. - №5 – С. 77

4. Основы химии. Интернет-учебник» авторов А. В. Мануйлова, В. И. Родионова.

5. Повякало А.Д., Шангарев И.Р. Экологические проблемы современности. – М.: Квота, 2001. С. 37

6. Харьковская Н.Л., Асеева З.Г. Анализ воды из природных источников// Химия в школе. –2007. - №3. – С. 72

7. Шабрева Е.В. Современные экологические проблемы с точки зрения химика// Химия в школе. – 2007. - №1. – С.14.

Таблица 1. Агрегатных состояний воды.

Рис. 1 Круговорот воды в природе

Таблица 2. Определение органолептических показателей питьевой воды

Таблица 3. Определение качества воды методами химического анализа

Рис.2. Содержание взвешенных частиц в пробах воды поселка Кодино.

Рис.3. Прозрачность воды в пробах поселка Кодино.

Рис.4. Водородный показатель, (pH) в пробах воды поселка Кодино.

Рис.5. Содержание общего железа в пробах воды поселка Кодино.