XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Водоснабжение села Новый Мир

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лагода К.П. 1Кривошеина Д.В. 1Немерова Е.В. 1Антонюк С.В. 1

---

1МБОУ СОШ с.п. "Село Новый Мир"

Чудина Е.А. 1Рындина Л.Д. 1

---

1МБОУ СОШ с.п. "Село Новый Мир"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

В нашей стране проблема обеспечения населения доброкачественной питьевой водой остается нерешенной, а в некоторых регионах она приобрела кризисный характер. Из всего объема подаваемой воды населению 68% составляют поверхностные водоисточники, и только 1% которых соответствует показателям качества питьевой воды, установленными гигиеническими требованиями СанПиНов. Медики, экологи бьют тревогу: водоснабжение качественной питьевой водой населения продолжает ухудшаться. Это одна из актуальнейших проблем большинства населенных пунктов РФ, начиная с больших городов, заканчивая малыми населенными пунктами сельской местности.

В Хабаровском крае реализуется региональный проект «Чистая вода» утвержденный Губернатором края 12.12.2018. Цель проекта – повышение качества питьевой воды для населения посредством модернизации систем водоснабжения и водоподготовки.

Проблема развития водоснабжения в сельской местности тесно связана с решением главной задачи – улучшение жизненных условий людей, создание здоровых условий труда и отдыха. Обеспечение населения чистой водой имеет большое значение, так как предотвращает возникновение различных эпидемиологических заболеваний. Подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства бесперебойное обеспечение качественной водой людей, животных и технологических процессов – необходимое условие развития сельского хозяйства. Отмеченные выше обстоятельства обусловили актуальность темы нашего исследования.

Цель работы: оценка качества и перспектив использования питьевой и бытовой воды, потребляемой из скважин и колодцев жителями села Новый Мир.

Задачи исследования:

проанализировать литературу, материалы и документальные источники по исследуемой проблеме;

провести сравнительный химический анализ воды, из разных источников: скважин, колодцев жителей с.п. Село Новый Мир, используя полевую лабораторию;

создать схему источников водопотребления на основе анализа качества питьевой и бытовой воды используемой жителями села Новый Мир и разработать рекомендации по использованию источников водопотребления жителями села.

Объект исследования: питьевая вода.

Предмет исследования: питьевая вода из скважин и колодцев жителей села Новый Мир.

Методы исследования: анализ литературы и документальных источников, лабораторных исследований, интервьюирование.

Работа включает: введение, две главы, заключение, библиографический список, приложения.

Глава 1. Теоретическая часть

Физико-географическая характеристика села Новый Мир

Поселок Новый Мир расположен в 12 км от г. Комсомольска-на-Амуре районного центра Комсомольского муниципального района, на северной границе Среднеамурской низменности в районе сужения долины р. Амур на расстоянии 610 км от устья в 5 км от левого берега реки в районе створа мостового перехода через р. Амур. Со всех сторон его окружают пойменные и надпойменно-террасовые комплексы рельефа, почв и растительности (ландшафты), а также пойменные протоки и озера.

В геоморфологическом отношении пос. Новый Мир расположен на левобережной стороне долины р. Амур на надпойменной амурской террасе на западном склоне линейно-вытянутой вдоль долины р. Амура аллювиально-эоловой песчаной возвышенности с абсолютными отметками около 20-28 м, возвышающейся до 10 м над прилагающими участками.

По генезису (происхождению) – эта надпойменная возвышенность представляет собой древний прирусловой вал из аллювиальных отложений Амура верхнечетвертичного – голоценового возраста (12 тыс.лет назад до настоящего времени). Прирусловой вал прослеживается вдоль протоки Кривой, его ось проходит по ул. Центральной пос. Новый Мир с максимальными отметками 27-28 м.

Прирусловой вал в районе пос. Новый Мир подвергся процессам зарастания растительностью, а также водной овражной эрозии и антропогенной трансформации человеком как наиболее возвышенное (благоприятное) среди затопляемой поймы место для древних и современного поселений человека.

Климат Хабаровского края в районе пос. Новый Мир относится к дальневосточной муссонно-континентальной климатической области.

Температурный режим почвы зависит от механического состава грунтов, степени их увлажнения, типа почв, характера растительности, форм рельефа, экспозиции склонов и др.

Годовой ход температура почвы в общих чертах повторяет динамику температуры воздуха, прогревается и остывает почва на поверхности сильнее, а с глубиной, наоборот, все меньше и меньше.

Территория поселения не относится к территории распространения вечномерзлых грунтов.

Поверхности склона прируслового вала легко размываемые, сверху под маломощным (0,1 м) почвенным слоем расположен слой суглинков, мощность суглинков твердых около 3 м, ниже суглинки подстилаются песками мелкими средней плотности [7].

Защищённость подземных вод от загрязнения, в результате формирования поверхностных очагов, слабая.

Анализ ситуации с водоснабжением сельских жителей

Гарантированное обеспечение каждого гражданина России чистой водой в необходимых количествах по доступной цене является одним из главных направлений социальной политики государства, так как во многом определяет благополучие жителей. Начали публиковаться статьи и выступления, появились проекты и программы [5].

В рамках национального проекта «Экология» и федерального проекта «Чистая вода» в Хабаровском крае реализуется региональный проект «Чистая вода», утверждённый Губернатором края 12.12.2018. Целью регионального проекта является повышение качества питьевой воды для населения посредством модернизации систем водоснабжения и водоподготовки.

Население мегаполисов и больших городов обеспечено водой из централизованных систем водоснабжения в достаточном количестве (в среднем 250 литров на человека в сутки). Природная вода очищается с применением проверенных технологий, состав ее регулярно контролируется водоканалами и санитарными надзорными органами по нескольким десяткам показателей [8].

В средних городах с населением до 100 тысяч человек также практически все жители охвачены услугами централизованного водоснабжения. Таким образом, значительная часть населения страны обеспечена питьевой водой гарантированного качества (хотя бы по 50 параметрам). Однако большая часть населения потребляет воду, качество которой не гарантировано, причем десятки миллионов человек используют природную воду без предварительной очистки.

Сельское водоснабжение – это большая проблема, потому что коммуникации отсутствуют. Вода в селе необходима для комфортного проживания, животноводческих личных подсобных хозяйств, а также на орошениеогородов, которые в последующем должны отдавать свой долг урожаем. Все эти факторы говорят, о том, что без такого природного ресурса, как вода просто нельзя обойтись.

В основном сельское водоснабжение берется из поверхностных источников, но в некоторых, случаях, применяются артезианские (глубокие) скважины. Непосредственно водоснабжение сельского поселения производится при помощи насосов, которые монтируются в колодцах и на скважинах. В некоторых домах имеются резервуары-накопители чистой воды для дальнейшего использования внутри дома. Большая часть жителей использует привозную питьевую воду для питья и различных бытовых нужд.Качество потребляемой воды должно отвечать всем нормам и требованиям [6].

В сельском поселении «Село Новый Мир» нет централизованной системы водоснабжения, весь частный сектор и муниципальные учреждения пользуются индивидуальными источниками водоснабжения: скважина, колодец, привозная вода. Вода в поселении расходуется на: нужды населения; полив территории и зеленых насаждений общего пользования (пришкольной территории, «Зимнего сада» и др.); нужды муниципальных учреждений.

Водопотребление села Новый Мир: МБОУ СОШ – литров в сутки 1,5-2 тонны (включая затраты на Зимний сад школы); для населения еженедельно подвозят 18 т. воды (объем емкости машины водовозки – 9 тонн, 2 раза в неделю: вторник, пятница); муниципальные учреждения (ФАБ, ДЕТ сад, администрация, школа…) - еженедельно подвозят 18 т. воды (объем емкости машины водовозки – 9 тонн, 2 раза в неделю: вторник, пятница),

В настоящее время на территории сельского поселения централизованное водоснабжение (привозная вода) осуществляется организацией ООО «Шелеховский теплоэнергетический комплекс».

Качество холодной воды, подаваемой потребителю, соответствует требованиям ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества» и СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», системы дополнительной водоочистки и водоподготовки не применяются.

В селе имеется водонапорная башня, которая ранее обеспечивала население водой, но она не используется уже более 15 лет, так как качество воды не соответствует принятым стандартам и имеет высокую концентрацию железа. Восстановление башни с использованием фильтров очистки воды – трудоемкое и дорогостоящее мероприятие.

Глава 2. Практическая часть

Методика проведения анализа качества питьевой воды

Запах определяли по своим ощущениям при нормальной температуре 20 °С, заполнив колбу пробами воды на 1/3 объёма и закрыв пробкой, в помещении, где отсутствовали посторонние запахи. Взбалтывали воду, открывали колбу и сразу определяли характер и интенсивность запаха, при этом осторожно вдыхая запах. Интенсивность запаха оценивается по 5-балльной шкале. Для воды, которую можно использовать для питья допустим запах не более 2 баллов (Рисунок 1) [3, 4, 9].

Рисунок 1. Определение запаха воды.

Цветность определяли с помощью тест-комплекта «Цветность». Наполнили пробирку водой, не доливая 0,3-0,5 см. до края пробирки. Удерживая пробирку рукой в вертикальном положениисравнили исследуемые образцы сконтрольной шкалой образцов окраски проб для визуального колориметрирования «Цветность» в градусах, наблюдая окраску сверху, на белом фоне, при достаточном освещении (Рисунок 2).

Рисунок 2. Определение цветности воды

Прозрачность воды, обусловлена её цветом и мутностью, то есть содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность определяли по высоте столба воды, который позволял различать на белой бумаге стандартный шрифт [1, 3, 4, 9].

В ходе работы пробы воды помещали в цилиндр, устанавливая на высоте 4 см над образцом шрифта. Наблюдая сверху через столб воды, и доливая воду в цилиндр, определяли высоту столба, позволяющего отчётливо видеть шрифт.

Водородный показатель. Для определения рН – воды использовали универсальный индикатор и сравнивали с контрольной шкалой.

Окисляемость перманганата калия (наличие органических веществ). Сложный санитарный показатель, характеризующий способность веществ, присутствующих в воде, взаимодействовать с сильным окислителем. С практической точки зрения окисляемость отражает степень загрязнения объекта водопользования органическими соединениями и выражается в миллиграммах кислорода на литр (мгО₂/дм³).

В фарфоровые чашки налили по 10мл воды, высотой столба около 2 см и внесли в каждый исследуемый образец воды 1 каплю заранее подготовленного насыщенного раствора перманганата калия. Через час оценили изменение цвета раствора, показывающее степень окисляемости воды.

Раствор ярко-розовый – окисляемость низкая, загрязнение воды минимальное. Осветление до красного цвета – умеренная окисляемость, оранжевый - сильное загрязнение, желтый - «антисанитарное состояние воды» (Рисунок 3).

Рисунок 3. Определение окисляемости и рН воды.

Жесткость воды определяли с помощью тест-комплекта «ОЖ-1». Мерную склянку ополаскивали анализируемой водой, затем долили 2,5 мл и добавили пипеткой-капельницей к пробе раствор титранта по каплям, непрерывно помешивая содержимое пробирки до изменения цвета раствора от розового до сиренево-синего. Наблюдали за изменениями окраски раствора 20 сек. Определили величину общей жесткости воды в зависимости от объема пробы и количества капель раствора титранта (Рисунок 4) [2].

Рисунок 4. Определение общей жесткости воды.

Аммиак и аммоний-ион определяли с помощью тест комплекта «Аммоний». В пробирки наливали по 5 мл исследуемой воды, добавили согласно рекомендациям несколько кристаллов сегнетовой соли, и пипеткой 8 капель реактива Несслера. Оставили пробирки на 2 минуты до завершения реакции, результат определяли по контрольной шкале, на расстоянии 1 см от поверхности. Освещая пробирку рассеянным белым светом, определили ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации ионов аммония в мг/л (Рисунок 5) [1, 3, 4, 9].

Рисунок 5. Определение аммоний-ионов.

Железо общее определяли с помощью тест-комплекта «Железо». В стаканы набрали 10 мл анализируемой воды, предварительно ополоснув 2-3 раза той же водой. Пипеткой-капельницей добавили по 5 капель раствора солянокислого гидроксиламина (0,2 мл), раствор перемешали. Добавили поочередно пипетками-капельницами 1 мл ацетатного буферного раствора и 0,5 мл раствора орто-фенантролина. После каждого прибавления встряхивали для перемешивания раствора. Оставили на 20 минут до полного развития окраски. Сравнили с эталоном (Рисунок 6) [1, 3, 4, 9].

Рисунок 6. Определение содержания железа в воде.

Содержание сульфатов определяли с помощью тест-комплекта «Сульфаты». Пробирку ополоснули несколько раз анализируемой водой. Поместили в нее 2,5 мл пробы воды. Довели рН пробы до рН=4, используя гидроксид натрия. В пробирку добавили ортанилового К до метки 5 мл, закрыли и перемешали раствор. С помощью шприца-дозатора в пипетку для титрования набрали раствор хлорида бария, по каплям титровали содержание пробирки до появления неисчезающей зеленовато-голубой окраски. Определили объем израсходованного раствора хлорида бария на титрование (VBaCl₂, мл). Рассчитали концентрацию сульфатов (Сс, мг/л) в анализируемой воде [1, 3, 4, 9].

Хлориды определяли с помощью тест-комплекта «Хлориды». Пробирку ополоснули несколько раз анализируемой водой. Поместили в нее объем пробы 5 мл. Пипеткой-капельницей в каждую пробирку добавили по три капли хромата калия, содержимое перемешали. С помощью шприца-дозатора набрали в пипетку раствор нитрата серебра. По каплям титровали содержимое пробирок. Нитратом серебра до появления неисчезающей оранжево-желтой окраски раствора. Определили объем раствора нитрата серебра израсходованного на титрование (VAgNO₃, мл). Рассчитали концентрацию хлорид-ионов (Схл, мг/л) (Рисунок 7) [1, 3, 4, 9].

Рисунок 7. Определение содержания Хлоридов

Химический анализ воды на основе полевой лаборатории

Исследования по изучению качества питьевой воды села Новый Мир проводились на базе школьной лаборатории физико-химическими методами, используя полевую лабораторию «НКВ-Рм». Для определения органолептических свойств воды проводили определение прозрачности, цветности, запаха. Из химических показателей – водородный показатель (pH), карбонатной жесткости, определение иона аммония, сульфат-ионов , определение хлоридов, железа и органических веществ.

Для анализа качества воды были взяты 23 пробы из колодцев и скважин у жителей села Новый Мир (Приложение 1).

Результаты проведенных исследований – химического анализа воды представлены в таблице 1.

Таблица 1

Химический анализ воды

Показатели воды, проведенные по ул. Зеленая - 11 Сухих А.Д. (по данным 2014 г.), Богдановой О.Р. (по данным 2010 г.) и по ул. Школьной 35-А Бондарь К.А. (по данным 2016 г) в лаборатории соответствуют гигиеническим нормативам качества питьевой воды.

Анализируя результаты, полученные при определении запаха воды, оказалось, что запах соответствует норме – не более 2 баллов практически во всех пробах, кроме пробы 15 и 16, запах заметный, легко обнаруживаемый, вода может быть не пригодна для питья.

Цветность была определена визуально при рассматривании воды на белом фоне и достаточном освещении, показала, что в пробах 2,9,15,16,21 в пределах 30° (светло-желтый цвет), в пробах 18, 12 – 40° (желтый цвет), и в пробе 14 - 150° (ярко-оранжевый цвет).

Вода, пригодная для питья, должна быть прозрачной. Мутность поверхностных вод (колодцы, бытовые скважины) обусловлена содержанием примесей глины, песка, ила и других взвешенных частиц различного происхождения, часто сильно снижающих качество воды. Оценка качества воды по уровню прозрачности показала, что практически во всех образцах высота столба составляла от 20 до 30 и более см, текст виден отчетливо, исключение составили пробы: № 2 – 1,3 см; № 14 – 2,0; № 9 – 11,5; № 18 – 14,5; № 12 – 15,5, текст был расплывчатый, нечитаемый, вода мутная.

Согласно санитарным нормам, реакция питьевой воды должна быть нейтральной, то есть рН должно равняться 7. Допустимые колебания значений рН от 6,5 до 8,5.Водородный показатель воды во всех образцах соответствует норме. Небольшие отклонения наблюдаются в образцах 2,3,6 (рН 5-6).

Окисляемость воды дает возможность определить степень загрязнения источников воды органическими веществами. В антисанитарном состоянии были пробы 12,15 и 18 (цвет воды желтый). Наиболее загрязненными оказались пробы воды под номерами 2, 6, 14 и 21, имеющие оранжевый цвет раствора. Умеренно загрязненными оказались образцы под номерами –1,3,4,5,7,8,10,13,16,17,19,20,22. Самые чистые образцы 9 и 11 (цвет воды ярко-розовый).

Жёсткость воды во всех образца – 1,5-3,0 ммоль/л экв., т.е вода мягкая., исключение в 14 и 20 образцах 3,0 – 6,0 ммоль/л экв. (жесткость средняя).

Согласно ГОСТу содержание железа в воде местных источников водоснабжения – 0,3 мг/дм³. Во всех образцах содержание соответствует или не превышает норму, кроме 14 (1,5 мг/дм³) и 15 (0,7 мг/дм³), где содержание ионов железа выше нормы.

Аммиак и аммоний ион определены не достоверно в пробах с 1-13, так как опыты с этими образцами были проведены через сутки после забора воды и не показали их наличие. В образцах с 14 по 22 содержание аммиака и аммоний ионов выше нормы (от 2,6 до 7 мг/дм³), у 17 образца – норма.

Концентрация сульфат ионов в источниках водоснабжения допускается до 500 мг/дм³.^. Во всех исследуемых образцах их содержание соответствовало норме от 10 до 100 мг/дм³.

При определении ионов хлора наблюдали образование осадка, но во всех образцах содержание ионов хлора соответствует стандартам от 33,8 до 177,5 мг/дм³, кроме № 2, где его содержанием было – 1430,65 мг/дм³.

Рекомендации по использованию источников водопотребления жителями села.

В результате проведенной работы пришли к выводу, что качество питьевой воды в селе Новый Мир не полностью соответствуют всем требования предъявляемым к питьевой воде.

Многие жители села путают понятия о приемлемости качества воды в селе: «у нас есть колодец, условно 6-12 м глубиной, с кристально чистой водой!» Глубина большинства скважин и колодцев находится на глубине 6-15 метров до первого водоупора, а такой глубины не достаточно для чистоты воды.

В сельском поселении, многие обустраивают дома биотуалетами, кто-то строит выгребные ямы, а кто-то вообще провел канализацию, поэтому практически во всех поверхностных водах содержится значительное количество органических примесей, которые даже не всегда выявляют лабораторные анализы.

Если вода нужна для технических нужд (полива и т.п.), то ее можно поднять и с глубины до 20 метров. Если же мы хотим использовать воду для питья, то она должна поступать со второго водоносного горизонта 40 и более метров.

Использование воды первого водоупорного слоя возможно при применении сменных фильтров грубой и тонкой очистки воды.

Заключение

В итоге проделанной работы получены следующие выводы и результаты:

1. Проанализирована литература, материалы и документальные источники по исследуемой проблеме.

2. Проведен сравнительный химический анализ воды 24 проб, из разных источников: скважин, колодцев жителей с.п. Село Новый Мир.

Исследования по изучению качества питьевой воды села Новый Мир проводились на базе школьной лаборатории физико-химическими методами, используя полевую лабораторию «НКВ-Рм». Для определения органолептических свойств воды проводили определение прозрачности, цветности, запаха. Из химических показателей – водородный показатель (pH), карбонатной жесткости, определение иона аммония, сульфат-ионов, определение хлоридов, железа и органических веществ.

В результате проведенной работы пришли к выводу, что качество питьевой воды в селе Новый Мир не полностью соответствуют всем требования предъявляемым к питьевой воде.

3. Разработана схема источников водопотребления на основе анализа качества питьевой и бытовой воды используемой жителями села Новый Мир и даны рекомендации по использованию источников водопотребления жителями села (Приложение 2).

Если вода нужна для технических нужд (полива и т.п.), то ее можно поднять с глубины до 20 метров. Если использовать воду для питья, то она должна поступать со второго водоносного горизонта 40 и более метров.

Использование воды первого водоупорного слоя возможно при применении сменных фильтров грубой и тонкой очисткиводы.

Данная работа составлялась при участии социальных партнеров: администрации села Новый Мир (и.о. главы сельского поселения – Макаровой Р.С.), «АмГПГУ» кафедры БЖиЕН (к.г.н. – Упорова Г.А.), Центр дополнительного образования (методиста центра – Токиной С.А.).Выражаем коллегам благодарность за сотрудничество в написании исследовательской работы.

Библиографический список

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

Гусева Н.Е., Проскурина И.Н.. Разработка химического эксперимента с экологическим содержанием// Химия в школе №10 – 2002, с – 72.

Муравьёв А.Г. «Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами», издание третье, СПб, «Крисмас+», 2004.

Новиков Ю.В. и др. «Методы исследования качества воды водоёмов» – М.: «Медицина», 1990.

Речкалова Н.И., Сысоева Л.И. Какую воду мы пьём// Химия в школе, 2004.

Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.1.4.1074-01.Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды центральных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Минздрав, 2002.

Упоров Г.А Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на объекте «автостоянка в с. Новый Мир Комсомольского района", 2019.

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

https://arbolit.org/sovety/poryadok-proverki-kachestva-vody-iz-skvazhiny-v-laboratorii-ili-v-domashnih-usloviyah.html#i-28

Приложение 1

Список

источников водоснабжения жителей с.п. «Село Новый Мир»

Приложение 2

Схема размещения источников водоснабжения (колодцы, скважины)

жителей села Новый Мир по улицам: Зеленая, Лесная, Светлая, Советская

Продолжение приложения 2

Схема размещения источников водоснабжения (колодцы, скважины)

жителей села Новый Мир по улицам: Молодежная, Школьная, Труда, Мира

Продолжение приложения 2

Схема размещения источников водоснабжения (колодцы, скважины)

жителей села Новый Мир по улицам: Школьная, Береговая, Новокузнецкая