XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ В Г. СНЕЖНОГОРСКЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Плеских А.Ю. 1Осетрова А.А. 1

---

1МБУДО "ДДТ "Дриада"

Филон М.В. 1

---

1МБУДО "ДДТ "Дриада"

Работа в формате PDF

269.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность исследования. Огромная компания ООО «Новатэк» начала строительство в селе Белокаменка, которое находится в 25 км от Снежногорска. Компания «Велесстрой» перевозит и сливает отходы с территории строительного городка в колодцы г. Снежногорска. Жители нашего города отмечают ухудшение качества питьевой воды. Органы власти сообщают, что «питьевое озеро, из которого вода поступает в квартиры жителей Снежногорска, никак не связано с канализационными путями водоотведения. Ошибочно полагать, что отходы каким-либо образом стекают в водоём. Наоборот, все сточные воды многоквартирных домов с помощью насосов поднимаются снизу-вверх к очистным механизмам, а после уже выводятся в ручей Безымянный и далее - к бухте».

Это навело нас на раздумья «а так ли это». И мы решили провести собственное исследование питьевой воды на предмет качества.

Объект исследования: питьевая вода центрального водоснабжения г.Снежногорска Мурманской области.

Предмет исследования: исследование качества питьевой воды центрального водоснабжения г. Снежногорска Мурманской области.

Цель исследования:провести физико-химический мониторинг питьевой воды центрального водоснабжения г. Снежногорска Мурманской области и сравнить его на соответствие сСанПиН 2.1.4.1074-01.

Гипотеза: качество питьевой воды центрального водоснабжения г. Снежногорска Мурманской области соответствует СанПиН 2.1.4.1074-01.

Задачи исследования:

Изучить литературные источники, нормативные документы показателей качеств воды.

Провести анализ результатов микробиологических исследований и качества холодного и горячего водоснабжения, подаваемые населению г. Снежногорска Мурманской области за последние 5 лет (2016-2020 гг.).

Провести исследования водородного показателя (pH), жёсткости воды, цветности и запаха питьевой воды. Сравнить с официальными источниками и нормативными показателями.

Проанализировать результат, сделать вывод о соответствии качества питьевой воды санитарно-эпидемиологическим требованиям.

Использовались следующие методы:

теоретический;

аналитический (анализ литературы);

метод сравнения;

экспериментальный (практические опыты).

Практическая значимость исследования состоит в том, что оно может быть использовано школьниками для повышения образовательного уровня, учителями химии и биологии для объяснения тем.

Глава 1. Показатели качества воды

Органолептические свойства воды

Органолептические показатели качества воды оценивают с помощью органов чувств человека. Отклонение от нормы может быть результатом загрязнения: гибель рыб и иных организмов, цветения воды, нефтяной плёнки и др.

К органолептическим свойствам относят цветность, запах, вкус и привкус, мутность и др.[5].

Запах воды – важныйпоказатель, который позволяет обнаружить даже незначительную степень загрязнения воды. Интенсивность запаха воды измеряется в баллах.

Запах воды обуславливается присутствием в ней пахнущих веществ, попадающих в нее через различные стоки. Запахи могут быть естественного характера (землистый, гнилостный, плесневой, торфяной и др.) и искусственного происхождения (хлорный, уксусный, фенольный, нефтяной и прочий).

Таблица 1. Определение интенсивности запаха воды

Цветностьхарактеризует интенсивность окраски воды, обусловленный содержанием окрашенных соединений; выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Предельно допустимая величина цветности – 35 градусов по шкале.

Цветность воды может быть снижена при очистке на водопроводной станции.

Мутность природных вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Мутность определяется фотометрически и не должна превышать 1,5мг/дм³.

Вкус воды определяется в сравнении с чистой питьевой водой.
Различают 4 вкуса: соленый, кислый, горький, сладкий. Остальные ощущения относятся к привкусу (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный, аммиачный и другие). Интенсивность вкуса и привкуса определяется по 5-балльной шкале. При высокой температуре запахи и неприятные вкусовые свойства усиливаются [5].

Основные химические показатели воды

Кислотность воды или водородный показатель, больше как известен рН, характеризует баланс гидроксид-ионов с ионами водорода. Для питьевой воды водородный показатель составляет от шести до девяти. Отклонения от данных значений служит сигналом о нарушении технологического режима водоподготовки.

Общая жёсткость воды характеризуется содержанием преимущественно катионов магния и кальция. Воду с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л называют мягкой, 3,5-7 - средней жесткости, 7-10 - жесткой, свыше-10 - очень жесткой. Питьевая вода не должна превышать 7 мг-экв/л.

Глава 2. Мониторинг физико-химических показателей воды г. Снежногорска Мурманской области

Водоснабжение г. Снежногорска

Источниками хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения в г. Снежногорск является озеро Большое Оленье, эксплуатирующая организация УМПП «Жилкомхоз», водозаборное сооружение ВНС-1.

Очистных сооружений на используемых водных объектах не имеется.

Сброс сточных вод на территории в г Снежногорске осуществляется: все хозяйственно-бытовые стоки города по самотечному коллектору диаметром 400 мм поступают на канализационные очистные сооружения механической очистки проектной производительностью 4,0 тыс.м³/сутки. Очищенные сточные воды сбрасываются в ручей Безымянный, и далее в бухту Кут Кольского залива Баренцева моря.

Филиал «СРЗ Нерпа» АО ЦС «Звездочка» осуществляет водоотведение по отдельной системе. С помощью насосных станций перекачки сточные воды поступают на станцию биологической очистки, проектной производительностью 3,5 тыс.м³/сутки. После очистки сточные воды отводятся в ручей Безымянный, впадающий в бухту Кут Кольского залива.

На территории г. Снежногорск ЗАТО Александровск имеются очистные сооружения, в том числе: 2-х ярусный канализационный отстойник и КОС правый отстойник ВК-6. Эксплуатирующая организация УМПП «Жилкомхоз».

В настоящее время контракт на реконструкцию очистных сооружений канализационных сточных вод в г. Снежногорск не заключен. Учитывая высокую дотационность ЗАТО Александровск (доля безвозмездных поступлений от других уровней бюджетной системы Российской Федерации в 2019 году составляет 63,7 % от общей суммы доходов), планирование расходов, связанных с реконструкцией, строительством и обеспечением ввода в эксплуатацию очистных сооружений по выпускам устройства очистных сооружений канализационных сточных вод с целью исключения сброса неочищенных сточных вод за счет местного бюджета ЗАТО Александровск не представляется возможным.

На территории муниципального образования ЗАТО Александровск фактов размещения животноводческих организаций, скотомогильников, мест складирования и захоронения отходов и других оказывающих негативное воздействие на окружающую среду объектов на водоемах, их водосборной площади, в их режимных зонах, над местами залегания подземных вод, не установлено.

Показатели качества воды г. Снежногорска

Питьевая вода г. Снежногорска проходит ежедневную проверку на качество в соответствии с Федеральным законом РФ № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении». Анализируют микробиологические и паразитологические показатели на предмет отсутствия бактерий; химические - содержание хлоридов, сульфатов, нитратов и иных соединений, химических элементов; органолептические показатели (запах, цветность, мутность и привкус).

Воду также проверяют на наличие радионуклидов, так как на территории ЗАТО Александровск расположены предприятия «10 СРЗ», «Нерпа» и «СевРАО», оказывающие негативное влияние на окружающую среду. Последнее находится недалеко от места водозабора.

Обеззараживание воды производится гипохлоритом натрия, через электролизную установку. Данный окислитель содержит 95,2 процента активного хлора, обладает антисептическим и дезинфицирующим действием. Убивает микроорганизмы очень быстро и в очень низких концентрациях. Получаемый в электролизной установке гипохлорит натрия очень эффективен и практически нетоксичен. Несмотря на это на снежногорском предприятии каждый час проводится проверка по остаточному хлору.

Водоснабжающие предприятия осуществляют производственный контроль в соответствии с санитарными правилами, самостоятельно, в своих лабораториях берут пробы питьевой воды для оценки качества.

Анализ данных микробиологических исследований холодного и горячего водоснабжения, подаваемого населению г. Снежногорск за 2016-2020 гг. показал, что вода безопасна и соответствует нормам (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).

На сайте https://www.zato-a.ru/ размещены результаты микробиологических исследований и качества холодного и горячего водоснабжения, подаваемые населению г. Снежногорска. Каждый житель нашего города может контролировать показатели питьевой воды. Мы проанализировали данные с 2016 г. по 2019 г., результаты представлены в ПРИЛОЖЕНИЕ 2,3. Как видно из таблиц, в 2016, 2017, 2018 гг. наблюдались повышенные показатели по железу, это обуславливает цветность воды.

Отбор проб для исследования

При отборе проб воды из водопроводных сетей соблюдали следующие правила:

спускаем воду в течение 10-15 минут для того, чтобы накопившиеся загрязнения не попали в пробу;

для отбора используем участки с трубами диаметром больше 1,2 см, не концевые участки водопроводных сетей; по возможности, участки с турбулентным потоком – краны вблизи изгибов и клапанов;

вода должна медленно течь в пробоотборную ёмкость до её наполнения .

Посуда для отбора используется химически чистая. Сосуды для исследований тщательно моют, не менее 3-х раз ополаскивают отбираемой водой [3, 4].

Исследования водородного показателя (pH)

Оборудование: химические стаканы, индикаторная бумага.

В химический стакан наливаем воду. Универсальную индикаторную бумагу кратковременно погрузили в воду из-под крана. Сравнив полученный цвет с эталонной цветной шкалой (Рис. 1), мы увидели, что pH

Рис. 1

воды около семи. Сравнили показатели с официальными данными, рН 8,45, то есть среда слабощелочная (ПРИЛОЖЕНИЕ 3). Показатели в пределах нормы, но не совпадают с официальными данными возможно из-за низкой точности такого способа.

Для более точного измерения использовали цифровой Р-датчик pH, выходной аналоговый сигнал должен однозначно определять значение водородного показателя в водных растворах. pH воды измеряли в течении пяти минут, высчитывали среднее значение pH за данное время. Для исследования взяли воду из квартиры, расположенной на верхней террасе г. Снежногорска (Стеблина, 2) и из квартиры, расположенной на нижней террасе (Октябрьская, 26). Как видно из ПРИЛОЖЕНИЯ 4 показатели воды с верхней террасы более стабильные, чем с нижней террасы. В целом вода имеет слабощелочную среду. В перспективе планируем продолжить наблюдения за показателями воды. Отслеживать количество осадков, температуру и погоду с целью нахождения закономерностей.

2.5. Исследования жёсткости

Оборудование: химические стаканы, тестер для измерения жёсткости воды, вода питьевая (фильтрованная), вода из-под крана.

Были взяты четыре пробы воды из разных городов ЗАТО Александровск (для сравнения). Для измерения жёсткости воды использовали оригинальный тестер Xiaomi miTDS (ПРИЛОЖЕНИЕ 4).

Получили следующие показатели:

Проведенные исследования совпадают с официальными данными, действительно, жёсткость воды низкая, вода мягкая.

2.6. Определение мутности, цветности и запаха питьевой воды

Определение мутности

Оборудование: десятисантиметровая пробирка, черный картонный лист (для создания фона).

Заполним сосуд водой и поставим перед картоном. Сбоку установим источник света (лампа накаливания). Вода чистая и прозрачная.

Определение цветности

Оборудование: химические стаканы, дистиллированная вода, лист белой бумаги.

Цветность воды определяем визуально. В химический стакан наливаем 100 мл исследуемой воды, помещаем на лист белой бумаги (в качестве фона) и сравниваем с цветом дистиллированной воды при достаточном дневном освещении. Отмечаем очень слабый желтоватый цвет, что соответствует 20 градусам цветности. Сравниваем с показателями официальных источников, в 2019 г данные совпадают, а в 2016-2018 гг. показатели цветности питьевой воды были превышены.

Определение запаха

Оборудование: колбы плоскодонные, цифровой термометр.

Мы определяли запах при температуре 20ºС. В колбу наливали 100 см³ воды, закрываем пробкой. Содержимое колбы несколько раз перемешивали вращательными движениями, после чего колбу открыли, не глубоко вдыхая воздух, определили характер и интенсивность запаха. Запах не ощущался. Испытание повторили. Затем нагрели колбу на водяной бане до 60°. Запах по-прежнему не ощущался, 0 баллов.

В официальных источниках указан запах при 60° 1 балл, то есть тот, который не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании.

2.7. Проверка качества воды в домашних условиях

Завариваем крепкий чёрный чай, через 1 минуту к нему доливаем сырую воду. Если содержимое стакана приобретет персиковый цвет, то вода чистая, если чай помутнел – грязная. В нашем случае чай не помутнел (Рис. 2), значит, вода чистая.

Рис. 2

Капнем водой на зеркальную поверхность и немного подождём. Спустя время вода испарилась и поверхность осталась чистая, значит, вода высокого качества.

Хозяйственное мыло натёрли мелкой стружкой и залили холодной водой. Со временем мыло полностью растворилось, следовательно, вода мягкая.

Выводы

В своей работе «Исследование качества воды в г. Снежногорске Мурманской области» мы проводили исследования по следующим направлениям: органолептический анализ (мутность, цветность и запах воды), исследование водородного показателя, определение жёсткости воды, а также проверяли качество воды в домашних условиях. Выполнили сравнительный анализ официальных результатов микробиологических исследований и качества холодного и горячего водоснабжения, подаваемые населению.

Мы проанализировали изменение качества воды за последние 5 лет, 2016-2020 гг.

Целью такого мониторинга является получение информации о естественном качестве воды и оценка её изменений в результате влияния антропогенных факторов.

Водопроводная вода г. Снежногорска в целом соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, однако в 2016-2018 гг. были чуть превышены показатели цветности, обусловленные содержанием железа.

Цель исследования достигнута, задачи решены, гипотеза подтвердилась.

Заключение

Следует отметить высокую мягкость питьевой воды, она характеризуется малым содержанием минеральных веществ, что оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье населения. Может вызвать ломкость костей, кариес, понижение общей сопротивляемости организма.

Перспектива

Данная работа будет продолжена, так как есть цель вести мониторинг, используя цифровой P-датчик pH и датчик электропроводности природных вод. Планируем трансформировать исследовательскую работу в проект, который покажет важность и ценность воды, её сбережения.

Список литературы:

ГОСТ 2761-84 Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора.

ГОСТ 3351-74. Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.

ГОСТ 24481-80 Вода питьевая. Отбор проб.

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества

Мельниченко П.И. Гигиена с основами экологии человека / Под ред. Мельниченко П.И. – М.: Гэотар-Медиа, 2011. – 752 с.

Прохоров Н.А., Сенкевич В.Е. Проблема обеспечения населения России высококачественной питьевой водой//Химия в интересах устойчивого развития. – 1997. - №5. – с.423 – 427.

СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения.

СанПиН 2.1.4.1110-02 Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения

Федеральный закон "О водоснабжении и водоотведении" от 07.12.2011 N 416-ФЗ (последняя редакция)

Федорович Н.Н., Федорович А.Н., Нагерняк М.Г., Сухачева А.И. МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-15. – С. 3423-3427.

https://www.zato-a.ru/ - официальный сайт ЗАТО Александровск.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Микробиологическое исследование холодного и горячего водоснабжения, подаваемого населению г. Снежногорск (средние данные)

2016-2020 гг.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Свободная таблица показателей качества воды

г. Снежногорск ЗАТО Александровск (средние данные)

2016-2020 гг.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты исследования качества холодного и горячего водоснабжения,

подаваемого населению г. Снежногорск (средние данные)

2016 – 2020 гг.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 5