XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сравнение основных аквариумных тестов (gН, kН, pН) различных производителей по комплексу параметров

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Смольянинова Д.А. 1Смольянинова М.А. 1

---

1МБУДО ЦДО «Созвездие»

Блинов М.А. 1Щедрина С.В. 1

---

1МБУДО ЦДО «Созвездие»

Работа в формате PDF

136.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

«Главное в аквариуме — это вода. Вода выполняет множество функций. Это среда обитания водных животных, растений, микроорганизмов; растворитель и источник питательных веществ для них. Вода участвует в обмене веществ, происходящем в живых организмах и во многих других процессах.» [1]

Контроль параметров воды очень важен в аквариумистике. Их своевременное и точное определение может избавить аквариумиста от ряда проблем.

Основные характеристики воды регламентируются ГОСТами:

ГОСТ 31865-2012 Вода. Единица жесткости.

ГОСТ 31957-2012 Вода. Методы определения щелочности и массовой концентрации карбонатов и гидрокарбонатов.

«Начать следует с такого показателя, как жесткость, так как она примерно постоянна в каждой местности и во многом определяет другие показатели, а также пригодность воды для обитания живых организмов. Этот показатель зависит от количества растворенных в воде солей кальция и магния.» [2]

В России жесткость измеряют в "градусах жесткости" (1°Ж = 1 мг-экв/л). 1°Ж = 20,04 мг Ca2+ или 12,15 Mg2+ в 1 дм3 воды.

«ПДК Жесткость общая 7,0 (10) мг-экв/л. Величина, указанная в скобках, может быть установлена по указанию Главного государственного санитарного врача.» [3]

За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды. Единицы измерения жесткости, наиболее часто употребляемые аквариумистами:

Немецкий градус 1° dGH = 10 мг CaO в 1 дм3 воды;

Американский градус 1 ppm = 1 мг CaCO3 в 1 дм3 воды.

Аквариумные тесты показывают результат в °dGH, TDS-метр показывает результат в ppm. Измерения в мг-экв/л аквариумисты не используют. Они приведены нами здесь для справки.

Перевод одних единиц в другие осуществляется следующим образом

1°Ж = 50,05 ppm = 2,804 °dGH

1°dGH = 17.85ppm =0,3566 °Ж

1 ppm = 0,01998 °Ж = 0.05603 °dGH [4]

Если нет желания пересчитывать жесткость воды из одних единиц в другие вручную, то можно воспользоваться он-лайн калькуляторами. Например, вот этим http://www.mosvodokanal.ru/forpeople/calculator.php. [5]

Основная часть

Обзор литературы

Тестировать воду можно множеством разных способов. Например, нам надо определить жесткость воды. Сделать это можно несколькими методами:

Взять воду и отнести ее на анализ в лабораторию. В результате получим самый полный анализ воды, не только по жесткости. Нам самим не придется ничего делать, только забрать готовый результат. Достоинства метода - очень высокая точность. Недостатки метода – очень высокая цена.

Химический метод на основе титрирования с помощью трилона «Б». Требует дополнительного химического оборудования и реактивов. Достоинства метода - очень высокая точность. Недостатки метода – нужны реактивы и специальное оборудование, покупать которые ради редких измерений нет смысла.

TDS-метр, он же кондуктометр, он же солемер. Метод очень простой. Этот электронный прибор измеряет не саму жесткость, а электропроводность воды, по которой можно косвенно судить о жесткости. Достоинства метода – высокая скорость измерения. Недостатки метода – так как меряется не жесткость, а электропроводность могут возникать накладки. Нужно иметь представление о том, где имеет смысл использовать данный метод, а где этого делать не стоит.

Тест-полоски. Просты и удобны в использовании. На проблемы с водой, если таковые есть, они указывают четко. Достоинства метода – скорость измерений высокая - 1 минута и результат готов. Недостатки метода – реакция не количественная, а качественная и, следовательно, не очень точная.

Хозяйственное мыло - самый доступный, и дешевый в домашних условиях метод. В его основе его лежит свойство мыла: оно трудно растворяется в жесткой воде и по его расходу можно судить о жесткости воды. Достоинства метода – мерять таким методом интересно и познавательно. Недостатки метода – точность средняя.

Капельные аквариумные тесты – некая золотая середина. Достаточно точны, и при этом просты в использовании. Их то мы и будем сравнивать. А достоинства и недостатки выясним в процессе нашего исследования.

Аквариумные тесты, как не сложно понять из их названия, служат для тестирования воды в аквариуме. Существует множество тестов, контролирующих самые различные параметры аквариумной воды. Эти тесты можно условно разделить по группам на несколько видов.

По виду теста аквариумные тесты делятся на следующие:

Капельные

Полосочные или экспресс-тесты

Капельные аквариумные тесты, в свою очередь подразделяются на разные группы

По типу тестирования:

Тесты сравнения (капают фиксированное количество капель теста, затем полученный цвет сравнивают с прилагаемой шкалой)

Тесты подсчета (полученный результат рассчитывается исходя из количества капель, потраченных на тестирование).

По группам и тестируемому веществу:

Основные тесты (gH, kH, pH)

Тестыазота (NO₂, NO₃, NH₄/NH₃)

Прочие тесты (PO4, Fe, Cu, SiO₃, O₂, Cl, CO₂, Mg, тест на органику).

Ассортимент тестов весьма велик. Их выпуском занимаются многие фирмы выпускающие аквариумные товары. Начинающему аквариумисту очень важно запомнить: нет единого теста на определение "хорошая" вода в аквариуме или "плохая". Состав аквариумной воды довольно сложен и имеет множество параметров, которые измеряются отдельно.

Здесь следует сразу сказать, что как таковой литературы по тестам нет в принципе. Есть только краткие упоминания в книгах по аквариумистике. Кроме того, тесты очень быстро меняются: появляются новые производители, меняется ассортимент и т.п. Поэтому самую актуальную информацию можно найти на аквариумных сайтах и профильных форумах.

Особой популярностью тестирование воды пользуется у тех аквариумистов, которые занимаются выращиванием аквариумных растений и креветок. Точное знание характеристик воды для них критически важно. Поэтому используемые тесты должны быть точными и желательно недорогими.

Из всего спектра тестов аквариумистами наиболее часто используются: тест для определения общей жесткости (dGH), тест для карбонатной жесткости (dKH) и тест для кислотности или активной реакции (pH) воды. Тестов в продаже очень много, поэтому перед аквариумистами встает проблема выбора. Однако информации, способной помочь в этом выборе мало.

Наше исследование будет интересно всем аквариумистам, которые сталкиваются с необходимостью самостоятельного тестирования основных параметров воды. Оно носит прикладной характер. Подобные исследования, в последнее время, встречаются достаточно часто и обычно они представлены в виде видеообзоров. Однако там, как правило, рассматриваются тесты одной фирмы или двух, которые сравниваются между собой. Системного сравнения тестов нескольких фирм нами обнаружено не было. Мы же рассматриваем полные линейки выбранных типов тестов нескольких фирм. Наши исследования помогут аквариумистам сориентироваться в многообразии имеющихся тестов разных фирм и сделать осознанный, правильный выбор.

В качестве рабочей гипотезы нами была принята следующая: разные тесты будут отличаться по своим потребительским свойствам. Проанализировав их, мы сможем сравнить тесты между собой и выбрать лучшие.

Цель работы: сравнить выбранные аквариумные тесты различных производителей по комплексу параметров и выявить наилучший из них.

Задачи:

1. Определить самый точный тест по результатам измерений.

2. Определить самый удобный тест итогам работы с ним.

3. Определить наилучший тест по всему комплексу параметров.

4. Определить тест с минимальной стоимостью тестирования.

5. Определить тест с максимальным сроком хранения.

Методика исследования и материал

Для начала мы решили выбрать тесты, которые мы будем сравнивать между собой. Нами был проведен анализ рынка аквариумных тестов. Еще, мы опросили знакомых аквариумистов. Кроме того, мы изучили профильные аквариумные сайты и форумы. Там можно найти опросы по тестам, которыми мы и воспользуемся. Эти опросы были нами проанализированы.

По версии группы PRO AQUARIUM тройка самых часто используемых капельных тестов выглядит так: JBL, Нилпа, Sera. [6]

По версии с форума AQUAFORUM тройка самых часто используемых тестов выглядит так: Ptero, JBL, Aquayer. [7]

Разница между опросами легко объясняется тем, что второй опрос построен на основе украинского сайта. Поэтому и два производителя из трех украинские. К тому же ассортимент доступных тестов в разных странах разный. Мы объединили данные двух опросов и нам стало ясно, что наиболее часто аквариумисты пользуются тестами фирм JBL (Германия), Sera (Германия) и Нилпа (Россия). Для расширения выборки и для полноты картины нами были добавлены тесты фирм Tetra (Германия) и Vladox (Россия), которые можно найти, не прилагая к их поиску значительных усилий.

В итоге, мы решили выбрать для тестирования следующие тесты: JBL, Sera, Tetra, VladOx, Нилпа. Все их можно купить в магазинах нашего города.

Для того чтобы провести практическое сравнение тестов мы приготовили воду с заранее известными характеристиками. В качестве основы для приготовления воды нами был использован бидистиллят собственного приготовления (pH=7, dGH=0, dKH=0, ppm=0) в который мы добавляли средства, применяемые аквариумистами для изменения параметров воды:

Сравнение тестов проводилось на воде со следующими характеристиками:

Водопроводная вода (TDS=275-290, dGH=15°, dKH=12°, pH= 7.0)

Аквариумная вода из «травника» (TDS=180, dGH=9°, dKH=5°, pH=7.5)

Вода, приготовленная с помощью Sera mineral salt (TDS=254 , dGH=13°, pH=7.0)

Вода, приготовленная с помощью Нилпа gH+ (TDS=185, dGH=10°, pH=7.0)

Вода, приготовленная с помощью Sera kH/pH-plus (TDS=124, dKH=6°, pH=8,8)

Вода, приготовленная с помощью Tetra pH/kH plus (TDS=205, dKH=10°, pH=8.2)

Результаты контролировались с помощью электронных TDS-метра и pH-метра, которые были нами заранее откалиброваны. TDS-метр был откалиброван по методике, предложенной Сергеем Лещенко с помощью хлорида натрия (https://aquashrimps.ru/biblioteka/useful/izgotovlenie-poverochnogo-kalibrovochnog.html).

pH-метр калибровали с помощью реактивов для приготовления растворов с pH 4,0 и 6,86 по стандартной схеме.

Дополнительно, нами было проверено соответствие пробирок нанесенным на них меткам. Делали мы это следующим образом. Сухую пробирку ставили на весы. Весы обнулялись и в пробирку наливали 5 грамм воды. После этого сравнивали соответствие уровня воды и метки 5 мл на пробирке.

JBL – четкое соответствие.

Sera – выше метки на 1 мм.

Tetra – выше метки на 1 мм.

VladOx – выше метки на 2 мм.

НИЛПА – четкое соответствие.

Результаты исследований и их обсуждение

Приготовленная нами вода отстаивалась в течении 3 суток. Затем мы провели ее тестирование с помощью исследуемых тестов. Результаты исследования воды с помощью тестов представлены в таблицах № 1- №6

Таблица № 1 Вода водопроводная (TDS=275-290, dGH=15°, dKH=12°, pH= 7.0)

Таблица № 2 Вода из «травника» (dGH=9°, dKH=5°, pH=7.5)

Таблица № 3 Вода, приготовленная с помощью Sera mineral salt (dGH = 13°, pH = 7.0)

Таблица № 4 Вода, приготовленная с помощью Нилпа gH+ (dGH = 10°, pH = 7.0)

Таблица № 5 Вода, приготовленная с помощью Sera kH/pH-plus (dKH = 6°, pH = 8.8)

Таблица № 6 Вода, приготовленная с помощью Tetra pH/kH plus (dKH = 10°, pH = 8.2)

Для того чтобы оценить точность работы тестов мы рассчитаем суммарную величину отклонений от измеряемой величины. Для dGH и dKH эта величина будет выражена в dGH° и dKH°, а для pH в безразмерных единицах. Затем найдем среднее значение отклонения за 1 тест. Чем меньше будет это отклонение, тем в среднем точнее тест. Отклонение мы будем учитывать по модулю, так как нам важна его величина. Направление же отклонения (положительное оно будет или отрицательное) нам, в рамках нашего исследования, безразлично. Объединив отклонения различных тестов одной фирмы, мы сможем сравнить их между собой. Таким образом, мы сможем определить тесты какой фирмы точнее.

Величины отклонений тестов и их сравнение представлены в таблицах № 7 - № 10

Таблица № 7 Величины отклонений теста dGH

Таблица № 8 Величины отклонений теста dKH

Таблица № 9 Величины отклонений теста pH

Таблица № 10 Сравнение величин отклонений тестов между собой

Подсчет баллов для каждого теста

По итогам нашего исследования нами были подсчитаны баллы, по выработанным нами критериям, для всех, исследуемых нами тестов.

В итоге мы получили следующие результаты по группам для сравниваемых нами тестов.

Таблица № 11 Оценка тестов по баллам и сравнение их между собой.

Следует понимать, что разница между местами зачастую минимальна. Тогда на первое место выходят другие факторы, например, такие как цена и доступность тестов в продаже. И в подавляющем большинстве случаев, именно они оказывают решающее влияние на аквариумиста при покупке тестов.

Заключение

Выводы

В ходе исследования мы сравнили различные аквариумные тесты и вот что мы можем сказать по этому поводу.

Фирма JBL - качественные точные тесты с высокой ценой.

Фирма Sera – самые доступные тесты, хорошая точность, цена ниже средней.

Фирма Нилпа – самые доступные тесты, удовлетворительная точность, низкая цена.

Фирма Tetra – цена выше средней, хорошая точность, найти не всегда просто.

Фирма VladOx – низкая цена, местами полное отсутствие точности, доступность в продаже хорошая.

Мы сравнили основные тесты пяти фирм по комплексу параметров и считаем, что наилучшие тесты из исследованных нами на данный момент выпускает фирма Sera.

Выводы по конкретным параметрам тестов таковы:

1. Самый точный тест по результатам измерений JBL.

2. Самые удобные тесты итогам работы с ними Sera и JBL.

3. Наилучшие тесты по всему комплексу параметров Sera.

4. Тесы с минимальной стоимостью тестирования Нилпа.

5. Тесты с максимальным сроком хранения JBL, Sera, Tetra.

Для себя мы выбираем тесты фирм Sera и Нилпа. Они дают хорошие результаты и постоянно доступны в продаже. JBL нам не подходит из-за высокой цены теста и траты времени на его поиск. Tetra редко встречается в продаже. Нет желания тратить время на его поиски.

Дальнейшие перспективы работы:

1. Нам хотелось бы расширить ассортимент исследуемой нами группы тестов. Добавить тесты других фирм-производителей. Это основное направление, в котором мы планируем дальше работать. В данный момент мы изучаем рынок аквариумных тестов и материалы по ним в сети интернет для того, чтобы выяснить какие еще тесты можно добавить в наше исследование.

2. Проанализировать и определить, исследования, каких групп тестов были бы интересны аквариумистам. В данный момент нами разрабатывается анкета для проведения более детального опроса аквариумистов. По его результатам будут определены группы тестов интересные для аквариумистов и перспективные для дальнейших исследований

3. Сбор материалов по аквариумным смесям, используемым для реминерализации. Анализ рынка и фирм-производителей данных смесей.

4. Поиск материалов по самостоятельному приготовлению воды заданной жесткости. Вещества, имеющиеся в свободной продаже и используемые для этого, их концентрация, способы приготовления воды.

Список использованной литературы

Современный аквариум и химия / И. Г. Хомченко, А. В. Трифонов, Б. Н. Разуваев. - М.: Новая волна, 1997. - 190,[2] с.: ил.;

Цирлинг М.Б. Аквариум и водные растения - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1991 - с.256

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.

Перевод единиц измерения Жесткости (градусов) воды. URL: https://dpva.ru/Guide/GuideUnitsAlphabets/GuideUnitsAlphabets/WaterHardnessConvertion/ (дата обращения: 10.12.2021)

Калькулятор жесткости воды URL: http://www.mosvodokanal.ru/forpeople/calculator.php (дата обращения: 10.12.2021)

Опрос: Лучшие капельные тесты по соотношению цена-качество? URL: https://vk.com/pro.aquarium (дата обращения: 10.12.2021)

Результаты опроса: Тесты какого производителя для вас предпочтительнее URL: https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=223233 (дата обращения: 10.12.2021)