XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование родников Ступинского района

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мищенко О.С. 1Полюшко А.Д. 1

---

1МБОУ СОШ №9 г.о.Ступино

Букина И.А. 1

---

1МБОУ СОШ №9 г.о.Ступино

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Вода – это самое удивительное, самое распространенное и самое необходимое вещество на нашей планете. Почти три четверти поверхности земного шара занято водой морей и океанов. Льдом покрыто 20% суши: ледники гор, арктическая и антарктическая шапки планеты. Вода влияет на климат планеты, потому что она обладает очень большой теплоемкостью. Нагреваясь, вода поглощает теплоту, а остывая, отдает тепло, тем самым «выравнивая» климат. А от космического холода предохраняют Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере - в облаках в виде пара. Без воды невозможно представить жизнь человека, который потребляет ее для самых разных бытовых нужд. ¹ Мы пьём воду, готовим еду, моемся, поливаем растения, используем её в производственных процессах.

В связи с ухудшением общей экологической ситуации, состояние воды ухудшилось во многих регионах и в нашем Ступинском районе. Для нас очень важно, чтобы вода была чистой, без примесей, которые могут нанести вред нашему здоровью. Особенно это важно при употреблении воды в пищу, ведь многие люди пьют воду некипячёной. Нас заинтересовал вопрос о происхождении питьевой воды и проверке её качества в нашем районе.

Было составлено несколько вопросов и опрошено 115 учащихся нашей школы с 6 по 10 класс. Результаты анкетирования:

Пьют воду дома из-под крана 76%, не пьют водопроводную воду 24% опрошенных

62% людей очищают воду с помощью покупных приборов

65% всех респондентов употребляют в пищу воду из родников, расположенных вблизи г.о.Ступино

Все считают эту воду более полезной, но объяснить, посему они так думают, не смогли

Чаще всего люди пользуются водой из родников расположенных в Акри – 30%, Триапласт – 26%, Речной вокзал – 4%, Соколова пустынь – 18%, 22% опрошенных не знают , из какого родника привозят воду родители

В основном люди не задумываются о чистоте родниковой воды. 33% считают её чистой со слов своих родственников

47% не знают о других родниках в г.о.Ступино

96% опрошенных не знают о качестве воды из других источников

Проведя анализ опроса, мы пришли к выводу, что для людей нашего города будет полезна информация обо всех родниках, расположенных вблизи Ступино. Эта информация может включать в себя

Территориальное расположение родника

Напор воды

Удобство подъезда/подхода к роднику

Благоустройство набора воды

Анализ качества воды

Будет удобно, если вся информация будет собрана в едином источнике, например интерактивной карте. При нажатии на название родника, вы получите всю требуемую информацию. Эту карту можно выложить на сайте, и люди смогут учитывать информацию при выборе родника.

Цель проекта

Исследование самых популярных родников Ступинского района, включающее биотестривание воды родников

Задачи проекта

Изучить виды и методы исследования воды

Исследовать четыре родника Ступинского района

Провести биотестирование воды из родников и сравнить с качеством водопроводной воды, а также исследовать органолептические качеств воды.

Создать интерактивную карту «Родники Ступинского района» с информацией о родниках и качестве родниковой воды.

Методы:

Теоретические: анализ и синтез, сравнение, обобщение, классификация определение понятий;

Эмпирические: наблюдение, эксперимент.

Литературный обзор

Что же такое родник?

«Выходы подземных вод на поверхность земли носят название родников, или источников. Из родников возникают ручьи и речки. Выступать на поверхность могут и грунтовые воды, и межпластовые нисходящие, и межпластовые восходящие или артезианские.

Почему мы считаем, что родниковая вода чистая?

Чистота и прозрачность воды из родников обусловлена несколькими причинами:

отсутствием загрязняющих веществ на глубине водоносных слоев (порядка 10-20 метров);

естественной очисткой при прохождении через слои гравия и песка.

Несмотря на то, что вода из родников отличается вкусом и чистотой, риск содержания в ней вредоносных примесей и растворенных солей все же присутствует.

Люди, которые берут воду в родниках, считают, что она обязательно чистая и хорошая. Но часто в родниках есть разные загрязнители — нитраты, например или вредные бактерии. Ведь родники — это незащищенные водоисточники, качество воды которых может меняться в зависимости от различных условий.

Родники, питающиеся от первого поверхностного горизонта, подвержены загрязнению природного характера и продуктами жизнедеятельности человека. Употребление воды из родников может быть небезопасно для здоровья и может привести «к возникновению массовых инфекционных кишечных заболеваний».

Постоянный контроль качества воды родников не проводится.» ²

Таким образом, тема нашего проекта очень актуальна для большого количества жителей Ступино.

Прежде чем отправиться на родники, мы сходили на экскурсию в центр лабораторного анализа и технических измерений по Центральному федеральному округу Ступинский отдел. Экскурсию провела начальник отдела Швецовой Викторией Михайловной. Она рассказала нам о различных методах проверки качества воды.

Из лекции и литературных источников было установлено, что вода подразделяется на несколько типов:

«С точки зрения нормативов вода бывает нескольких типов, и к каждому предъявляются свои особые требования. В России существует немало нормативных документов, которые регламентируют качество воды различных типов и назначений — СанПиН (органолептические и санитарно-токсикологические показатели), гигиенические нормативы (гигиенические и эпидемиологические критерии), фармакопейные статьи (критерии оценки воды, используемой в медицинских целях), государственные стандарты (требования для питьевой воды и воды, используемой в производстве), технические условия (стандарты качества воды, используемой для конкретных целей), справочники ПДК и другие. Такой серьезный и детальный подход объясним. Последствия использования воды, не соответствующей нормам, самые плачевные — от развития хронических желудочно-кишечных заболеваний и аллергий до тяжелых пищевых отравлений и инфекций» ⁴.

Нас интересует питьевая вода из-под крана и вода из родников.

«Водопроводная вода. Для оценки качества воды из-под крана существуют нормативы, установленные СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы». Показателей очень много, приведем некоторые из них:

pH (6–9);

общая минерализация (1000 мг/л);

жесткость (не более 7,0 мг-экв/л);

содержание нитратов (не более 45 мг/дм3), железа (не более 0,30 мг/дм3), марганца (не более 0,10 мг/дм3), ПАВ (не более 0,50 мг/дм3), нефтепродуктов (0,1 мг/л);

фенольный индекс (0,25 мг/л) и др.

Общее количество нормативов по всем группам показателей (микробиологические; паразитологические; органолептические; неорганические и органические вещества; показатели, связанные с технологией водоподготовки; радиологические и обобщенные), согласно указанному СанПиН, приближается к тысяче.

Естественные источники питьевой воды

К естественным открытым источникам относятся колодцы, скважины, реки, родники, озера и водохранилища. Нормативы определяют точные показатели для органолептических характеристик такой воды, наличия нитратов, бактерий и химических веществ. Открытые водоемы отличаются непостоянством химического и бактериального состава, меняющегося в зависимости от времени года и атмосферных явлений.

Виды и методы исследования воды

А. Органолептическое исследование воды

Это метод, оценивающий качества, доступные органам чувств человека. Органолептическое исследование включает в себя оценку цветности, запаха, прозрачности воды и ее вкуса.

Б. Физико-химическое исследование воды

Анализ воды на физико-химические показатели производится по нескольким показателям: жесткость, минерализация, щелочность, окисляемость.

В. Микробиологическое и паразитологическое исследование воды

Этот метод позволяет определить наличие в воде различных бактерий и паразитов, среди которых могут быть и болезнетворные. Обычно подсчитывается количество микроорганизмов на 1 мл воды.

Г. Химические исследования воды

При анализе химического состава определяют наличие и количество органических и неорганических примесей — таких как металлы (алюминий, свинец, железо, медь и другие), сложные органические вещества (акриламид, стирол, фенол, винилхлорид, тетрахлорид углерода, диоксин), ПАВы, нефтепродукты и т.д.» ²

Загрязнители воды

«Содержание вещества, растворенного в воде, не превышающее установленных норм, загрязнителем не является. Это относится к любой воде — от дистиллированной до неочищенной сточной. Только в случае превышения ПДК вещество является загрязнителем.» ³

ПДК – это предельно допустимая концентрация.

«Нормы содержания различных веществ для разных типов вод отличаются. Вещества, которые могут содержаться в воде, можно классифицировать по-разному» ⁴:

«По типу соединений — органические и неорганические.

На сегодняшний день большая часть загрязнителей — органические соединения, так как большинство из них имеет искусственное происхождение, и списки веществ, требующих нормирования, пополняются за счёт органических соединений» . ⁵

«По источнику попадания в воду — природные или антропогенные.

Если какое-то вещество присутствует в земной коре, оно также будет присутствовать и в воде. Загрязнители, попадающие в воду в результате деятельности человека, могут увеличивать содержание уже имеющегося ингредиента или вносить вещество, которое ранее в воде не присутствовало. Концентрация этих веществ может быть различной» ^6.

«По лимитирующим показателям вредности — органолептические , общесанитарные и санитарно-токсикологические.

К органолептическим относятся не только те показатели, которые можно оценить органами чувств, но и те, которые способны изменить органолептические свойства воды, например, вызвать запах, появление пены или плёнки на поверхности воды.» ⁸

«По классу опасности  — от малоопасных до чрезвычайно опасных.
Существуют и другие классификации, но в нормировании воды учитываются именно перечисленные выше условия.» ⁹

Поскольку мы ещё не знакомы с химией, то самостоятельно мы могли сделать анализ токсичности воды и органолептический анализ

Органолептические свойства воды, это такие свойства, которые можно оценить с помощью органов чувств человека – запах, окраска, мутность, прозрачность, появление осадка, вкус и привкус. Данные свойства оцениваются по уровню восприятия: от сильного проявления до самого слабого. Определение органолептических показателей воды важно для решения, пригодна ли такая вода для питья и приготовления пищи из неё

Если органолептические показатели не соответствуют требованиям, то проводится более глубокий химический анализ воды.

Если вода имеет цвет, запах, неприятный вкус, то её нельзя употреблять и готовить из неё пищу, нельзя умываться, чистить зубы, мыть посуду.

Плохое качество воды может оказать плохое действие на здоровье человека.

Токсичность воды можно обнаружить биотестированием.

Цель биотестирования водной среды — выявление степени и характера токсичности воды, загрязненной биологически опасными веществами.

«Главные достоинства биотестирования — простота и доступность приемов постановки опытов, высокая чувствительность тест-организмов к минимальным концентрациям токсических агентов, быстрота, отсутствие надобности в дорогостоящих реактивах и оборудовании. Биотестирование можно проводить на плесневых грибах, инфузориях и многих других организмах.

Классическим объектом в качестве аналитического индикатора среди ветвистоусых рачков стали Цериодафнии. Они, как тест-объект входят в большинство национальных и международных стандартов исследования качества воды. Для определения в воде неорганических ионов дафний используют с 1940—50 гг» ¹¹

В Ступинской лаборатории анализ на токсичность также делают с помощью цериодафний.

Была изучена информация об этих живых организмах.

«Из ракообразных классическим объектом в качестве аналитического индикатора среди ветвистоусых рачков стала Цериодафния Аффинис (Ceriodaphnia affinis) Они отвечают целому ряду требований, предъявляемых к биотесту: доступность в природе, простота лабораторного содержания и высокий темп размножения, небольшой, но в то же время достаточный для визуального наблюдения размер животного.

Цериодафнии мелкий рак, обитающий по большей части в пресных водоемах планеты. При своих миниатюрных размерах они имеют довольно сложное устройство и служат важным элементом экосистемы – быстро размножаясь, позволяют кормиться рыбам и земноводным, так что без них водоёмы были бы куда более пустыми. Ещё ими кормят рыбок в аквариуме.» ¹¹

Рачки специально выводятся в лаборатории для проведения анализов на токсичность исследуемых вод. Цериодафнии гибнут при наличии любых токсичных веществ в воде. На этом основан анализ воды на токсичность.

Цериодафний сажают в пробу воды и наблюдают за активностью и смертностью. Если смертность появляется, то рассчитывают класс токсичности воды. Отбор проб на органолептические показатели производят в соответствии с ГОСТ Р 51232-98 и  ГОСТ 31861-2012.  Объем пробы воды не должен быть менее 500 мл, пробы воды для определения органолептических свойств воды не консервируют. Определение производится не позднее, чем через 2 ч после отбора пробы.

После изучения литературы был сделан вывод, что на данном этапе возможно сделать анализ родников по различным качествам, провести биотестирование в лаборатории центра лабораторного анализа и технических измерений по Центральному федеральному округу Ступинский отдел и сделать анализ воды по органолептическим качествам.

Экспериментальная часть

После изучения литературы, приступили к практической части работы.

Посещение родников.

Во время пребывания на четырёх родниках были оценены внешняя эстетичность, напор воды и удобство подъезда и набора воды. Приложение №1

Результаты сведены в таблицу:

Из таблицы видно, что по напору воды вперед выходят родники у Акри и Триапласт. В этих родниках вода льется намного интенсивнее чем в Соколовой пустыни. По удобству подъезда на машине лидируют Триапласт и Речной вокзал. Другие параметры тоже хорошо видны для сравнения.

Анализ на токсичность непосредственно в лаборатории

В десять ёмкостей одинаковой пробы сажают молодых особей цериодафний, создают благоприятные условия – температура и влажность. Приложение №3

И ведут подсчёт погибших особей в течение первых и вторых суток. Приложение №4

Для проверки также берутся пробы воды из аквариума, в которой живут и размножаются организмы. (Контроль)

Было решено проверить на токсичность ещё и качество водопроводной воды.

Таким образом, получилось шесть проб воды. Вода из каждого источник была разлита на десять пробирок и в каждую посадили по живой молодой дафнии.

Наш результат:

Как видно из таблицы ни в первые, ни во вторые сутки не произошла гибель цериодафний

Анализируя таблицу, пришли к выводу, что вся, проверяемая вода является нетоксичной и её можно безопасно пить.

После анализа на токсичность, вода была проверена органолептическими методами – с помощью органов чувств. Приложение №2

Вода была разлита по стеклянным стаканам, оценены её прозрачность, запах, вкус, возможность появления осадка на вторые и третьи сутки.

«Прозрачность природных вод обуславливается отсутствием в них взвешенных и окрашенных, органических и минеральных веществ. На основе этого показателя они делятся на: прозрачные; слабоопалесцирующие; слегка мутные; мутные; очень мутные. Определить прозрачность воды можно с помощью несколькими методами.» Был выбран самый простой: «метод заключается в возможности различить шрифт размером 3,5 мм на белой бумаге, погруженной в воду.» ¹⁰

Результат в таблице:

На таблице хорошо видно, что в воде из всех родников отсутствует запах, осадок, она прозрачная и отличается только вкусом. По мнению четырех человек из нашей группы самый приятный вкус у воды из Триапласта.

Выводы из проекта:

В проекте были

1.Изучены виды загрязнения родников и методы проверки воды. На школьном оборудовании невозможно исследовать большое количество факторов. Для анализа в этом году были выбраны органолептические качества воды.

2.На основе проведённого мониторинга были выбраны четыре родника, проверены различные качества родников, которые важны для людей, набирающих из них воду – напор воды, удобство подъезда на машине, удобство набора воды в канистры, общая эстетичность оформления родника.

3.В Ступинской лаборатории исследовано качество воды методом биотестирования с помощью цериодафний, вода из всех родников оказалась нетоксичной.

4.Создана интерактивная карта «Родники Ступинского района» с информацией о родниках и качестве родниковой воды.

Заключение.

Суммируя все показатели, исследованные в проекте, можно сделать вывод, что на первое место вышла вода из родника, расположенного около предприятия Триапласт.

В остальных родниках вода также не является опасной и её можно пить.

Карта «Родники Ступинской земли» входит в презентацию проекта. Можно посмотреть по ссылке https://disk.yandex.ru/d/yz231y_2NLyhSQ

Проект может быть продолжен. Воду на токсичность можно проверять в разные времена года, так как токсичность воды из незащищённых источников может меняться в связи с половодьем или с большими осадками.

Также можно проверить воду из других, более дальних родников Ступинского района.

В 8 классе, когда начнётся изучение химии, можно будет проверить воду на другие физико-химические показатели – жесткость, среду, наличие нитратов и другие показатели.

Рекомендуем изучить данные исследования и карту, и выбирать родник, основываясь на наблюдениях и исследованиях.

Литература

Химия 8 класс, О.С.Габриелян, Москва, Дрофа, 2014

https://iz.ru/1063498/sergei-gurianov/kliuchevaia-beda-chistota-rodnikovoi-vody-okazalas-mifom

https://www.kp.ru/guide/issledovanie-i-iekspertiza-vody.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B

Антропогенные факторы — Википедия (wikipedia.org)

Органические вещества — Википедия (wikipedia.org)

https://ru.wikipedia.org/wiki/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0

https://ru.wikipedia.org/wiki/

https://domiato.ru/analiz-vody/khimicheskiy/prozrachnost-vody/#

Дафнии. Википедия — свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Дафнии

Приложения.

Приложение №1 Исследование родников и забор воды для анализа.

Приложение №2 Органолептические исследования

Приложение №3 Биотестирование с помощью дафний. Постановка опыта.

Приложение №4 Биотестирование. Проверка воды на вторые сутки