XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Анализ качества водопроводной воды в районах города Иркутска
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Самое распространенное вещество на нашей планете – это вода. Существование человечества немыслимо без нее. Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле. Из всех природных ресурсов вода является самым удивительным, так как после использования она по-прежнему остается водой. Вода относится к неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита. Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды. Из них только 150 куб. км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды. В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна.
Проблема чистой пресной воды актуальна в наше время, где кругом многочисленные заводы, электростанции, которые выбрасывают ежедневно миллионы тонн грязи, пытаясь сэкономить на очистных сооружениях, не понимая, что экономят на собственном здоровье.
Например, прежняя величина ПДК для хлороформа (CHCl₃) — хлорорганического химического соединения, относящегося к веществам II класса опасности и известного канцерогена, равная согласно советскому ГОСТу 0,06 миллиграммов на литр, была заменена — со ссылкой на нормы Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) — на 0,2 мг/л. А нормативы по ядовитым металлам, в частности свинцу и алюминию, в России в десятки раз слабее стандартов ВОЗ, установленных для развивающихся стран.
Современные стандарты на питьевую воду содержат 1345 токсических химических веществ, значительная часть которых вредна даже в чрезвычайно разведенном состоянии.
Предмет исследования: физические характеристики воды.
Объект исследования: водопроводная вода.
Цель: создание сравнительной карты качества водопроводной воды города Иркутска.
Задачи:
1.Изучить методы определения качества водопроводной воды.
2.Выяснить качественный состав водопроводной воды.
3. Сравнить качество водопроводной воды из разных районов г. Иркутска.
4. Создать карту качественного состава водопроводной воды г. Иркутска
Методы исследования:
Методы эмпирического исследования:
1.1. Наблюдение
1.2. Эксперимент
1.3. Сопоставление
2. Литературный обзор
2.1 Влияние качества воды на здоровье человека.
Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время питьевая вода - это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции. Вода жизненно необходима. Она нужна везде - в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода. Человек может прожить без пищи 3-4 недели, а без воды - лишь несколько дней. Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет примерно 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела.
2.2 Чем может навредить водопроводная вода
Как правило, питьевая вода перед подачей потребителю подвергается одному или нескольким видам очистки. Однако бывает, что такая очистка проводится с нарушениями, либо является недостаточной. Снижает качество воды и техническое состояние водопроводных труб. В результате водопроводная вода несет большое количество посторонних веществ (бактериальная загрязненность воды; наличие в ней примесей, солей тяжелых металлов- Pb, Al, Zn; хлора- Cl2 и др.), многие из которых опасны для нашего здоровья. Превышение предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде вредит здоровью человека.
Очень опасно присутствие в питьевой воде микроорганизмов, особенно бактерий из группы кишечных палочек и энтеровирусы, поражающих желудочно-кишечный тракт, а также вирус гепатита. Чтобы обеззаразить воду от микроорганизмов, её хлорируют. Хлором обеззараживают воду, поскольку он — способен уничтожать болезнетворные микроорганизмы. Однако с некоторыми соединениями, находящимися в воде, хлор вступает в реакцию. В результате образуются гораздо более неприятные соединения, чем сам хлор. Они придают воде неприятный запах, влияют на печень и почки. Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной (HCl) и серной кислот- H2SO4 (хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно - кишечного тракта. Содержание в воде катионов кальция (Ca2+) и магния (Mg2+) обуславливает в воде жесткость. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. Вода также отвечает за зубы человека. От того сколько фтора (F) содержится в воде зависит частота заболеваемости кариесом. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (NO₃⁻), снижает способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма. Многие химические вещества чаще всего вызывают рак либо воздействуют на печень и почки и как следствие – на кровь, поскольку почки и печень — “очистные органы человеческого организма”. Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода – одно из непременных условий сохранения здоровья людей.
2.3 Показатели качества питьевой воды
Существуют основные показатели качества питьевой воды. Их условно можно разделить:
1.Физические показатели (запах, вкус, цветность, мутность)
2.Токсикологические показатели (алюминий, свинец, фенолы, пестициды)
3.Показатели, влияющие на органолептические свойства воды (рН- кислотность, жесткость общая, железо, марганец, нитраты, медь, сульфаты, хлориды)
4.Химические вещества, образующиеся при обработке воды (хлор остаточный свободный)
3.Практическая часть
В проекте я буду проводить анализы на органолептические показатели воды, так как такой способ наиболее доступен и его можно провести в любых условиях.
Для исследования мы возьмем пробы воды из-под крана из разных районов города Иркутска: Свердловский, Октябрьский, Правобережный и сравним ее физические характеристики (цвет, запах, вкус, pH, прозрачность), составив таблицу. В таблице каждая категория будет оцениваться от 1 балла до 5 баллов (где 1-очень плохо 5-отлично).
I. Определение запаха воды.
Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами. Определение запаха основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60°С.
Оборудование и реактивы: пробы воды, стеклянные сосуды, колбы на 250 мл с пробкой, пробирки, водяная баня (60° С), универсальный индикатор.
Ход работы:
Заполняем колбу водой на 1/3 объема и закрываем пробкой.
Взбалтываем содержимое колбы.
Открываем колбу и осторожно, не глубоко вдыхая воздух, сразу же определите характер и интенсивность запаха. Если запах сразу не ощущается, испытание можно повторить, нагрев воду в колбе на водяной бане до 60 °С.
Интенсивность запаха определяется по 5-ти бальной системе согласно таблице. Запах воды следует определять в помещении, в котором воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы интенсивность запаха отмечали несколько исследователей.
Насыщенность запаха измеряется по пятибалльной шкале. Вода, интенсивность запаха которой составляет 3-5 баллов, непригодна для питья.
Вывод: посторонних запахов ни в одной из исследуемых вод не обнаружено. 5 баллов, что соответствует нормам до 4 баллов.
II. Определение цветности и мутности воды.
Цвет (или цветность) воды зависит от содержащихся примесей (большого количества железа, гумусовых веществ), поверхностного цветения в водоемах и прочего. Чистая вода бесцветна, но иногда имеет легкий голубоватый или изумрудный оттенок. При повышенном содержании различных органических веществ вода приобретает желто-коричневую окраску. Примеси минеральных веществ также изменяют цветность воды в зависимости от преобладания того или иного химического элемента.
Мутность воды обусловлена присутствием большого количества взвешенных частиц. Измеряется мутность в миллиграммах на литр (мг/л). Подземные воды практически не имеют мутности. В поверхностных водах мутность представлена большим количеством нерастворенных химических соединений и взвешенных веществ и изменяется в зависимости от скорости течения воды, состава почвы, сезоны. Так, наибольшую мутность имеет паводковые воды.
Оборудование: пробирка, белый лист бумаги, темный лист бумаги, настольная лампа.
Ход работы:
Заполняем пробирку водой на 10-12 мл.
Рассматриваем пробирку сверху на белом фоне при достаточном освещении.
Определяем цветность воды по таблице.
Рассматриваем пробирку сверху на темном фоне при достаточном освещении.
Определяем мутность воды по таблице.
Вывод: анализ показал, что вода во всех пробах бесцветная, слабая мутность (ржавчина) присутствует только в воде из Правобережного района.
Ржавчина не имеет постоянного химического состава, приближённо её химическую формулу можно записать следующим образом:
Fe 2 O 3 ·xH 2 O.
III. Определение прозрачности воды.
Анализ на прозрачность определяет, насколько вода прозрачна.
Оборудование: мерный цилиндр, лист бумаги с напечатанным текстом, линейка.
Ход работы:
Наливаем воду в прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, подкладываем под цилиндр на расстоянии 4см лист бумаги, на котором шрифт, высота букв которого 2мм, а толщина линий букв - 0,5 мм и сливаем воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден шрифт.
Измерьте высоту столба оставшейся воды линейкой и выразите степень прозрачности в сантиметрах.
При прозрачности воды менее 3 см потребление воды ограничивается.
Вывод: Вода более-менее прозрачна во всех пробах, небольшая мутность обуславливается наличием в воде диоксида кремния (SiO₂). Высота столба равна 10 см. Через воду можно прочитать все до мельчайших букв.
IV Определение вкуса.
Вкус и привкус вызываются растворенными в воде неорганическими и органическими веществами. Например, большое количество растворенных солей (NaCl) делает воду соленой, присутствие железа ( Fe(OH)2) придает воде металлический привкус, повышенное содержание углекислого газа (углекислоты-CO2) и органических кислот (щавелевой- HOOC-COOH, яблочной- НООССН₂СН(ОН)СООН, муравьиной- H2CO2 и других)- кисловатый привкус, сульфат кальция (CaSO₄)- вяжущий вкус. Свежесть воде придает растворенный кислород (O2). Измеряется вкус в баллах. Качественная вода должна иметь привкус не менее 4 баллов.
Вывод: Вода во всех пробах безвкусная.
Таблица 1. Изучение органолептических характеристик воды
|
Район |
Запах |
Цветность и мутность |
Прозрачность воды |
Вкус |
Средний балл |
|
Свердловский |
5 |
5 |
4 |
5 |
5 |
|
Правобережный |
5 |
4 |
5 |
5 |
5 |
|
Октябрьский |
5 |
5 |
4 |
5 |
5 |
Заключение
1.В результате проведенного исследования определено качество водопроводной воды города Иркутска путем определения ее физических характеристик.
2.В домашних условиях можно провести исследование на пригодность воды для питья.
3. Создав карту качественного состава водопроводной воды г. Иркутска, гипотеза, выдвинутая вначале исследования, оказалась верной, качество водопроводной воды в разных районах города Иркутска будет несильно отличаться.
Приложение 1
Сравнительная таблица органолептических показателей водопроводной воды г. Иркутска
Список использованной литературы:
1. Быстрых В. В. «Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария» 2001. № 2. С.20–22.
2.https://zapodlico.ru/kak_provesti_analiz_vody_v_domashnih_usloviyah
3.https://yandex.ru/video/preview/?text=анализ%20воды%20в%20домашних%20условиях&path=yandex_search&parent-reqid=1647339378484141-14123923119659354322-vla1-1487-vla-l7-balancer-8080-BAL-9397&from_type=vast&filmId=6475822369034118443
4.https://www.irkvkx.ru/pub/img/QA/387/otcht_FGIS_ZHKKH_yanvar_2022.pdf
5. https://www.oum.ru/literature/raznoe/unikalniesvoistvavodi/