XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение свойств питьевой воды из разных источников на территории ЗАТО г. Саров

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Усов Л.И. 1

---

1МБОУ ЦО г. Саров

Сушко Ольга Александровна 1

---

1МБОУ ЦО г. Саров

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Вода – самое удивительное вещество на свете. Её породила Земля в начале своей жизни, когда была раскалена, как огонь. Ни на одной планете нет такого количества воды, как на Земле. Вода везде вокруг нас: в океанах и морях, реках и озёрах, в дожде и снеге, в питье и пище. Вода нужна растениям и животным. Она в нас самих: человеческое тело на 2/3 состоит из воды. В нашем организме вода растворяет вещества, доставляет питательные вещества к клеткам, выводит из организма продукты обмена. Без воды человек может прожить от 3-х до 4-х суток. А многие заболевания происходят с человеком из-за нехватки воды в организме. Поэтому, чтобы, например, избежать скрипа в суставах, появления камней в почках, сухой кожи, проблем с работой сердечной мышцы необходимо поддерживать нормальный уровень жидкости в организме. Учёные считают, что нам нужно употреблять 30 мл воды на каждый килограмм нашего веса в сутки, при этом пить нужно только чистую воду [2]. Право на чистую воду и на информацию о её качестве – одно из прав, защищающих жизнь и здоровье человека [3]. Доступной пресной воды на Земле не так много. Поэтому многие люди на планете уже ощущают нехватку чистой воды. На территории нашей страны много рек, озёр, подземных источников. Реки служат источником воды для промышленности и бытовых нужд. Наша область богата водами, хотя проблема водных ресурсов и охрана водоёмов существует и у нас. Это объясняется загрязнением поверхностных вод промышленными и бытовыми стоками. Поэтому пить воду из природных водоёмов можно не везде.

В качестве источника питьевой воды жители нашего города в основном используют артезианскую воду (скважины «Аргинского» водозабора, подающие воду в городские водопроводы) [5]. Однако в нашем городе многие люди предпочитают брать воду для питья из природных ключей. Многие утверждают, что ключевая вода более полезна для здоровья. Меня заинтересовал этот вопрос, и я решил узнать, можно ли доступными в домашних условиях способами изучения выяснить, содержит или нет примеси вода, в каких природных источниках она чище.

Проблема: качество воды из разных источников.

Актуальность проекта: Человеку жизненно необходимо употреблять воду каждый день. Качество потребляемой воды важно для нашего самочувствия и здоровья, поэтому так важно знать и уметь проверять его.

В качестве гипотезы я предполагаю, чтовода природных водоёмов города Саров хорошего качества, пригодна к употреблению.

Целью моей работы стало определение опытным путем качества проб воды из различных источников на территории нашего города.

Для достижения этой цели я поставил для себя несколько задач:

1. Провести анкетирование среди одноклассников (соседей, знакомых, друзей) и выяснить, какую воду они употребляют.

2. Определить перечень доступных для меня способов исследования питьевой воды;

3. Провести забор проб из популярных у населения природных источников (ключей), имеющихся на территории города;

4. Провести серию опытов над полученными образцами;

5. Зафиксировать полученный результат;

6. Сделать вывод о качестве и пригодности образцов природной питьевой воды.

Объект исследования – вода из разных источников.

Предмет исследования – качество проб воды из природных источников «Серебряные ключи», «Дальняя пустынька», «Святой ключ равноапостольного князя Владимира» [6].

Методы исследования: изучение информации из тематических источников, анализ, опыт, опрос (анкетирование).

Практическая значимость проекта: умение самостоятельно определить качество воды, которую предполагается использовать в качестве питьевой.

В качестве источников информации по данной теме я использовал энциклопедию [2], методическое пособие [4], статьи нормативно-правовых актов [1], [3] и удаленные онлайн-ресурсы [5], [6], которые содержат данные, необходимые как для проведения исследования на различных этапах, так и для описания причины и процесса исследования.

1. Теоретическая часть

Первым шагом моего исследования было проведение опроса целью выяснить, какую воду используют мои одноклассники, знакомые и родственники в качестве питьевой, знают ли они о различиях ключевой и артезианской воды, пользе ключевой воды и какая вода им больше нравится на вкус.

Форма и результаты опроса приведены в Приложении 1.

Чтобы провести работу по исследованию качества воды из разных источников, я приготовил 5 проб воды: из природных источников на территории Дальней пустыньки Серафима Саровского, на территории памятника природы «Серебряные ключи» и на территории вблизи СНТ «Авангард-Кремешки» («Ключ святого равноапостольного князя Владимира»), а также из скважины городского водопровода (с фильтром и без).

Воду из последних трех источников я и моя семья пьем каждый день. Фильтрованная и не фильтрованная артезианская вода будет выполнять роль маркера для сравнения качества воды всех собранных образцов.

Забор проб ключевой воды проводился в соответствии с правилами отбора проб воды [1]: вручную, в чистую ёмкость простой формы с гладкой неводорастворимой поверхностью (стекло, пластмасса), легко и плотно закрывающуюся крышкой, с записью места и времени забора.

Для изучения воды мною была выбрана доступная методика, которая позволила определить качество воды по органолептическим показателям (см. раздел 2 «Практическая часть»). Органолептический («орган» + греч. leptikos – «склонный брать, принимать») – это тот показатель свойства воды, который можно определить с помощью органов чувств (цвет, вкус, запах).

Получив результаты оценки проб, я поместил их в сводную таблицу (таблица 2) и сравнил. На основании проведенного сравнения я сделал выводы о качестве взятых мною проб воды. Графическое представление результатов исследования отражено на диаграмме (см. рисунок 2). В Приложении 2 приведена поэтапная иллюстрация исследовательского процесса.

2. Практическая часть

За основу своего исследования я взял методику экспресс-оценки качества воды Лукашевич-Колбек [4].

Этапы оценки по этой методике следующие:

1. Определение запаха воды

2. Определение цвета воды

3. Определение мутности воды

4. Определение прозрачности воды (Понятия «мутности» и «прозрачности» воды тесно взаимосвязаны: чем выше один, тем ниже второй. Оба этих понятия характеризуют качество воды с позиции наличия в ней мелких загрязняющих частиц.)

5. Определение уровня pН проб воды

1) Определение запаха

Цель эксперимента: выявить у забранных проб наличие запаха (естественного или искусственного происхождения).

Необходимое оборудование: коническая колба объемом 250 мл с пробкой, чаша ø 20-25 см, термометр водный.

Процесс исследования: при комнатной температуре (+20ºС) коническая колба заполняется водой на 1/3 объёма, закрывается пробкой и встряхивается. Далее пробка вскрывается, оценивается характер и интенсивность запаха. Если запах не ощущается или не отчетлив, то следует подержать колбу в горячей воде для повышения температуры пробы до 60ºС. На практике прогревание колбы над спиртовкой до необходимой температуры – процесс достаточно опасный, поэтому нагрев осуществлялся посредством размещения колбы в чаше с водой заданной температуры в течение 5 мин.

Запах воды обозначается как:

З – землистый (прелый);

А – ароматический (огуречный, цветочный и т.д.);

С – сероводородный (тухлых яиц);

Бол – болотный;

Г – гнилостный;

Т – травянистый (сена);

Р – рыбный;

Ж – железистый;

Х – хлорный;

Бен – бензиновый;

Н – неопределённый.

Характер и интенсивность запаха определяют оценочный балл, который присваивается каждому образцу воды в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 – Характер и интенсивность запаха образцов воды

Вывод: все пробы, кроме пробы № 2, при комнатной температуре имели неопределенный запах. При нагревании до 60ºС характер запаха от разных проб варьировался (землистый, железистый и пр. – см. таблицу 2). Проба № 2 имела при комнатной температуре слабый ароматический запах (сладкий с легким цитрусовым оттенком), который при нагревании стал более стойким.

2) Определение цвета

Цель эксперимента: выявить у забранных проб наличие цвета.

Необходимое оборудование: фильтровальная бумага, пробирка (2 шт.), дистиллированная вода (как маркер), линейка, лист белой офсетной бумаги.

Процесс исследования: Отобранные пробы перед началом анализа при наличии явных примесей фильтруются с помощью фильтровальной бумаги или нескольких слоев марли. Опытным путем мною установлено, что для этих целей вполне пригодна столовая салфетка толщиной в 1 слой.

Затем заполняем водой пробирку до высоты 10-12 см. Для сравнения в другую пробирку наливаем дистиллированную воду. На белом фоне при достаточном боковом освещении обе пробирки рассматриваются. В ходе рассматривания нужно оценить наблюдаемый оттенок воды: слабо-желтоватый, светло-желтоватый, жёлтый, интенсивно-жёлтый, светло-коричневый, красно-коричневый. Оценочный балл увеличивается от 0 до 5 по мере ухудшения качества рассматриваемой характеристики.

Вывод: пробы воды, забор которых проводился из скважины городского водопровода (в том числе, через фильтр), были сравнимы с дистиллированной водой из маркированной пробирки. Пробы из природных источников имели едва заметные оттенки желтого цвета. Сероватый оттенок пробы № 1 (источник «Серебряные ключи»), вероятно, вызван наличием частиц серебра в этой воде.

3) Определение мутности

Цель эксперимента: выявить у забранных проб наличие примесей.

Необходимое оборудование: стеклянный цилиндр (пробирка с ровным дном), черный лист бумаги.

Процесс исследования: Налить исследуемую воду (~ 10 см) в цилиндрическую ёмкость, рассмотреть слой воды сверху на темном фоне, чтобы взгляд был направлен перпендикулярно направлению лучей света. Оценивая на взгляд, определяем мутность воды – прозрачная, слабо-мутная, мутная или очень мутная.

Вывод: Все пробы, кроме пробы № 3, не содержат примесей, прозрачны. Проба № 3 – слабо-мутная, что, возможно, связано с наличием примесей глины или какого-то другого минерала. Кроме того, источник «Святой ключ равноапостольного князя Владимира», из которого делался забор пробы № 3, находится непосредственно в черте города и ниже уровня проезжей части, что тоже может быть причиной загрязнения. Оценочный балл увеличивается от 0 до 4 по мере ухудшения качества рассматриваемой характеристики.

4) Определение прозрачности

Цель эксперимента: выявить у забранных проб наличие примесей.

Необходимое оборудование: стеклянный цилиндр (пробирка с ровным дном), линейка, лист белой бумаги с образцом текста (чёрный шрифт высотой 3,5 мм).

Процесс исследования: В стеклянный прозрачный цилиндр с плоским дном помещаем исследуемую воду так, чтобы высота столба была ~ 10 см. Цилиндр располагаем на высоте 4 см над образцом текста и устанавливаем высоту столба, через который ещё можно увидеть буквы. Оценочный балл увеличивается по мере ухудшения качества рассматриваемой характеристики.

Вывод: все пробы показали хороший уровень прозрачности. На высоте водного столба 20 см незначительное затруднение в различении текста возникло только у пробы № 3 (узкие элементы букв просматривались недостаточно хорошо).

5) Определение уровня pН

Цель эксперимента: определить уровень кислотности забранных проб воды.

Необходимое оборудование: лакмусовая бумага, стеклянная пробирка, пинцет.

Процесс исследования: Водный показатель pH (от латинских слов pondus Hydrogenii – «вес водорода») – мера кислотности водных растворов – определяется по количеству частиц водорода в воде. Эксперимент проводится при температуре +20ºС. Обмакиваем листы лакмусовой бумаги в пробирки с пробами, держим 3-5 сек. и по 14-тизначной цветовой шкале (см. рисунок 1) определяем pH образцов воды. При значении pH < 7 состав воды соответствует кислотному, при значениях pH > 7 – щелочному. Значение pH = 7 считается нейтральным. Оценочный балл увеличивается по мере отклонения уровня pH от нейтрального показателя независимо от того, в какую сторону он изменяется – в кислотную или щелочную.

Вывод: показатели pH проб №№ 2, 4, 5 соответствуют нейтральному значению состава воды. Пробы №№ 1, 3 имеют по составу незначительное отклонение в сторону щелочного показателя.

Рисунок 1 – Индикатор pH – лакмусовая бумага с 14-тизначной цветовой шкалой

Полученные на каждом из пяти этапов данные заносим в таблицу 2 и проставляем соответствующий той или иной характеристике балл.

Таблица 2 – Показатели образцов воды из природных питьевых источников на территории ЗАТО г. Саров

Рисунок 2 – Графическая иллюстрация результатов исследования

Заключение

В ходе выполнения работы по изучению качества воды из разных источников мною достигнуты следующие результаты:

я научился самостоятельно делать забор проб ключевой воды;

узнал о способах определения характеристик питьевой воды;

научился пользоваться лакмусовой и фильтровальной бумагой.

Результаты изучения проб воды из разных природных источников доказывают, что в основном качество воды в г. Саров хорошее. Различия в показателях могут быть связаны с географическим расположением источников и наличием в воде примесей (серебра, глины, других минералов или веществ). Качественные характеристики пробы № 5 (маркер) относительно других проб визуально показались мне гораздо лучше остальных. Среди природных источников самого высокого качества оказалась вода источника «Серебряные ключи». В ходе проведенных мной опытов самого неудовлетворительного качества вода оказалась в источнике «Дальняя пустынька», что связано, на мой взгляд, с близостью проходящей рядом автотрассы и положением источника ниже ее уровня. Также существенный вклад может вносить не проточность вод этого источника (не имеет естественного стока, накапливаясь в колодце).

Таким образом, по ходу проведения исследования я убедился, что жители нашего города, набирая воду в источнике «Серебряные ключи» или из-под водопроводного крана с фильтром или без, употребляют воду хорошего качества и могут не бояться за своё здоровье. Качество воды из других природных источников города я поставил под сомнение, потому что по своим визуальным характеристикам оно требует исследования в лабораторных условиях.

Список использованных источников

ГОСТ Р 590242020 Вода. Общие требования к отбору проб // Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: официальный сайт. – Москва, 2007-. – URL: https://protect.gost.ru/default.

aspx/document.aspx?control=7&baseC=-1&page=0&month=-1&year=-1&search=&RegNum=1&DocOnPageCount=15&id=238811 (04.02.2023). –Режимдоступа: свободный.

Детская энциклопедия. Том 6 / Д.Д. Благой, В.А. Варсанофьева, Б.А. Воронцов-Вельяминов и другие – г. Москва: издательство Академии педагогических наук РСФСР, 1960 г. – 520 с.

Конституция Российской Федерации [с изменениями от 01.07.2020] // Государственная система правовой информации. Официальный интернет-портал правовой информации. – Москва, 2005-. – URL: http://pravo.gov.ru/constitution/ (дата обращения: 29.01.2023). – Режим доступа: свободный.

Лукашевич О.Д. Исследуем водно-экологические проблемы / Лукашевич О.Д., Колбек М.В. – г. Томск: Издательство «Печатная мануфактура», 2013. – 52 с.

О качестве питьевой воды в централизованной системе холодного г. Сарова в 2019 году // Администрация города Сарова: официальный сайт. – Саров, 2023. – URL: https://adm-sarov.ru/city/hozyastvo/ekologiya/ (дата обращения: 01.02.2023). – Режим доступа: свободный.

Святые источники, родники, ключи, купели, город Саров, Нижегородская область // Святой источник: православный сайт. – -, 2008. – URL: https://svyato.info/sarov-nizhegorodskaja-oblast/ (дата обращения: 07.02.2023). – Режим доступа: свободный.

Приложение 1

Результаты опроса класса

Анкета

Важно ли пить воду

а) да

б) нет

в) не знаю

Какое количество воды нужно употреблять человеку в день:

а) 2 литра

б) 1 литр

в) 30 грамм на килограмм веса

3. Какую воду вы используете:

а) покупаю в магазине

б) водопроводную

в) родниковую

3.1 Если используете родниковую воду (в), то из каких родников города вы берёте воду для питья:

а) «Серебряные ключи»

б) «Дальняя пустынька»

в) «Святого равноапостольного князя Владимира»

4. Какого качества вода, которую употребляют жители города Саров:

а) хорошая

б) низкого качества

в) отличная

Результат: 1. а) – 16; б) – 6; в) – 4.

2. а) – 5; б) – 14; в) – 7.

3. а) – 3; б) – 15; в) – 8. 3.1 а) – 6; б) – 0; в) – 2.

4. а) – 24; б) – 0; в) – 2.

Приложение 2

Фото-отчёт о проведении исследования проб воды из источников на территории г. Саров

а)

б)

в)

Рисунок 3 – Забор образцов воды на источниках: а) «Серебряные ключи», б) «Святой ключ равноапостольного князя Владимира», в) «Дальняя пустынька»

Рисунок 4 – Подготовка к проведению исследования

Рисунок 5 – Определение запаха воды

Рисунок 6 – Процесс фильтрования пробы № 2

Рисунок 7 – Определение цвета воды

Рисунок 8 – Определение мутности воды

Рисунок 9 – Определение прозрачности воды

Рисунок 10 – Определение pH проб

Рисунок 11 – Фиксация результатов исследования