XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование качества питьевой воды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Канафеева К.Д. 1

---

1МБОУ Школа № 16 г.Саров

Зотова В.В. 1

---

1МБОУ Школа № 16 г. Саров

Работа в формате PDF

601.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Для жизни человека, вода, наряду с воздухом, занимает одно из важнейших мест для поддержания жизни и здоровья. Человек, состоящий из воды более, чем на 70%, прожить без неё может очень короткое время.

В настоящее время для любого человека актуально не только количество питьевой воды, но и ее качество.

В своем родном городе я не задумываясь пью воду из-под крана. Бывая в гостях в различных районах нашей области, я заметила, что в большинстве случаев никто воду из крана не пьет, а употребляют только кипяченую воду или после фильтрации. Так же я стала замечать, что вкус воды отличается, отличается и вкус чая или некоторых других блюд, приготовленных из воды. Я задумалась, почему это происходит? Я решила провести исследование питьевой воды из нескольких регионов Нижегородской области.

Гипотеза:в составе водопроводной воды г.Сарова отсутствуют примеси, опасные для организма человека, в отличии от других населенных пунктов Нижегородской области.

Цель проекта: сравнение качества водопроводной воды в г.Саров и других населенных пунктов Нижегородской области.

Задачи проекта:

1. Изучить классификацию природной воды

2. Изучить методы определения качества водопроводной воды

3. Определить качественные характеристики водопроводной воды

4. Сопоставить качество водопроводной воды из разных районов Нижегородской области

5. Обобщить, систематизировать и проанализировать полученные в ходе работы данные

6. Провести анкетирование

План работы над проектом:

Поиск научных источников, изучение нормативной документации по теме исследования.

Проведение лабораторных исследований.

Проведение ознакомительного доклада об особенностях воды Нижегородской области среди одноклассников.

Анкетирование населения.

Обобщение, систематизация и анализ полученных в ходе исследовательской работы данных.

Защита проекта.

Практическая значимость проекта: данная исследовательская работа позволит сопоставить качество водопроводной воды из разных районов Нижегородской области. Результаты исследовательской работы могут быть интересны тем, кто беспокоится о своём здоровье. Использование материалов исследования для ознакомления темы среди учащихся и местных жителей, в пропаганде применения полученных знаний в повседневной жизни.

Предмет исследования: показатели качества питьевой воды.

Объект исследования: водопроводная вода из различных регионов Нижегородской области.

Актуальность работы: работа является актуальной, так как позволяет сравнить качество водопроводной воды из различных районов Нижегородской области. Работа позволяет оценить качество водопроводной воды.

Методы исследования: анализ литературы, статей из Интернета, обзор нормативов качества питьевой воды, опрос жителей из населенных пунктов которых взята водопроводная вода, анкетирование местных жителей, а так же, наблюдение, проведение опытов для определения различных показателей исследуемой воды.

Методы исследования водопроводной воды

Показатели качества воды

Качество водных ресурсов играет огромную роль в обеспечении личной безопасности. Чтобы иметь возможность контролировать качество питьевых воды специалисты используют лабораторные методы анализа, основывающиеся на выявление физических и химических особенностей тестируемой пробы. Все показатели качества воды подразделяются на:

1. органолептические показатели воды;

2. химические показатели;

3. бактериологические показатели.

В первую очередь следует сказать, что пригодная для употребления вода должна быть без запаха и не иметь посторонних привкусов. Наличие посторонних запахов или привкусов свидетельствует о присутствии в воде разнообразных соединений

Химические показатели качества воды подразделяются на:

• водородный показатель рН;

• общая минерализация или сухой;

• жесткость воды [1].

1. Определение органолептических характеристик воды

Первичную оценку качества воды проводят, исследуя органолептические характеристики. Органолептические характеристики воды определяют по ГОСТ 3351 с помощью органов зрения (мутность, цветность) и обоняния (запах). Неудовлетворительные органолептические характеристики косвенно свидетельствуют о наличии загрязняющих веществ.        

1.1 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°С и 60°С [2].

Оборудование и реактивы: пробы воды, стеклянные колбы на 250 мл с пробкой, пробирки, водяная баня (60°С).

Ход работы:

1. Заполняем колбу водой на 1/3 объема и закрываем пробкой.

2. Взбалтываем содержимое колбы.

3. Открываем колбу и осторожно, не глубоко вдыхая воздух, сразу же определяем характер и интенсивность запаха. Если запах сразу не ощущается, испытание повторяем, нагрев воду в колбе на водяной бане до 60 °С.        

Интенсивность запаха определяется по 5-ти бальной системе согласно таблице [2]. Желательно, чтобы интенсивность запаха отмечали несколько исследователей.

Таблица 1 – Оценка интенсивности запаха воды в пробах

Вывод: в пробах воды из Дзержинска и Ворсмы ощущался неприятный запах сырости и плесени, в воде из Дзержинска ощущался запах хлора, в остальных пробах посторонних запахов не обнаружено. При повышенной температуре воды неприятные запахи усиливались и становились ярко выраженными.

1.2 Определение вкуса воды.

Вкус и привкус вызываются растворенными в воде неорганическими и органическими веществами. Например, большое количество растворенных минеральных солей делает воду соленой, присутствие железа придает воде металлический привкус, повышенное содержание углекислого газа и органических кислот - кисловатый привкус, сульфат кальция - вяжущий вкус, присутствие карбонатов дают привкус мела. Свежесть воде придает растворенный кислород. Измеряется вкус в баллах. Качественная вода должна иметь привкус не более 2 баллов [2].

Оборудование и реактивы: пробы воды, стеклянные стаканы

Ход работы: Испытуемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживают на 3 - 5 с.

Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20°С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям таблицы [2].

Таблица 2 – Оценка интенсивность вкуса и привкуса в пробах воды

Вывод: вода в пробах из Дзержинска и Ворсмы имела неприятный вкус, в воде из Ворсмы ощущался явный привкус мела (известняка), в пробе воды из Дзержинска ощущался привкус хлора. В остальных пробах вода  безвкусная. Вкус свежести ощущался в пробах воды из Шатков и Сарова.

1.3 Определение цветности и мутности воды.

Цвет (или цветность) воды зависит от содержащихся примесей (большого количества железа, гумусовых веществ). Чистая вода бесцветна, но иногда имеет легкий голубоватый или изумрудный оттенок.

 Мутность воды обусловлена присутствием большого количества взвешенных частиц. Измеряется мутность в миллиграммах на литр (мг/л).

Оборудование: пробирка, белый лист бумаги, темный лист бумаги, настольная лампа.

Ход работы:

1. Заполняем пробирку водой на 10-12 мл.

2. Рассматриваем пробирку сверху на белом фоне при достаточном освещении.

3. Определяем цветность воды по таблице.

4. Рассматриваем пробирку сверху на темном фоне при достаточном освещении.

5. Определяем мутность воды по таблице.

Вывод: этот анализ показал, что вода во всех пробах бесцветная, мутность отсутствует, что соответствует нормам [2].

Рисунок 1 – Определение цветности воды

2. Определение показателей, влияющих на органолептические свойства воды

2.1 Определение реакции водной среды  (pH).

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию среды (pH около 7). Значение pH воды хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6-9 [3] .

Оборудование:  пробы воды, рН-метр.

Ход работы: согласно руководству по использованию рН-метра, опускаем электрод в испытуемую воду, определяем рН раствора.

Таблица 3 – Результаты измерения рН воды

Вывод: норма pH  для водопроводной воды равна 6-9. рН, близкая к 7 (нейтральная среда) наблюдается у воды из Н.Новгорода, что говорит о минимальном присутствии солей, у остальных образцов рН смещено в сторону щелочной среды, что может говорить о присутствии карбонатов.

2.2 Определение присутствия хлоридов в пробах воды

Хлориды влияют на органолептические свойства питьевой воды. Они придают ей соленый вкус.

Оборудование: нитрат серебра, пробы воды.

Ход работы:

В стаканы наливаем 50 мл исследуемой воды и добавляем 3 капли 1%- ного нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяем по осадку или помутнению [4] .

Рисунок 2 – Наличие хлоридов в пробах воды

Таблица 4 – Результаты определения наличия хлоридов в анализируемых пробах

Вывод: в пробах № 2 г.Н.Новгород, № 5 г.Ворсма увидели сильную муть. В пробе №3 пос. Желнино, Дзержинск мутность менее интенсивна, а в пробах № 1 г.Саров и № 4 р.п.Шатки наблюдали слабую муть.Во всех пробах воды присутствуют хлориды, в большей или меньшей степени [4] .

3. Определение жесткости воды

Жесткость воды является одним из важных показателей качества питьевой воды. Она определяется по количеству содержащихся в ней солей кальция, магния (карбонатов, сульфатов и т.п.) и выражается в мг-экв/л.

3.1 Влияние жесткости воды на живые организмы и механизмы

Слишком жесткая или слишком мягкая вода может принести вред здоровью человека и так же многим бытовым приборам. Мягкая вода вымывает из организма кальций, что приводит к разрушению зубов и костей человека. Жесткая вода создает большую солевую нагрузку на мочевыделительную систему (может появиться мочекаменная болезнь), ухудшается состояние кожи и волос [6].

Вред жесткой воды для бытовой техники, проявляется в образовании накипи, которая обладает низкой теплопроводностью. Из-за этого нагревательные элементы приборов сгорают.

3.2 Способы устранения жесткости воды

Также большая жесткость воды может изменить вкус блюд, приготовленных на ней. Чтобы избежать этих негативных моментов, нужно уметь устранять жесткость водопроводной воды [5]. Существует несколько способов борьбы с жесткой водой проблема жесткой воды и способы ее устранения [6]:

1. Устранение жесткости воды кипячением. Самый простой и доступный метод термической обработки в домашних условиях. [6].

2. Заморозка является самым эффективным методом. Однако, сложность состоит в приготовлении большого объема воды и это является единственным его недостатком.

3. Снижение жесткости воды различными фильтрами. Это самый распространенный способ смягчения воды. Это могут быть разные фильтры, например фильтры кувшинного типа, ионообменные установки.

3.3 Титриметрический способ определения жесткости воды

Оборудование: раствор трилона Б молярной концентрации 25 ммоль/дм³, раствор ионов магния молярной концентрации 25 ммоль/дм³, буферный раствор рН=(10±0,1), раствор индикатора хромового темно-синего, автоматическая магнитная мешалка, бюретка на 20 мл.

Ход работы:

Установление коэффициента поправки к концентрации раствора трилона Б

В коническую колбу вместимостью 250 см3 вносят 10,0 см3 раствора ионов магния, добавляют 90 см3 дистиллированной воды, 5 см3 буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора и сразу титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1) до изменения окраски в эквивалентной точке от крас­но-фиолетовой до синей. Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешива­нии. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквива­

лентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.

Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают средне­арифметическое значение результатов не менее двух определений.

Жесткость воды определяли по формуле:

Ж = М · К · V_тр/V_пр

где М·К – титр раствора Трилона Б, определенный экспериментально и равный 49,5 мг-экв/дм³

V_тр – объем трилона Б, пошедший на титрование, см³;

V_пр – объем пробы воды, взятой на анализ, см³.

Таблица 5 – Результаты определения жесткости воды

Рисунок 3 – Проба воды до и после титрования Трилоном Б

Согласно [3], вода с жесткостью 0-2 ºЖ относится к мягкой, это вода из Н.Новгорода, вода с жесткостью 2-10 ºЖ средней жесткости, эта вода из Сарова, Шатков и Дзержинска, вода с жесткостью более 10 ºЖ является жесткой, это вода из Ворсмы.

Вывод: вода в г.Н.Новгород очень мягкая, но стоит учесть, что проба воды бралась в частном доме с домашней (дополнительной) системой водоочистки.

Вода с жесткостью более 10 ºЖ является очень жесткой, это вода из г.Ворсма. Местные жители отмечают что накипь в чайнике образуется очень быстро, вода имеет известковый привкус, а мыла в бытовых нуждах используется очень много.

3.4 Определение жесткости воды в домашних условиях

В современном мире для определения жесткости воды не обязательно сдавать пробу в лабораторию на анализ, не обязательно иметь дорогостоящее оборудование, химикаты и не обязательно иметь специальное образование. Рынок химической промышленности предлагает вполне доступные и простые в использовании средства для определения жесткости воды в домашних условиях. Я проанализировала некоторые Интернет-предложения и выбрала средство GH. Оно очень просто в использовании, вместе с реактивом в коробочке имелся мерный стаканчик и инструкция по использованию.

Я решила проверить: стоит ли доверять современным препаратам, или все-таки определение жесткости по ГОСТу более точный способ?

Рисунок 4 – Определение жесткости воды в домашних условиях

Индекс GH жесткости, определенный при помощи бытового индикатора выражается в немецких единицах жесткости. Для перевода GH в градусы жесткости (ºЖ) значение умножается на коэффициент пересчета 0,3566.

Таблица 6 – Результаты определения жесткости воды в домашних условиях

В связи с тем, что у меня была возможность повторно набрать воду только в двух населенных пунктах, то оценивать точность домашнего индикатора я смогла лишь для пробы воды из г.Сарова и г.Ворсма.

Вывод: при использовании бытового индикатора я получила результаты, схожие с результатами после проведения титрования по ГОСТ31954-2012. Из этого можно сделать вывод, что в домашних условиях вполне доступными средствами можно определять жесткость воды.

Анкетирование населения

Я провела анкетирование среди населения г.Ворсма и г.Саров. Было опрошено порядка 50 человек. Данные анкетирования я представила в виде диаграммы.

Анкета

1. Знаете ли вы, по каким показателям можно определить качество питьевой воды?

• Да

• Нет

• Затрудняюсь ответить

2. Знаете ли вы как в домашних условиях определить качество питьевой воды?

• Да

• Нет

• Затрудняюсь ответить

3. Что вы думаете о качестве питьевой воды в вашем городе?

• Низкое

• Высокое

• Затрудняюсь ответить

4. Какую воду вы пьёте?

• Сырую

• Кипяченую

• Затрудняюсь ответить

5. Влияет ли питьевая вода на здоровье человека?

• Да

• Нет

• Затрудняюсь ответить

Рисунок 1 – Анкетирование населения г.Ворсма

Рисунок 2 – Анкетирование населения г.Саров

Результаты анкетирования:

Большинство жителей не имеют представления о способах и методах определения качества питьевой воды.

Почти никто не знает, как в домашних условиях определить некоторые показатели качества питьевой воды.

В г.Ворсма все пьют воду только после кипячения, большинство респондентов из г. Сарова пьют воду из-под крана.

Практически все знают, что качество питьевой воды влияет на здоровье человека.

Заключение

В ходе исследовательской работы были проанализированы образцы водопроводной воды из г.Саров, р.п.Шатки, г.Н.Новогод, г.Ворсма, пос.Желнино г.Дзержинск и подтвердилась гипотеза: в составе водопроводной воды г.Сарова отсутствуют примеси, опасные для организма человека, в отличии от других населенных пунктов Нижегородской области.

По всем показателям самая качественная вода оказалась из г. Сарова, р.п. Шатки и г. Н.Новгород. Однако стоит отметить, что проба воды г.Нижний Новгород забиралась в частном доме, где стоит современная система очистки.

Показатели жесткости очень завышены у пробы воды из г. Ворсма. Местные жители отмечают что накипь в чайнике образуется очень быстро, вода имеет известковый привкус, а мыла в бытовых нуждах используется очень много. Я бы рекомендовала жителям г.Ворсма устанавливать дополнительные устройства для смягчения воды, или использовать в пищу бутилированную воду.

В пробе воды из п Желнино оказалось большое содержание хлоридов и повышенная окисляемость, что свидетельствует о наличии загрязняющих веществ.

По вкусовым качествам хорошие оценки получила также проба воды из г.Сарова, р.п.Шатки.

Я провела анкетирование населения г.Саров и г.Ворсма. Результаты анкетирования приведены в Приложении.

В современном мире достаточно много современных и удобных средств для определения жесткости. Я отметила, что результаты определения жесткости воды в домашних условиях достаточно точно повторяют результаты титриметрического анализа, проведенного по ГОСТ 31954-2012. Я предлагаю индикатор GH для использования в домашних условиях или для экспресс-способа определения жесткости воды.

Список используемых источников

1. СанПин 2.1.4.1116-02 Питьевая вода и водоснабжение населенных мест

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

3. ГОСТ 31954-2012 Вода питьевая. Метод определения общей жесткости

4. ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов

5. Жесткость воды что это такое [Электронный ресурс] URL: http://global-aqua.ru/metody-i-tekhnologii/zhestkost-vody.html (дата обращения 20.02.2023г.)

6. Проблема жесткой воды и способы ее умягчения в домашних условиях URL: https://stroykaguru.com/polza/zhestkaya.html (дата обращения 15.01.2023 г.)