XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Вода, пригодная для питья

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Никитин Т.А. 1

---

1МАОУ «Гимназия №76»

Белышева А.Р. 1

---

1МАОУ «Гимназия №76»

Работа в формате PDF

1.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Вода всему господин: воды и огонь боится

(Пословица)

Вода - жизненно необходимое человеку вещество. Питьевая вода должна быть чистой, прозрачной, без вкуса и запаха. Я очень люблю пить воду, не представляю себя без нее. Поэтому я задался вопросом: может ли здоровью навредить вода? Если да, то как сберечь здоровье? Перед написанием работы, я выдвинул гипотезу: Вода в природе не всегда пригодна к использованию в пище.

Многие слышали в детстве нарекание из народной сказки про Аленушку и Иванушку: "Не пей, козленочком станешь". Я полюбил эту сказку, что-то в ней есть загадочное, не зря художники посвящали ей картины (рис.1).

Рис 1. Картина «Аленушка» Виктор Васнецов

Сохранение здоровья неизбежно связано с целым рядом запретов для детей: не трогай, нельзя. События сказки «Сестрица Алёнушка и братец Иванушка» показывают, что непослушание и неосторожность ведут к беде. Сказка учит не пить грязную воду. Не послушался Иванушка старшую сестру Алёнушку, напился воды из копытца и превратился в козлёночка (рис.2).

Главная цель воспитания безопасного поведения – дать понимание правильного поведения в опасных для жизни ситуациях. Возьмем, к примеру, любимый всеми летний отдых. Туристы устраивают стоянки, как правило, вблизи источников воды, но они часто загрязнены. И здесь возникают вопросы: а можно ли природную воду использовать для приготовления пищи и питья?

Рис 2. Сказка сестрица Аленушка и братец Иванушка

В результате размышлений, мною была выбрана тема исследовательской работы: Вода, пригодная для питья. А целью работы стало: изучение свойств воды из различных источников и ее показателей, способных влиять на здоровье человека. В качестве объекта исследования выбрана вода. Предмет исследования: вода питьевая из крана; вода из озера Тургояк; вода бутилированная; вода питьевая из крана, пропущенная через фильтр.

В настоящее время вопросы качества питьевой воды не утратили своей актуальности. Для нормальной жизни человеку нужна вода, чистая, без вредных примесей и механических добавок, т.е. хорошего качества.

Перед началом своего исследования, мною поставлены следующие основные задачи: 1. Овладеть простейшими методами анализа воды. Опытным путем научиться очищать воду с помощью подручных фильтров. 2. Освоить навыки ведения экспериментальных наблюдений и оформление результатов. 3. Научиться анализировать полученные данные и делать выводы.

Методы исследования, используемые в моей работе: Изучение специальной литературы по данной теме, сравнение разных образцов воды и проведение опытов, с помощью которых возможно выявить изменение свойств воды в зависимости от образца; обобщение полученных данных о свойствах воды. Практическая значимость: результаты исследовательской работы могут быть интересны тем, кто беспокоится о своём здоровье, а также могут быть использованы на уроках классного часа.

I. Вода и здоровье человека.

1. 1. Состав воды.

Вода – это прозрачная бесцветная жидкость, представляющая собой в чистом виде химическое соединение водорода и кислорода. Вода – это часть неживой природы. Употребление чистой и качественной воды считается одним из главных условий поддержания здоровья. Но где взять такую воду? Прежде чем попасть в квартиры, вода проходит через водоочистные сооружения, где подвергается хлорированию и физико-химической очистке. Природная вода содержит растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газ, продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения (рис.3). Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ.

Рис.3 Состав воды

1.2. Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды.

При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные. Подземные воды подразделяются на:

1. Артезианские воды с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и очищающее действие. Артезианская вода свободна от микробов. И является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения.

2. Инфильтрационные воды. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Вода является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере.

Поверхностные воды: родниковая вода. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам.

1. 3. Влияние качества питьевой воды на здоровье человека.

Человек состоит из воды на 70-80%. Вода принимает участие в усвоении клетками питательных веществ, регулирует температуру тела, позволяет выводить из организма шлаки. Достаточное потребление воды спасает от многих болезней. Потеря организмом большого количества воды влечёт за собой гибель человека. В день человеку нужно от 1,5 до 5 л воды.

По данным Всемирной организации здравоохранения, около 80% всех инфекционных болезней в мире связанно с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. По данным ВОЗ от использования недоброкачественной питьевой воды ежегодно в мире страдает каждый десятый житель планеты (рис.4).

Вода должна иметь безвредный химический состав, т.е. не содержать вредные вещества, ограничивающие потребление воды в быту. Вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении, т. е. не содержать патогенных бактерий, вирусов, простейших и яиц гельминтов. Судить о качестве воды и ее соответствии установленным нормам можно только на основании максимально полного химического и бактериологического анализа.

Рис.4 Влияние некачественной воды на здоровье человека.

Даже один глоток загрязненной воды может спровоцировать острое или хроническое заболевание. Особая опасность — нейротоксины, которые производят сине-зеленые водоросли. Они угнетают нервную систему человека не только при употреблении внутрь, но и при воздействии на кожу.

1. 3. Очищение воды.

Когда хочется пить, прозрачная вода в ручье может выглядеть вполне безобидно. Но главные опасности невооруженным глазом не увидеть. Вопрос не в том, нужно ли очищать воду, а в том, как именно это делать.

Существуют как «самодельные», так и вполне профессиональные способы очистки воды на природе. Разберем основные:

1) Отстаивание позволяет снизить количество крупных нерастворимых частиц (ила, песка и т.д.). Так вы можете частично избавиться от загрязнителей, вода станет менее мутной. Отстаивать воду для питья нужно чем дольше, тем лучше.

2)Таблетки для очистки воды делятся на хлорсодержащие и йодсодержащие. Основная их задача — уничтожение патогенных бактерий и вирусов.

3) Кипячение. При 100℃ в воде погибает подавляющее большинство микроорганизмов (рис.5).

Рис.5 Кипячение в походных условиях

4) Фильтрование. Фильтр можно сделать из подручных средств — например, взять пустую консервную банку, пробить донышко в нескольких местах и заполнить песком, гравием, тканью или даже мхом. Однако специально изготовленные туристические фильтры для этого устройства намного эффективнее кустарных.

II. Практическая часть

2. 1. Качество воды на примере озера Тургояк

В июне 2024 года мы с семьей организовали поездку на озеро Тургояк (рис.6) в г. Миасс.

Рис.6 Изучение воды на оз. Тургояк

Озеро Тургояк Международной ассоциацией АКВА внесено в список 100 ценнейших водоемов мира. Озеро Тургояк — это не просто озеро с чистой, слабоминерализованной водой, это уникальный природный объект. Вода в озере: пресная, солёность: 0,34 г/л., минерализация — 100 мг/л.

Я изучил берег озера и водоем на наличие животных и определил степень чистоты озера Тургояк согласно табл.1. В озере не нашлось насекомых и животных, обитающих в загрязненной воде. Это подтверждает, что озеро чистое.

Таблица 1. Определение степени чистоты водоема

В озере Тургояк (рис.7) до сих пор сохраняется благоприятный кислородный режим. Выпадающие осадки проходят своеобразную природную фильтрацию через гранит. Тем не менее, тревожные симптомы негативных качественных изменений в озере есть: нарастающее увеличение минерализации вод; снижение летней прозрачности воды.

Рис.7 Озеро Тургояк

Основными причинами неблагоприятных изменений в озере стали откачка воды для хозяйственных нужд города Миасса. Учитывая увеличение скорости деградации водоема в последние десятилетия, памятник природы озеро Тургояк однозначно нуждается в охране [9].

Результатом проведенного исследования стало подтверждение чистоты озерной воды Тургояк. Лабораторные исследования показали, что вода озера соответствует нормам безопасности и может быть использована для питья.

2. 2. Экспериментальное исследование

Самый простой и всегда доступный способ оценить качество воды — воспользоваться своими органами чувств. Наиболее полную информацию о качестве воды можно получить, заказав анализ проб у специалистов. Проведу опыты, благодаря которым можно изучить качество воды. Результаты представлю в приложении №1.

Опыт №1. Определение цвета воды.

Определить цвет воды. Чистая вода бесцветная, а если вода имеет оттенок, то это значит, что вода непригодна для питья. Берём пробирку и наливаем в неё по очереди каждый из образцов и с обратной стороны приложим к ним лист бумаги (рис.8). Вывод: Все образцы прошли это испытание.

Рис.8 Определение цвета воды.

Опыт № 2. Определение запаха воды

Необходимо определить запах воды. Нагреем воду до 60С, для этого нам понадобится термометр. Когда вода будет нагрета, при помощи вращательных движений определим запах (рис.9). Вывод: Бутилированная вода имеет чуть ароматизированный, а вода из Ижевки имеет более выраженный запах.

Рис.9 Определение запаха воды

Опыт № 3. Определение РН-фактора воды

Уровень кислотности рН

Вода состоит из кислоты и щелочи. Нормальный уровень pH для питьевой воды – 5,5-8,5. Врачи рекомендуют пить воду со слабо-щелочной реакцией.

Для опыта мы использовали набор для измерения кислотности, а также самостоятельно изготовленные тест-полоски (Приложение 2).

Перед применением индикатор тщательно взболтали. Добавили в мерный стаканчик с исследуемой водой 2 капли индикатора. Поместили стакан с окрашенной жидкостью на белый фон прилагаемой цветовой шкалы (рис.11).

Рис.11 Определение РН-фактора воды

Сопоставили цвет жидкости в стаканчике с цветовой шкалой. Значение 7,0 по цветовой шкале соответствует нейтральной среде, менее 7,0 – кислой, более 7,0 – щелочной.

Также, для чистоты эксперимента, я налил в банки образцы воды и опускал лакмусовые бумажки (рис.12), которые подготовил самостоятельно. Потом оценил их цвет.

Рис.12 Определение РН-фактора воды с помощью лакмусовых бумажек

Вывод: все образцы прошли испытания, а Вода из храма Белогорского монастыря оказалась наиболее щелочной.

Опыт № 4. Определение кислорода в воде

Я взял пробирки с исследуемой водой и оставил их на сутки. На стенках ёмкости появились пузырьки, что означает наличие кислорода в воде, чем больше кислорода в воде, тем больше пузырьков (рис.13). Вывод: во всех образцах кислород в наличии.

Рис.13 Определение кислорода в воде

Опыт № 5. Наличие в воде органических примесей

Для этого опыта используем TDS-метр (рис.14), он определяет количество примесей в питьевой воде и помогает проверить ее качество. Идеальное TDS воды 5-100 ppm. Вывод: почти все образцы прошли испытания, только вода из реки Ижевки показала большое количество примесей. А в фильтрованной воде из крана г. Набережные Челны, наоборот, показало отсутствие минеральных веществ, как полезных, так и вредных.

Рис.14 Наличие в воде органических примесейTDS-метром

Опыт № 6. Определение жёсткости воды

У меня нет в наличии приборов, как в лаборатории, поэтому я буду воду кипятить. При воздействии высоких температур будут осаждаться соли кальция и магния и будет образовываться накипь. Вывод: В бутилированной, водопроводной, и воде из природных источников присутствует накипь.

Опыт №7. Фильтрация

Для опыта используем следующие материалы: стакан, пластиковая бутылка, вата, бинт, ножницы, активированный уголь (рис.15). Возьмем прозрачную чистую бутылку. Обрежем донышко. В широкий бинт или марлю поместим вату, обмотаем несколькими слоями. Поместим в лейку из бутылки. Измельчим таблетки с активированным углем. Высыпаем на бинт с ватой. Накроем слоем ваты. Снова сделаем ватно-марлевой слой и положим сверху. Фильтр готов.

Рис.15 Процесс изготовления фильтра

Заливаем в лейку воду и посмотрим (рис.16), как она постепенно пропитывается. Получилась наглядная модель фильтра.

Рис. 16 Фильтрация загрязненной воды

В результате проведенных мною опытов я делаю вывод, что лучше всех себя показала фильтрованная вода, но такую воду постоянно употреблять нельзя т. к. в ней нет примесей, которые нужны человеку. Вода, купленная в аптеке, не прошла только одно испытание (запах), производитель добавил туда консервант.

Заключение

Вода — это основа жизни. Мы постоянно взаимодействуем с ней — пьем, используем в приготовлении еды, моемся, поливаем ей растения. Именно поэтому качество воды так важно. Но определить чистоту воды «на глазок» невозможно — многие вредные вещества, растворенные в ней, совершенно невидимы.

В результате проведенного исследования поставленная мной цель достигнута, а задачи выполнены. Я изучил экологическое состояние качества питьевой воды во время своей поездки на озеро Тургояк, а также состояние воды в разных городах нашей страны.

При выполнении данной работы я изучил специальную литературу по теме исследования, освоил методику определения качества питьевой воды, определил качество воды в домашних условиях.

Сказка, о которой я упомянул в начале своего исследования, и проведенное мной исследование учат: слушать и выполнять рекомендации старших; всегда брать с собой в поход кипяченую или бутилированную воду в достаточном количестве; не пить воду из неизвестных водоемов и сомнительных источников.

Вода необходима для жизни, но она же является и одной из главных причин заболеваемости в мире. Природная вода подвергается все большему загрязнению, потребности в водопроводной воде постоянно возрастают, требуя приложения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую. Можно стать волонтером и активно бороться с загрязнением воды.

В путешествиях, важно понимать, куда вы едете и воду из каких источников будете пить. Одно дело — путешествие на Байкал, совсем другое — пикник на обочине.

Вода – это великая ценность для человечества. И от качества питьевой воды напрямую зависит наше здоровье. Поэтому использование воды из неизвестных источников без предварительной очистки может нанести вред организму.

Список литературы

1. Бирюков В. П., Сементовский В. Н. Тургояк: озеро-памятник природы и окрестности, 1993

2. Андреева М. А. Озера Среднего и Южного Урала. Челябинск: Южно-Уральское кн. изд., 1973. — 272 с.

3. Гаврилкина С.В., Кораблева О.Е., Митюхляев Д.В., Рогозин А.Г., Танаева Г.В., Ткачев В.А., Шиманский Л.И. Экология озера Тургояк / Гаврилкиной С.В. — Миасс: ИГЗ УрO РАН, 1998 — 154 с.

4. Тургояк: Озеро — памятник природы и окрестности / Сост. М. М. Терентьев. — Челябинск: Рифей, 1993 г. — 131 с.

5. Большая энциклопедия школьника. Оксфорд/Пер. с англ. У. В. Сапциной, А. И. Кима, Т.В.Сафроновой и др.-М.: ЗАО» РОСМЭНПРЕСС»,2007.

6. Моя первая энциклопедия: Науч.-поп. издание для детей/Оформл. обложки А. М. Ефремова; Ил. М. Ф. Аверьянова, Ю. Г. Алутиной, К. Р. Борисова и др.-М.: ЗАО «Росмэн-Пресс»,2006.

7. Новейший полный справочник школьника:5-11 классы: в 2-х т.Т.1: Биология; Химия; Математика; Физика; География.-М.: Эксмо,2009.

8. Я познаю мир: Дет. Энцикл.: Экология. / Авт.- сост. А.Е.Чижевский; Худож. В.В.Николаев, А.В. Кардашук, Е.В.Гальдяева. – М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2003 .- 410, (6)с.: ил.

9. Сибиркина А.Р., Лихачев С.Ф., Двинин Д.Ю., Войтович Г.А., Мулюкова О.Н. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПИТЬЕВЫХ ЦЕЛЯХ ВОДЫ ОЗЕРА ТУРГОЯК. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2022;(2(6)):30-33.

10. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/1055/

11. Ардушевский, М.Е. Уникальность озера Тургояк и его связь с озером Байкал / М.Е. Ардушевский, М.С. Пилипенко. — Текст: электронный // NovaInfo, 2024. — № 142 — С. 103-104 — URL: https://novainfo.ru/article/20345

12. Новостной сайт. Миасский рабочий URL: https://miasskiy.ru/20201108-o-problemah-ozera-turgoyak-rasskazal-miasskij-ekolog

Приложение №1

Определение качества воды

Приложение 2

Создание тест-полосок из капусты для определения PH

1. Нарезаем краснокочанную капусту.  Для создания тест-полосок нам понадобится покрыть бумагу теми веществами, которые содержатся в капусте. Эти химические вещества известны как антоцианы. Антоцианы имеют фиолетовый оттенок в нейтральных условиях (pH = 7,0), но изменяют свой цвет под действием кислот (pH < 7,0) или щелочей (pH > 7,0).

2. Нашинкованную капусту складываем в кастрюлю и заливаем водой, ставим на средний огонь, варим капусту в течение получаса.

3. Процеживаем смесь через марлю. Необходимо очистить индикаторный раствор (окрашенную воду) от кусочков капусты.

4. Разрезаем бумагу на полоски.  Опустим бумагу в индикаторный раствор до самого дна.

5. Положим бумагу на сухую поверхность и подождем, пока она высохнет на воздухе. 

6. Изготовим самостоятельно измерительную (сравнительную) спектральную шкалу с показателями кислотного уровня. Возьму линейку и кусок плотного белого картона. От этого картона отрезаем полоску, длиной 15 сантиметров. Затем, проставим на полоске измерения от 1 до 15 отметки. Заштрихуем красным цветом расстояние от 1 до 4 см; далее, возьмем малиновый цвет, фиолетовый, синий, зеленый, и, наконец, желтый.

Получилась спектральная шкала. Каждый спектр цвета соответствует уровню кислотности (Ph). Примерно это выглядит так: от 1 до 6 — кислая вода; от 6 до 8 — нейтральная; от 9 до 13 — оптимальная.

Полученные полоски необходимо хранить в прохладном сухом и герметично закрытом месте. Кроме того, лучше не оставлять полоски под прямым солнечным светом, иначе со временем они могут выцвести.