V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение состава питьевой воды в селе Петрово-Дальнем и деревне Глухово Красногорского района Московской области
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель работы: исследовать состав питьевой воды в селе Петрово-Дальнее и воды из родника деревни Глухово.
Задачи:
1. изучить литературу о составе воды и влиянии его на живые организмы
2. провести исследование состава воды из скважины в селе Петрово-Дальнее;
3. провести исследование состава воды из родника деревни Глухово;
4. провести анализ полученных данных;
5. сделать выводы.
Я выбрал эту тему потому что, вода является самым главным источником жизни на нашей планете и невозможно представить планету без существования воды. А мне хотелось бы узнать о свойствах, состоянии и качестве воды в нашем регионе.
Вода - самое важное из веществ на земле, нужных человеку. Вода существует везде: в морях, океанах, озерах, реках, под землей, в атмосфере, в почве. Множество воды содержится в атмосфере: это снег, дождь, туман и пар.
Вода самое распространенное вещество на Земле, она занимает 3/4 поверхности нашей планеты, да и мы - водные существа, так как на 70% состоим из воды.
Является хорошим растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).
Поскольку природная вода всегда содержит растворенные вещества, от состава этих веществ зависит жизнедеятельность живых организмов как обитающих в ней, так и наземных, потребляющих воду извне.
В России в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 питьевая вода должна обладать определенным составом. Установлены ПДК различных веществ, которые могут присутствовать в воде, использующейся в пищу.
Исследование состава воды в роднике деревни Глухово и из скважины в селе Петрово-Дальнее
Я с помощью набора «Скважина-1» решил проверить, соответствует ли 3
этим требованиям вода той местности, где я живу. Этот набор позволяет проверить качество воды по 10 показателям.
Я взял пробы воды из водопровода в селе Петрово-Дальнее, поступающей из подземной скважины, и из родника в деревне Глухово.
Цветность воды, это ее природное свойство, характеризующееся наличием вымываемых из почвы, гуминовых веществ. Эти вещества, появляются в почве, в результате разложения органических соединений, а также
атем в пробы воды я добавлял по инструкции определенные реагенты и сравнивал полученные результаты со шкалами, имеющимися в наборе.
синтеза микроорганизмами, особого вещества, присущего только почве – гумуса. Высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды.
Только прозрачную воду можно употреблять в пищу, не ограничивая ее использование. Цветность воды вроднике менее 20 градусов, в скважине Петрово-Дальнего 50 градусов.ПДК по цветности не более 20 градусов. Вода из Петрово-Дальнего нуждается в фильтрации.
Показатель рН
Тело человека имеет определенное кислотно-щелочное соотношение, характеризуемое pH (водородным) показателем. Значение показателя pH зависит от соотношения между положительно заряженными ионами (формирующими кислую среду) и отрицательно заряженными ионами (формирующими щелочную среду). Организм человека постоянно стремится уравновесить это соотношение, поддерживая строго определенный уровень pH. При нарушенном балансе могут возникать множество серьезных заболеваний.
|
Родник = 9 |
скважина П-Дальнее = 9 |
Показатель рН воды из обоих источников в пределах нормы.
Жесткость
Жесткость воды – совокупность свойств воды, обусловленных наличием в нем катионитов кальция и магния.
Для некоторых областей применения воды жесткость не играет никакой роли. Например, при поливке газонов, тушении пожаров. Но, к сожалению, жесткость воды – это проблема не только воды для питья и приготовления пищи, но и воды, используемой в быту для стирки, мытья посуды и т. д.
Жесткость воды – нежелательное явление. На стенках паровых котлов жесткая вода образует накипь, обладающую плохой теплопроводностью, вследствие чего увеличивается расход топлива. Кроме того, накипь способствует разъеданию (коррозии) стенок котлов, что может повлечь за собой аварию. Трубки радиаторов от жесткой воды могут зарасти накипью, отчего радиатор перестает действовать.
Потери от жесткости воды в быту – это перерасход на 30-50% моющих средств при стирке белья и купании, плохие потребительские свойства воды: при заваривании кофе или чая в такой воде может выпасть бурый осадок, при кипячении на поверхности образуется пленка, вода приобретает характерный привкус; в жесткой воде хуже разваривается мясо, потому что соли жесткости с белками мяса образуют нерастворимые соединения, что, в свою очередь приводит к снижению усвояемости белков. Очень жесткая вода непригодна для питья. 5
Необходимо отдельно остановиться на влиянии жесткости воды на результат умывания и купания. Соли жесткости образуют с моющими веществами (мыло, шампунь, стиральный порошок) так называемые “мыльные шлаки” в виде пены, которая, высыхая, образует микроскопическую корку на коже и волосах, нанося существенный вред их здоровью. В результате появляется сухость волос, шелушение, зуд, перхоть. Одним из предвестников такого нежелательного воздействия является характерный “скрип” вымытой кожи и волос. А восстанавливать жировую пленку приходится косметическими кремами и масками. И наоборот, ощущение “мылкости” после мытья мягкой водой – это признак сохранения на коже защитной жировой пленки. Косметологи всего мира рекомендуют умываться мягкой (например, талой или дождевой) водой.
Жёсткость воды влияет и на здоровье человека
Для нормальной работы организма человека нужна чистая вода, при этом для питья нельзя постоянно использовать дистиллированную воду, потому что она вымывает минеральные соли из организма, жизнедеятельность без которых невозможна, поэтому для питья используют воду, с растворенными в ней минеральными солями. Какую воду лучше всего пить, вопрос дискуссионный. Большинство ученых считают, что чем мягче питьевая вода, тем больше вероятность сердечно – сосудистых заболеваний. Рассмотрим, какое значение для организма имеют кальций и магний.
Большая часть магния находится в составе костной и мышечной тканей. В основном магний содержится внутри самих клеток, где он наряду с калием является вторым по значимости элементом. Только 1% магния находится в крови. Потребность в магнии может быть различной у разных людей.
Избыток магния не оказывает сильного воздействия на организм.
Кальций является минералом, необходимым для создания и поддержания крепких костей и зубов, который также помогает ряду других процессов в организме, таких как 6
Свертываемость крови;
Сокращение мышц;
Выработка ферментов;
Секреция гормонов;
Правильное функционирование нервной системы и прочее.
Если в обычной питьевой воде содержится избыток кальция, а также при чрезмерном употреблении его препаратов, возможно развитие гиперкальциемии. Состояние его избытка характеризуется следующими симптомами: снижение или потеря аппетита, появление тошноты, рвоты, жажды. Человек ощущает слабость, могут появиться ночные судороги. Представьте только, до чего может довести избыток кальция в организме ребенка…Также появляются запоры, боли низа живота. Если не устранить избыток минерала вовремя, возможны нарушения функции головного мозга, галлюцинации, спутанность сознания.При избытке, кальций откладывается в почках, мышцах, кровеносных сосудах; наблюдается повышенная свертываемость крови и возможно образование тромбов.
|
Родник 28кап х 0,33= 9,24 град. |
Скважина П-Д 15 кап х 0,33 = 5 град. |
ПДК по жесткости менее 7 градусов. Вода из Глуховского родника нуждается в обработке для снижения жесткости.
Железо общее (II, III)
Железо входит в состав гемоглобина – белка крови, который переносит кислород, поэтому при недостатке железа развивается заболевание анемия.
Избыток железа может возникнуть в результате нарушения обменных процессов, из-за чего в организме железо всасывается в большем количестве, чем организму это необходимо (врожденный гемохроматоз) или же развивается в результате особенностей питания пациента (избыток железа в продуктах питания) и бесконтрольного приема железосодержащих препаратов (такое состояние называется приобретенный гемохроматоз).
Как правило, гемохроматоз проявляется при накоплении железа в организме в количестве 20г. В таких случаях избыток железа может привести к развитию сахарного диабета и цирроза печени. Кроме этого избыток железа может проявляться общей слабостью и повышенной утомляемостью, головокружением, отложением железа в мягких тканях и органах, снижение массы тела, расстройства желудочно-кишечного тракта, снижение иммунитета, развитие печеночной недостаточности.
|
Родник 0,3 мг/дм3 |
Скважина П-Д = 1 мг/дм3 |
Вода из Петрово-Дальнего содержит избыток общего железа.
Железо (II)
|
|
В воде из родника и в воде из скважины в Петрово-Дальнем Fe(II) отсутствует.
Марганец
Влияние на основные функции организма: активизирует ферменты, рост, жировой обмен.
Избыток марганца и его проявления:Соединения марганца являются сильными ядами, поражающими центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему и паренхиматозные органы. Отравление марганцем происходит при вдыхании больших количеств пыли, образующейся при размоле и просеве марганцевой руды, а также при вдыхании аэрозолей при плавке стали и электросварке. В начальной стадии наблюдаются: сильная утомляемость, слабость, сонливость, тупые головные боли в лобно-височных областях, тянущие боли в пояснице, конечностях, реже боли ишиалгического характера, боли в правом подреберье, в подложечной области, понижение аппетита. Рано появлется небольшое увеличение печени, умеренная билирубинемия, наличие уробилина в моче. В нервной системе превалируют процессы торможения. Во второй стадии появляются: медлительность движений, расстройство походки, парестезии, расстройство мочеиспускания, половая слабость, бессонница, подавленное настроение, слезливость. Сильная скованность движений, больние утрачивают способность широко шагать. Третья стадия носит название "марганцевого паркинсонизма". Развиваются глубокие органические изменения в нервной системе. Движения сильно скованы. Больные ходят очень маленькими шагами, движения очень замедлены. Лицо маскообразно, голос глухой, речь монотонна, лишена эмоциональной окраски. Часто резкая гиперрелаксация. Основным отличием от паркинсонизма является то, что при марганцевой интоксикации не так часто поражаются черепномозговые нервы.
|
Родник 0 мг/дм3 |
Скважина П-Д 0,5 мг/дм3 |
В воде из Петрово-Дальнего избыток марганца.
Нитрат-ионы и нитрит-ионы
Нитраты – это ионы с одним зарядом (NO3), соли азотной кислоты. Ранее было распространено известное многим специалистам и работникам сельского хозяйства название «селитра». Это вещество является эффективным и сравнительно недорогим удобрением, поэтому широко используется и в наши дни, несмотря на потенциальную опасность для здоровья человека.
Если применять его в строго ограниченных нормативами дозах, то вреда не будет. Приведем несколько современных характеристик:
• интенсификация производственных процессов в соответствующей отрасли;
• снижение общего уровня контроля;
• экономические факторы, оказывающие влияние на снижение расходов.
Все перечисленное способствует повышению концентрации данных веществ в некоторых случаях намного выше предельно допустимого уровня.
Непосредственную угрозу для жизни человека и животных представляют собой нитриты. Они образуются естественным путем в желудочно-кишечном тракте, либо поступают в организм вместе с пищей. Там они вступают в реакцию с гемоглобином, переносящим кислород ко всем тканям. Он преобразуется в метгемоглобин и утрачивает данное полезное свойство.
О
собенно опасны подобные процессы для детей. Только у взрослых людей эритроциты обретают способность (в ограниченных объемах) производить обратную операцию. У ребенка, не имеющего подобных механизмов защиты, поступление необходимого органам кислорода будет блокировано, что способно привести к возникновению различных заболеваний и даже к летальному исходу.
Перечислим иные вредные факторы и особенности, которые следует учитывать при создании системы очистки:
• Нитриты и нитраты в питьевой воде способны вызывать различные раздражения, неприятные и опасные аллергические реакции;
• Эти примеси оказывают угнетающее влияние на работу щитовидной железы;
• Они нарушают нормальное функционирование нервной системы;
• Нитраты создают благотворную среду в желудке для жизнедеятельности вредных микроорганизмов. Эта патогенная микрофлора при развитии продуцирует яды, отравляющие организм;
• Нитриты препятствуют нормальному обмену веществ!
Особенно опасной является способность этих вредных соединений накапливаться в организме. Губительные изменения способны происходить незаметно. Если не принять соответствующих профилактических мер, то последующее лечение будет сопряжено с повышенными проблемами и крупными затратами.
Нитрат – ионы
|
Родник 45 мг/дм3 |
Скважина П-Д 0 мг/дм3 |
В воде родника содержится довольно много нитратов, хотя ПДК не превышена. Вода из Петрово-Дальнего по этому показателю нормальна.
Нитрит-ионы 11
|
Родник 0 мг/дм3 |
Скважина П-Д 0 мг/дм3 |
Нитрит-ионы в воде отсутствуют.
Аммоний
Последствия употребления загрязненной аммиаком воды
В лабораторных условиях ученым удалось установить, что при разовом употреблении солей аммония (200-500 мг / кг массы тела), они приводят к нарушению работы нервной системы, почек, вызывает отек легких. Кратковременное употребление воды с концентрацией солей аммония в пределах 75-360 мг/кг вызывает повышение артериального давления. При длительном воздействии на крыс питьевой воды с высоким уровнем аммония наблюдалось снижение содержания кальция в организме, происходила смена в рН крови и уменьшалась вес тела.
Особенно уязвимы люди с пониженным метаболизмом аммиака, что может быть вызвано ферментативным дефицитом из-за генетических расстройства, нарушения работы печени, почек. При употреблении аммиака в виде солей аммония, объемом 100 мг/кг в сутки, в человеческом организме нарушается обмен глюкозы, чувствительность тканей к инсулину, кислотно-щелочное равновесие. Вдыхание паров аммиака может сжечь дыхательные пути, привести к токсическому отравлению организма.
|
Родник 0 мг/дм3 |
Скважина П-Д 0 мг/дм3 |
Аммоний в воде обоих источников отсутствует.
Фторид-ионы
Фтор - это природный элемент, который встречается в составе земной коры и чаще всего образует соединения с другими веществами, такие как фтористый натрий (NaF) или фтористый кальций (CaF). Следовательно, и вода имеет в своем составе некоторое количество фтора. Растения поглощают фториды из воды и почвы. Вследствие этого незначительная доза фторидов содержится в нашей пище и воде, а также имеет свойство накапливаться в тканях растений и животных. Не смотря на то, что фтор - природный элемент, он токсичен для человека. В сравнении со свинцом фторид гораздо опаснее. Всего лишь 2-5 граммов фтористого натрия (стандартного компонента в зубной пасте) является смертельной дозой для человека.
Воды поверхностных источников характеризуются преимущественно низким содержанием фтора (0,3-0,4 мг/л). Высокие содержания фтора в поверхностных водах являются следствием сброса промышленных фторсодержащих сточных вод или контакта вод с почвами, богатыми соединениями фтора. Максимальные концентрации фтора (5-27 мг/л и более) определяют в артезианских и минеральных водах, контактирующих с фторсодержащими водовмещающими породами. При гигиенической оценке поступления фтора в организм важное значение имеет содержание микроэлемента в суточном рационе, а не в отдельных пищевых продуктах. В суточном рационе содержится от 0,54 до 1,6 мг фтора (в среднем 0,81 мг). Как правило, с пищевыми продуктами в организм человека поступает в 4-6 раз меньше фтора, чем при употреблении питьевой воды, содержащей оптимальные его количества (1 мг/л).Повышенное содержание фтора в воде (более 1,5 мг/л) оказывает вредное влияние на людей и животных, у населения развивается эндемический флюороз («пятнистая эмаль зубов»), рахит и малокровие. Отмечается характерное поражение зубов, нарушение процессов окостенения скелета, истощение организма. Содержание фтора в питьевой воде лимитируется. Фтор — один из немногих элементов, которые лучше усваиваются организмом из воды. Оптимальная доза фтора в питьевой воде составляет 0,7…1,2 мг/л.ПДК фтора составляет 1,5 мг/л.
|
Родник 3 мг/дм3 |
Скважина П-Д 3 мг/дм3 |
Содержание фторид-ионов превышает ПДК вдвое.
|
Источник |
Цветность (градусов) |
рН: |
Жесткость (град.) |
Железо общее (FeII,III) мг/дм3 |
Железо (II) (мг/дм3) |
Марганец (мг/дм3) |
Нитрат-ионы(мг/дм3) |
Нитрит-ионы (мг/дм3) |
Аммоний (мг/дм3) |
Фторид-ионы(мг/дм3) |
|
ПДК |
не более 20 |
7-9 |
менее 7оЖ |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
45 |
3,3 |
2,6 |
0,7-1,5 |
|
Родник |
менее 20 |
9 |
9,24 |
0,3 |
0 |
0 |
45 |
0 |
0 |
3 |
|
Скважина П-Д |
50 |
9 |
5 |
1 |
0 |
0,5 |
0 |
0 |
0 |
3 |
Выводы: вода из Глуховского родника имеет высокую жесткость (9,24 при ПДК менее 7 градусов), повышенное содержание фтора (3 мг/дм3 при ПДК 1,5 мг/дм3) и довольно высокое, хотя и в пределах ПДК, содержание нитрат-ионов (45 мг при ПДК 45 мг/дм3) и перед употреблением ее необходимо смягчить хотя бы кипячением и снизить в ней содержание фтора.
Вода из Петрово-Дальневского источника имеет повышенную цветность (50 при ПДК не более 20 градусов) из-за повышенного содержания железа и марганца, избыток общего железа (1 мг при ПДК 0,3 мг/дм3), марганца (0,5 при ПДК 0,1 мг/дм3) и фторид-ионов (3 мг при ПДК 1,5 мг/дм3) и нуждается в очистке перед использованием в пищевых целях.
Источники информации:
1. Вода. [Электронный ресурс] Википедия – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0 01.02.2018
2. Вкус к жизни. Марганец (Manganum, Mn). [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.pharmamed.ru/library_15.htm 11.01.2018
3. Всё о воде. Цветность воды. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://sitewater.ru/cvetnost-vody.html 29.12.2017
4. Железо: важный микроэлемент и его значение для организма. [Электронный ресурс] Ваш медсоветник. – Режим доступа: http://www.vashmedsovetnik.com/vitaminy/zhelezo-vazhnyj-mikroelement-i-ego-znachenie-dlya-organizma.html 28.01.2018
5. Избыток кальция в организме: симптомы. [Электронный ресурс] Народная медицина – Режим доступа: http://www.rasteniya-lecarstvennie.ru/1377-izbytok-kalciya-v-organizme-simptomy.html 25.01.2018
6. Калуцкий Алексей. Значение железа в организме человека. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.medroad.ru/zdorovie/znachenie-zheleza-v-organizme-cheloveka.html 19.01.2018
7 . Калуцкий Алексей. Как жесткость воды влияет на организм человека. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.medroad.ru/zdorovie/kak-zhestkost-vodi-vlijaet-na-organizm-cheloveka.html 29.01.2018
8. Качество воды источников водоснабжения. [Электронный ресурс] Польза и вред воды. ООО "НПО АКВАТЕХ". – Режим доступа: https://npo-akvateh-cs200757.tiu.ru/cp11153-kachestvo-vody-istochnikov-vodosnabzheniya-polza-i-vred-vody.html 01.02.2018
9. Кислотно-щелочной баланс организма (кислотно-щелочное равновесие)– физическая основа здоровья человека. [Электронный ресурс] Любодар – Режим доступа: https://lubodar.info/kislotno-shelochnoe-ravnovesie-osnova-zdorovya-cheloveka/ 29.01.2018
10. Магний и его главное значение для нас. [Электронный ресурс] Ваш медсоветник. – Режим доступа: http://www.vashmedsovetnik.com/vitaminy/magnij-i-ego-glavnoe-znachenie-dlya-nas.html 03.02.2018
11. Нитриты и нитраты в воде, опасно ли? [Электронный ресурс] НПИ «Генерация». – Режим доступа: http://vodopodgotovka-vodi.ru/ochistka-vody/nitrity-i-nitraty-v-vode-opasno-li 11.01.2018
12. Нормы качества воды в РФ. Сводная таблица. [Электронный ресурс] Инженерный справочник. – Режим доступа: https://www.dpva.ru/Guide/GuideTechnologyDrawings/WaterSupplyWasteWater/WaterInRF/ 03.02.2018
13. Основные показатели качества воды. [Электронный ресурс] Студенческая библиотека онлайн. – Режим доступа: http://studbooks.net/1017819/ekologiya/osnovnye_pokazateli_kachestva_vody 29.12.2017
14. Осып Михаил, научный консультант Labprice.ua Чем опасно употребление загрязненной аммиаком воды? Советы ученого. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://labprice.ua/ru/stati/chem-opasno-upotreblenie-zagryaznennoy-vodyi-ammiakom-sovetyi-uchenogo/ 11.01.2018
15. Румянцев О. Показатель pH.[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://lifezone.su/pokazatel-ph/ 11.02.2018