V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Сравнительный анализ питьевой воды различных источников
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Вода - первоисточник жизни. То, без чего невозможна жизнь. Вода - единственная субстанция, которая встречается в природе в трех формах: твердой (лед), жидкой и в виде газа.
Обычный человек теряет в день 2 - 3 литра воды. В жаркую погоду, при высокой влажности, во время занятий спортом расход воды возрастает. Даже благодаря дыханию человек теряет почти пол-литра воды ежедневно.
Правильный питьевой режим подразумевает сохранение физиологического водного баланса - это уравновешивание поступления и образования воды с ее выделением.
Если организм получает достаточное количество воды, то человек становится более энергичным и выносливым. Ему проще контролировать свой вес, поскольку улучшается пищеварение, а когда вас тянет перекусить, часто достаточно бывает просто попить воды, чтобы снизить аппетит. Симптомами обезвоживания организма являются сухая кожа (может сопровождаться зудом), усталость, плохая концентрация внимания, головные боли, повышение давления, плохая работа почек, сухой кашель, боли в спине и суставах [1,2].
Актуальность:
Вода может оказывать на здоровье людей не только положительное, но и отрицательное влияние. За последние годы в связи с загрязнением поверхностных водоемов и соответственно подземных вод значительно снизилось качество воды для хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения. Население городов испытывает недостаток в экологически чистой питьевой воде. Соответственно от качества питьевой воды зависит здоровье человека.
Цели и задачи:
1. Провести теоретический анализ по данной проблеме.
2.Подобрать доступные методы для исследования химических и физических свойств воды.
3.На основании данных, полученных экспериментальным путем, а также в результате теоретического анализа научной литературы сделать выводы.
Объект исследования:
Проведены исследования физических и химических свойств воды различных источников:
с. Ломово (родниковая вода);
п. Дубовое (родниковая вода);
«Майская Хрустальная» (покупная вода в бутылке);
Водопроводная вода из крана факультета СПО.
Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности.
Вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей, преимущественно в менее развитых странах, обычным для которых является низкий уровень личной и коммунальной гигиены. Такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, холера, анкилостомоз, передаются прежде всего человеку в результате загрязнения водоисточников экскрементами, выделяемыми из организма больных.
Через воду могут передаваться инфекционная желтуха, туляремия, водная лихорадка, бруцеллез, полиомиелит. Вода подчас становится источником заражения человека животными паразитами - глистами. С загрязненной фекалиями водой в организм человека могут попасть яйца некоторых паразитических червей. В кишечнике они превращаются в паразитов. Наконец, через воду иногда происходит заражение лямблиями, которые поражают тонкий кишечник и печень [3,4].
1.Исследовательская часть
1.1 Выбор органолептических и химических показателей воды.
При оценке качества питьевой воды используется СанПиН 2.1.4.1074 – 01. Являясь одним из основных документов, регламентирующих качество воды централизованных систем питьевого водоснабжения, санитарные правила и нормы позволяют сделать вывод о пригодности воды для использования ее в питьевых и хозяйственно - бытовых целях. Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды, согласно этому документу, подразделяются на следующие показатели: эпидемические, радиологические, химические, органолептические.
Питьевая вода должна удовлетворять следующим качествам:
- быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении
- быть безвредной по химическому составу
- обладать благоприятными органолептическими свойствами
При исследовании качества питьевой воды выбранных источников проводили анализ отдельных групп показателей качества воды. В данные группы включили:
1. Органолептические показатели – цвет, прозрачность, запах.
2. Химические показатели – водородный показатель воды (рH), общая жесткость, наличие ионов свинца, меди, железа.
Перечисленные показатели дают возможность сделать вывод о степени и характере загрязненности, и токсикологической опасности исследуемой воды.
1.2.1 Исследование органолептических показателей воды
1. Определение цветности.
Использовали органолептический метод.
Выполнение анализа: В стеклянный сосуд набирали исследуемую воду и на белом фоне бумаге определяли цвет воды. Вода может иметь голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый цвет в зависимости от примесей. Для хозяйственно – питьевого водоснабжения окраска воды не должна обнаруживаться в столбике воды 20 см.
Результаты анализа: пробы анализируемой воды по цветности соответствуют нормативу.
2. Определение прозрачности.
Использовали метод по шрифту.
Выполнение анализа: Прозрачность определяется наличием взвешенных частиц и коллоидных примесей, содержащихся в воде.
В градуированный цилиндр с плоским дном высотой 30-50 см наливали исследуемую воду. На расстоянии 4 см от дна цилиндра помещали шрифт (высота букв 2 мм, а толщина 0,5 мм). Воду из цилиндра сливали до тех пор, пока не будет виден шрифт. Затем измеряли высоту столбца воды. Высота столба воды в сантиметрах и есть прозрачность по шрифту. По высоте столбца воды делали вывод о ее степени прозрачности. Степень прозрачности выражается в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление из водоема ограничивается. Уменьшение прозрачности свидетельствует о загрязнении воды. Норматив прозрачности по шрифту не менее 30 см.
Результаты анализа: все пробы соответствуют нормативам.
3. Определение запаха.
Запах воды по характеру разделяют на две группы:
1. Запах естественного происхождения (от живущий и отмирающих в воде организмов, от влияния берегов, дна, окружающих почв, грунтов).
2.Запах искусственного происхождения (от промышленных сточных вод, от обработки водопроводной воды и т.д.).
Запах питьевой воды, согласно рекомендациям ВОЗ, не должен вызывать неприятных ощущений у потребителя. Исследование основано на органолептическом определении характера и интенсивности запахов воды при температуре 200 и 600 С.
Результаты анализа: все пробы соответствуют нормативам, неприятного запаха не обнаружено.
1.2.2 Исследование химических показателей воды
1.Определение водородного показателя воды (рН).
Водородный показатель (рН) большинства природных вод приблизительно равен 6,8 – 7,3. Постоянство рН природных вод обеспечивается наличием в ней буферных смесей. Изменение значения рН свидетельствует о загрязнении воды продуктами распада органических соединений, стоками промышленных предприятий. Для питьевой воды рН должен соответствовать значениям 6,5 – 8,5.
Выполнение анализа: В пробирку наливали 5 мл исследуемой воды и с помощью универсальной индикаторной бумаги определяли рН.
Результаты анализа: рН в пробирках № 1(ф-т СПО) = 6,5; № 2 (п. Дубовое) и №3(с. Ломово) = 7; № 4 (Майская Хрустальная) = 8. Анализируемая вода имеет водородный показатель (рН) соответствующий ПДК, следовательно, не загрязнена промышленными стоками и разложениями органических соединений.
2. Определение общей жесткости воды.
Жесткость воды обусловлена наличием в воде ионов Са2+, Mg2+, Fe2+, HCO3-, Cl-. SO4 2-, NO3 -.
Общая жесткость воды складывается из карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.
Временная жесткость обусловлена содержанием ионов CaHCO3-, MgHCO3-,FeCO3-. Постоянная жесткость определяется наличием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов – кальция, магния и железа.
ПДК по общей жесткости воды не более 7,0 мг, экв. / л.
Метод исследования – титриметрический (комплексонометрия).
В титровальную колбу на 250 мл помещали 100 мл анализируемой воды, добавляли 5мл буферного раствора и на кончике шпателя индикатора. Бюретку заполняли раствором трилона Б.
Титровали раствор с анализируемой водой трилоном Б до изменения окраски индикатора от вишневого до синего. Титрование проводили три раза.
Расчет общей жесткости производили по формуле:
Х мг, экв. /л =
V – Объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование, мл.
Сн - Нормальность раствора трилона Б, г, экв / л.
V1 – Объем исследуемой воды, мл.
Результаты анализа: По общей жесткости определили характеристику воды: жесткость менее 4 мг,экв/л – мягкая, от 4 -8 мг,экв/л – средней жесткости, от 8 – 12 мг,экв/л – жесткая, более 12мг, экв/л – очень жесткая. ПДК по общей жесткости воды не более 7,0 мг, экв. / л. Жесткость воды мг,экв/л в пробирках № 1(ф-т СПО) = 7,8; №2 (п.Дубовое) = 7,0; №3(с. Ломово) =7,4; №4 (Майская Хрустальная) = 6,8.
Практически вся исследуемая вода имеет жесткость, не превышающую ПДК.
3.Определение ионов токсичных металлов.
К токсичным тяжелым металлам относится железо, свинец, медь, никель и цинк. Соединения этих металлов являются ядовитыми веществами, попадают в воду с промышленными отбросами и канализационными стоками. ПДК для ионов свинца не более 0,1 мг/л, для ионов меди не более 3,0 мг/л, для ионов железа не более 0,3 мг/л.
3.1. Качественное определение ионов свинца.
Выполнение анализа: в пробирку с пробой исследуемой воды помещали 1 мл раствора уксусной кислоты и перемешивали. Добавляли 0,5 мл 10% раствора дихромата калия. При наличии ионов свинца выпадает желтый осадок.
Результаты анализа: В пробах исследуемой воды ионы свинца не обнаружены.
3.2.Качественное определение ионов меди.
Выполнение опыта: в фарфоровую чашку помещали 5 мл исследуемой воды и осторожно выпаривали досуха. Затем на периферийную часть сухого остатка наносили каплю концентрированного аммиака. Появление интенсивно – синего окрашивания свидетельствует о наличии ионов меди.
Результаты анализа: В пробах исследуемой воды ионы меди не обнаружены.
3.3. Качественное определение ионов железа
Выполнение опыта: к 100 мл исследуемой воды добавляли 2 капли соляной кислоты и 4 капли 50% раствора роданида калия, все перемешивали и наблюдали за окраской раствора. Окрашивание раствора рассматривали сверху вниз на белом фоне.
Вывод: В пробах исследуемой воды ионы железа не обнаружены.
Анализируемые пробы воды не содержат токсичные металлы свинец, медь, железо.
Заключение
Вода – источник жизни! Но мы должны помнить, что сегодня, в эпоху экологических проблем, нельзя забывать о безопасности, в том числе и воды. Питьевая вода – это химический раствор, в котором много различных веществ, в том числе токсичных. Качественный состав питьевой воды характеризуется теми же показателями (кислотность, минерализация, жесткость, бактериальное заражение), что и природной. Количественное содержание примесей в питьевой воде должно отвечать государственным стандартам.
Чтобы поддерживать свои нормальные физиологические функции, наш организм использует и возвращает в оборот примерно 40 тысяч стаканов воды. Он делает это каждый день на протяжении всей жизни. В рамках данной модели водного обмена и процесса рециркуляции в зависимости от условий окружающей среды вашему организму не хватает от шести до десяти стаканов воды в день. Это недостающее количество необходимо принимать ежедневно.
Воду нужно пить перед едой. Оптимальное время — за 30 минут до приема пищи. Это позволит подготовить пищеварительный тракт, особенно тем, кто страдает гастритом, дуоденитом, изжогой, язвой, колитом или другими расстройствами пищеварения.
Воду нужно пить всегда, когда вы чувствуете жажду — даже во время еды.
Воду нужно пить через 2,5 часа после еды, чтобы завершить процесс пищеварения и устранить обезвоживание, вызванное расщеплением пищи.
Воду нужно пить по утрам сразу после пробуждения, чтобы устранить обезвоживание, вызванное долгим сном.
Воду нужно пить перед выполнением физических упражнений, чтобы создать запас свободной воды для выделения пота.
Воду должны пить те, кто подвержен запорам и потребляет недостаточно фруктов и овощей. Два-три стакана воды утром сразу после пробуждения действуют как самое эффективное слабительное [5,6].
Проведенные исследования качества питьевой воды позволяют сделать следующие выводы: по общей минерализации и кислотно-основным свойствам (рН) исследуемые нами питьевые воды удовлетворяют гигиеническим требованиям и относятся к группе умеренно-минерализованных, практически нейтральных природных вод. Ситуация с питьевой водой в городе Белгороде и Белгородском районе не является критической, единственным недостатком питьевой воды в регионе является превышение гигиенического норматива жесткости, основную долю которой составляет карбонатная жесткость.
Вода для человека является не только способом утоления жажды, но и лечебным препаратом, который продлевает жизнь. Хотя и в последнее время ситуация по состоянию воды в городах ухудшается, жизнь человека без воды невозможна. Существует множество способов очистки воды, чем на современном этапе человечество и занимается.
Список литературы
Ахманов М. Вода, которую мы пьем. Качество питьевой воды и ее очистка с помощью бытовых фильтров. - СПб.: «Невский проспект», 2002 г. - 192 с.
Вагнер Б. Б.Семь озер России: для детей среднего возраста 9-14 / Б. Б. Вагнер.– М.: Московский Лицей, 2003.– 112 с.
В.М. Константинов. Охрана природы. Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - 2-е изд., испр. и дополн. - М.: Изд. центр "Академия", 2003. - 240 с.
Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы.- М.: Изд-во Московского Университета, 2008.- 480 с.
С.Г. Мамонтов. Биология: Для школьников старших классов и поступающих в вузы: Учебное пособие. Изд. 4-е, дораб. Серия: В помощь абитуриенту. - М: Дрофа, 2012. – 544 с.
Новейший полный справочник школьника: 5-11 классы: в 2-х т.Т.1:Биология; Химия; Математика; Физика; География.-М.:Эксмо,2009.- Новейшие справочники школьника.
СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды» Минздрав России, М., 2003.
12