VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Состав природной воды и влияние её примесей на организм человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
I.Вступительная часть. Введение.
Природная вода – одно из самых древних средств лечения. Природа сама позаботилась о том, чтобы вода служила лечебным целям. Благоприятное сочетание разного газового и солевого состава вод успешно используется для предупреждения и лечения самых разнообразных заболеваний. Для природных вод характерно различное сочетание кальция, магния, натрия, калия, гидрокарбонатов, хлора и сульфатов.
Цель работы: исследовать состав питьевой воды разных марок, изучить влияние имеющихся в воде веществ на организм человека.
Задачи:
1.Провести химическое исследование состава питьевой воды: Образец 1, Образец 2, Образец 3, Образец 4, Образец 5, Образец 6, Образец 7
2.Сделать вывод о соответствии питьевой воды ГОСТу, о влиянии растворенных в ней веществ на организм человека.
Обзор литературы.
Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. В живом организме вода - это среда, в которой осуществляются химические реакции. Исключение ее из организма может привести к смерти уже через несколько дней. При изменении количества потребляемой воды и её солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоение пищи, кроветворения. Человеческое тело на 60 - 65 % состоит из воды. От качества питьевой воды зависит здоровье человека[1].
Природная вода всегда представляет собой раствор других газообразных, жидких и твердых веществ[7]. В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO3- , хлорид Cl- и сульфат SO4 2- ) и четыре катиона (кальций Ca2+ , магний Mg2+ , натрий Na+ и калий K+ ) их называют главными ионами[2]. Кроме главных ионов в воде присутствуют мезоэлементы: азот, фосфор, кремний, алюминий, железо, фтор[7]. Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1%[6].
Различают минеральные и столовые воды. Как правило, под минеральной вод подразумевают воду, пригодную для питья без дополнительной подготовки и обладающую биологической активностью. Однако по общепринятой международной классификации минеральной считается вода с содержанием солей более 1г/л. Если концентрация солей меньше, воду принято называть столовой[4].
Влияние минеральных вод на организм не всегда можно предугадать. Поэтому, их нужно принимать в ограниченном количестве, лучше предварительно проконсультировавшись с врачом. Воды, содержащие свыше 10 г/л солей или специфические биологически активные компоненты, следует пить только по предписанию врача. Такие воды называют лечебными, в отличии от лечебно-столовых с минерализацией 1-10 мг/л.[4].
На этикетке любой минеральной воды должны быть приведены её тип, общая минерализация, содержание главных ионов и специфических компонентов. Если хотя бы один из этих параметров не указан, к такой воде нужно относиться с недоверием. Если состав воды указан с большой точностью, значит, анализ проводили всего один раз, ведь состав минеральных вод колеблется в определенных пределах.
Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов и образованию камней в почках. Все соединения активного хлора обладают бактерицидным действием, но если их концентрация выше нормативов, то они вызывают раздражение кожи, слизистых оболочек дыхательных путей. Высокое наличие сульфатов придает воде солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей. Сульфиды оказывают на человека токсическое действие и вызывают раздражение кожи.
В настоящее время во всем мире наибольшую опасность водам суши несет загрязнение. Под загрязнением подразумеваются все возможные физические и химические отклонения от природного состава воды. Источниками загрязнения являются хозяйственно-бытовые, промышленные, сельскохозяйственные сточные воды. Сточные воды содержат множество загрязнений, в том числе нефтепродукты, цианиды, соли тяжелых металлов, хлор, щелочи, кислоты, гербициды и радиоактивные вещества.
(Приложение 1)
II. Основная часть. Исследование состава бутилированных вод из разных источников.
2.1 Методы исследования.
Качественное определение анионов: хлорид - аниона и сульфат – аниона проводили по методике Л.Ф. Поповой, предложенной в методической разработке «Экологический практикум. Качественный анализ природных объектов»[9]. Хлорид – ионы. Определение основано на реакции хлорид – иона с ионами серебра: к 5 мл воды добавляли 3 капли 5% раствора нитрата серебра и пользуясь таблицей определяли содержание хлорид - ионов.
Сульфат – ионы. Определение основано на реакции сульфат- ионов с ионами бария: к 10мл воды, подкисленной несколькими каплями соляной кислоты, добавляли 0,5мл 10% раствора хлорида бария.
Качественный анализ катионов проводили по методике Л.Ф.Поповой[3].
Катион - натрия. В пробирку с 2-3 каплями исследуемого раствора добавляли равный объем реагента – гексогидроксостибат (5) калия, стеклянной палочкой терли внутреннюю поверхность пробирки. При наличии солей натрия выделяется кристаллический осадок гексагидроксостибата (5) натрия.
Катион – калия.В пробирку с 3-5 каплями раствора добавляли равный объем реагента – гидротартрат натрия, стеклянной палочкой терли внутреннюю поверхность стенок пробирки. При наличии солей калия выпадал белый кристаллический осадок.
Катион – кальция определяли оксалатом аммония – (NH4)2C2O4. В пробирку с несколькими каплями исследуемого раствора добавляли несколько капель реагента. При наличии катионов кальция появляется белый осадок.
Качественной реакцией на ион магнияявляется реакция с гидрофосфатом натрия в присутствии аммонийного буферного раствора
(NH4Cl + NH3H2O). В пробирку с несколькими каплями исследуемого раствора добавляли 2 капли хлорида аммония, 2 капли гидрофосфата натрия и 3 капли водного раствора аммиака. При наличии катионов магния образовывался белый кристаллический осадок.
Mg2+ + NH4Cl + NH3H2O + Na2HPO4 = (NH4)MgPO4 + 2Na+ + NH4Cl + H2O
2.2 Результаты исследования.
Из представленных на этикетках данных можно заключить, что воды Образец 3 и Образец 4, как и заявлено на этикетке, относятся к чистой питьевой воде. Остальные воды относятся к лечебно-столовым.
Результаты химического анализа воды различных марок на содержание заявленных на этикетке катионов и анионов представлены в таблице 1.
Таблица 1. Химический состав воды различных марок
|
Название воды |
Ионы |
Концентрация по данным этикетки |
Концентрация по данным анализа |
|
|
Образец 1 |
SO42- |
150 мг/л |
Ион не обнаружен |
|
|
Mg2- |
Не менее 200 мг/л |
Ион не обнаружен |
||
|
Образец 2 |
SO42- |
300-500 мг/л |
1-10 мг/л |
|
|
Образец 3 |
Cl- |
150-200 мг/л |
Ион не обнаружен |
|
|
Образец 4 |
SO42- |
100-150 мг/л |
1-10 мг/л |
|
|
Ca2+ |
Не менее 30 мг/л |
Ион не обнаружен |
||
|
Na+ , K+ |
Не менее 10 мг/л |
Ион не обнаружен |
||
|
Образец 5 |
Cl- |
300-500мг/л |
300-500мг/л |
|
|
Ca2+ |
300-400мг/л |
300-400мг/л |
||
|
Mg2- |
Не более 100мг/л |
Не более 100мг/л |
||
|
Образец 6 |
Ca2+ |
250–350мг/л |
250–350мг/л |
|
|
Mg2+ |
<50мг/л |
<50мг/л |
||
|
Cl− |
250–350мг/л |
250–350мг/л |
||
|
Образец 7 |
Cl− |
250–350мг/л |
250–350мг/л |
|
|
Ca2+ |
250–350мг/л |
250–350мг/л |
||
|
Mg2+ |
<50мг/л |
<50мг/л |
||
Качественный анализ подтвердил в воде Образец 1 наличие хлорид – иона. Не обнаружено сульфат – ионов (по данным этикетки их 150 мг/л). В пробах данной воды также обнаружены катионы кальция, натрия, калия и не выявлены катионы магния ( их содержание по данным этикетки 150 мг/л).
Вода Образец 2 помутнела не сразу, а через несколько минут, что указывает на содержание сульфат – ионов 1-10 мг/л. По данным этикетки содержание данного вида ионов – 300 – 500 мг/л. Содержание хлорид – ионов по данным качественного анализа подтверждает данные этикетки. Было обнаружено наличие всех заявленных катионов .
Вода Образец 3 дает очень слабую муть, после длительного стояния при определении сульфат – иона (1-10 мг/л). Вода не дает реакции на хлорид – ион , хотя на этикетке заявлено содержание хлорид – иона 150 – 200 мг/л.
Вода Образец 4 при определении сульфат – иона должна давать слабую муть, которая должна появиться сразу (по данным этикетки содержание сульфат – иона – 150 мг/л) , но муть появляется при длительном стоянии, что указывает на содержание сульфат – иона в количестве 1-10 мг/л. При реакции с гидрофосфатом натрия в присутствии аммонийного буферного раствора появился слабый, еле заметный осадок, что говорит о незначительном содержании катионов магния в данной воде. Других ионов не обнаружено.
В воде Образец 5 качественный анализ подтвердил высокое содержание хлорид- и сульфат-ионов (осадок образовался сразу); а так же наличие ионов кальция, магния, натрия и калия.
В воде Образец 6 и Образец 7 качественный анализ подтвердил содержание хлорид ионов, а так же наличие ионов кальция и магния.
III. Заключительная часть
3.1 Вывод.
В ходе исследования установлено, что существует целый ряд бутилированных вод, которые не соответствуют заявленному на этикетках составу. Качественный состав, заявленный на этикетках производителем , из исследуемых нами вод полностью подтвердился для воды Образец 5, Образец 6 и Образец 7. Данная работа может помочь населению в выборе наиболее качественной питьевой воды.
IV.Список используемой литературы.
1.АрабаджиВ.И. Загадки простой воды. М.: Знание, 1973г. – 92с.
2. Лосева К.С. Вода. Л.: 1989г. – 270с .
3. Попова Л.Ф., Качественный анализ. Архангельск: Поморский университет, 2005 г.
4. Прокофьев М.А., Энциклопедический словарь юного химика. М., 1982г. – с. 124 – 125.
5. Савенков А. И. Путь в неизведанное ( как развивать свои исследовательские способности). М.: 2005г. – 94с.
6. Внеклассная работа по химии в сельской школе, составители Андросова В.Г. и другие, М.: Просвещение , 1983г. – 63с.
7. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав.ред. В.А. Володин. – М.: Аванта +, 200 с.444-455.
8. Полная энциклопедия, составитель Т.П. Емельянова. С – Пб: ЗАО «Весь» - 2000г., 367с.
9. Экологический практикум, составители: Попова Л.Ф. и другие, Архангельск, 2000г. – 25с.
V. Приложение
Приложение 1