VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Скажи мне, что ты пьёшь...

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Макаров И.Н. 1

---

1МСОШ №4

Бадеева Н.Б. 1Макарова С.П. 2

---

1МСОШ №4 г.Тейково Ивановская область

2МСОШ №10 г.Тейково Ивановская область

Работа в формате PDF

2.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Земля - водная планета, на которой качество воды

определяет качество жизни. Хорошая вода - хорошая жизнь.

Плохая вода – плохая жизнь. Нет воды - нет жизни.

Питер Блэйк

Введение

Цель работы: сравнить химический состав минеральной воды «Ессентуки-4», выпускаемой в стеклянной и пластиковой таре.

Задачи:

Изучить литературные источники информации.

Провести анкетирование учащихся и проанализировать результаты опроса.

Поставить эксперимент, доказывающий влияния минеральной воды на растения.

Осуществить органолептическую оценку минеральных вод.

Провести качественный анализ химического состава минеральной воды.

Сравнить полученные данные, в том числе с показателями по ГОСТ.

Сделать выводы.

Гипотеза: химический состав минеральной воды, выпускаемой в стеклянной и пластиковой таре одинаков.

Актуальность выбранной темы обусловлена остро стоящей проблемой настоящего времени – фальсификацией товаров, а также недостаточностью знаний при выборе продуктов питания.

Объект исследования: вода минеральная природная питьевая лечебно-столовая «Ессентуки-4», производитель: ООО «Аква-Вайт».

Предмет исследования: химический состав минеральной воды.

Методы исследования: анализ литературных данных,анкетирование,качественный анализ и сравнение образцов минеральной воды.

Практическая значимость: полученные результаты необходимы для оценки качества поставляемой потребителю минеральной воды.

Вклад автора: экспериментальные исследования проведены лично автором. Разработка оптимальных методик, планирование эксперимента, обсуждение результатов выполнены под руководством научного руководителя.

Обзор литературы

Общие представления о минеральной воде.

«Мы — то, что мы едим». Это утверждение, верно, но гораздо правильнее было бы сказать, мы — то, что мы пьем. Ни одна наша клетка не может выполнять свои функции без помощи воды, поэтому регулярно и качественно восполнять запасы жидкости в организме жизненно необходимо. Все эксперты сходятся во мнении, что лучше всего для этой цели подходит вода [6].

В последнее время мы всё реже пьём водопроводную воду и всё чаще используем купленную в магазине. Бутилированную воду в магазинах часто берём не глядя. Правильно ли это?

На самом деле внешне одинаковая прозрачная влага отличается не только ценой. Есть вода очень вредная. Особенно для некоторых людей. Как выбрать то, что вам нужно и что безопасно?

Альтернативу искусственным жидкостям составляют минеральные воды – они полностью натуральны, их состав такой же, как и в природном источнике. В них может быть много солей или мало, они могут быть столовыми водами на каждый день или лечебными, которые нужно пить только по рекомендации врача, но это всегда натуральные воды.

Минеральная вода – вода, содержащая биологически активные минеральные и органические компоненты, обладающая специфическими физико-химическими свойствами. Уникальность структуры и свойства минеральных вод связаны с особыми условиями формирования их в недрах земли. Состав минеральной воды обусловлен историей геологического развития, характером тектонических структур и другими особенностями территории [8].

Первые сведения о лечебных свойствах минеральных вод можно найти в индийских Ведах, которые датируются XV в. до н.э. Минеральной и пресной водой пользовались для лечебных и гигиенических целей древние вавилоняне, египтяне, евреи, ассирийцы. Гиппократ усовершенствовал технику лечения с помощью воды, которую позднее стали применять не только в Древней Греции. Остатки древних сооружений у целебных водоемов встречаются на Кавказе, где не только купались, но и лечились минеральными водами. От поколения в поколение передавались здесь устные предания о чудодейственных свойствах вод, бьющих из-под земли [3].

В зависимости от назначения минеральных вод различают:

столовые - уровень минерализации не превышает 1 г/л; способны нормализовать функцию пищеварительных органов; ценны чистотой и безвредностью для организма; можно использовать без консультации врача, пить без ограничений, сочетая природный вкус и пользу для здоровья;

лечебно-столовые - уровень минерализации в рамках 1-10 г/л, отличаются приятными вкусовыми качествами, оказывают лечебное, профилактическое, воздействие на организм; могут потребляться на нерегулярной основе относительно здоровыми людьми;

лечебные - уровень минерализации более 10 г/л, не подходят для утоления жажды, а только для лечения и принимаются по назначению врача в соответствующей дозировке при определенной методике потребления.

По статистике, за год житель России выпивает 12 литров минералки (столовой, лечебно-столовой и лечебной). В день получается 32 миллилитра [11].

Лечебно-столовые воды производятся по ГОСТ Р 54316-2011 "Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия" [7]. В этом документе четко указаны свойства и показатели, которым должна соответствовать каждая минеральная вода. Поэтому проведя химический анализ воды, можно точно сказать, была ли она разлита из источника, указанного на этикетке, или нет.

Минеральная вода «Ессентуки».

«Ессентуки» — знаменитая минеральная вода, знакомая многим из нас с детства. Это часть нашей истории, традиций семьи и страны, часть национального наследия (рис. 1) [10].

«Ессентуки» добываются рядом с одноименным городом-курортом, расположенном на высоте 640 м над уровнем моря. На территории эколого-курортного региона Кавказских

Минеральных Вод. Природа формирует «Ессентуки» на протяжении более 800 лет. Дождевая и талая вода, проходя через породу Кавказских гор, насыщается микроэлементами и газами, и выходит на поверхность с глубины более 800 м.

Первое упоминание о минеральном источнике датируется 1811 г., когда знаменитый московский врач Фёдор Петрович Гааз обнаружил соляно-щелочные ключи близ реки Бугунты (Ставропольский край). В 1823 г. Профессор Александр Петрович Нелюбин пронумеровал и изучил Ессентукские источники (в соответствие с перечнем находок). Самыми богатыми по объёму воды и минеральному составу оказались ключи пол номерами 4 и 17 [10].

В настоящее время существуют 2 основных вида натуральной минеральной воды «Ессентуки»: «Ессентуки-4» (скважина №49 Э) - вода средней минерализации с мягким вкусом и широким спектром воздействия на организм; и «Ессентуки-17» (скважина №46) - вода высокой минерализации с насыщенным вкусом и более сильным воздействием на организм[2].

Медицинские исследования доказали, что эта вода улучшает работу и оказывает благоприятное действие на:

- общее состояние организма и сопротивляемость стрессу;

- работу желудка и кишечника, сердечно-сосудистой системы, почек, печени и поджелудочной железы;

- лечение сахарного диабета;

- водно-солевой баланс;

- выведение токсинов и шлаков.

Стекло и пластик.

Самый распространенный материал для изготовления бутылок для воды — пластик. В качестве сырья чаще всего используется полиэтилентерефталат — ПЭТ (ПЭТФ). Обозначается специальным значком — треугольником с цифрой 01 внутри и надписью PET или PETE (рис. 2а). Полиэтилентерефталат хорошо

поддается переработке и вторичному использованию и считается одним из самых безопасных видов пластика. Достоинства: ПЭТ-бутылки легкие, прочные, их удобно использовать и перевозить. В них разливают не только воду, но и соки, лимонады и другие прохладительные напитки. Недостатки: бутылки из этого пластика не рекомендуется использовать повторно, а главное — ни в коем случае не наливать в них горячие или даже теплые напитки: при нагревании (например, на солнце) из пластиковых бутылок выделяются токсичные вещества. ПЭТ тара пропускает ультрафиолетовые лучи и кислород, и при длительном хранении это может сказаться на качестве воды.

Значительно реже для упаковки воды используется другой вид пластмассы - поливинилхлорид (ПВХ). Обозначается треугольником с цифрой 03 и надписью PVC (рис. 2б). Поливинилхлорид называют пластиком-отравителем. По данным исследований, содержащийся в нем канцероген винилхлорид обладает способностью проникать в продукты питания, а затем и в организм человека. Достоинства: низкая стоимость. Недостатки: высокая токсичность: процесс производства, использования и утилизации ПВХ сопровождается образованием большого количества диоксинов (опасных ядов) и других токсичных химических веществ.

Прежде чем купить воду в пластиковой бутылке, обратите внимание, есть ли у нее запах. Качественный пластик не пахнет ничем. Если вы ощущаете запах пластика, откажитесь от покупки. Это значит, что изготовитель использовал низкокачественное сырье или нарушил технологию производства, и в воду из бутылки могли попасть вредные вещества, такие, как ацетальдегид, обладающий резким запахом и канцерогенным действием.

Лучшей тары для любых пищевых продуктов и напитков, чем стекло, пока не придумали. Стекло химически инертно, и вода не вступает в реакцию с его компонентами. Раньше стеклянная тара широко использовалась, и многие помнят, как покупали воду, лимонад и другие напитки в одинаковых стеклянных бутылках, а потом сдавали их. И это было не только экономически выгодно, но и наносило меньший вред экологии. Конечно, у стеклянной тары есть свои недостатки: во-первых, она дороже пластика, а во-вторых, она тяжелая и бьется, и ее неудобно перевозить. Поэтому она не так распространена, как пластик, и в основном используется для минеральной воды [9].

Экспериментальная часть

Для эксперимента были взяты образцы минеральной природной питьевой лечебно-столовой воды «Ессентуки-4», производитель: ООО Универсальный завод розлива минеральной воды «Аква-Вайт» (рис. 3). Образец №1– вода в таре из полиэтилентерефталата (PET), объёмом 1.5 л (средняя цена – 25 руб.). образец №2 – вода в стеклянной таре, объёмом 0.5 л (средняя цена – 45 руб.).

Результаты анкетирования

С целью выявления информации о знании, популярности, перспективах использования минеральной воды нами был проведён социологический опрос. В опросе принимали участие 30 человек – учащиеся 4 класса, которым предстояло ответить на несколько вопросов.

Результаты социологического опроса представлены на диаграммах (рис 4). Таким образом, можно сделать вывод, что младшие школьники редко употребляют минеральную воду, а о её лечебных свойствах не знают. Кроме того, чаще приобретают напитки в пластиковой таре.

Результаты данного опроса доказали актуальность настоящего исследования.

Определение органолептических характеристик.

2

1

По органолептическим показателям оба образца минеральной воды соответствуют стандартам – это прозрачные, бесцветные жидкости, без запаха, без посторонних включений, не имеющие естественного осадка минеральных солей. Вода имеет приятный вкус, более насыщенный – для образца №2. При первом открытии бутылок выделяется большое количество пузырьков углекислого газа, больше – для образца №2 (рис. 5).

3.3. Определение объёма.

Объем воды в бутылках определяли измерением с помощью мерных цилиндров при температуре 20 ± 1 °С. Минеральную воду, укупоренную в бутылки, поместили в воду и выдерживали в течение 1 ч. Содержимое бутылок осторожно перелили по стенке в сухой мерный стакан. Объем минеральной воды

определяют по нижнему мениску с погрешностью, не превышающей цены деления цилиндра. Для обоих образцов реальный объём жидкости соответствует заявленному на этикетках объёму (рис 6).

Определение кислотности.

Для определения кислотности использовали универсальный индикатор. Оба образца имеют одинаковое значение pH, равное 6,5, что соответствует слабокислой среде (рис. 7).

Исследования влияния воды на скорость прорастания семян.

Для проведения эксперимента были взяты семена кресс-салата «Забава» (рис. 8). На ватные диски, промоченные минеральной водой, поместили несколько семян, и оставили образцы на свету при комнатной температуре. Для сравнения делали пробу с обычной водопроводной водой. На второй день наблюдений все семена, замоченные в обычной воде, проросли. Семена в опытных образцах 1 и 2 только набухли. Ещё через два дня семена в минеральной воде (1 и 2) не изменились, в то время как в обычной воде появились листочки (рис. 9).

Результаты данного эксперимента доказывают непригодность минеральной воды для проращивания и полива растений вследствие большого содержания солей. Это следует иметь в виду и людям, употребляющим данную минеральную воду.

Определение химического состава.

Для осуществления данного эксперимента проводились качественные реакции на катионы и анионы, которые должны присутствовать в образцах, соответственно этикетке производителя. Результаты эксперимента представлены в таблице 2.

В основе методики исследования качественного состава и свойств вещества лежат качественные реакции на ионы неорганических соединений [5]. Использованы следующие химические реакции:

Для определения гидрокарбонат-ионов HCO₃^- к воде добавляется раствор соляной кислоты. Выделение газа и его интенсивность позволяет судить о наличии данного аниона:

HCO₃^- + Н⁺ = H₂O + CO₂↑, выделение пузырьков газа (см. Приложение, рис. 1).

Определение хлорид-ионов Cl^-осуществляли с помощью раствора нитрата серебра. Появление белого творожистого осадок указывает на наличие хлорид-ионов: Cl ^- + Ag⁺ = AgCl↓, белый осадок (см. Приложение, рис. 2).

Определение сульфат-ионов SO₄^2- проводилось с помощью раствора хлорида бария. Выпадение белого, нерастворимого в сильных кислотах, осадка свидетельствует о присутствии данных ионов:

SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄↓, белый осадок (см. Приложение, рис. 3).

Наличие ионов калия и натрия, K⁺ и Na⁺, определялось по изменению окрашивания пламени. Смачивали медную проволоку, раствором HCl и прокаливли до тех пор, пока окрашивание не исчезло. Раскалённую проволоку опустили в минеральную воду и внесли в несветящуюся часть пламени. Бледно – фиолетовое окрашивание пламени указывает на присутствие ионов калия. Ионы натрия окрашивают пламя в ярко жёлтый цвет (см. Приложение, рис. 4).

Определение наличия катионов кальция Ca²⁺ проводилось с помощью раствора фосфата натрия. Помутнение раствора доказывает наличие катионов кальция: 3Ca²⁺+ 2PO₄^3- = Ca₃(PO₄)₂↓, белый осадок (см. Приложение, рис. 5).

Определение наличия катионов магния Mg²⁺ проводилось с помощью раствора гидроксида натрия. Выпадение прозрачного хлопьевидного осадка доказывает наличие ионов магния:

Mg^2- + 2OH^- = Mg(OH)₂↓, бесцветный осадок (см. Приложение, рис. 6).

7. Для определения катионов железа Fe²⁺ к минеральной воде приливаем светло-розовый раствор перманганата калия. В случае положительной реакции цвет среды меняется на желтовато-бурый (см. Приложение, рис. 7).

8. Катионы свинца Pb²⁺определяли, добавив к 10 мл пробы минеральной воды 1 мл раствора К₂СrO₄ (10 г растворяют в 90 мл дистиллированной воды). Если в результате реакции образуется желтый осадок, то содержание катионов свинца более 20 мг/л: Рb²⁺ + СrО^2- = РbСrO₄↓, жёлтый осадок (см. Приложение, рис. 8).

9. Для определения присутствия борной кислоты остаток, полученный после выпаривания, растворяют в 10 мл кипящего спирта 96 %. К 3 мл полученного раствора прибавляют 1 мл концентрированной серной кислоты и перемешивают. При зажигании смесь должна гореть пламенем, окаймленным зеленым цветом (см. Приложение, рис. 9).

Определение общего количества солей.

Для данного эксперимента выпаривали определённое количество жидкости, после чего определяли массу сухого остатка (рис. 10). В воде "Ессентуки №4" должно быть от 7 до 10 граммов минеральных солей на 1 л и определенное соотношение солей. В данных образцах обнаружили завышенное значение: 12,0 г/л. Это свидетельствует о дополнительной минерализации продукта.

Основные итоги и выводы

Напитки являются неотъемлемой частью ежедневного рациона любого человека. Тем не менее, пожалуй, каждый из нас периодически задумывается о том, что и в каких количествах следует пить, чтобы не нанести вреда своему здоровью. Минеральную воду человек использует с незапамятных времен. Она применяется в лечебных и профилактических целях в зависимости от состава и назначения.

Данные анкетирования показали, что учащиеся нашей школы не знают о целебных свойствах минеральной воды, не берут во внимание состав при покупке воды, поэтому необходимо провести просветительскую работу в этом направлении через выступление на классных часах, посвященных здоровому образу жизни.

Таблица 2. Результаты качественного исследования образцов воды 1 и 2.

* условные обозначения в таблице: – -видимых изменений нет, отсутствие определяемого иона; + - помутнение раствора или незначительное выделение газа, небольшое количество определяемого иона; ++ - значительное выпадение осадка или выделение газа, существенное количество определяемого иона.

Эксперимент с прорастанием семян салата показал, что минеральная вода оказывает влияние на исследуемый процесс. Минеральные соли, содержащиеся в воде, замедляют прорастание семян. Это обусловлено значительным содержанием солей.

Минеральные воды исследуемых образцов 1 и 2 соответствуют своему назначению и качеству. Таким образом, наша гипотеза подтвердилась.

Химический состав обоих исследуемых образцов минеральных вод соответствует указанным данным на этикетках и требованиям ГОСТ. Однако наблюдалось повышенное содержание солей, что свидетельствует о дополнительной минерализации продукта. Незначительные расхождения между результатами качественного анализа двух образцов (см. табл. 2) можно объяснить особенными свойствами материала упаковки продукта.

Нет никакой разницы, покупать воду в стекле или в пластике, если вы не собираетесь ее долго хранить. Стекло намного дольше сохраняет продукт, а пластик «дышит», и воду, которую разливают в нем, приходится дополнительно насыщать углекислым газом. В пластике срок годности воды не более одного года, а в стекле минералка может жить до двух лет [11].

Чтобы быть абсолютно уверенными в том, что вы не пьете воду, перенасыщенную веществами, не оказывающими положительного влияния на ваше здоровье, старайтесь чаще покупать напитки в стеклянных бутылках. Если вы все же по разным причинам выбираете воду в пластиковой таре, следите за тем, чтобы он была сделана из жесткого пластика – он содержит меньше пластификаторов [1]. Для выбора «правильной минералки» следуйте нескольким рекомендациям [10]:

Минеральная вода – это богатство, подаренное нам природой [4]. Несомненно, лучше получать лечение минеральной водой на курорте возле источника, но не каждый может себе это позволить в силу разных причин. Альтернативой в таких случаях выступает бутылочные минеральные воды…

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вредна ли для здоровья вода в пластиковых бутылках? – KM-RU. 10.12.2013.

2. Ессентуки сегодня. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://essentuki-today.ru.

3. Коханович М.В. Минеральные воды Крыма. – Симферополь: Крым, 1964. – 174 с.

4. Красивые высказывания о воде. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://fb.ru/article/276494/krasivoe-vyiskazyivanie-o-vode.

5. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т. 1, Теоретические основы. Качественный анализ. – М.: Химия, 1970. – 472 с.

6. Минеральная вода — лечит или калечит? Росконтроль – журнал. 09.02.2015.

7. Национальный Стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 54316 – 2011. Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия. Издание официальное, 2011. – 42 c.

8. Рогозина А., Филиппова Ю. Исследование минеральной воды «Нарзан». МБОУ СОШ № 1 г. Вяземского.Краевой конкурс научно-исследовательских и прикладных проектов учащихся старших классов по теме охраны и восстановления водных ресурсов. Российский национальный конкурс водных проектов старшеклассников – 2014.

9. Стекло или пластик: какая тара для воды лучше? Росконтроль – журнал. 25.05.2017.

10. Тесамыеессентуки. [Электронныйресурс] — Режимдоступа. — URL: nni.info/novost/te-samyye-yessentuki-interesnyye-fakty-iz.

11. Это Кавказ. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://etokavkaz.ru/proizvodstvo/vsya-pravda-o-mineralnoi-vode.

ПРИЛОЖЕНИЕ.