Экспертиза Качества воды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Долбилов Г.В. 1

---

1Муниципальное автономное образовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2 с углубленным изучением физики, математики, русского языка и литературы"

Хоробрых Л.В. 1

---

1Муниципальное автономное образовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2 с углубленным изучением физики, математики, русского языка и литературы"

Работа в формате PDF

1.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В практике водоснабжения нашего города - г. Верхняя Салда Свердловской области, в основном используются подземные воды и воды открытых водоёмов.
Практическая часть работы заключается в органолептическом и химическом исследовании проб воды на основные показатели качества питьевой воды с использованием методик, тест-систем и тест - комплектов ЗАО «Крисмас+», позволяющих выполнять исследования в условиях аналогичных требованиям государственных стандартов.

Гипотеза исследования: вода из скважин и родников может не соответствовать требованиям СанПин 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»

Цель работы: исследовать в школьной лаборатории качество используемой грунтовой воды из скважин и родниковой воды.

Задачи.

1. Познакомиться с санитарными правилами и нормами качества питьевой воды, методиками отбора и консервации проб воды, методиками качественного и количественного анализа обнаруженных в воде катионов и анионов.

2. Провести исследование органолептических и химических свойств воды.

3. Оценить пригодность воды из источников к употреблению населением города.

Объект исследования: вода из скважин, родников, водопроводная вода.

Предмет исследования: органолептические и химические показатели воды.

Методы исследования, используемые в работе это - анализ теоретических источников, экспериментальное определение органолептических и химических свойств воды, метод сравнительного анализа результатов исследования, оценка экологического состояния объектов.

Мое исследование проводилось с декабря 2018 года по февраль 2019 года.

Основная часть

Определение интенсивности запаха воды

Выполнение анализа: 100 мл исследуемой воды при комнатной температуре наливают в колбу вместимостью 150–200 мл. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом, встряхивают вращательными движениями, сдвигают стекло и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают на водяной бане до 50-60°С и также оценивают интенсивность запаха воды в баллах¹⁹,

Определение вкуса и привкуса

Различают 4 вида вкуса: солёный, кислый, сладкий, горький. Остальные вкусовые ощущения называют привкусами.

Выполнение анализа: Испытуемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживают на 3-5 сек. И определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса воды в баллах¹⁴

Определение цветности воды

Колориметрический цилиндр наливают 100 мл профильтрованной исследуемой воды и, рассматривая сверху, через всю толщу жидкости на белом фоне, определяют её цветность: бесцветная, светло-бурая, желтоватая.

Цветность может быть обусловлена растворёнными и взвешенными частицами минерального и органического происхождения. И определяется ГОСТ 31868-2012 Вода. Методы определения цветности¹²

Таблица 1

Вывод.

1. Интенсивность запаха воды при температуре 20°С во всех образцах отсутствует, при температуре 60°С - не значительна.

2. Интенсивность вкуса и привкуса во всех образцах соответствует требованиям СанПиН²⁰.

3. Все образцы воды бесцветны.

2. Методы химического анализаводы

1. Определение концентрации водородных ионов (рН)

Определение рН проводят калориметрическим методом (Приложение 1): полоску универсальной лакмусовой бумаги пропитывают исследуемой водой и появившееся окрашенное пятно сравнивают со стандартной цветной шкалой

Открытие ионов двухвалентного железа¹

К 5 мл. исследуемой воды прибавляют 0,1г. гидросульфата калия и 1г. красной кровяной соли. Примерное содержание двухвалентного железа определяют по сине-зелёному цвету раствора. (Приложение 2)

Таблица 2

Открытие ионов трехвалентного железа¹

К 5 мл. природной воды добавляют 1-2 капли конц. раствора соляной кислоты и 5 капель 10% раствора роданида аммония. В зависимости от содержания железа в растворе интенсивность окраски меняется к красному (Приложение 3).FeCl₃ + 3NH₄CNS = Fe(CNS)₃ + 3NH₄Cl

Таблица 3

Открытие сульфат-ионов¹

К 5 мл. исследуемой воды приливают 4 капли 10% раствора HCl и столько же капель 5% раствора BaCl₂. Содержимое пробирки нагревают. В присутствии сульфат-ионов выпадает осадок или появляется муть.

Таблица 4

Открытие хлорид-ионов¹.

К 5мл. исследуемой воды приливают 3 капли 10% раствора нитрата серебра, подкисленного азотной кислотой. Появление осадка или мути указывают на наличие анионов хлора (Приложение 4) Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓

Таблица 5

Открытие нитрит-ионов¹.

Для анализа берут 10мл. исследуемой воды, к ней прибавляют 2 капли серной кислоты (конц. 1:3), 3 капли 3% раствора иодида калия. Образующийся при реакции йод выпадает в виде темно-серого осадка и окрашивает раствор в бурый цвет. 2I^- + 2NO₂^- + 4H⁺ = I₂↓ + 2H₂O + 2NO↑

Для того чтобы подтвердить наличие йода, к образовавшемуся бурому раствору прибавляют 3 капли крахмального клейстера. При этом раствор окрашивается в интенсивно синий цвет в следствии образования адсорбционного соединения йода с крахмалом.

Определение органических веществ¹

Берут 2 пробирки: в одну наливают 5-6 мл. дистиллированной воды, в другую – столько же испытуемой воды. В обе пробирки добавляют по капле 0,5% раствора пергамента калия. В дистиллированной воде окраска остаётся. Исчезновение окраски говорит о присутствии органических веществ. По числу капель раствора пергамента калия определяют количество примесей органических веществ.

Определение жёсткости воды¹.

В колбу наливают 100мл исследуемой воды. По каплям прибавляют мыльный раствор до образования неисчезающей в течении 5 минут пены. Считают количество капель мыльного раствора, прибавленных к исследуемому раствору. Затем, мерным цилиндром отмеряют 100мл дистиллированной воды и выливают её в колбу на 250мл. Прибавляют из пипетки, считая капли, мыльный раствор до образования пены, неисчезающей в течении 5 минут (Приложение 5).

Определяем жёсткость исследуемой воды, зная, что 5 капель мыльного раствора соответствуют 1 градусу жёсткости. Для этого из общего числа капель мыльного раствора, пошедшего на образование пены в исследуемой воде, вычесть число капель мыльного раствора пошедшего на образование пены в дистиллированной воде и разделить на 5. количество капель соответственны 1 градусу жёсткости. Мягкая вода – жёсткость до 10, умеренная – до 20, очень жёсткая – 30. Для приготовления мыльного раствора:

Измельчают и отвешивают на весах 5 г хозяйственного мыла. Навеску мыла высыпают в колбу на 100мл и прибавляют 45мл дистиллированной воды. Растворяют при нагревании всё мыло.

3. Методы химического анализа воды с использованием Тест- систем

1. Определение водородного показателя воды «рН»¹⁷

1. Налейте в пробирку анализируемую воды до отметки «5мл», предварительно ополоснув несколько раз пробирку анализируемой водой.

2. Добавьте пипеткой около 0,10мл раствора универсального и встряхните пробирку.

3. Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для этого пробирку с пробой поместите на белое поле контрольной шкалы и, освещая пробирку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение рН. (Приложение 6)

2. Определение содержания ионов – аммония¹⁹

Налейте анализируемую воду в колориметрическую пробирку до метки « 5мл», предварительно ополоснув 2-3 раза анализируемой водой.

Добавьте в воду 0,01 г сегнетовой соли (несколько кристаллов) и туда же пипеткой 0,25 мл (8 капель) реактива Несслера. Содержимое пробирки перемешайте встряхиванием .

Оставьте пробирку на 2 мин для завершения реакции.

Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для этого пробирку с пробой держите над белым полем контрольной шкалы на расстоянии 1 см от поверхности. Освещая пробирку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации ионов аммония в мг/л. (Приложение 7)

Определение содержания хлоридов

Массовая концентрация хлорид-ионов определяется с помощью тест-комплект «Хлориды» ЗАО «Кристмас+». В качестве индикатора используется хромат калия, который реагирует с избытком азотнокислого серебра, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Титрование выполняется в пределах рН 5,0-8,0. Используемый метод соответствует ИСО 9297.

1. Ополосните мерную склянку несколько раз анализируемой водой. Поместите в склянку объем пробы в соответствии с табл. 26, используя для точности пипетку-капельницу. При необходимости разбавьте анализируемую пробу дистиллированной водой до метки «10 мл».

2. Добавьте пипеткой 3 капли раствора хромата калия. Закройте склянку пробкой и перемешайте раствор.

3. Соедините шприц-дозатор с пипеткой для титрования. С помощью шприца наберите в пипетку для титрования раствор нитрата серебра.

4. Постепенно, по каплям титруйте содержимое пробирки раствором азотнокислого серебра при перемещении до появления неисчезающей оранжево-желтой окраски раствора. Определите объем раствора азотнокислого серебра, израсходованного на титрование (V_AgNO3, мл).

5. Рассчитайте концентрацию хлорид-иона (С_ХЛ, мг/л) в анализируемой воде по формуле:

С_ХЛ = = * 1775

где: V_AgNO3 – объем раствора азотнокислого серебра, израсходованный на титрование, мл;

Н – концентрация раствора азотнокислого серебра, 0,05 моль/л;

V_A – объем воды, взятой на анализ, мл;

35,5 – эквивалентная масса хлора;

1000 – коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л.

Определение содержания железа

Используемый метод определения железа является унифицированным на основе ГОСТ 4011-72¹⁵:Ополосните мерную склянку несколько раз анализируемой водой. Налейте в склянку пробу воды до метки «10 мл». Используя универсальную индикаторную бумагу и пипетку-капельницу а также, в зависимости от рН среды, растворы гидроксида натрия либо соляной кислоты, доведите рН пробы до рН=4-5. (Приложение 8)

Добавьте в ту же склянку пипеткой-капельницей 4-5 капель раствора солянокислого гидроксиламина (около 0,2 мл). Склянку закройте пробкой и встряхните для перемешивания раствора.

Добавьте разными пипетками поочерёдно 1,0 мл ацетатного буферного раствора и 0,5 мл раствора орто-фенантролина. После каждого прибавления склянку закройте пробкой и встряхните для перемешивания раствора.

Раствор в склянке оставьте на 20 мин для полного развития окраски.

Проведите колориметрирование пробы. При визуально-колориметрическом определении склянку с пробой поместите на белое поле контрольной шкалы. Освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, наблюдайте окраску раствора сверху вниз. Определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации железа общего в мг/л.

Определение содержания меди

Извлеките индикаторную полоску из пакета.

Отрежьте от индикаторной полоски рабочий участок размером около 5х5 мм

Опустите, не снимая полимерного покрытия, рабочий участок в анализируемую воду на 5-10 с.

Определите концентрацию катионов Cu²⁺, сравнив через 3 мин. окраску участка с образцами на контрольной шкале. За результат анализа принимайте значение концентрации, соответствующее ближайшему по окраске образцу шкалы.

Определение содержания нитратов

Количественное экспресс-определение концентрации нитрат-ионов в воде определяется с помощью тест-комплекта «Нитраты» ЗАО «Кристмас+». Метод определения нитрат-ионов аналогично ГОСТ 33045-2014и основан на предварительном восстановлении нитрат-ионов до нитрит-ионов с последующим образованием азокрасителя в результате реакции нитрит-иона с реактивом Грисса.

1. Отберите 3,0 мл пробы в градуированную пробирку, предварительно ополоснув её анализируемой водой. Доведите объём дистиллированной водойдо 12 мл, закройте пробкой, перемешайте.

2. Добавьте к содержимому пробирки 1 мерную ложку реактива Грисса. Излишки реактива снимите с ложки любым удобным способом (например, другой мерной ложкой). Закройте пробирку пробкой и встряхните для перемешивания раствора. (Приложение 9)

3. Добавьте в пробирку 1 мерную ложку порошка восстановителя. Закройте пробирку пробкой и тщательно перемешайте.

4. Оставьте пробирку на 30 минут для полного развития окраски, периодически встряхивая содержимое пробирки.

5. Перелейте раствор из пробирки в склянку для колориметрирования до метки «10», стараясь не допустить попадания осадка в склянку.

6. Проведите визуально колориметрирование пробы, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соотвествующее ему значение концентрации нитрат-ионов в воде в мг/л.

7. Определение содержания нитритов¹⁷.

Ополосните колориметрическую пробирку несколько раз анализируемой водой. Налейте в пробирку пробу воды до метки «5 мл».

Добавьте в пробирку к пробе содержимое одной капсулы реактива Грисса.

Закройте пробирку пробкой и перемешайте раствор в пробирке встряхиванием до растворения кристаллов реактива.

Пробирку с раствором оставьте на 20 минут до полного завершения реакции. Выполните колориметрирование пробы. При визуально-колориметрическом определении пробирку с пробой пометите на белое поле контрольной шкалы. Освещая пробирку рассеянным белым светом достаточной интенсивности наблюдайте окраску раствора сверху вниз. Определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации нитрит-иона в мг/л.

4. Результаты исследований.

Химический состав подземной воды в скважине № 1

Таблица 6

Химический состав подземной воды в скважине №2

Таблица 7

Химический состав подземной воды родника по ул. III Интернационала

Таблица 8

Химический состав подземной воды родника по ул. Р. Люксембург

Таблица 9

По большинству показателей pH родниковой воды и воды из скважин соответствует нормам СанПин 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды центральных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.» Сульфаты и хлориды обнаружены во всех пробах, но их концентрация не превышает предельно допустимую концентрацию в соответствии с нормами СанПин 2.1.4.1074-01.

В родниковой воде не обнаружены органические соединения. Используемые методы исследования не позволили обнаружить в исследуемых пробах воды органические соединения. Общая жесткость родниковой воды и воды скважин 1 и 2 не превышает допустимые нормы.

Однако, в воде родника по ул. III Интернационала, в скважине №2 было обнаружено превышение допустимых концентраций ионов меди.

В воде скважины № 2 содержатся предельные значения концентрации ионов аммония, нитрат и нитрит ионов.

Заключение

В ходе работы над проектом я познакомился с основными органолептическими и физико-химическими показателями, определяющими качество питьевой воды, методами отбора и консервации проб воды, санитарными правилами и нормами содержащими нормативно закрепленные предельно допустимые концентрации веществ. Работы мной были выполнены исследования по определению органолептических показателей воды, использую полуколичественные методы, я определил содержание катионов, анионов, и органических веществ в исследуемой воде.

Выдвинутая в начале исследования гипотеза о возможном превышении в грунтовой воде предельно допустимых концентраций веществ частично подтвердилась. Содержание ионов меди в воде 2 – ух источников превышает допустимые концентрации. Также в пробах воды были обнаружены предельные значения по содержанию ионов железа и нитрат-ионов, предельные значения жёсткости воды.

Проведенная мной оценка экологического состояния воды скважин стала полезной информацией для их владельцев, а с оценкой показателей родниковой воды я познакомил учащихся Школы № 2. Я считаю, что в дальнейшем мне будет полезен полученный в ходе работы опыт организации и проведения эксперимента, анализа и оценки полученных данных.

Список литературы

Афанасьев М.А. Количественные опыты по химии, - М.: Просвещение, 1972 . - 87 с.

Габриелян О.С. Химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений, — М. Дрофа , 2018. – 288 с.

ГОСТ 31940-2012 Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_31940-2012

ГОСТ Р 56237-2014 (ИСО 5667-5:2006) Вода питьевая. Отбор проб на станциях водоподготовки и в трубопроводных распределительных

5ФР 1.31.2018.30110 Количественный химический анализ вод. Методика измерений рН проб вод потенциометрическим методом http://www.opengost.ru/iso/4126-pnd-f-14.1234.121-97-kolichestvennyy-himicheskiy-analiz-vod.-metodika-vypolneniya-izmereniy-rn-v-vodah-potenciometricheskim-metodom.html

ГОСТ 4388-72. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации меди http://docs.cntd.ru/document/gost-4388-72системах

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_31861-2012

ГОСТ Р 55684-2013 Вода питьевая. Метод определения перманганатной окисляемостиhttp://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_%D0%A0_55684-2013

ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_4245-72ГОСТ 31954-2012 Вода питьевая. Методы определения жесткости http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_31954-2012

ГОСТ 31869-2012 Вода. Методы определения содержания катионов (аммония, бария, калия, кальция, лития, магния, натрия, стронция) с использованием капиллярного электрофореза http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_31869-2012

ГОСТ 31868-2012 Вода. Методы определения цветности http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_31868-2012

ГОСТ 31865-2012 Вода. Единица жесткости http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_31865-2012

ГОСТ Р 57164-2016 Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности https://allgosts.ru/13/060/gost_r_57164-2016

ГОСТ 4011-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_4011-72

ГОСТ 33045-2014 Вода. Методы определения азотсодержащих веществ http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_33045-2014

Дополнение к «Руководству по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки/ Под ред. к.х.н. Муравьёва А.Г. - Изд. 2 — е, переработанное и дополненное - СПб .: Крисмас+, 2015. – 55 с.

Муравьёв А.Г., Н.А. Пугал, В.Н. Лаврова Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт — инструкций / Под ред. к.х.н. Муравьёва А.Г. - СПб.: Крисмас+, 2003.- 176 с.

Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки/ Под ред. к.х.н. Муравьёва А.Г. - Изд. 2 — е, переработанное - СПб .: Крисмас+, 2012. – 264 с.

СанПин 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» http://meganorm.ru/Index2/1/4294846/4294846957.htm

СанПиН 2.1.4.1176-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения, санитарная охрана источников.» http://internet-law.ru/stroyka/doc/10948

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9