Исследования воды Пуровского района ЯНАО

VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследования воды Пуровского района ЯНАО

Ващенко Е.Д. 1
1МБОУ ДО "центр естественных наук"
Карамова Л.Ф. 1
1МБОУ ДО "центр естественных наук"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Всем, даже маленьким детям давно известно, что без воды нет жизни на Земле. Она является самой распространенной и в то же время необыкновенной жидкостью на нашей планете. Вода составляет большую часть живых организмов, которые населяют планету. Внутри каждой клеточки организма есть вода. То есть все, что мы выпиваем, проходит через организм человека, словно ручей.

Каждый из нас нуждается в чистой воде. Она - основа здоровой жизни. К сожалению, мы не можем полагаться на чистоту воды прямо из крана. Даже если она прозрачна на вид и отсутствует неприятный запах, вода содержит невидимые невооруженным глазом загрязнения, которые являются угрозой для нашего здоровья. Из воды, поступающей к нам через водопровод, в настоящее время выделено свыше двух тысяч различных загрязнений [1].

Актуальность данной работы заключается в том, что жизнь человека напрямую связана с качеством питьевой воды. Она играет важнейшую роль в жизнедеятельности организма. Ухудшение экологической ситуации приводит к появлению в пресной воде нежелательных примесей. Для того, чтобы узнать химический состав воды, необходимо регулярно брать пробы и проводить анализы.

Цель исследования: ознакомиться с качеством воды Пуровского района ЯНАО и ее влиянием на здоровье человека.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования:

На основании анализа научной литературы по теме исследования выяснить значение воды в жизни человека;

Изучить виды загрязнения воды;

Выбрать методы исследования;

Провести анализ проб воды из различных источников Пуровского района ЯНАО;

Объекты исследования:

Проба №1 – Питьевая водопроводная вода в МБОУ ДО «ЦЕН» в г. Тарко-Сале

Проба №2 – Вода из фильтра

Проба №3 – Дистиллированная вода

Проба №4 – Вода из реки Пяку-Пур, Пуровского района ЯНАО

Гипотеза: использование водопроводной воды без предварительной очистки может нанести вред организму.

Основные этапы исследования:

анализ научной литературы;

экспериментальное определение наличия вредных веществ во взятых пробах;

апробация полученных результатов исследования;

оформление результатов исследования;

представление результатов исследования.

Практическая значимость работы: данную работу можно использовать на занятиях объединения «Химия для любознательных», а также для проведения бесед и классных часов о том какая вода течет из нашего крана, содержатся ли в ней вредные вещества и на сколько безопасно ее пить.

Результаты данной работы можно применять при мониторинге и диагностике экологического состояния воды.

Глава 1. Основная часть

1.1 Литературный обзор

То, что вода занимает важное место в жизни человека, известно, пожалуй, всем. Но о том, что вода определяет вкус к жизни, задумываются немногие.

От воды зависит качество и вкус пищи и напитков, которые мы потребляем. Доступность и качество питьевой воды определяют здоровье и качество жизни.

По оценкам Организации Объединенных Наций, 1,1 млрд. людей имеют недостаточный доступ к чистой питьевой воде. Прогнозируется, что к 2020 году использование воды увеличится на 40% и к 2025 году два человека из трех будут испытывать нехватку воды. Дефицит пресной воды в мире сделает ее важнейшим экспортным ресурсом.

В источниках воды имеются загрязнения как природного, так и техногенного характера. Уже сегодня каждый второй житель России вынужден использовать для питьевых целей воду ненадлежащего качества, не соответствующую по ряду показателей санитарно-гигиеническим требованиям [2].

Интерес к воде был и всегда будет. Разница лишь в осмыслении и реальном понимании того, что может дать нам вода. Одно дело, что вода порождает жизнь на земле, другое — качество жизни, которое формируется теми жидкостями, которые мы потребляем. И важнейшей из них является вода. Именно вода формирует и поддерживает в нашем организме среду, в которой происходят различные процессы. И не ее количество, а исключительно ее качество важно для поддержания и развития органолептических возможностей нашего организма, а значит, для умения наполниться и наслаждаться вкусом [3].

1.2 Типы и качества воды

На 30% наш суточный рацион может состоять из любой воды. Остальные же 70% должна составлять только качественная вода. Наше тело просит в первую очередь не воду, а структуру. Существует множество видов воды, но их воздействие на человека определяется кристаллизацией, магнитным полем Земли, природной энергетической насыщенностью (насыщенностью минералами, солнечной энергией, кислородом).

Вода, которая содержит больше, так сказать, солнечной энергии, наиболее полезна для нас. Эта вода образуется в растениях: свекле, тростнике, кукурузе, кактусе и, конечно, винограде.

Секреторная вода – жидкость, вырабатываемая внутри тела и дающая нам необходимые элементы, которые могут быть усвоены, только если наша общая водная основа является структурной.

Хлорированная вода – это тип воды, которую создал человек. Мы получаем ее из водопровода. Такая вода в лучшем случае выполняет функцию питательной воды или служит для утоления жажды (если она была заморожена, а потом оттаяла или ее прокипятили). Объем ее в организме более 30 % от суточной нормы приводит к разрушению структурных связей [4].

Минеральная вода – вода, которая получает микроэлементы из подземных источников. Такая вода делится на классы в зависимости от уровня кислотности и минерализации. Поэтому она может быть, как лечебной, так и питательной, и структурной.

Чистая вода – природная вода, которая не содержит примесей и пригодна для питья. Используется для утоления жажды. Не рекомендуется ее потребление более 30 % от суточной потребности.

Дистиллированная вода – очищенная вода, которая не содержит никаких примесей и включений, рассматривается как медицинская. К этой воде относятся и все виды алкогольных продуктов, полученные за счет перегонки и очищения, но не выдержанные.

Талая вода – вода, полученная при таянии льда, сохраняет структурные связи льда. Рассматривается как структурная. Пресная вода – вода с минимальным содержанием солей. Вода для утоления жажды. Не рекомендуется более 30 % от суточной потребности.

Морская вода – особый вид воды, рекомендуемый для питания через кожу. Обладает плотностью, способствующей обогащению кожи тела. По наличию кислотности она сопоставима с лечебной минеральной водой, показатель кислотности (pH) в среднем равен.

Искусственная вода – различные газированные и подслащенные напитки, делающиеся за счет различных химических соединений. Возможно их использование только для утоления жажды, но не более 10 % от суточной потребности.

Питательная вода – сок, некоторые виды минеральной воды, неструктурированное вино, квас, пиво, морс, суп и т. д. Это вода, где составной частью являются полезные для организма элементы. Рекомендуется не более 30 % от суточной потребности при нормальном питании. До 50 % при его отсутствии [5-6].

Тяжелая вода – вода, в которой наличествуют два атома тяжелого изотопа водорода дейтерия вместо легкого изотопа водорода протия. Она может присутствовать в разных пропорциях в различных типах вод. Ее важность – в кристаллической породе, которая не разрушается. Это позволяет усиливать действия различных вод. И хотя эта вода открыта совсем недавно, именно ее пытались получить алхимики. Считается, что из нее можно материализовать различные химические соединения. Возможно, солнечная энергия является способом ее получения в природе. Впрочем, в природе ее очень мало.

Алхимическая вода (мертвая вода) – вода, измененная за счет собственной структуры. По сути, такая вода является условием опыта или внутреннего преобразования в человеке. Видимо, подобную воду получил Иисус Христос, и ее соотнесли с вином. В природе к этой воде ближе всего красное структурное вино.

1.3 Влияние воды на организм человека

Вода доставляет в клетки организма питательные вещества и уносит отходы жизнедеятельности. Кроме того, вода участвует в процессах терморегуляции и дыхания. Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса тела появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% - галлюцинации, нарушение глотания [7]. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Для нормальной работы всех систем человеку необходимо как минимум 1,5 литра воды в день.

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты и методы исследования

Изучив литературу по теме исследования, в качестве объектов были выбраны:

Проба №1 – Питьевая водопроводная вода в МБОУ ДО «ЦЕН» в г. Тарко-Сале

Проба №2 – Вода из фильтра

Проба №3 – Дистиллированная вода

Проба №4 – Вода из реки Пяку-Пур, Пуровского района ЯНАО

Научная литература предлагает следующие методы определения качества воды:

1. Органолептические методы:

1. Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может определяться свойствами почвы и структурой дна, откуда берется вода.

2. Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем, либо со сточными водами. Практически все органические вещества (в особенности жидкие) имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при нормальной (20 °С) и при повышенной (60 °С) температуре воды.

3. Мутность (прозрачность). Вода может быть прозрачной или мутной. Степень прозрачности зависит от наличия в ней взвешенных частиц минерального и органического происхождения.

2. Химические методы:

1. Водородный показатель (рН).

2. Определение жесткости.

3. Определение хлоридов, сульфатов.

4. Обнаружение ионов железа.

5. Определение нитрат - ионов.

2.2. Результаты исследований

Исследование №1. Определение цветности воды

Метод качественного определения цветности рекомендован ГОСТ 1030, определяет цветность качественно, характеризуя цвет воды в пробирке высотой 10–12 см. Этот метод является наиболее простым.

Определяется цветность воды при рассматривании пробирки сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном). Отмечается наиболее подходящий оттенок из приведенных в списке: слабо-желтоватая, светло-желтоватая, желтая, интенсивно-желтая, коричневатая, красно-коричневатая, красно-коричневатая, бесцветная.

Таблица 2.1

Результаты исследования определения цветности воды

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Цвет

бесцветный

бесцветный

бесцветный

слабо-желтоватая

Исследование №2. Определение запаха воды

Запах определяют при нормальной (200С) и при повышенной (600С) температуре воды. Описывают его субъективно по своим ощущениям. Интенсивность запаха оценивают по 5-бальной шкале, приведённой в таблице ниже. Для питьевой воды допускается запах не более 2 баллов.

Сила и характеристика при пятибалльной шкале.

Баллы

Степень

Характер запаха

0

Нет запаха

Запах совсем не ощущается

1

Очень слабый

Запах обычно не наблюдается, определяется

только опытным путем.

2

Слабый

Запах обнаруживается потребителем

3

Заметный

Запах легко замечается, заставляет воздержаться от питья.

4

Очень сильный

Запах резко выраженный, вода непригодна для питья.

Таблица 2.2

Результаты исследования определения запаха воды

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Запах

Слабый запах хлора

Нет запаха

Нет запаха

Заметный

Баллы

2

0

0

3

Исследование №3. Определение мутности (прозрачности)

Для оценки мутности (прозрачности) мы использовали качественный метод определения визуальным способом. Заполнили пробирку водой до высоты 10 см. Рассмотрел пробирку сверху на тёмном фоне при достаточном боковом искусственном освещении.

Таблица 2.3

Результаты исследования определения мутности / прозрачности воды

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Прозрачность

прозрачна

прозрачна

прозрачна

Обнаружена мутность

Исследование №4. Определение водородного показателя (pH) воды

Для этого в пронумерованные пробирки №1, №2, №3, №4 наливали по 5мл исследуемой воды, затем в каждую пробирку опустили универсальную индикаторную бумагу, по шкале определили рН воды [Приложение 1, рис.1].

Таблица 2.4

Результаты исследования определения водородного показателя воды

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

pH

5-6

5-6

5-6

5-6

Исследование №5. Определение карбонатной жесткости воды

Накипь, образующаяся в чайнике, сигнализирует о том, что в воде присутствуют соли жесткости – кальций и магний. Для того, чтобы определить жесткость воды, с помощью мерного цилиндра отмерили по 100 мл воды из разных источников, переносили в пронумерованные конические колбы для титрования, добавляли 2 капли индикатора метилоранжа.

Далее приготовили раствор «свидетеля». С помощью мерного цилиндра отмерили 100 мл дистиллированной воды и перенесли в коническую колбу, к нему добавили 2 капли индикатора метилоранжа и 4 капли соляной кислоты.

В пронумерованные конические колбы с водой из различных источников приливали по каплям 0,1 н раствора соляной кислоты до тех пор, пока от данной капли кислоты окраска из желтой перейдет в оранжево-розовую (цвет сравнивали с окраской раствора «свидетеля») [Приложение 1, рис.1].

Расчет временной жесткости воды проводили по формуле:

Ж=Vкислоты×Vкислоты×1000/Vводы

где Ж-временная жесткость воды, ммоль/л*экв Ca2+ и Mg2+;

Vк-объем раствора кислоты, израсходованного на титрование;

Ск-молярная концентрация эквивалента кислоты;

Vв-объем воды в мл.

Классификация воды по жесткости

Количество ионов Ca2+ и Mg2+, мг-экв/л

Класс жесткости

0,0-1,5

Очень мягкая

1,5-3,0

Мягкая

3,0-6,0

Умеренно жесткая

6,0-10,0

Жесткая

Более 10,0

Очень жесткая

Таблица 2.5

Результаты исследования определения карбонатной жесткости воды

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Количество ионов Ca2+ и Mg2+, мг-экв/л

1,8

1,4

0,6

10

Исследование №6. Определение хлоридов и сульфатов в воде

Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Обнаружение большого количества хлоридов является показателем загрязнения природных вод бытовыми и промышленными сточными водами.

Для определения хлоридов используется 10% раствор нитрата серебра. Необходимо взять 5 мл исследуемой воды и добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра. При наличии ионов хлора выпадает белый осадок. [Приложение 1, рис.3].

Приближенную количественную оценку дают в соответствии с таблицей:

Характер осадка или мути

Концентрация хлоридов

Слабая муть

1 – 10

Сильная муть

10 -50

Хлопья, которые осаждаются не сразу

50 -100

Белый объемистый осадок

>100

Естественное содержание сульфатов в природных водах обусловлено выщелачиванием горных пород, биохимическими процессами и т.п. Повышенная концентрация сульфатов может быть связана со сбросом сточных вод, содержащих органические и неорганические соединения серы.

Для определения сульфатов необходимо приготовить разбавленную соляную кислоту 1:5, 5% раствор хлорида бария. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 0,5 мл соляной кислоты, 2 мл 5% раствора хлорида бария и перемешивают.  Приближенное содержание сульфатов определяют по характеру выпавшего в пробе воды осадка [Приложение 1, рис.4].

.

Характер осадка или мути

Концентрация сульфатов

Отсутствие мути

< 5

Слабая муть, появляющаяся через несколько минут

5 - 10

Слабая муть, появляющаяся сразу же после добавления хлорида бария

10 -100

Сильная муть, быстрооседающая

>100

Таблица 2.6

Результаты исследования определения хлоридов и сульфатов в воде

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Концентрация хлоридов

>100

>100

1-10

1-10

Концентрация

сульфатов

5-10

5-10

5-10

5-10

Исследование №7. Обнаружение ионов железа

Для исследования мы использовали тест-систему Железо общее для экспресс-определения концентрации железа в воде и водных средах. Для этого нужно поместить анализируемую пробу объемом 5 мл в чистую пробирку. Добавить 50 мг буферного реактива – винную кислоту из пакета. Извлечь индикаторную полоску из пакета. Отрезать рабочий участок 5x5 мм.

Опускаем индикаторную полоску в анализируемую пробу на 5-10 с. Перемешать пробу и тестируем. Окраску участка сравниваем через 1 мин с образцами на контрольной шкале [Приложение 1, рис.5].

.

Таблица 2.7

Результаты исследования обнаружения ионов железа

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Концентрация железа общего

50

0

0

100

Исследование №8. Обнаружение нитратов в воде

Для исследования мы использовали тест-систему для экспресс-анализа содержания нитратов в водных средах.

Извлекли индикаторную полоску из пакета. Отрезали рабочий участок 5x5 мм. Опустили его в анализируемый раствор на 5-10 с. Через 3 мин сравнили окраску участка с образцами контрольной шкалы [Приложение 1, рис.6].

Таблица 2.8

Результаты исследования обнаружения нитратов в воде

Критерий оценки

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Концентрация

Нитрат - ионов

50

45

45

200

Фотографии опытов представлены в приложении.

На основании литературных источников и полученных данных, можно сделать выводы:

Выводы:

На объектах исследования проведен химический эксперимент, с применением методик;

Вода из реки Пяку-Пур имеет повышенное содержание железа, поэтому по цветности имеет светло-желтый цвет;

В первой пробе обнаружен запах хлора. В этом нет ничего удивительного, потому что, это водопроводная вода.

На основании проведённого исследования воды из различных источников, мы попытались объективно установить качество воды. Для этого мы изучили показатели, характеризующие органолептические свойства воды и определили, что вода должна иметь хорошие органолептические свойства, т.е. быть прозрачной, бесцветной, и без запаха.

В результате проделанной мною работы я делаю вывод, что лучше всех дистиллированная вода. Она прошла все испытания, но такую воду постоянно употреблять нельзя, так как в ней нет солей, которые нужны человеку. Лучше всего пить воду, очищенную через фильтр.

Список литературы

1. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. М.: Наука,1981

2. Бинас А.В., Маш Р.Д. и др. Биологический эксперимент в школе: Кн. Для учителя. – М.: Просвещение,1987

3. Кашанов Р.Ш. Живая оболочка Земли. – М.: Просвещение,1984

4. Миркин Б.М. Экология России. – М.: Устойчивый мир, 2000. – 257с.

5. А.Я.Смирнова, Л.Н.Строгонова, И.А.Светачева Об экологическом состоянии гидросистемы «Воронежское водохранилище – грунтовые воды». – ВГУ 2008. -15с.

6. Турлакова Е.В. Определение показателей качества воды. // Химия в школе.- 2001. - №7.

7. Доклад WWF «Живая планета» http://www.wwf.ru/resources/publ/report

Приложение I

Рис. 1 Определение водородного показателя (pH) воды.

Рис. 2 Определение карбонатной жесткости воды титрованием.

Рис. 3 Определение хлорид - ионов в воде.

Рис.4 Определение сульфат - ионов в воде.

Рис. 5 Обнаружение ионов железа экспресс методом.

Рис. 6 Обнаружение нитратов в воде.

Просмотров работы: 151