VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование качества воды родника "Крестовый колодец"

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лиманская Я.С. 1

---

1МОУ "СОШ д Звягино" Чебаркульского района Челябинской области

Уряшева Е.Н. 1

---

1МОУ " СОШ д Звягино" Чебаркульского района Челябинской области

Работа в формате PDF

5.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность исследования.

В 2018 году д. Попово исполнилось 250 лет. На территории деревни находится родник «Крестовый колодец». Этот родник и по сегодняшний день имеет большое значение для жителей. Он является достопримечательностью деревни и включен в туристический маршрут. Также он является единственным, альтернативным, источником питьевой воды для жителей д Попово. В деревне централизованное водоснабжение. Но проблемой является отсутствие водонапорной башни. Летом, когда возрастает водозабор, воды не хватает. Особенно от этого страдают жители двухэтажных домов. При отказе насоса, качающего воду, вся деревня остается без воды. Зимой 2018 г замерзли трубы центрального водоснабжения на многих улицах деревни. И жители были вынуждены гонять домашних животных на водопой на ручей. Родник испытывает очень сильное антропогенное воздействие. Вода родника, загрязняется местными жителями. По берегам сбрасывается навоз, бытовой мусор. Ручей несет свои воды в реку и тем самым нарушается экология крупных рек.

Цель: Изучить качество воды родника «Крестовый колодец», расположенного на территории д Попово Чебаркульского района.

Задачи: 1.Вяснить происхождение названия родника.

2. Выяснить значение родника в жизни деревни.

3. Провести исследование отдельных показателей качества воды.

4. Рассмотреть экологические проблемы родника.

Гипотеза: Не смотря на то, что родник находится на территории деревни, его вода пригодна для питья

Объект исследования: родник «Крестовый колодец»

Предмет исследования: вода родника.

Апробация исследования: с материалами работы выступили перед школьниками 5-9 классов школы в д Попово. Создали паспорт родника в нескольких экземплярах. Поместили его в помещении родника, сельской библиотеке и музее. Эти данные используются во время экскурсий по д. Попово.

Глава 1. Обзор литературы

Ознакомились с литературой поданному вопросу. В Википедии[5] говорится: Родни́к (исто́чник, ключ, крини́ца) — естественный выход подземных вод на земную поверхность на суше или под водой (подводный источник).

Образование источников может быть обусловлено различными факторами: пересечением во-доносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа, геолого-структурны-ми особенностями местности, фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и др.

Родники бывают: восходящими — напорными и нисходящими — безнапорными; временно действующими (сезонными) и постоянно действующими и др.

По температуре родники делятся на холодные, тёплые, горячие и кипящие.

По классификации советского гидрогеолога А. М. Овчинникова выделяется три группы ис-точников в зависимости от питания водами верховодки, грунтовыми или артезианскими во-дами. Источники, питающиеся грунтовыми водами, отличаются большим постоянством во времени, но также подвержены сезонным колебаниям дебита, состава и температуры. Родники подразделяются на эрозионные (появляющиеся в результате углубления речной се-ти и вскрытия водоносных горизонтов), контактные (приуроченные к контактам пород различной водопроницаемости) и переливающиеся (обычно восходящие, связанные с фациальной изменчивостью пластов или с тектоническими нарушениями).

Химический и газовый состав воды источников разнообразен; он определяется, главным образом, составом разгружающихся подземных вод и общими гидрогеологическими условиями района.

Очень часто вода родников, находящиеся на территории населенных пунктов, загрязнена продуктами хозяйственной деятельности человека. А загрязнённая вода, попадая в наш организм, вызывает 70-80% всех известных болезней, на 30% ускоряет старение. Из-за употребления токсичной воды развиваются респираторные заболевания (ринит, бронхит); заболевания желудочно-кишечного тракта (гастрит, дуоденит); аллергические проявления (экзема, нейродермит); инфекционные заболевания (брюшной тиф, дизентерия и др).

Сегодня требования к качеству воды в России очень строгие и регулируются санитарными правилами и нормами, сокращенно СанПиН.

Глава 2.Материал и методика исследования

Исследование проводили с января по октябрь 2018 года.

Методы исследования: 1. Изучение материалов на сайтах в сети Интернет 2. Беседа с местными жителями 3. Анкетирование 4. Лабораторные исследования в соответствии с ГОСТ 5.Измерение 6. Анализ данных

Материал исследования: родник «Крестовый колодец», вода из родника

Методика исследования:

1.Органолептические показатели воды исследовали по ГОСТ 3351-74 Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности (с Изменением N 1)

2. Определение хлоридов проводили по ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов.

3. Определение жесткости проводили по ГОСТ 31954 - 2012 Вода питьевая. Методы определения жесткости.

Характеристика района исследования

Родник «Крестовый колодец» находится на территории д. ПоповоЧебаркульского района. Между улицами Колхозная и Ярославская. В ходе исследования установлено: Родник находится у основания северо-восточного склона лощины, высота которого 1,7м. Пласт из которого вытекает вода – песок. Породы водоупорного слоя – глина. Выход воды на поверхность – из промежутков между частицами. Характер вытекания воды – вытекает спокойно. Высота источника над уровнем воды в реке – 0,5 м. Расстояние источника от уреза воды – около 180 м. Данные на 22.09 2018г: температура воды – 5° С, температура воздуха – 16° С. 

Глава 3. Результаты исследований

3.1. История названия родника

Уряшева Н.Н., коренная жительница деревни, рассказывает: Крестовый колодец на нагайбакском языке звучит «Крислекоё». Название родника произошло от каменного столба, стоявшего рядом со срубом. На каменном столбе был выбит крест. К этому столбу приделывали крышу над колодцем. На каменном столбе, под крестом, висела консервная банка, куда собирали пожертвования. Эти пожертвования шли на благоустройство колодца, замену венцов сруба .Над родником был установлен сруб. На моей памяти, венцы постоянно были осклизлыми и полу гнилыми. ( по другой версии пожертвования шли на содержание одинокой старушки целительницы, жившей не далеко от колодца).

Зимой 2018 г над родником установили новый сруб, который защищает его от загрязнения. На верху сруба установлен купол с крестом.18 января 2018 года родник был освещен. Внутри сруба, поместили иконы. Украсили помещение цветами. Сейчас это часовня.

3.2. Использование воды родника местными жителями

Для выяснения использования воды родника местными жителями, была разработана анкета. Она содержит в себе 5 вопросов.

При анализе анкеты было установлено ( Приложение 2):

1.В анкетирование приняло участие 32 человека в возрасте от 10 лет до 74 лет;

2.Пользуются водой из родника «Крестовый колодец» - 27человек (84,4% от числа опрошенных); 3.15 человек (46,9% опрошенных) используют воду для питья, 19 человек (59,4% опрошенных) берут воду на Крещение Господне (святая вода), 5 человек (15,6%) поят скотину, 3 человека (9,3%) используют для полива огорода, 2 человека( 6,3%) набирают воду в баню;

4.Что либо известно из истории родника 6 людям(18,8% от опрошенных); 5. Хотели бы получить информацию о роднике 30 человек (93,8% от опрошенных)

Вывод: Пользуются водой из родника достаточно большое количество опрошенных – 84,4%. Вода родника используется для питья, полива огорода, водопоя животных, как святая вода. Основная масса населения, не зависимо от возраста, не имеет информации о роднике. Практически все (93,8%) хотели бы получить данную информацию.

Определение органолептических и химических свойств воды было проведено в химической лаборатории филиала ФБУ Центра гигиены и эпидемиологии и лаборатории МОУ СОШ д Звягино. В лаборатории провели инструктаж по Т.Б. и рассказали о методах определения химических веществ в воде.

3.3.Определение органолептических свойств воды.

3.3.1.Определение запаха при 20 °С и при 60 °С

Интенсивность запаха воды определяли при 20 и 60 °С по ГОСТ 3351-74 Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности (с Изменением N 1) [1]

Определение запаха при 20 °С
В колбу с притертой пробкой вместимостью 250 см³ отмеривается 100 см³ испытуемой воды температурой 20 °С. Колбу закрывается пробкой, содержи мое колбы несколько раз перемешивается вращательными движениями, после чего колбу открывают и определяют характер и интенсивность запаха.

Определение запаха при 60 °С

В колбу отмеривается 100 см³ испытуемой воды. Горлышко колбы закрыва ют часовым стеклом и подогревают на водяной бане до 50-60 °С. Содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями. Сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха.

Оценивается запах по пятибалльной системе согласно требованиям табл.1. (Приложение 3). Допустимая интенсивность запаха по СанПиН не более 2 -3 баллов.[6,7]

Интенсивность запаха при 20⁰С – 2 балла

Интенсивность запаха при 60⁰С - 2 балла

Вывод: По запаху вода соответствует нормативам.

3.3.2. Определение вкуса или привкуса.
Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (соленый, кислый, щелочной, металлический и т.д.).
Испытуемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задер живают 3-5 с.
Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20°С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям таблицы.2. (Приложение 3) [1] По СанПиН допустимая интенсивность привкуса не более 2- 3 баллов. [6,7]
Привкус воды: 2 балла Вывод: По вкусу вода соответствует нормативам.

3.3.3. Определение цветности воды.

Цветность воды определяли с помощью прибора «Спектрофотометр ПЭ -5400В». На приборе установлена длина волны равная 380 нм для хром-кобальтовой шкалы цветности. Раствор сравнения – дистиллированная вода. Длина кюветы 50 мм. Воду предварительно фильтровали с помощью вакуумного насоса. [4]

Оптическая плотность, (коэффициент пропускания) составляет – 0,019. Цветность 5 градусов

Вывод: Цветность воды соответствует норме. По СанПиН цветность не более 30 градусов.[7]

3.3.4. Определение мутности воды.

Мутность воды определяли с помощью прибора «Спектрофотометр ПЭ-5400В». В кювету с толщиной оптического слоя 50 мм внесли тщательно перемешанную испытуемую пробу и сняли показания прибора при λ = 520 нм. В качестве фона использовали бидистиллированную воду.[8]

Оптическая плотность (коэффициент пропускания) – 0,007. Нашли величину мутности. Величину мутности X (мг/дм³, ЕМФ) находят по соответствующему градуировочному графику.

Х=ƿ/в где в=0.02 Х = 0,007/0,02 = 0,35, мг/дм³

Мутность пробы воды, мг/дм³ – 0,35

Допустимая мутность воды по СанПиН 1,5-2,0 мг/дм³[8]

Вывод: Мутность воды в роднике соответствует СанПиН

3.4.Определение химического состава воды.

3.4.1. Определение рН воды.

Для определения водородного показателя, налили в стакан немного воды. Смочили в ней полоску универсальной индикаторной бумаги. рН воды равна 7.

Вывод: pH воды соответствует СанПиН. ( Норматив ПДК не более 6-9 [7])

3.4.2. Определение содержания хлор-иона.

В колбу с 50 мл воды добавили 1 мл калия хромовокислого 5%. Раствор стал желтым. Провели титрование азотнокислым серебром до тех пор, пока раствор не стал оранжевым. [2]

Количество азотнокислого серебра израсходованного на титрование, см³ – 10. Рассчитали содержание хлор-иона (Приложение 4). Содержание хлор – иона в пробе, мг/дм³ – 100. Содержание хлор – иона СанПиН не более 350мг/дм³.

Вывод: Содержание хлор – ионов соответствует норме.

3.4.3. Определение общей жесткости

В колбу с 50 мл воды добавили 5 см³ буферного раствора (рН = 10) и глазную лопатку сухой смеси индикатора (хромаген) и сразу титровали раствором трилона Б (25 ммоль/дм³)до изменения окраски от красно-фиолетовой до синей (с зеленоватым оттенком). Записали объем трилона Б, израсходованного на титрование. [3]

Объём раствора трилона Б, израсходованного на титрование, см³ – 15. Расcчитали общую жесткость. (Приложение 5). Общая жесткость, °Ж – 15. Нормативы (ПДК), не более 10 °Ж

Вывод: По жёсткости вода не соответствует нормативам.

3.4.4. Определение общей минерализации (сухого остатка)

Мерным цилиндром отмерила 100 мл водыи небольшими порциями выливала в большую фарфоровую чашку, предварительно взвешенную на технохимических весах. Затем провела выпаривание. После выпаривания чашку взвесила. Разница показывает массу растворенных веществ. Умножив ее на 10, получила концентрацию растворенных веществ в мг/л воды (общая минерализация). (Приложение 7)

Разница между первым и вторым взвешиванием фарфоровой чашки составила 130 мг. Следовательно, сухой остаток составляет 1300 мг/л.

Вывод: По общей минерализации вода соответствует норме. По СанПиН до 1500 мг/л [7]

3.4.5. Качественная реакция на железо.

Для анализа берется проба объёмом около 10 см³. Исследуемая вода наливается в 2 пробир-ки. Одна из пробирок используется как раствор сравнения. В другую пробирку добавили 3 капли соляной кислоты, несколько кристаллов аммония надсернокислого и 2 капли калия роданистого. Размешали. Определяли окраску исследуемой пробы, сверяя с раствором сравнения на белом фоне. (Приложение 6)

Окраска пробы – окрашивания нет. Содержание железа, мг/дм³ – менее 0,05.

Вывод: Вода соответствует нормативам. По СанПиН до 0,3мг/дм³[7]

3.4.6. Качественная реакция на аммиак

Для анализа брала пробу объёмом около 10 см³. Исследуемую воду налила в 2 пробирки. Одна из пробирок используется как раствор сравнения. В другую пробирку добавили 2 капли сегнетой соли (50%), 2 капли реактива Нестлера.

При наличии аммиака появляется желтоватое окрашивание (Приложение 6).

Окраска пробы – окрашивания нет. Содержание аммиака, мг/дм³ - нет

Вывод: Вода по содержанию аммиака соответствует нормативам. По СанПиН до 2 мг/дм³[7]

3.4.7. Качественная реакция на нитриты.

Для анализа брали пробу объёмом около 10 см³. Исследуемую воду налили в 2 пробирки. Одна из пробирок используется как раствор сравнения. В другую пробирку добавили по 1 глазнe. лопаточку реактива Грисса. При наличии нитритов появляется розовое окрашивание (Приложение 6).

Окраска пробы – едва уловимое окрашивание. Содержание нитритов (мг/дм³) – 0,001

Вывод: Содержание нитритов в воде соответствует СанПиН (ПДК 3 мг/дм³[7])

3.4.8. Качественная реакция на сульфат-ионы.

Для анализа взяли пробу объёмом около 10 см³. . Исследуемую воду налили в 2 пробирки. Одна из пробирок используется как раствор сравнения. В другую пробирку добавили несколько капель нитрата бария. При наличии сульфатов появляется белый осадок. (Приложение 7). В пробирке с исследуемой водой произошло помутнение ( выпал осадок белого цвета).

Вывод: В исследуемой пробе воды содержатся сульфат-ионы.

3.5. Экологические проблемы родника «Крестовый колодец»

Не смотря на маленькие размеры ручья, он испытывает очень сильную антропогенную нагрузку. На берегу ручейка располагаются сараи с КРС, здесь же складировался навоз, когда началось исследование. (Приложение8) Зимой ручей используется для водопоя животных. (Приложение 9) Весной, во время половодья, весь навоз с талыми водами попадает в Ярославку, а затем и в Увельку. (Приложение 10) Большое количество органических веществ в воде наносит вред реке. Так как вызывает бурное развитие сине-зеленых водорослей, что ведет к нехватке кислорода и как следствие к замору рыбы. Но нужно отдать должное жителям. О сложившейся ситуации было сообщено в отдел по экологии Чебаркульского района. Хозяевам, нарушающим правила водопользования, было выслано предписание, требующее устранить нарушение. Эти требования выполнили. Заборы были отодвинуты от берега ручья на 2-3 метра. Но берега ручья остались завалены навозом. К воде практически невозможно подойти. Заиливанию ручья, способствует смыв плодородного слоя почвы с распаханных огородов. Кроме того на огородах используют ядохимикаты, которые также попадают в воду. По берегам, в русле ручья, валяется мусор. Попытались организовать субботник, но день был дождливый, поэтому пришло не очень много людей. Но не смотря на это часть ручья (берега и русло) была очищена от мусора. (Приложение 11)

Заключение

Выводы:

1. Изучила литературу по данному вопросу.

2. Название родник получил из-за каменного столба с выбитым на нем крестом и установленным рядом с ним.

3. Жители села довольно активно используют воду для питья, водопоя животных, полива огорода.

4. По органолептическим свойствам и химическому составу (за исключением общей жесткости) вода соответствует СанПиН для нецентрализованного водоснабжения.

5. Ручей загрязняется бытовым мусором, навозом. В ручей происходит смыв почвы и химикатов с распаханных огородов.

Наша гипотеза подтвердилась. Вода родника пригодна для питья. Скорее всего, благодаря фильтрации воды через водопроницаемый слой.

Предложения:

1. Создать паспорт родника. Поместить его в доступных местах (родник, библиотека).

2.Провести субботник по очистке родника от скопившегося мусора.

3. Провести разъяснительную работу среди местного населения.

Литература

1.Бесплатная библиотека стандартов и нормативов. ГОСТ 3351-74 Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности (с Изменением N 1) Электронный ресурс. http://docs.cntd.ru/document/1200008322

2.Бесплатная библиотека стандартов и нормативов. ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов http://docs.cntd.ru/document/1200008214

3.Бесплатная библиотека стандартов и нормативов. ГОСТ 31954 - 2012 Вода питьевая. Методы определения жесткости. http://docs.cntd.ru/document/1200097815

4.Бесплатная библиотека стандартов и нормативов. Вода. Методы определения цветности. ГОСТ 31868 -2012 http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293785/4293785551.pdf

5.Википедия. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Родник

6.Основные показатели качества питьевой воды: нормативы CанПиН http://saltecs.ru/wp-content/uploads/2015/07/СанПиН.pdf

7.Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. Санитарно-эпидемиологические нормативы. СанПиН 2.14.1175-02 Минздрав России. Москва 2003 http://files.stroyinf.ru/Data1/10/10948/

8.ПНДФ – 14.1:2:4.213 – 05 Методика выполнения измерений мутности питьевых, природ ных и сточных вод турбидимитрическим методом по каолину и по формазину. http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293850/4293850853.htm

9. KARTATUT.RU https://kartatut.ru/бинг_карты_деревни_попово.html

Приложение 1.

Родник «Крестовый колодец» на карте

2

1

1- родник, 2- устье

Родник «Крестовый колодец»

Приложение 2

Таблица 1. Данные анкетирования

Приложение 3.

. Таблица 2. Интенсивность запаха

. Таблица 3. Интенсивность вкуса и привкуса.

Приложение 4

Содержание хлор-иона (Х), мг/дм³, вычисляют по формуле

,

где  υ - количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, см³; 
K –поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра; 
g - количество хлор-иона, соответствующее 1 см³ раствора азотнокислого серебра, мг; 
V - объем пробы, взятый для определения, см³. 

K = 1; g = 0,5; V = 50

Содержание хлор-иона в пробе :

10*1*0,5*1000 =100 мг/дм³

50

Приложение 5

Определение общей жесткости

 Жесткость воды Ж, °Ж, рассчитывают по формуле

где М - коэффициент пересчета, равный 2С_тр,
где С_тр - концентрация раствора трилона Б, моль/м  (ммоль/дм³),  
F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило =1); 
K - коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б; 
V_тр - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см ; 
V_пр - объем пробы воды, взятой для анализа, см .
С_тр=25; М = 2*25=50(ммоль/дм³); К = 1; F =1

Общая жесткость воды в пробе: 50*1*1*15 = 15°Ж

Приложение 6

Таблица 4.Качественное определение концентрации железа.

Таблица 5.Качественное определение аммонийного азота.

Таблица 6.Качественное определение азота нитритов.

Приложение 7.

Определение общей минерализации (сухого остатка)

Определение сульфат-ионов.

Приложение 8

Сараи на берегу ручья.

Складирование навоза.

Приложение 9

Водопой животных.

Приложение 10

Весна 2018 г.

Лето 2018 г.

Осень 2018 г.