VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ РЕКИ “ПЕХРА” И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОБРАЗЦОВ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение:
Идея исследования реки возникла из моего личного интереса и беспокойства об экологии окружающей среды города Балашиха.
Река Пехра находится в Московской области. Длина русла – 135 километров. Река медленно течет по равнине, в среднем скорость течения составляет 3-4 километра в час. Ее глубина в среднем составляет 2-3 метра. Сегодня р. Пехорка не судоходна.
Свое название река Пехра получила, скорее всего, от угро-финских племен и означает «текущая из озера».
Причины беспокойства:
В результате проводимых работ по ЭР реки было уничтожено множество хаток бобров, а также зимних гнезд нутрии, норки и выдры. Зеркало р. Пехорка увеличено от 15 до 30 метров, что привело к резкому снижению уровня воды в реке до 10-30 сантиметров. Отмечаются отдельные участки, где появились отмели, а также с ограниченным доступом воды к заболоченным участкам, что приведет к их пересыханию. Заболоченные участки реки —уничтожены. Река является единственным источником питьевого снабжения частного сектора квартала Акатово, мкр. Салтыковка и Кучино. Если сейчас не принять экстренных мер, то частный сектор останется без питьевого водоснабжения, т.к. в скважинах и колодцах жителей, в лучшем случае упадет уровень воды, а в худшем вообще исчезнет.
Береговые и прибрежные зоны р. Пехорка практически уничтожены. Вырублены деревья, кустарники и уничтожен травяной покров. Данные места завалены донными отложениями, которые поднимались с русла реки Пехра. На некоторых участках реки эти отложения имеют химическое загрязнение – высоко-опасное.
Я также считаю, что реализация проекта ЭР р. Пехорка в г.о. Балашиха, является преждевременной, т.к. не устранены основные источники загрязнения реки.
В г. Балашиха отсутствует ливневая канализация – все стоки поступают в реку!
Несанкционированные стоки в р. Пехорка с промышленных предприятий и частного сектора не ликвидированы.
Основным источником загрязнения р. Пехра в г. Балашиха являются частные очистные сооружения в квартале Акатово мощностью 40 тыс.куб.м.сут. Сброс сточных вод с очистных сооружений осуществляется в реку с превышением ПДК в 10 раз.
В настоящее время р. Пехорка не способна переработать и вынести из населенного пункта сточные воды с частных очистных сооружений. Суточный объем сточных вод, с очистных сооружений, превышает суточный объем реки в несколько раз. Если не принять срочные меры, то река Пехра превратится в арык сточных вод с частных очистных сооружений.
Цель работы: Изучить, сравнить и проанализировать изменения химического состава образцов воды 2018 года и 2019 года на наличие катионов и анионов: SO4(2-)
, Mg (2+), Cl (-), СO3 (2-), Al (3+), а также провести сравнительный анализ.
Приборы и материалы:
Стаканы(колбы).
Реактивы.
Специальная химическая посуда.
Индикаторная бумага.
Задачи:
Забор пробы воды в реке “Пехорка”.
Изучить ее химический состав.
Определить наличие катионов и анионов.
Изучить состав забора речной воды 2018 года.
Сравнить и проанализировать обе пробы.
На основе полученных данных сделать вывод.
Ход работы:
1.Взяли две колбы с водой 2018 и 2019 года.
2. Добавили в образцы гидрооксид натрия(NaOH). С помощью этой реакции определим наличие ионов Mg.
Результат: идет образование белого осадка в двух образцах воды. В 2018 году Mg больше, чем в 2019 г. Это можно увидеть на фотографиях, представленных на презентации.
3. Определили среду содержимого двух образцов воды с помощью индикаторной бумаги.
Результат :
1.1.Вода из реки 2018 г.-Ph=10.
2.1.Вода из реки 2019 г. -Ph=11.
Что же это значит?
Вода 2019 года имеет pH=10 единицам, а в 2018 году pH=11 единицам. Среда была более щелочная, чем на данный момент. Соответственно, если использовать таблицу уровней кислотности воды, то можно сказать, что ph=10 равносильно таблеткам от изжоги, а pH=11
р аствору аммиака. Воды, величина ph которых больше 9.5 единиц, являются сильнощелочными.
Согласно СанПин питьевая вода должна иметь pH из диапазона 6-9 единиц.
СПРАВКА! При значении pH равной 11 и выше может навредить здоровью человека, а именно: вызвать раздражение кожных покровов и слизистых оболочек.
ВАЖНО. Водный показатель пресных речных вод обычно находится в пределах 6.5-8.5!
Уровень pH грунтовых вод может изменяться под влиянием различных факторов:
Кислотные осадки (туман, град, снега с дождем и т.д.)
Геологические явления (кастовые провалы, размыв различных пород, грунта).
Техногенные выбросы предприятий, мусорные свалки.
СПРАВКА. При низком уровне pH (повышенная кислотность) — усиливается агрессивное влияние воды на металл, и увеличивается интенсивность коррозии внутренних стенок металлического трубопровода и других металлических объектах.
Из-за активной коррозии металлической трубы, лодок и другого в воду попадают не только частички ржавчины, но и растворённые металлы, которые повышают общее содержание свинца, меди, железа в воде.
В случае потреблении воды, загрязнённой металлами, токсичные металлы могут накапливаться в организме и создают потенциальные риски для здоровья.
Из-за колебания уровня pH в воде, на стенках металлических объектов может формироваться биоплёнка, состоящая из сообщества микроорганизмов (бактерий).
При взаимодействии биоплёнки с материалом, к примеру, лодок ,металлических штырей,труб и побочными продуктами коррозии, создаются микросреды, которые влияют на микробиологические и химические характеристики воды.
4.В стакан № 1 и № 2. несколько
капель метилоранж.
Результат:вода окрасилась в оранжевый цвет, в 2019 году среда – нейтральная.
В стакан №1 и 2 добавили р-р соляной кислоты(HCl) и соль хлорида кальция(CaCl2), чтобы определить содержание карбонат-ионов.
Результат: содержание карбонат-ионов очень низкое в двух образцах воды, присутствуют в минимальном количестве.
6.В стакан № 1.4 и 2.4 добавили р-р нитрата серебра(AgNO3).
Результат: В стакане №1 SO4 присутствует в большем кол-ве,чем в стакане №2.
Что это значит?
Сульфаты представляют собой сернокислые соли серной кислоты H2SO4. Они обладают светлой окраской, незначительной твёрдостью и многие из них хорошо растворимы в воде.
Присутствие сульфатов в воде водных объектов может быть обусловлено причинами природными (проникновение из почвы) и антропогенными (загрязнение водоемов сточными водами). Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение – это химические озёрные и морские осадки. Большая часть сульфатов представляет собой минеральные зоны окисления, сульфаты также хорошо известны как продукты вулканической деятельности.
Присутствие сульфатов в промышленных сточных водах обусловлено, как правило, определёнными технологическими процессами, которые возникают вследствие использования серной кислоты (изготовление минеральных удобрений и химических веществ).
Чем опасны сульфаты в воде?
Наличие в воде сульфатов не оказывает особо вредного влияния на человеческий организм, однако, если данную воду использовать как питьевую, они значительно ухудшают вкус воды. Проявление вкуса сульфатов возникает в случае их концентрации 250 - 400 мг/л.
Воду с повышенным содержанием сульфатов не рекомендуется использовать не только в питьевых, но и хозяйственно-бытовых целях. Весьма жесткие требования по содержанию сульфатов предъявляются к водам, питающим паросиловые установки, поскольку сульфаты в присутствии кальция образуют прочную накипь.
При использовании свинцовых труб концентрация сульфатов выше 200 мг/л может привести к вымыванию в воду свинца.
7.В стакан № 1.5 и 2.5 добавили нитрат бария(Ba(NO3)2.
Результат: в двух образцах присутствуют ионы хлора (Cl).
Вывод:
Проведя 2 вида исследования с водой из р. Пехорка мы можем сделать вывод, что за год содержание карбонат-ионов не изменилось (очень низкое содержание), присутствуют ионы хлора в воде (Сl), в 2018 г. По индикаторной бумаге pH=11, 2019г. pH=10. Среда стала более нейтральная. Сульфатов в образцах 2018 года имеется в больших количествах, чем в 2019 году.
С биологической и экологической точки зрения: воду не рекомендуется использовать в качестве источника питья для человека. В промышленности использовать воды из реки Пехра можно, но нужно понижать количества сульфатов в воде. Купание в водоеме нежелательно, т.к. состав воды не соответствует нормам и может нанести несущественный, но вред здоровью человека.
Животные в реке страдают, основные источники загрязнения не устранены. Считаю необходимым принять срочные меры по устранению загрязнения реки и очистить набережные р. Пехра от мусора и грязи.
Мы сами создаем себе комфортную среду обитания и только нам выбирать, уничтожать собственную окружающую среду или спасать её от гибели.
В следующем полугодии мы планируем продолжить начатое исследование, а именно: провести сравнительный анализ образцов воды для 2019-2020 года, наблюдать за внешними изменениями в составе воды.
Уравнения химических реакций:
2- +
СО3 + 2Н = СО2↑ + Н2О
+ -
Ag + Cl = AgCl↓(осадок белый)
2- 2+
SO4 + Ba = BaSO4↓ (осадок белый)
2+ -
Mg + 2OH = Mg(OH)2↓ (осадок белый, гелеобразный)
3+ -
Al + 3OH = Al(OH)3↓ (осадок белый, гелеобразный)
Литература:
1.Пособие по химии Ф.Н.Капуцкий.
2.Учебник по химии 11 класс Г.Е.Рудзитис,Ф.Г.Фельдман.
3.Справочный материал по химии для абитуриентов и школьников Е.Л.Касатикова
4.Статья : https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fwww.liveinternet.ru%2Fusers%2Fivanov2%2Fpost397801417%2F&cc_key=
5. Статья : http://xn--80aaaceeq1aawf6jpb.xn--p1ai/node/2143
6. Мамин, Р.Г. Безопасность природопользования и экология здоровья: Учеб.пос. /Р.Г.Мамин. – М.: Изд-во ЮНИТИ, 2010. –238с.
7. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек /Ю.В.Новиков. – М.: Изд. ФАИР-Пресс, 2012. – 560с.