Сравнительный анализ воды озера Горный Сор и питьевой воды поселка Горноправдинск

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

Сравнительный анализ воды озера Горный Сор и питьевой воды поселка Горноправдинск

Байравова Пайруз Наримановна 1
1МБОУ ХМР СОШ п. Горноправдинск
Коржевская О.В. 1
1МБОУ ХМР СОШ п. Горноправдинск
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

Вода – это самое распространённое неорганическое соединение на планете Земля. Вода – основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущемся процессе на Земле – фотосинтезе. Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2%. В последнее время возник острый дефицит пресной воды. Уже сейчас около трети Земли испытывает недостаток в чистой пресной воде. Возросший дефицит воды связан также с загрязнением водоёмов промышленными и бытовыми стоками. Эти проблемы не обошли стороной и наш поселок.

 Воздействие качества воды на здоровье человека

Качество воды определяется с помощью показателей качества, которые подразделяются: на физические, химические и санитарно-бактериологические. Допускаемая стандартами вода – это жидкость, которую разрешено использовать для потребления в качестве воды для питья, что на данном этапе не опасно для жизни.

         К физическим показателям относятся: температура, запах, привкус, цветность, мутность, электропроводность.

         К химическим показателям относятся: водопроводный показатель (рH), окислительно-восстановительный потенциал (Редокс-потенциал), общая минерализация (сухой остаток), жёсткость, кислотность, щёлочность, окисляемость, микроэлементы, ионный состав, радиоактивные вещества.

         Таблица 1.1. Влияние химического состава воды на здоровье человека.

1.

 

Вода с повышенным содержанием хлоридов и сульфитов

Отрицательно влияет на функции системы пищеварения. Минерализация до 3 г/л отрицательно влияет на течение беременности на плод и новорожденного, увеличивает гинекологические  заболевания.

2.

 

Повышенное содержание кальция

Способствует камнеобразованию в почках и мочевом пузыре.

 

3.

Маломинерализованные воды (с содержанием солей 50 мг/л)

Ухудшают водно-солевой обмен, функции желудка. Плохо утоляют жажду.

4.

 

Дефицит некоторых микроэлементов (фтора, йода)

Дефицит фтора оказывает отрицательное влияние на состояние зубов, причем и в случаях повышенного содержания. Дефицит йода вызывает такое заболевание, как эндемический зоб.

5.

 

Жесткость воды – вопрос  дискуссионный.

Большинство ученых считают, что, чем мягче питьевая вода, тем больше вероятность сердечно – сосудистых  заболеваний.

6.

Присутствие металлов в концентрациях, превышающих ПДК

Токсический эффект развивается постепенно, по мере накопления металлов в организме. Свинец вызывает заболевания нервной и кроветворной систем организма; кадмий, хром - заболевания почек; ртуть - центральной нервной системы, выделительной и кроветворной систем; цинк - двигательного аппарата (мышц), расстройство деятельности желудка; мышьяк - почек, печени, легких, сердечно-сосудистой системы.

7.

 

Повышение концентрации нитратов

Вызывает заболевание крови, особенно у детей (детский цианоз), связанное с появлением в крови формы гемоглобина (метгемоглобина), не способного к переносу кислорода.

 

         ОВП для воды.

ОВП называемый также редокс-потенциал (от английского RedOx - Reduction/Oxidation), характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.

Значение окислительно-восстановительного потенциала для каждой окислительно-восстановительной реакции вычисляется по довольно сложной формуле, выражается в милливольтах и может иметь как положительное, так и отрицательное значение.

В природной воде значение рН колеблется от - 400 до + 700 мВ, что определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов. В условиях равновесия значение ОВП определенным образом характеризует водную среду, и его величина позволяет делать некоторые общие выводы о химическом составе воды.

В зависимости от значения ОВП различают несколько основных ситуаций, встречающихся в природных водах:

  1. Окислительная. Характеризуется значениями рН> + (100 - 150) мВ, присутствием в воде свободного кислорода, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe3+, Mo6+, As5-, V5+, U6+, Sr4+, Cu2+, Pb2+). Ситуация, наиболее часто встречающаяся в поверхностных водах.
  2. Переходная окислительно-восстановительная. Определяется величинами рН от 0 до + 100 мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;
  3. Восстановительная. Характеризуется значениями рН < 0. Типична для подземных вод, где присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe2+, Mn2+, Mo4+, V4+, U4+), а также сероводород. Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и взаимосвязан с рН. В некоторых применениях (например, в обработке воды для бассейнов) ОВП является одним из основных параметров контроля качества воды. В частности потому, что позволяет оценить эффективность обеззараживания воды. ОВП обычной питьевой воды (вода из под крана, питьевая вода в бутылках и пр.), измеренный таким же способом, практически всегда больше нуля и обычно находится в пределах от +200 до +300 mV

Гипотеза: отдыхая на озере Горный Сор, дети часто заглатывают воде и жители, посещая пикники  используют  воду из озера в пищу, не зная, соответствует ли качество ее  качеству питьевой воды.

Цель: Выяснить качественный и количественный состав воды озера Горный Сор и определить условия её использования в качестве питьевой воды.

Объект исследования: вода из озера Горный Сор.

Предмет исследования: качественный и количественный состав воды  из озера Горный Сор и водопроводной воды  в районе п. Горноправдинск.

         С учетом предмета исследования для достижения поставленной цели были определенны следующие задачи:

  1. Изучить научную литературу о свойствах питьевой воды.
  2. Ознакомиться с методикой определения хлоридов, нитратов, сульфатов, железа, сухого остатка и других примесей воды.
  3. Провести анализ проб воды озера Горный Сор и питьевой воды на территории п. Горноправдинск и выявить их соответствие нормам использования для человека. 

Методы исследования:  теоретический, аналитический, химический анализ.

1. Этапы исследовательской работы:

1. Заборы воды для проведения исследования.

2. Методика определения химического состава воды.

3. Сравнительный анализ содержания анионов в воде озера Горный Сор и питьевой воды.

Описание работы:

1. Методика определения органолептических  показателей воды.

Органолептический анализ воды

Запах. Интенсивность запаха оценивается при 20 и 600С0. 100 мл исследуемой воды при комнатной температуре наливают в коническую колбу, накрывают часовым стеклом, встряхивают вращательными движениями, сдвигают стекло и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 600С на водяной бане и таким же способом оценивают запах.

Цветность. В пробирку наливают пробу воды высотой 10 см. Цветность определяют при рассеянном свете (смотрят сверху и сбоку

пробирки). Сравнивают с такой же пробиркой с дистиллированной водой в качестве эталона.

Для питья вода должна иметь цветность не более 35 град.

Прозрачность. Воду хорошо перемешивают и наливают в цилиндр ( с внутренним диаметром 2,5 см, высотой не менее 30 см, с дном из плохо отшлифованного стекла), который ставят над шрифтом на высоте 4 см. Просматривая шрифт сверху через столб воды и, сливая (или доливая) воду , находят высоту столба, ещё позволяющую читать шрифт.

30 см и выше – хорошая прозрачность.

10 см и менее – воды не пригодна для питья.

2. Методика работы (химический анализ воды):

Для проведения исследования использовались водные ресурсы поселка Горноправдинск: водопроводная вода, вода озера Горный Сор. Заборы для анализа были взяты в осенний период.

А.  КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА

Цель: определение концентрации железа в исследуемой воде

Оборудование:

Реагенты: 2,5 мл.исследуемой воды, 0,2 капли концентрированной азотной кислоты, 2 капли перекиси водорода, 0,1 мл. раствора роданида калия.

Ход работы: 1 этап - в пробирку помещаем 2,5 исследуемой воды, добавляем 0,2 капли концентрированной азотной кислоты; к полученному добавляем 2 капли перекиси водорода  и примерно  0,1 мл.раствора роданида калия.

2 этап - проводим наблюдение за полученным результатом. При содержании 0,1 мг/л железа появляется розовое окрашивание, а при более высоком - красное. Железо

ПДК железа, не влияющая на санитарный режим водоема, - 0,5 мг/л, ПДК в питьевой воде 0,3 мг/л.

Б.КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРИДОВ С ПРИБЛИЖЕННОЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКОЙ.

Цель: опытным путем определить содержание хлоридов в исследуемой снеговой воде и дать оценку полученным результатам.

Оборудование: пробирки, мерный цилиндр, пипетки.

Ход работы:

1. В пробирку с исследуемой водой добавляем 1,5 капли 10% раствора нитрата серебра.

2. Определяем приблизительное содержание хлоридов по осадку или помутнению.

 В. КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАТОВ

Цель: Качественно определить концентрацию сульфатов и дать оценку.

Реагенты : 2,5 мл.исследуемой воды, 0,1 мл. раствора соляной кислоты и 0,5 мл. 5% раствора   BaCL2

Ход работы:

1. В пробирку с исследуемой водой добавляем 0.1 мл.соляной кислоты и 0.5 мл. хлорида бария.

2. Наблюдение за полученным результатом, оценка. По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути-концентрация сульфат-ионов менее 5 мг-л; при слабой мути, появляющейся через несколько минут,-5-10 мг-л; при слабой мути, появляющейся сразу-10-100мг-л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфатов (более 100 мг-л).

Д. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЛИЧИЯ СВИНЦА.

      Цель: Опытным путем определить концентрацию свинца в исследуемой воде.

      Реагенты: спирт, сернистый натрий

Ход работы:

  1. Берутся пробы воды в исследуемых районах.
  2. Пробы поместить в разные пробирки. Объем разных проб должен быть одинаков.
  3. Добавить во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды (водки). Затем некоторое время полученный раствор упаривать.
  4. Добавить к раствору Na2S (сернистый натрий).

В результате в растворе выпадет черный осадок, что будет свидетельствовать о наличии свинца.

          Е. ПРИБОР ОВП предназначен для измерения только воды и слабых водных растворов солей, кислот и щелочей.Данный прибор модели HI 98201 не предназначен для измерения ОВП следующих веществ: концентрированных кислот, концентрированных щелочей, многокомпонентных водных и неводных растворов, бытовых и промышленных химических и других высокоактивных соединений. Не рекомендуется также измерять ОВП жидкостей с высоким содержанием пищевых веществ (например, супов, компотов, соков и др.), а также биологических жидкостей (крови, мочи, слюны), алкогольных и газированных напитков.

ОВП-метр модели HI 98201 является относительным измерителем окислительно-восстановительного потенциала водного раствора. Для точных измерений ОВП необходимо использовать специальные ОВП-метры других моделей.

При работе с ОВП-метром модели HI 98201 необходимо строго соблюдать инструкцию по применению.

Инструкция по работе с ОВП-метром

  1. Снимите с прибора защитный колпачок.
  2. Включите прибор, передвинув кнопку на верхнем конце прибора.
  3. Поместите прибор в жидкость до указанной на задней стенке черной черты. Не погружайте прибор глубже черной черты!
  4. Немного помешайте прибором измеряемую жидкость. Это делается для более точного распределения заряда жидкости. Показания прибора можно определить через минуту, поскольку сначала показания прибора могут изменяться.
  5. После измерений прибор необходимо промыть в чистой воде (желательно дистиллированной), оставить прибор на салфетке для удаления избытка воды, выключить, передвинув кнопку на верхнем конце прибора, и надеть защитный колпачок на нижний конец прибора.
  6. Для проверки точности измерения показаний прибора его надо проверить на соответствующем редокс-стандарте. Если прибор не определяет точные показания, то его необходимо почистить, аккуратно протерев кончик электрода слегка смоченной в спирте хлопчатобумажной салфеткой.
  7. Моргающие цифры на экране или их полное отсутствие свидетельствует о необходимости замены батареек.
  8. Замена батареек проводится следующим образом: снимите выдвижную крышку, расположенную в верхней части прибора, замените старые батарейки новыми и закройте крышку.
  9. Батарейки должны быть стандартного размера, мощностью 1,4 В, в количестве 4 штук.

Спецификация

Модель - ОВП-метр HI 98201

Диапазон - ±999 мВ

Разрешение - 1 мВ

Точность при НУ - ±5 мВ

Срок действия - около 700 часов с начала использования

Размер прибора - 175х41х23 мм

Вес прибора - 78 г

Условия работы прибора

Температура - от 0 до 50°С

Относительная влажность - минимум 95% 

Приложение 1

Результаты исследования Таблица 1. Результаты органолептических показателей проб воды

Разновидности воды

Запах

(балл)

Цветность

(градус)

Прозрачность

(см)

Озеро "Горный Сор"

 

нет

 

0

более 30 (слабая мутность)

Вода из крана

 

 

 

нет

 

0

более 30

Диаграмма 1. Содержание сульфат ионов в исследуемых водах.

 

Диаграмма 2. Наличие хлорид ионов в исследуемых водах

Диаграмма 3. Наличие ионов свинца в исследуемых водах.

 

Диаграмма 4. Содержание ионов железа в исследуемых водах.

 

Диаграмма 6. рН воды из разных источников

 

Диаграмма 7. Окислительно-восстановительный потенциал из разных источников

 

 Анализируя таблицу 1. «Органолептические показатели воды» можно сделать следующие выводы:

А). Пробы воды из озера Горный Сор и питьевой воды не имеют запаха. При определении цветности хорошая прозрачность сбоку и сверху наблюдалась в пробах  воды питьевой, в пробе воды озера Горный Сор сверху вода мутноватая, но сбоку прозрачная. Все пробы воды имеют прозрачность более 30 см, т.е. хорошую. Небольшая мутность воды  в пробе озера Горный Сор, может быть вызвана наличием механических примесей частицами песка, ила. Такую воду без предварительной очистки применять нельзя.

2. Методы химического анализа показали:

А). Содержание сульфат ионов соответствует норме в пробах воды: водопроводной воде и  озере «Горный Сор. При употреблении такой воды обеспечивается солевой баланс организма.

Б). Пищеварение в желудке начинается с обработки желудочным соком, содержащим хлороводородную кислоту. Источник этой кислоты – хлориды, поступающие с едой и водой. Норма хлорид ионов наблюдается во всех пробах: водопроводной воде, озере Горный Сор. При употреблении воды с повышенным содержанием хлорид ионов приводит к повышенной нагрузке на почки, обводнению тканей организма, увеличению риска повышенного кровяного давления.

В). в пробе озера Горный Сор обнаружены ионы свинца, что говорит о загрязнении водной экосистемы. О сем свидетельствует наличие вблизи автомобильной дороги, кольцевой развязки.

Г). Содержание ионов железа, больше нормы выявлено в пробах озера Горный Сор, водопроводной. При употреблении в пищу такой воды человек будет страдать  заболеваниями  печени, аллергические заболеваниями.

Е. Большинство видов воды, доступных для нас - вода из-под крана, вода из колодца, бутылированная вода - имеют ОВП от +100 до +400 мВ. Отрицательный ОВП обычно имеет вода с выраженными лечебными свойствами, а также вода в местах, где живут долгожители. ОВП внутренних сред здорового организма всегда ниже нуля, и находится в пределах от -100мВ до -200мВ.

Таким образом вода из озера  «Горный Сор» и водопроводная вода имеют ОВП соответствующее норме.

Д. pH (норма 7-8) не соответствует норме в пробе воды озера «Горный Сор», среда кислая, и употребление в пищу такой водыможет вызвать нарушение работы желудочно-кишечного тракта.

Перспективы работы

1.Провести более широкое исследование  качества  воды, используемой

   жителями  поселка.

2. Провести статистический анализ заболеваний жителей поселка.

Программа действий:

- выпустить информационный экологический бюллетень с результатами исследования и последствиями употребления воды в пищу (выполнили).

- провести химический анализ воды в разный период времени года (начали выполнять);

- провести классные часы по теме «Вода, которая нам необходима…» (провели);

- вести разъяснительные работы среди населения;

На территории сельского поселения п. Горноправдинск в июле месяце проведена акция "Чистое лето". Приняло участие в акции «Чистое лето» тридцать обучающихся, было распространено 200 листовок для жителей сельского поселения с информацией о последствии загрязнения почвы, воды, воздуха. Установлены пять табличек в местах загрязненных: «Воду пить нельзя», «Купание опасно для здоровья»

 

- уборка мусора по берегам рек и озера (выполнили);

Провели два субботника "Родные берега" – очистка территории рек и озер.  Было собрано и вывезено около 100 пакетов мусора. 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

  1. Габуда С.П. «Связанная вода. Факты и гипотезы», Новосибирск, Наука, 1982г.

2. Природные условия и природные ресурсы административных районов Кировской области  под ред. Колчанова В. И.. КГПИ им. Ленина1979

3. Медовар А.М. «Охрана водоёмов от химического загрязнения», М, ЦНИИСП,

1986г.

4. Очкин А.В., Фадеев Г.Н.  «Химия защищает природу», М, Просвещение, 1984г.

5. Петрянов И.В. «Самое необыкновенное вещество в мире », М, Педагогика, 1975г.

6. Садовничая Л.П. «Биофизическая химия », Киев, Высшая школа, 1986г.

7. А.Семёнова, Ю.Доронина. Жизненная сила воды.М,2006.

8. Синюков В.В. «Вода известная и неизвестная», М, Знание, 1987г.

9. И.В.Петрянов. Самое необыкновенное вещество в мире.

10. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/ Под ред. Т.Я.Ашихминой. – М.: АГАР, 2000.

11. Экология родного края. / Под ред. Т. Я. Ашихминой. Киров, Вятка, 1996г.

Просмотров работы: 6