VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Какую воду мы пьем?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В.И. Вернадский писал о воде так: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества – минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено». Человек примерно на 75% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме человека уменьшается. Водный обмен – важная составная часть общего обмена веществ.
Общий объем воды, потребляемой человеком в сутки с питьем и пищей, составляет 2-2,5 литра. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды – всего лишь несколько суток.
Разные ткани организма человека содержат разное количество воды.
Через почки и выводящие пути удаляется около половины количества потребленной воды. При потере 6-8% влаги сверх обычной нормы повышается температура тела, учащается сердцебиение, появляется мышечная слабость. Потеря 15-20% может привести к летальному исходу.
Очень важно, чтобы вода, попадающая в человеческий организм, была чистой. От этого в том числе зависит и состояние внутренних органов человека.
1. 1.Актуальность темы.
Сегодня перед всеми людьми стоят глобальные проблемы. Их нерешение угрожает существованию человечества. Проблема пресной питьевой воды уже вышла на первое место. Понятие «чистая вода», это выражение можно принимать лишь как бытовое. В воде всегда присутствуют химические элементы. Люди вынуждены использовать для питьевых целей воду, не соответствующую гигиеническим требованиям, что создает серьезную угрозу для их здоровья. Качество воды прямым образом влияет на здоровье человека, поэтому нас заинтересовали следующие вопросы: Какая вода течет из нашего крана? Какие вещества содержатся в ней? Безопасно ли ее пить?
Для человека по значимости вода занимает второе место после кислорода. Без неё наш организм не может существовать. Вода помогает пищеварению, кровообращению, выводу шлаков и усвоению витаминов. Вода нужна для поддержания нормальной температуры человеческого тела. В настоящее время вопросы качества питьевой воды не утратили своей актуальности. Качество питьевой воды связано с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания. Для нормального функционирования организма нужна вода, не содержащая вредных примесей и механических добавок, т.е. хорошего качества. И мне стало интересно, какую же воду мы пьем? И как в домашних условиях определить качество воды?
1.2. Цель и задачи исследования
Цель работы: исследование химического состава и свойств питьевой воды.
Задачи:
Изучить литературу о значении питьевой воды для здоровья человека
Узнать, из чего состоит вода
Выяснить, какими свойствами обладает вода
Проверить состав питьевой воды разных видов: водопроводная, кипяченая, питьевая бутилированная
Выявить влияние разных видов воды на организм
Сделать выводы по результатам исследования
Объект исследования – питьевая вода разных видов: водопроводная, кипяченая, питьевая бутилированная.
Предмет исследования
- качество питьевой воды
- влияние качества питьевой воды на здоровье человека
Методы исследования
изучение литературы по данной теме
эксперимент
анализ
систематизация
обобщение
Гипотеза: качество питьевой воды в зависимости от химического состава, а именно содержания хлора, нитратов, нитритов и других веществ, а также показателя рН, оказывает влияние на состояние здоровья человека. А использование водопроводной воды без предварительной очистки может нанести вред здоровью.
II. Основная часть исследования.
2.1. Теоретические исследования. Свойства воды.
Видел ли кто-нибудь воду? Этот вопрос может показаться глупым на первый взгляд. Но он относится именно к воде абсолютно чистой, без малейших примесей. Тогда мы должны честно ответить «нет», потому что любая вода, с которой мы в жизни встречаемся, представляет собой раствор очень многих веществ.
Вода способна растворять чуть ли не все известные вещества. А в океане можно обнаружить все вещества, встречающиеся на Земле. Больше всего в воде хлора, за ним идут натрий магний, сера, кальций, калий, бром, углерод и многие другие. Всего этих веществ около 70. Все атмосферные газы тоже растворены в воде, больше всего в ней азота, 2 и 3 места занимают кислород и углекислый газ.
В воде также взвешены мельчайшие нерастворимые частички пыли, ржавчины и т.п.
Очень интересно воздействие на свойства воды содержания в ней серебра. Вода, которая соприкасалась с серебром, долгое время остается свежей, так как в ней не развиваются микробы. Серебро обладает способность убивать вредоносные микроорганизмы. В народе серебряную воду называют «святой».
Пресную воду можно разделить на две группы: обычная и минеральная. Причем в рамках каждой группы вода сильно отличается по составу в связи с геологическими и географическими причинами. Это разделение справедливо для вод естественного происхождения, но, помимо них, существуют искусственные воды, создаваемые человеком целенаправленно или в качестве отходов хозяйственной деятельности. Целенаправленно производят искусственные минеральные воды, опресненную воду (из морской) и дистиллированную воду, а также особые воды, насыщенные тем или иным компонентом, например, серебряную.
Наш организм привык к воде Родины, она пропитывает, формирует нас, и нет ее вкусней и слаще, но при том условии, что она чистая.
Понятие чистоты, если вспомнить о многообразии пресных вод, на самом деле очень неоднозначно.
Существует несколько важных показателей качества пресной природной воды:
кислотность pH (или водородный показатель), жесткость и органолептика.
pH связана с концентрацией водорода и дает нам понятие о кислотных или щелочных свойствах воды:
pH < 7 – кислая среда;
pH = 7 – нейтральная среда;
pH > 7 – щелочная среда.
Это очень важный показатель, причем не только для обыкновенной или минеральной воды, но и для всего человеческого организма, кислотный баланс которого должен выдерживаться в очень жестких рамках. Жесткостью называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней кальция Ca2+и магния Mg2+.
Различаются несколько видов жесткости – общая, карбонатная, некарбонатная, устранимая и неустранимая; в дальнейшем я буду говорить об общей жесткости, связанной с суммой концентраций кальция и магния.
Под органолептическими характеристиками воды понимаются ее запах, вкус, цвет и мутность.
Запах определяют, нюхая воду (землистый, хлорный, запах нефтепродуктов и т. д.) и оценивают интенсивность запаха по пятибалльной шкале (ноль соответствует полному отсутствию запаха):
1 – очень слабый, практически неощутимый запах;
2 – запах слабый, заметный лишь в том случае, если обратить на него внимание;
3 – запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде;
4 – запах отчетливый, обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья;
5 – запах настолько силен, что делает воду непригодной к употреблению.
Вкус воды характеризуется определениями соленый, кислый, сладкий, горький, а все остальные вкусовые ощущения называют привкусами. Оценивают вкус по такой же пятибалльной шкале, как и запах, с градациями:
очень слабый,
слабый,
заметный,
отчетливый,
очень сильный.
Цвет воды определяют путем сравнения испытуемой воды с эталонными растворами, имитирующими цвет природной воды. Оценивают цвет по специальной шкале цветности с градациями от нуля до 14.
Сходным образом исследуют мутность.
Разумеется, причины, вызывающие дурной запах, плохой вкус и странный цвет воды, изучаются методами химического анализа, чтобы выявить вредоносные примеси и определить их концентрации.
На каждую такую примесь имеется предельно допустимая концентрация, то есть такая, которая не наносит вреда нашему организму. Разумеется, есть вещества, вирусы и бактерии, для которых она равна нулю, то есть их вообще не должно быть в воде.
Кроме озер и рек, мы получаем обычную пресную воду из колодцев, артезианских скважин, родников, а также собирая осадки, наполняя ведра и бочки дождевой водой или растапливая лед и снег.
Много ученых работают над решением трудной проблемы получения абсолютно чистой воды. Но пока получить такую воду не удалось.
Для того, чтобы вода была пригодна для питья, ее надо очистить от вредных микроорганизмов, минеральных и органических примесей.
С давних пор для стерилизации питьевой воды использовали простое кипячение, кроме того использовали очистку серебром.
В нашей стране воду очищают на специальных станциях. Сначала фильтруют через слой песка, затем обрабатывают окислителями – хлором и озоном.
Питьевая вода должна содержать лишь очень небольшие количества растворенных солей и газов. Они даже способны придавать воде особый вкус. В зависимости от них в различных местах и вкус у воды будет разный.
Самыми доступными для обычного человека являются такие виды питьевой воды, как водопроводная, кипяченная и питьевая бутилированная.
Я решила проверить экспериментально, какой из этих видов самый безопасный, если не подвергать его дополнительной обработке путем фильтрации и т.д.
2.2. Практические исследования. Эксперименты по исследованию качества и химических свойств различных видов воды
Я исследовала на предмет химических, физических свойств и безопасности 3 вида воды: водопроводную, кипяченую и питьевую бутилированную.
Исследование физических свойств воды я провела органолептическим (органами чувств) путём.
1. Определяла вкус – пила и выбирала самую вкусную воду. Сделала вывод: у воды нет вкуса. Дело в том, что мы часто слышим от людей, что вода очень вкусная. Просто, когда человек очень хочет пить, то с удовольствием пьет воду и, чтобы выразить свое удовольствие, говорит: «Какая вкусная вода», — хотя на самом деле ее вкуса не чувствует.
2. Определяла прозрачность – рассматривала через стаканы, с разными образцами воды, цветную картинку. Сделала вывод - вода прозрачна. (приложение 1)
3. Определяла запах - нюхала воду. Сделала вывод: у воды нет запаха. Однако иногда вода из водопроводного крана может иметь запах, так как ее очищают специальными веществами, чтобы она была безопасной для нашего здоровья.
Вывод: Исследуемая вода не имеет вкуса, запаха и она прозрачная.
Жесткость и чистоту воды я сначала проверяла простыми и доступными всем способами, а затем при помощи специальных тест-полосок.
Опыт 1. Жесткость воды определяла с помощью кипячения. Взяла воды каждого вида по 500 мл. Каждую пробу воды кипятила до 20 минут, пока вода не уменьшилась в объеме втрое. В воде из водопровода появился осадок, который может приводить к образованию накипи. (приложение 2).
Вывод: жесткая вода образуется накипь. Накипь выводит из строя дорогостоящую бытовую технику, газовые и электрические котлы на производстве, а также жёсткая вода влияет на здоровье и повышает риск многих заболеваний.
Жёсткость воды можно уменьшить, если добавить в каждый стакан по 1 столовой ложке 9% уксусного раствора.
Опыт 2. Жесткость – определяла с помощью мыльного раствора. Чтобы приготовить жёсткую воду развела в стакане водопроводной воды одну чайную ложку морской соли. Затем в стаканах с образцами водопроводной, кипяченой и питьевой бутилированной воды растворила по кусочку хозяйственного мыла (две, три спичечные головки). Во всех образцах получился мутный раствор, кроме стакана с жесткой водой, здесь вода осталась прозрачной. Затем через трубочку подула в каждый раствор. Во всех образцах появилась пена, а в образце с жесткой водой пены нет (приложение 3).
Вывод: при определении жесткости воды с помощью мыльного раствора установила, что вода всех трех видов достаточно мягкая.
Провела опыты на наличие в воде примесей.
Опыт 1.Добавила в воду крепкий раствор марганцовки.
Если вода остается розовой некоторое время, а не светлеет, то данная вода сравнительно чистая.
Из опыта видно, что вся исследуемая вода имеет насыщенный цвет (приложение 4)
Вывод: вся исследуемая вода почти не содержит различных примесей.
Опыт 2. Образцы воды заморозила в морозилке холодильника. Этот опыт основан на эффекте вымораживания примесей. Заметила, что вся вода осталась чистой (приложение 5).
Вывод: вся исследуемая вода почти не содержит различных примесей.
Опыт 3. Все образцы воды пропустила через фильтр из ватных дисков. На дисках, через которые пропускали воду я не увидела наличие примесей. вода на диске не оставила следа (приложение 6).
Вывод: вся исследуемая вода почти не содержит различных примесей.
Чтобы исследовать химические свойства воды, а именно содержание в ней хлора, нитратов, нитритов, а также определить уровень рН и жесткость, я воспользовалась тест-полосками для анализа воды (приложение 7).
Вот какие показатели у меня получились.
Содержание хлора в бутилированной и кипяченой воде равно 0, в водопроводной этот показатель 0,8. Едва заметный показатель содержания хлора, не наносящий никакого вреда здоровью человека.
По показателю рН у бутилированной воды 6,8, кипяченая вода - 8,4, а водопроводная – 8,0. А значит более кислая среда у бутилированной воды, а более щелочная у кипяченой. Ближе всех к нейтральной рН водопроводная вода.
По показателям жесткости все в пределах нормы. Наиболее мягкая вода кипяченая.
Содержание нитратов и нитритов во всех образцах воды имеет одинаковые показатели.
Более подробно все показатели приведены в таблице в приложении 8.
Заключение
Вода – это бесцветная жидкость без запаха и вкуса. Проблема дефицита питьевой воды родилась не сегодня. На планете Земля уже сложно найти воду, которая по своим качествам полностью соответствовала бы определению: жидкость без запаха и вкуса. Вода обладает способностью содержать в себе различные элементы, как вредные, так и полезные.
Существует проблема чистой воды, и она касается не только нашего города, но и всей страны и даже мира. Скоро чистая вода станет такой же ценной, как нефть и газ.
Основываясь на изученной литературе по теме исследования и экспериментальной части работы, мной были сделаны следующие выводы:
1. Вода обладает уникальными свойствами, имеет важное значение в нашей жизни.
2. Обладая знаниями с детского возраста о жизненной необходимости воды, люди должны придавать большое значение её качеству.
3. Вся изученная мною вода пригодна для питья.
При выполнении работы я научилась:
1. Собирать информацию.
2. Проводить опыты.
3. Сравнивать, анализировать полученные результаты.
4. Делать выводы.
Данные выводы говорят о том, что цели своего исследования я достигла.
Но у меня, при изучении свойств воды появилась новая цель: исследовать влияние воды в нашей местности на здоровье жителей.
Гипотеза о том, что водопроводная вода без предварительной очистки может нанести вред, не подтвердилась, так как все показатели ее качества оказались практически одинаковыми с другими видами воды.
Список использованной литературы
Ахманов М.С. Вода, которую мы пьем. Прочая научная литература. М: Издательство «ЭКСМО», 2002
Гальперштейн Л.Я. Моя первая энциклопедия: Науч. - популярное издание для детей/ - М.: ООО «Издательство «Росмэн-Пресс», 2003
Я познаю мир. Океан: энциклопедия/ Б.Ф. Сергеев; М.: ООО «Издательство Астрель»: Полиграфиздат, 2010
Я познаю мир. Химия: детская энциклопедия/ Л.А Савина; М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1997
Приложение 1. Определение прозрачности воды
Приложение 2. Вода после кипячения. Выявление осадка
Приложение 3. Определение жесткости воды
Приложение 4. Определение наличия примесей
Приложение 5. Выявление примесей после вымораживания воды
Приложение 6. Выявление примесей при помощи фильтрования
Приложение 7. Определение химического состава и свойств воды с помощью тест-полосок
Приложение 8. Сравнительная характеристика разных видов воды
|
Исследуемые показатели |
Бутилированная вода |
Кипяченая вода |
Водопроводная вода |
|
Содержание хлора (миллиграммов на литр) |
0 |
0 |
0,8 |
|
Показатель рН |
6,8 |
8,4 |
8,0 |
|
Общая жесткость |
8 0d |
4 0d |
8 0d |
|
Содержание нитритов (миллиграммов на литр) |
1 |
1 |
1 |
|
Содержание нитратов (миллиграммов на литр) |
10 |
10 |
10 |