Основные показатели воды в Полковничьих и Казанских ключах г. Ижевска

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

Основные показатели воды в Полковничьих и Казанских ключах г. Ижевска

Вахрушева В.А. 1
1МБОУ ИЕГЛ «Школа-30»
Поликарпова Н.С. 1
1МБОУ ИЕГЛ «Школа-30»
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

I. Введение

Республика Удмуртия расположена в западной части Среднего Урала в бассейнах рек Камы и Вятки. В республике имеется огромное количество подземных источников питьевой воды. Подземные воды называются грунтовыми. На территории нашей республики они обычно пресные. В долинах рек грунтовые воды выходят на поверхность в виде родников или ключей, благодаря которым Удмуртская Республика получила неофициальное название «Родниковый край». Грунтовые и родниковые воды используются для питья и различных хозяйственно-бытовых, технических и сельскохозяйственных нужд, ежегодно из них извлекается более 60 млн. м³.

Существует множество вод, оказывающих благоприятное воздействие на человеческий организм: минеральная вода, талая вода, колодезная вода, магнитная вода и т.д. Но именно о родниковой воде мы чаще всего отзываемся, как о воде с высоким качеством. Мы считаем ее не просто чистой, а кристальной, не просто целебной, а поистине животворящей.

Однако, в последнее время я чаще читаю в различных источниках информации о том, что несмотря на все богатство подземных вод, в Удмуртии проблема качества питьевой воды приобрела общереспубликанский характер. Не обошла эта проблема и город Ижевск. На территории города отмечается загрязнение подземных вод. Родниковая вода, несмотря на популярность среди населения города, также далека от соответствия санитарным и экологическим требованиям.

Так какие же данные верны: родниковая вода – это вода с высоким качеством, или она загрязнена? Действительно ли родниковая вода может обеспечить питьевые нужды жителей города Ижевска? Мне захотелось узнать о свойствах, составе и качестве родниковой воды в нашем городе, а также об истории некоторых родников.

Тема моей исследовательской работы «Основные показатели воды в Полковничьих и Казанских ключах г. Ижевска».

Цель исследования: исследовать основные физические свойства воды, мощность водосбора и основные показатели воды Полковничьих и Казанских ключей г. Ижевска.

Задачи:

1. Собрать исторические сведения о родниках.

2. Исследовать физические свойства родниковой воды.

3. Исследовать мощность водосбора Полковничьих и Казанских ключей г. Ижевска.

4. Провести химические исследования основных показателей воды.

5. Проанализировать собранный материал и сделать выводы.

Гипотеза:

Вода в Полковничьих и Казанских ключах г. Ижевска пригодна для употребления.

Методы исследования: изучение литературы, описание, химический эксперимент, анализ, обобщение.

Объект исследования: Полковничьи и Казанские ключи г. Ижевска.

Место проведения исследования: г. Ижевск.

Глава I. Исторические сведения о родниках

Издревле многие родники в народе называли целебными, обладающими исцеляющей силой. Родники со «святой водой» в Удмуртии есть почти в каждом районе. В Завьяловском районе – Среднепостольский, в Малопургинском – источник в Мало-Дивеевском Серафимовском женском монастыре в селе Норья. В Воткинском – святые источники в честь преподобных Андроника и Афанасия и в честь Тихвинской иконы Божией Матери. В Балезинском – источник преподобного Трифона Вятского. В Каракулинском – источник в честь святых мучеников Флора и Лавра, над ним в 2009 году была построена часовня, а также «новый» источник у села Галаново, открывшийся в 1999 году. Между поселками Кизнер и Льнозавод в Кизнерском районе расположен святой источник «Живой ключ» с целебной водой, объявленный памятником природы. Святой источник на окраине станции Саркуз не имеет ни часовни, ни купальни, но на столбе в киоте стоит икона Вседержителя. Святым считается исток реки Кама в Кезском районе. В Сюмсинском районе есть источник во имя Всех Святых, у деревни Малые Сюмси, в Увинском – Серебряный источник при въезде в село Удугучин [3,с.1].

Ижевск – столица «родникового края» долгое время утоляла жажду из своих родников. Первые документальные свидетельства о родниках Ижевска появились более полутора веков назад. До того они никак не учитывались и не описывались, хотя, разумеется уже могли иметь народное название.

Полковничьи ключи – самые известные родники Ижевска. Точнее, особо известен, окружен романтической аурой один из них (фото №1).

Вернее всего, именно к рассматриваемому нами ключу относятся слова из заводского дела 1862 года. Из него следует, что на восточном берегу, над неким «родником у плотины, служащим для снабжения водою», еще в 1834-1835 годах были устроены «навес и беседка».

Архивное дело 1865 года свидетельствует о первых попытках благоустроить этот ключ: «У ключа (именуемого Полковницким), что на берегу заводского пруда, поправлен съезд или дорога мусором и шлаком. Самый ключ приведен в должный порядок».

Происхождение весьма популярного названия этого ключа покрыто тайной.

В соответствии с народным преданием принято считать, что, захватив Ижевск в конце июля 1774 года, Е.И. Пугачев и его люди казнили именно здесь (а не на площади, что было бы логичнее и «поучительнее») главного командира Гороблагодатских и Камских (Ижевского и Воткинского) заводов, полковника Федора Федоровича фон Венцеля. Это крупный горный деятель, замечательный организатор железоделательного производства из династии обрусевших немцев. Мучительная гибель Ф.Ф. Венцеля несомненна. Но подтвердить документально какую-либо ее связь с данным ключом невозможно.

Не исключена иная, «не пугачевская» версия. Гидроним вполне мог сформироваться благодаря соседству ключа с домами полковников. Эти командиры (или заместители командира – генерала) обычно проживали в казенных деревянных домах над ключом.

В число Полковницких ключей включали и Бодалевский ключ. Он же именовался и как «Водопой». Это следует из публикации 1897 года.

«Ижевский завод растянулся на 5-6 верст в длину и ширину. Поэтому существует постоянная нужда в хорошей воде. В самом центре лишь два ключа – Полковницкий и Бодалев. Спуск к первому убийствен. Бодалев же ключ составляет частную собственность пивоваренного завода». («Волжский вестник» 1897, 14 ноября).

Казанские ключи – у починка Ключевого (Ключевского) по левую сторону от Казанского тракта, переходящего в Казанскую улицу (улицу В.М. Азина), ижевчанами издавна использовались четыре ключа, разделявшиеся один от другого расстояниями от 5 до 10 сажен (фото №4).

Общая водоносная мощность данной группы ключей, по исчислениям от 24 августа 1904 года, составляла около 20 тысяч ведер чистейшей воды в сутки.

К настоящему времени это только один ключ, по традиции называемый Казанским [2,с.1].

При изучении литературы передо мной встало несколько вопросов:

1. Действительно ли родниковая вода – это вода с высоким качеством?

2. Если родники города загрязнены, то какими веществами?

3. Как влияет родниковая вода на здоровье человека?

4. Встречаются жесткие и мягкие природные воды. Жесткая вода плохо мылится, при кипячении образуется накипь. Именно она – причина значительного перерасхода моющих средств, образования налета на сантехнике, белье, появления сухости, шелушения кожи, перхоти. Мягкая вода вызывает у некоторых людей чувство «мылкости», она защищает жировую пленку на коже. Недаром косметологи рекомендуют использовать для умывания очень мягкую дождевую или талую воду. А какая вода – жесткая или мягкая – в родниках города Ижевска?

5. Чем отличается по составу вода из «святого источника» и обычного родника?

Глава II. Методика и результаты исследования

Я решила использовать физические методы определения качества воды, а также химические методы исследования основных показателей. Мною были отобраны пробы воды из Полковничьих и Казанских ключей г. Ижевска 03 февраля 2019 года, было пасмурно, шел снег.

2.1. Физические методы определения качества воды

С помощью физических методов были определены органолептические свойства воды. Это температура, цветность, прозрачность, мутность, осадок, запах, вкус [5, с.1, 6, с.1].

Для определения температуры воды необходим водный термометр с ценой деления 1°С. Водный термометр опускаем в воду, только что взятую из родника, на пять минут. Не вынимая термометра, определяем температуру воды (фото №3 и №6).

Таблица 1

Температура воды родников

Родник

Температура, °С

Полковничьи ключи

1

Казанские ключи

3

Для исследования цветности воды необходима стеклянная пробирка. В прозрачную стеклянную пробирку наливаем 8-10мл исследуемой воды и сравниваем с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Рассматриваем ее на свету, определяем цвет (фото №7).

Таблица 2

Цветность воды родников

Родник

Цветность

Полковничьи ключи

Бесцветная

Казанские ключи

Бесцветная

Для определения прозрачности воды необходим стеклянный градуированный цилиндр с плоским дном; стандартный шрифт с высотой букв 3,5мм. Определение проводят в хорошо освещенном помещении, но не на прямом свету, на расстоянии 1м от окна. Цилиндр помещаем неподвижно над стандартным шрифтом. Цилиндр наполняем хорошо перемешанной пробой исследуемой воды, следя за четкостью различения шрифта до тех пор, пока буквы, рассматриваемые сверху, станут плохо различаться. Высота водяного столба в сантиметрах, сквозь который текст можно прочитать, считается значением прозрачности воды. Измерение повторяем 3 раза.

Таблица 3

Прозрачность воды родников

Родник

Прозрачность

см

Полковничьи ключи

Прозрачная

35

Казанские ключи

Прозрачная

38

Определение мутности важно, поскольку мутность – это простой и неопровержимый показатель изменения качества воды. Внезапное изменение мутности может указывать на дополнительный источник загрязнения (биологический, органический или неорганический) или сигнализировать о проблемах в процессе обработки воды. Для исследования мутностинеобходима стеклянная пробирка. Взбалтываем воду и наливаем ее в пробирку, чтобы высота воды была равна 10см, рассматриваем воду на свету и определяем уровень мутности (фото №7).

Таблица 4

Мутность воды родников

Родник

Мутность

Полковничьи ключи

Отсутствует

Казанские ключи

Отсутствует

Для исследования осадка воды нужна стеклянная пробирка. Рассматриваем исследуемую воду на свету (фото №7).

Таблица 5

Осадок в воде родников

Родник

Осадок

Количество осадка

Полковничьи ключи

Отсутствует

0

Казанские ключи

Отсутствует

0

Определение запаха

Характер запаха определяют по ощущению воспринимаемого запаха.

Различают две группы запахов: запахи естественного и искусственного происхождения. Запахи естественного происхождения обусловлены живущими и отмирающими в воде организмами, влиянием берегов, дна, почв, грунтов.

Так, присутствие в воде растительных остатков придает ей землистый, илистый, или болотный запах. Если вода цветет, то она имеет ароматический запах. Наличие сероводорода придает воде запах тухлых яиц.

При гниении органических веществ в воде или загрязнении ее нечистотами возникает гнилостный, сероводородный или фекальный запах.

Обычно характер запаха воды описывается следующими терминами:ароматический (огуречный, цветочный); болотный (кислый, тинистый); гнилостный (фекальный, сточный); древесный, землистый, плесневелый, рыбный, сероводородный, травянистый, неопределенный.

При определении запаха должны соблюдаться следующие условия: воздух в помещении, где проводится анализ, не должен иметь никакого запаха; одежда, руки, лицо, волосы наблюдателя не должны иметь отвлекающего запаха, одно и то же лицо не должно длительное время производить определение запаха, так как наступает утомление, привыкание к запахам и притупление обоняния.

Для определения запаха воды необходима коническая колба емкостью 150–200мл.100мл исследуемой воды при комнатной температуре наливаем в колбу. Накрываем притертой пробкой, встряхиваем вращательными движениями, открываем пробку и быстро определяем характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагреваем до 60°С на водяной бане и оцениваем запах (фото №8).

Таблица 6

Запах воды родников

Родник

Запах

Интенсивность запаха, баллы

Полковничьи ключи

Отсутствует

0

Казанские ключи

Отсутствует

0

Оценка интенсивности запаха

Интенсивность запаха

Характер проявления запаха

Интенсивность запаха, баллы

Нет

Запах не ощущается

0

Очень слабая

Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании

1

Слабая

Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание

2

Заметная

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде

3

Отчетливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

4

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

5

Запах воды не должен превышать 2 баллов. Специфический запах, появляющийся при хлорировании, не должен превышать 1 балла.

Определение вкуса и привкуса

Питьевая вода должна быть приятной, иметь освежающий вкус без какого-либо постороннего привкуса. Вкус воды зависит от минерального состава воды, ее температуры и растворенных газов.

Органолептическим методом определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса. Различают четыре основных вкусовых ощущения: соленое, кислое, сладкое и горькое. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, хлорный, вяжущий и т. д.).

Определение вкуса воды производят только в обеззараженной или заведомо чистой воде. В сомнительных случаях воду подвергают кипячению в течение 5мин с последующим охлаждением. При определении вкуса и привкуса анализируемую воду набираем в рот (после определения запаха) и задерживаем на 3 – 5 секунд, не проглатывая. После определения вкуса воду сплевываем (фото №9).

Таблица 7

Вкус воды родников

Родник

Вкус

Интенсивность вкуса, баллы

Полковничьи ключи

Отсутствует

0

Казанские ключи

Отсутствует

0

Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной системе:

0 баллов — нет вкуса;

1 балл — очень слабый;

2 балла — слабый;

3 балла — заметный;

4 балла — отчетливый;

5 баллов — очень сильный.

Интенсивность вкуса и привкуса должна быть не более 2 баллов, а при хлорировании не превышать 1 балл.

2.2. Измерение мощности водосбора родников

Для измерения мощности водосбора родника необходима мерная кружка на 1 литр и секундомер. С помощью секундомера определили время, за которое заполнится кружка (фото №2 и №5). Произвели расчеты и получили следующие показатели.

Таблица 8

Мощность водосбора родников

Родник/время

1 минута

1 час

1 сутки

Полковничьи ключи

360л

8640л

Казанские ключи

20л

1200л

28800л

Это говорит о том, что поток воды достаточный для того, чтобы обеспечить такие свойства, как прозрачность и отсутствие мутности.

Существует ряд средних показателей, которые рассматривают как основу для определения среднего суточного потребления воды на одного человека.

Так для питья обычно каждый из нас использует 2-3л воды (сюда входит и чай, и кофе). Чтобы приготовить поесть на одного человека необходимо потратить примерно 3л воды, этот показатель учитывает и затраты, связанные непосредственно с процессом готовки. Что касается гигиенических потребностей – чистки зубов и мытья рук, то на них уходит примерно 6-8л воды на день. В том случае, если вы набираете ванну, то объем расходуемой жидкости для такой процедуры составляет 150л. А если пользуетесь душем, данный показатель колеблется в пределах 15-20л за одну минуту. На одно ополаскивание унитаза тратится примерно 15л. Что касается суточного мытья посуды, то на такую процедуру нужно использовать от 7л до 12л воды на день (снова-таки одному человеку). Для того чтобы постирать вещи, нужно израсходовать в среднем около 100л воды. Стоит отметить, что вышеприведенный список не подразумевает ряда бытовых расходов, которые присутствуют далеко не в каждом семействе. Это касается мытья автомобиля, полива приусадебного участка, замены воды в бассейне либо в аквариуме. В среднем, если в доме есть водопровод и канализация, но нет ванны, на одного жильца уходит от 95 до 120 литров воды в сутки. При наличии ванны данный показатель увеличивается до 180л в день [4, с. 1]. Таким образом, Полковничьи ключи могут обеспечит суточную норму воды для 48 человек, а Казанские ключи для 160 человек.

2.3. Химические методы определения качества воды

Определение сухого остатка проводят в день отбора пробы [7, с. 4]. Для этого 250-500мл профильтрованной воды выпаривают в предварительно высушенной до постоянной массы фарфоровой чашке (фото №10). Выпаривание ведут на водяной бане с дистиллированной водой. Затем чашку с сухим остатком помещают в термостат при 110°С и сушат до постоянной массы. Сухой остаток вычисляют по формуле:

,

где m - масса чашки с сухим остатком, мг;

m1 - масса пустой чашки, мг;

V - объем воды, взятый для определения, мл.

Произвели расчеты и получили следующие показатели.

Таблица 9

Сухой остаток

Родник

Сухой остаток, мг/л

Предельно допустимая концентрация (ПДК), мг/л [8, с. 1]

Полковничьи ключи

546

1000

Казанские ключи

822

1000

Таким образом, сухой остаток вод Полковничьих и Казанских ключей не превышает предельно допустимую концентрацию.

Для определения уровня рН, содержания нитритов (NO2¯), нитратов (NO3¯) и хлора (Cl2), карбонатной и общей жесткости использовали тестовые полоски Тетра. Окунали тестовую полоску в воду, водили ею пару секунд в воде, встряхивали и через 60с определяли главные показатели воды (фото №11).

Таблица 10

Главные показатели воды

Показатель/Родник/ПДК

Полковничьи ключи

Казанские ключи

Предельно допустимая концентрация (ПДК) [8, с. 1]

рН

8,4

8,4

6-9

нитриты (NO2¯)

1

1

3мг/л

нитраты (NO3¯)

100

250

45мг/л

хлор (Cl2)

0

0

мг/л

карбонатная жесткость

5,35

5,35

мг-экв/л

общая жесткость

5,71

5,71

7мг-экв/л

Из полученных результатов исследования можно сделать следующий вывод, что уровень рН, содержание нитритов (NO2¯) и хлора (Cl2), карбонатная и общая жесткость в водах родников не превышают предельно допустимые концентрации. Вода родников относится к водам средней жесткости (<2 – мягкая вода, 2-10 – вода средней жесткости, >10 – жесткая вода). Но по содержанию нитратов (NO3¯) превышение составляет почти в два раза (Полковничьи ключи) и в пять раз (Казанские ключи).

Выводы:

1. Я исследовала физические свойства воды. Вода в родниках прохладная, прозрачная, без запаха и вкуса, в тонком слое бесцветная, не имеет осадка, что соответствует ГОСТу по органолептическим показателям.

2. По мощности водосбора Полковничьи ключи могут обеспечить суточную норму воды для 48 человек, а казанские ключи для 160 человек.

3. Также я провела химическое исследование воды. Сухой остаток, уровень рН, содержание нитритов (NO2¯) и хлора (Cl2), карбонатная и общая жесткость в водах родников не превышают предельно допустимые концентрации по СанПину к качеству питьевой воды. Вода родников относится к водам средней жесткости. Но по содержанию нитратов (NO3¯) превышение составляет почти в два раза (Полковничьи ключи) и в пять раз (Казанские ключи).

4. По изученным мной свойствам воды можно сделать вывод о непригодности воды данных родников для использования в пищевых нуждах, а тем более невозможно говорить о пользе родниковой воды для здоровья.

5. Для желающих использовать воду данных родников в пищевых нуждах я рекомендую провести исследование свойств воды родников в специализированных лабораториях с использованием точного аналитического оборудования по всем химическим и бактериологическим параметрам.

Список источников

1. Широбоков С.И. География Удмуртской АССР.- Учебное пособие для 7-8 классов. – Ижевск: Удмуртия, 1980.

2. Ижевские родники. http://www.iz-article.ru/rodniki.html 10.12.2016г.

3. Какой родник выбрать? http://gazeta18.ru/opit/653-2012-03-28-10-19-38.html 10.12.2016г.

4. Потребление воды на человека в сутки, в месяц. http://www.rasteniya-lecarstvennie.ru/20176-potreblenie-vody-na-cheloveka-v-sutki-v-mesyac.html 15.02.2017г.

5. ГОСТ 3351-74 ВОДА ПИТЬЕВАЯ Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.

6. ГОСТ 31868-2012 ВОДА Методы определения цветности.

7. ГОСТ 18164-72 Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка.

8. СанПин 2.1.4.1074-01Требования к качеству питьевой воды.

Приложение

   

Фото №1. Полковничьи ключи

Фото №2. Измерение мощности водосбора родника

 

Фото №3. Определение температуры воды

   

Фото №4. Казанские ключи

Фото №5. Измерение мощности водосбора родника

 

Фото №6. Определение температуры воды

   

Фото №7. Исследование цветности, мутности, осадка воды

   

Фото №8. Определение запаха воды

 

Фото № 9. Определение вкуса и привкуса воды

   

Фото №10. Определение сухого осадка воды

 

Фото № 11. Определение уровня рН, содержания нитритов (NO2¯), нитратов (NO3¯) и хлора (Cl2)

Просмотров работы: 24