Проектная работа по химии и экологии Какую воду мы пьём?

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с. Логиновка

Краснокутского района Саратовской области

Проект на тему:

Какую воду мы пьём?

(Качественное определение важнейших примесей в водопроводной питьевой воде села Логиновка и природной воде реки Еруслан)

Выполнили: Нугманова Алеся,

Пильник Ирина,

ученицы 9 «А» класса

Руководитель:

Воронина Нина Александровна,

учитель биологии, экологии и химии

МОУ - сош с. Логиновка

2014 - 2015 учебный год

Оглавление

1. Вступление.

2. Визуальное (органолептическое) определение показателей воды

3. Определение важнейших примесей

4. Сравнение качества воды

5. Заключение.

6. Приложение.

Вступление.

Тема нашего исследования «Качественное определение важнейших примесей в водопроводной питьевой воде села Логиновка и природной воде реки Еруслан».

Работу выполнили ученицы 9 «А» класса Нугманова Алеся и Пильник Ирина.

Руководитель Воронина Нина Александровна, учитель биологии, экологии и химии МОУ - сош с. Логиновка.

Мы поставили перед собой цель: изучить водопроводную питьевую воду с. Логиновка и природную воду реки Еруслан на наличие примесей, их влияние на здоровье человека и возможности улучшения качества воды.

Для достижения этой цели мы решали следующие задачи:

1. Исследовать состав примесей питьевой водопроводной и речной воды.

2. Рассмотреть влияние питьевой воды на здоровье человека.

3. Разработать рекомендации по улучшению качества воды.

В ходе исследования мы остановились на двух гипотезах:

1. Возможное использование исследуемой воды в быту.

2. Может нанести серьёзный вред организму.

Необходимую информацию искали в литературе и ИНТЕРНЕТе.

Результатом нашего исследования стал проект, который мы сейчас представляем.

1

Вода имеет важное значение в жизни человека. Она составляет 2/3 массы тела. Без неё невозможно функционирование всех клеток тела. Реакции обмена веществ и пищеварения протекают в водных растворах. Удаление продуктов обмена с потом и мочой, поддержание постоянной температуры тела осуществляется при участии воды. Но совершенно очевидно, что далеко не все воды пригодны для питья. Употребление воды с вредными химическими примесями может оказать отрицательное влияние на организм человека. Речь идет не только о патологических изменениях в кровеносных сосудах и суставах или о занесении в ткани и клетки чужеродных соединений. Доказано, что некачественная вода особенно влияет на функции мозга, на три четверти состоящего из воды.

Научные взгляды в этом отношении прошли долгую эволюцию. Дошедшие до нас письменные памятники древних времён прежде всего позволяют обратиться к наследию древнегреческого врача Гиппократа, жившего, как полагают, в 460-370 гг. до н.э. Судя по историческим свидетельствам, Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека. Его высказывание: «Следует знать о водах, какие воды вредны и какие очень здоровы, какие неудобства и какое благо происходит от употребления вод, так как они имеют большое влияние на здоровье...» - можно считать эпиграфом к нашей работе.

Другие великие врачи древности (Авиценна, Парацельс), а также медики более поздних времен тоже пытались квалифицировать пресные воды по их пригодности для питья. Но до последней четверти прошлого века суждения о влиянии качества воды на здоровье населения еще не имели научной основы. По современным представлениям, существует ряд важнейших критериев, определяющих качество питьевой воды. Это эпидемическая безопасность, органолептическая приемлемость, химическая безвредность.

Мы исследовали воду по двум последним критериям.

Органолептическая приемлемость. Термин «органолептика» образован сочетанием греческих слов «орган» и «лептикос» - склонный к признанию, одобрению. Когда говорят об органолептических свойствах продуктов, материалов, воды, имеют в виду их свойства, определяемые при помощи органов чувств - анализаторов цвета, запаха, вкуса. Это древнейший из способов определения качества воды. Именно им пользовался Гиппократ, не имея представления о других критериях. По своим органолептическим свойствам питьевая вода должна быть, несомненно, приятной на вкус, бесцветной и совершенно прозрачной. Сегодня существуют научные методики объективного определения этих свойств. Однако существенное значение имеет и субъективная оценка этих показателей, в особенности вкуса. Можно вспомнить физиолога И. Павлова, который считал отрицательные органолептические реакции организма важным охранительным безусловным рефлексом, выработанным вековым опытом человечества, защитой от вредных для здоровья веществ. 2

1. Визуальное (органолептическое) определение показателей воды

Мы взяли пробы воды из различных источников (водопровода и реки).

Забор пробы воды из реки осуществляли с моста на глубине примерно 50 см в объёме нескольких литров, соблюдая при этом меры предосторожности.

Внимательно изучили внешний вид образца воды: цвет, запах, прозрачность, наличие твердых частичек или маслянистых загрязнений.

Внесли наблюдения в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Органолептические показатели воды в различных источниках

Свойства

воды /

Источник

Цвет

Прозрачность

(мутность)

Запах

Вкус

Наличие примесей,

осадка

Водопровод

Слабо -желтоватый

78,57%

Болотный Слабый

Пресный, слабо солоноватый

Незначительный илистый осадок. Масел нет.

Река

Тёмный желто-зелёный

28,57 %

Болотный Ощутимо заметный

Воду пить нельзя!

Большой илистый осадок.

Масел нет.

Определение цвета и прозрачности (мутности) воды.

Химики определяют цвет воды с помощью специальной шкалы цветности. Цветность - это определенный цветовой оттенок воды. Чистая вода не должна иметь почти никакого цвета.

В стеклянный цилиндр высотой 20 см налили исследуемую воду до высоты 12 см, снизу положили лист белой бумаги (в качестве фона). Определили цветность воды, рассматривая воду сверху при достаточном боковом освещении.

Выбрали наиболее подходящий оттенок:

для водопроводной воды - слабо -желтоватый,

для речной - тёмный желто-зелёный.

Для определения мутности воды большой мерный цилиндр с прозрачным дном установили на книжной странице с текстом. Приливали в цилиндр порциями по 10 мл воду из анализируемого источника до тех пор, пока текст, на который мы смотрели сверху через толщу воды, не стал «расплываться».

Измерили линейкой высоту столба жидкости.

Проделали такой же опыт с дистиллированной водой. Условно принимая

степень прозрачности дистиллированной воды за 100 %, определили степень

прозрачности исследуемой пробы, разделив высоту ее столба на высоту столба дистиллированной воды и умножив полученный результат на 100 %.

Получили результат:

Для водопроводной воды: 22 : 28 х 100% = 78,57%

Для речной воды: 7 : 28 х 100% = 28,57 %

Определение характера и интенсивности запаха.

Запах воды мы определяли в помещении, где нет посторонних запахов. Кроме того, важно, чтобы запах одной и той же пробы воды определяли несколько человек (4).

В колбу объемом 200 мл налили 100 мл исследуемой воды, закрыли ее пробкой и интенсивно встряхнули. Затем вынули пробку и определили характер и интенсивность запаха исследуемой пробы воды с помощью таблиц 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2

Характер запаха воды

Характер запаха

Аналог запаха

Неопределенный

Нет аналога - это должно насторожить

Травянистый

Запах сена, покоса

Сероводородный

Запах тухлых яиц

Затхлый

Запах плесени, застойного воздуха

Прелый

Запах свежевспаханной земли

Древесный

Запах коры деревьев, мокрых опилок

Фекальный

Запах сточных вод, гнили

Болотный

Запах тины, ила, цветущей застойной воды

Ароматный

Запах цветов, огурцов, томатов

Таблица 1.3

Интенсивность запаха воды

Интенсивность запаха

Характеристика запаха

Очень сильный

Запах интенсивный, сразу ощущается, вода для питья непригодна

Отчетливый

Запах чувствуется отчетливо, вода для питья непригодна

Ощутимо заметный

Запах обнаруживается без труда, такую воду пить нельзя

Слабый

Запах сразу не ощущается, но чувствуется, если сосредоточиться

Очень слабый

или отсутствует вовсе

Запах может быть зафиксирован только опытным исследователем в лаборатории.

Отсутствует

Получили результат:

Для водопроводной воды: Болотный Слабый

Для речной воды: Болотный Ощутимо заметный

Определение вкуса воды.

Отметим, что вкус можно определять только у проб воды, которые имеют слабый запах или вовсе не имеют запаха. Определение данного показателя

воды очень сильно зависит от личного опыта исследователя, поэтому ощущение различными исследователями различных привкусов вполне допустимо.

Пробу воды (20 мл) кипятим на плитке. 10-15 мл ее после остывания до комнатной температуры, не проглатывая, медленно 1-2 мин. перемещаем во рту, пытаясь максимально задействовать рецепторы языка и нёба.

Получили результат:

Для водопроводной воды: Пресный - 3, слабо солоноватый - 1.

Для речной воды: Воду пить нельзя!

Определение наличия примесей, осадка.

В колбу объемом 2 л набрали исследуемую воду, взболтали её. Через 2 ч оценили осадок с помощью следующих терминов: «нет», «незначительный», «заметный», «большой». Определили его характер (хлопьевидный, песчаный, илистый и т.д.) и цвет, а также отметили осветление воды над осадком.

Наличие масел оценили также визуально по наличию или отсутствию жирных пятен на поверхности воды.

Получили результат:

Для водопроводной воды: Незначительный илистый осадок. Масел нет. Для речной воды: Большой илистый осадок. Масел нет.

2. Определение важнейших примесей

Химические примеси в воде и здоровье человека. В таблице 1.4 показано влияние различных химических примесей на здоровье. Эти данные явились основанием для разработки специальных мер по ограничению возможностей попадания в воду различных загрязнителей. Они включают и очистку сточных вод на отдельных предприятиях, и городские очистные сооружения, и соблюдение регламентов отдаленности мест водозабора, и организацию санитарной охраны водоисточников, и другие меры. Первые стандарты качества питьевой воды были утверждены в США и России в 1937 г.

В этих стандартах содержатся нормы качества питьевой воды. Так, у нас в стране это ГОСТ «Вода питьевая», в котором определены требования к микробному составу, физическим и химическим характеристикам воды.

Приведем некоторые предельно допустимые уровни содержания химических веществ по этому ГОСТу:

• водородный показатель (рН) - 6,0 - 9,0;

• железо (мг/л) - до 0,3;

• марганец (мг/л) - до 0,7;

• медь (мг/л) - до 1,0;

• хлориды (мг/л)- до 350;

• цинк (мг/л) - до 5,0;

• алюминий (мг/л) - до 0,5;

• бериллий (мг/л) - до 0,0002;

• свинец (мг/л) - до 0,03.

Таблица 1.4

Вода и неинфекционные заболевания

Качество воды

Воздействие на здоровье

1. Вода с повышенным содержанием хлоридов и сульфидов

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

2. Повышенное содержание кальция

Способствует камнеобразованию в почках и мочевом пузыре

3. Маломинерализированные 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. 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 - заболевание почек; ртуть - центральной нервной системы, выделительной и кровеносной систем; цинк - двигательного аппарата (мышц), расстройство деятельности желудка; мышьяк - почек, печени, легких, сердечно-сосудистой системы

6. Повышение концентрации нитратов

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

Мы провели испытания с каждым из образцов и результаты оформили в виде таблицы (табл. 1.5).

Определение реакции среды (рН).

Производится с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Получили результат:

Для водопроводной воды:

Для речной воды:

Определение наличия органических веществ.

К исследуемым образцам добавили несколько капель 0,5%-го раствора перманганата калия и 5-7 капель раствора серной кислоты. При нагревании происходит изменение окраски, это свидетельствует о присутствии в воде органических веществ, способных окисляться раствором перманганата калия.

Получили результат:

Для водопроводной воды:

Для речной воды:

Определение хлорид-ионов.

К исследуемым образцам добавили несколько капель раствора нитрата серебра. Помутнение раствора свидетельствует о наличии хлорид-ионов.

Получили результат:

Для водопроводной воды: мало

Для речной воды: много

Определение ионов меди(II).

К пробам исследуемых образцов прилили раствор аммиака. При взаимодействии раствора аммиака с ионами меди сначала образуются осадки основных солей сине-зеленого цвета, которые затем растворяются в избытке реагента, и получаются аммиакаты меди интенсивного синего цвета:

Cu²⁺ + 4NH₃• H₂O = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O.

Получили результат:

Для водопроводной воды:

Для речной воды:

Таблица 1.5

Характеристика воды по химическим показателям

Характеристика

образца воды/

Источник

Реакция

среды

Органические

вещества

Cl-

Cu²⁺

Mg²⁺

Водопровод

нет

мало

Река

есть

много

3. Сравнение качества воды

Сравнивая воду из различных источников, мы оценили ее пригодность для бытовых нужд:

1. Водопроводную воду можно использовать для питья и приготовления пищи.

2. Речную природную воду не рекомендуем для питья и приготовления пищи, но можно использовать для полива и бытовых нужд.

В настоящее время в быту используются различные виды фильтров.

Для улучшения качества воды мы можем предложить несколько способов, которые оформили в виде буклета. (Приложение)

Заключение.

В заключении мы можем сделать вывод, что цель, которую мы ставили, достигнута. Задачи, которые мы наметили в начале исследования, удалось решить, но работу будем продолжать, т.к. осталось много вопросов. Это определение сульфат-ионов, ионов железа(III), ионов магния, нитритов.

Литература.

1. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная экология. Просвещение,1998г.

2. Федорова М.З., Кучменко В.С., Воронина Г.А. Экология человека. Вентана - Граф, 2009 г.

Приложение.

Приготовление биологически активной воды

В домашних условиях несложно получать разные виды биологически активных вод: талую, намагниченную, серебряную. Минералы, установки для подготовки активированной воды стали доступнее, они представлены в аптечной и торговой сети и применяются во многих семьях.

В домашнем хозяйстве мы можем получить активированную воду различными способами (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Подготовка активированной воды

Опыт №

Вид активированной воды

Способ подготовки

1

Вода водопроводная

(стандарт для сравнения)

Налейте в открытую емкость и оставьте в течение суток для удаления остаточного хлора

2

Талая вода

(водопроводная)

Заморозьте отстоянную воду и дайте ей растаять при комнатной температуре

3

Талая снеговая вода

Растопите чистую порцию снега при комнатной температуре

4

Серебряная вода

Положите на сутки в отстоянную водопроводную или родниковую воду серебро (монету, ложку или ювелирное украшение)

5

Магнитная вода

Подвесьте магнит с внешней стороны стеклянной банки с водой на весь период эксперимента

Вымораживание воды

Получить в домашних условиях чистую структурированную, полезную для здоровья воду можно методом вымораживания.

Лёд имеет кристаллическую структуру, построенную из молекул воды. Инородным примесям, в том числе растворённым в воде солям, газам и красителям, при замерзании не остается места в кристаллической решётке. «Лишние» соединения стекают вместе с загрязненными остатками воды. Если процесс замерзания проводить при температуре от -1 и до -6°С, то в кристалликах льда будет только чистая вода.

Жидкий остаток - «бульон» из примесей, солей и раствора грязи вреден для здоровья человека.

Опыт показал, что при температуре от -1 до -6 °С за ночь замерзает примерно две трети воды. Остаток надо сливать - в нём будут все вредные примеси.

Вымораживание можно проводить в морозильной камере, установив регулятор на (-4) - (-6) градусов.

Определение сульфат-ионов.

К исследуемым образцам добавили несколько капель раствора хлорида бария. Помутнение раствора свидетельствует о наличии сульфат-ионов.

Определение ионов железа(III).

В пробы исследуемых образцов добавили 3-4 капли концентрированной азотной кислоты и кипятите 2-3 мин. с целью окисления ионов железа(II) в ионы железа(III). После охлаждения добавили 3-4 капли раствора роданида аммония. Окрашивание растворов в красный цвет свидетельствует о присутствии ионов железа(III).

Определение ионов магния.

К пробам исследуемых образцов прилили по 5 капель растворов хлорида аммония, гидрофосфата натрия и аммиака. Появление белого кристаллического осадка аммоний-магний-фосфата, растворимого в уксусной кислоте, свидетельствует о наличии в воде ионов магния:

Mg²⁺ + HPO^2-₄ + NH₃•H₂O = NH₄MgPO₄ ↓ + H₂O.

Определение нитритов.

К 2 мл исследуемой воды прибавили 2 мл физиологического раствора и прилили 2 мл риванольного раствора (1 таблетку риванола, купленного в аптеке, растворяют в 200 мл 8%-й соляной кислоты). Если появляется бледно-розовая окраска, то делают вывод о недопустимо высоком уровне содержания нитритов в воде.