Исследование питьевой воды из родника посёлка Огнёвка

КГУ «Средняя школа имени Сакена Сейфуллина»

__________________________________________________________

Тема: «Исследование питьевой воды из родника посёлка Огнёвка»

Научно- исследовательская работа по химии

Выполнила обучающаяся 11 класса

Синькова Кристина

Научный руководитель:

Самамбетова Надежда Петровна,

учитель химии

Адрес школы: ВКО, Уланский район, п. Огнёвка, ул. Сатпаева 1

п. Огнёвка, 2014 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Качество воды и здоровье человека

ГЛАВА 2. Показатели качества воды

2.1. Органолептические показатели

2.2. Биологические показатели

2.3. Химические показатели

ГЛАВА 3. Методика исследования питьевой воды в домашних условиях

3.1. Экспериментальная часть

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованной литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Вода - источник жизни на Земле. Она необходима для жизни всех без исключения живых существ на планете. Вода принимает участие в усвоении клетками питательных веществ и в их транспортировке по всему организму, регулирует температуру тела, позволяет выводить из организма шлаки.

Но всегда ли мы отдаем себе отчет в том, что значит для нас вода - эта бесцветная, без запаха и вкуса жидкость? В сущности говоря, она почти ничего нам не стоит в повседневной жизни, но бывают моменты, когда за один глоток воды человек готов пожертвовать всем. Человек способен неделями обходиться без пищи, а вот без воды - только два-три дня. И вообще в нормальных условиях воды в свой организм он должен вводить в два раза больше (по весу), чем пищи.

Какой должна быть питьевая вода? Качество воды выступает как характеристика ее состава и свойств, определяющая пригодность воды для конкретных видов использования. Большую часть водных запасов на Земле составляет соленая вода морей и океанов.

Животные и растения живут как в соленых, так и в пресных водоемах, но каждый из видов приспособлен к определенному местообитанию, и способен переносить лишь незначительные отклонения в физических и химических параметрах среды, к которой он приспособился.). Соленость воды определяется растворенными в ней солями (карбонаты, сульфаты, хлориды калия, натрия).

При централизованном водоснабжении законодательно определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья; при этом подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций.

Гипотеза. Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно выраженных вкуса и запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и жесткость воды удовлетворяют ПДК, то вода централизованного источника водоснабжения пригодна к применению.

Объектом исследования являются образцы воды, взятые из разных источников.

Цель работы состоит в комплексном обобщении и изучении специальной литературы, а также ознакомиться с качеством питьевой воды и ее влиянием на процессы жизнедеятельности человека.

Указанные цели достигаются при разрешении следующего комплекса задач:

• изучить органолептические, химические и биологические показатели качества воды;

• исследовать качество питьевой воды, используемой населением п. Юбилейный для пищевых, бытовых целей;

• выяснить, какое влияние оказывает качество воды на здоровье человека;

• дать рекомендации по улучшению качества воды.

В связи с этим актуальными являются исследования воды, которое может оказывать на здоровье людей не только положительное, но и отрицательное влияние. Сейчас в связи с ухудшением экологической ситуации проблема, связанная с качеством воды стала наиболее актуальной.

Глава 1. Качество воды и здоровье человека

Давно отмечена связь между заболеваемостью населения и характером водоснабжения. Еще в древнем мире были известны некоторые признаки воды, опасной для здоровья. Однако лишь в середине XIX в. эпидемиологические наблюдения и последующие бактериологические открытия Л. Пастера и Р. Коха позволили установить с достаточной достоверностью, что вода, содержащая патогенные микробы, может способствовать возникновению и распространению заболеваний среди населения. Обращали люди внимание и на химический состав воды как возможную причину заболеваний инфекционной природы. В настоящее время при обосновании гигиенических нормативов качества питьевой воды проводят ее всесторонние комплексные исследования.

Вода может оказывать на здоровье людей не только положительное, но и отрицательное влияние. Прежде всего, это связано с качеством употребляемой воды: ее органолептическими свойствами, определяемыми цветом, вкусом и запахом, а также химическим и бактериальным составом.

Влияние качества воды на здоровье человека было отмечено еще в глубокой древности. Например, Гиппократ рекомендовал употреблять кипяченую воду.

По подсчетам специалистов, 800 млн. человек на земном шаре страдают от болезней, вызванных нехваткой питьевой воды. Среди них желудочно-кишечные заболевания, катаракты, болотная лихорадка и т.п.

При повышенных концентрациях фтора развивается (особенно у детей) - флюороз. Зубы темнеют, крошатся и ломаются. Признак флюороза - пятнистость зубной эмали. Оптимальное для человека содержание фтора составляет в среднем 0, 7 - 1, 5 мг/л.

Из других микроэлементов, вызывающих заболевания у человека, можно назвать свинец и мышьяк.

В некоторых водоисточниках поселка Огневка отмечено повышенное содержание бора - свыше 2 - 6 мг/л. Как известно, бор относится к соединениям, обладающим широким спектром действия на различные системы и функции организма, в том числе и на центральную нервную систему. Гигиеническим нормативом считается концентрация бора, равная 0,5 мг/л.

Качества питьевой воды длительно сохраняются благодаря ее обогащению ионами серебра. Но превышенная концентрация серебра вызывает изменения сосудистой и нервной тканей головного и спинного мозга. Предельно допустимая концентрация ионов серебра в воде - 0, 05 мг/л.

Долгое время присутствие в воде нитратов рассматривали как косвенный признак бытового загрязнения, так как нитраты являются конечным продуктом распада органических веществ, попадающих в водоисточник главным образом с загрязнением. Например, в загрязненных колодцах их содержание достигает 100 мг/л и более. Однако превышенные концентрации нитратов были обнаружены и в природных подземных водах, в которых нитраты образуются в результате восстановительных процессов, протекающих в почве и воде. Концентрация нитратов на уровне 10 мг/л является безопасной и принята в качестве предельно допустимой в питьевой воде.

Стронций распространен в природе. При действии больших концентраций стронция изменения в организме проявляются в первую очередь со стороны минерального обмена в костной ткани. В конце 70-х годов советские ученые провели комплексное исследование по оценке влияния стронция, содержащегося в питьевых водах, в условиях эксперимента на животных и людях, проживающих в регионах с повышенным содержанием стронция в подземных водах. В результате исследователи пришли к выводу: длительное употребление питьевой воды, содержащий стронций на уровне 7,0 мг/л, не вызывает функциональных и морфологических изменений в организме человека. Эта величина была рекомендована в качестве норматива содержания стронция для питьевой воды.

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода - одно из непременных условий сохранения здоровья людей. Вкусная вода - земной истинный дар. И на охране ее стоит государственный стандарт.

Глава 2. Показатели качества воды

В настоящее время существуют пять основных условных показателей качества питьевой воды:

1. Органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность).

2. Токсикологические показатели (алюминий, свинец, мышьяк, фенолы, пестициды).

3. Показатели, влияющие на органолептические свойства воды (рН, жесткость общая, нефтепродукты, железо, марганец, нитраты, кальций, магний, окисляемость перманганатная, сульфиды).

4. Химические вещества, образующиеся при обработке воды (хлор остаточный свободный, хлороформ, серебро).

5. Микробиологические показатели (термотолерантныеколиформы или Е.соli, ОМЧ).

Рассмотрим основные показатели качества питьевой воды.

2.1. Органолептические показатели

Органолептические свойства - это свойства, которые определяются органами чувств человека (осязанием, обонянием, вкусом, зрением) и не имеют числовых показателей.

Запах воды определяется количеством присутствующих в ней органических веществ (остатков растительного и животного происхождения) и бывает гнилостным, травянистым, рыбным, болотным; зависит от растворенных газов (сероводорода, метана, хлора, аммиака и других) и бывает сероводородным, хлорным, аммиачным и иным; обусловливается органическими веществами (фенолом, нефтепродуктами) и бывает фенольным, нефтяным. Насыщенность запаха измеряется по пятибалльной шкале. Вода, интенсивность запаха которой составляет 3-5 баллов, непригодна для питья!

Вкус и привкус вызываются растворенными в воде неорганическими и органическими веществами. Например, большое количество растворенных солей делает воду соленой, присутствие железа придает воде металлический привкус, повышенное содержание углекислого газа (углекислоты) и органических кислот (щавелевой, яблочной, муравьиной и других)- кисловатый привкус, сульфат кальция- вяжущий вкус. Свежесть воде придает растворенный кислород. Измеряется вкус в баллах. Качественная вода должна иметь привкус не более 2 баллов.

Цвет (или цветность) воды зависит от содержащихся примесей (большого количества железа, гумусовых веществ), поверхностного цветения в водоемах и прочего. Чистая вода бесцветна, но иногда имеет легкий голубоватый или изумрудный оттенок. При повышенном содержании различных органических веществ вода приобретает желто-коричневую окраску. Примеси минеральных веществ также изменяют цветность воды в зависимости от преобладания того или иного химического элемента.

Мутность воды обусловлена присутствием большого количества взвешенных частиц. Измеряется мутность в миллиграмах на литр (мг/л) при сравнении исследуемой воды с образцом дистилированной воды при одинаковом освещении и при помощи специальных приборов (мутномера, фотокалориметр и других). Подземные воды практически не имеют мутности. В поверхностных водах мутность представлена большим количеством нерастворенных химических соединений и взвешенных веществ и изменяется в зависимости от скорости течения воды, состава почвы, сезоны. Так, наибольшую мутность имеет паводковые воды.

Минерализация (плотный сухой остаток) - количество растворенных в воде солей (измеряется в мг/л). Наиболее полезной для эдоровья человека степенью минерализации воды считается 200-400 мг/л. Подземные воды имеют более высокую степень минерализации, чем поверхностные воды. При высокой минерализации у воды появляется солоноватый или горьковатый привкус.

.

2.2. Биологические показатели

Биологические показатели играют важную роль при определении качества воды. Ведь именно наличие микроорганизмов в ней нередко вызывает различные инфекционные заболевания, опасные для человека. Такие как холера, брюшной тиф, дизентерия.

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям. Исследования воды на наличие патогенных микроорганизмов могут проводиться только в лабораториях, имеющих санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии условий выполнения работ санитарным правилам и лицензию на деятельность, связанную с использованием возбудителей инфекционных заболеваний.

2.3. Химические показатели

Серьезную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. Химические свойства воды зависят от многих показателей и обусловлены ее свойством растворять различные вещества (она является универсальным растворителем), тем самым изменяя состав воды.

Растворимость веществ в воде объясняется прежде всего тем, что в воде разноименные электрические заряды намного слабее притягиваются друг к другу чем в воздухе. При нагревании воды скорость растворения увеличивается. Вода как расворитель не изменяет растворенных веществ, т.е. является инертным растворителем, что имеет огромное значение для процессов жизнедеятельности, которые происходят с участием воды. Все необходимые питательные вещества доносятся водой в устойчивом виде.

pH или активная реакция среды показывает количественное содержание ионов водорода (pH), определяющее реакцию, которая бывает нейтральной (pH=7), кислой (pH<7), щелочной (pH>7).

Это очень важный показатель, который используется для определения различных свойств жидкости. Изменения pH воды меняют ее качества. Например, pH меньше 7 определяет реакцию воды как кислую, такая вода будет иметь кисловатый привкус; pH больше 10- реакция сильно щелочная, при которой вода становится особо мылкой, раздражает кожу и слизистые оболочки.

Окисляемость определяется по наличию растворенных органических веществ в воде и служит индикатором загрязненности. Показатель окисляемости чистой воды составляет 2-3 мг/л.

Жесткость воды является одним из показателей ее качества. Она определяется по количеству содержащихся в ней солей кальция, магния (карбонатов, сульфатов и т.п.) и выражается в миллиграмм-эквиваленте на литр. Жесткость воды может быть постоянной и непостоянной. Постоянная жесткость обусловлена присутствием некарбонатных солей, растворимых в воде. Такая жесткость не устраняется при кипячении. Непостоянная (временная) или карбонатная отличается присутствием большого количества растворимых солей (карбонатов), которые становятся нерастворимыми при кипячении и выпадают в осадок (образуя накипь).

Наибольшей мягкостью отличаются воды поверхностных источников воды, дождевая и талая воды. В подземных источниках жесткость воды зависит от глубины и места залегания, но в большинстве случаев она более высокая.

Вязкость у воды незначительная, что обеспечивает ее текучесть и способность транспортировать различные вещества. При нагревании воды вязкость уменьшается. Соленая вода обладает большей вязкостью по сравнению с пресной.

Изменять свойства воды можно различными способами - отстаиванием, замораживанием и размораживанием, кипячением, намагничиванием, добавлением различных химических веществ (минерализацией) и другими...

Глава 3. Методика исследования питьевой воды

в домашних условиях

3.1. РЕЗУЛЬТАТЫ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА

Для того чтобы выяснить уровень знаний учащихся лицея о качестве питьевой воды и влиянии её на организм человека, мы провели анкетирование среди школьников. Всего было проанкетировано 100 человек.

1) Какую воду вы пьёте?

• сырую воду - 21 %

• кипячёную - 40 %

• профильтрованную - 30 %

• затрудняюсь ответить - 9 %

2) Какие вредные элементы содержит вода, которую вы пьёте?

• соли - 10 %

• железо и кальций - 17 %

• загрязнения бактериями и микробами - 9 %

• пью очищенную воду - 20 %

• затрудняюсь ответить - 46 %

3) Влияет ли вода на здоровье человека?

• да - 40 %

• нет - 50 %

• затрудняюсь ответить - 10 %

4) На какие органы отрицательно влияет вода, которую вы пьете?

• на печень - 18 %

• на почки - 31 %

• на пищеварительную систему - 21 %

• на сердце - 5%

• затрудняюсь ответить - 25 %

3.2. Экспериментальная часть

В домашних условиях можно дать оценку питьевой воде по цвету, запаху, осадку при кипячении или отстаивании, прозрачности, жесткости, содержания взвешенных частиц.

Объектом исследования является вода, взятая из разных источников:

• Проба №1 - вода, пропущенная через фильтр «Аквина»;

• Проба № 2 -родниковая вода №1;

• Проба № 3 - родниковая вода №2

Исследование органолептических показателей воды.

1.Анализ на цветность должен показать, какого цвета вода, прозрачная, замутненная, с каким либо оттенком. Определяют это с помощью белого листа бумаги. При дневном свете надо поставить лист позади пробирок и внимательно посмотреть на цвет воды.

Этот анализ показал, что вода во всех пробах прозрачная.

2. Анализ на осадок показывает, есть ли в воде какие - либо частицы, хлопья и т.д. Различают как ничтожный, незначительный, заметный, большой. Результат: во всех образцах в воде осадка нет.

3. Анализ на запах должен показать, присутствует ли какой - либо чужеродный запах. Различают - гнилостный, болотный, землистый и так далее. Запах определяется при комнатной температуре и при нагревании до 50-60 градусов. Силу запаха определяют по 5 бальной шкале.

Результат: Во всех пробах запах не ощущается. 0 баллов.

4. Есть ещё один органолептический анализ - это на вкус. Нужно попробовать воду на вкус.

Вода во всех пробах - безвкусная.

5.Анализ на прозрачность определяет, насколько вода прозрачна. На листок с шрифтом поставить пустой стакан. Воду наливать в стакан постепенно, следя за чёткостью шрифта до тех пор, пока буквы станут плохо различимы. Высота столба воды, налитой в каждый стакан, выраженной в сантиметрах, явилась показателем прозрачности.

Результат: Вода прозрачна во всех пробах. Высота столба равна 10 см. Через воду можно прочитать все до мельчайших буковок.

Исследование некоторых химических показателей воды.

В домашних условиях можно провести исследование некоторых химических показателей воды, используя для этого индикаторы для определения качества воды «НИЛПА Тест».

В состав теста входят:

• флакон с индикатором - 15 мл

• мерный стаканчик с крышкой

• цветная шкала

• инструкция по применению

Тест-системы для контроля качества питьевой, природной и очищенной сточной воды прошли государственную метрологическую аттестацию и допущены для целей государственного экологического, технологического и санитарно-гигиенического контроля.

1) Определение содержания нитратов в воде.

В пробирки налили по 5 мл воды, добавили 7 капель индикатора. Перемешали круговым движением руки. Поместили пробирки по очереди на белый фон в центре цветовой шкалы на 5-7 минут.

После проведённого опыта содержание нитратов равно:

• Проба №1 - вода, пропущенная через фильтр «Аквина» - 10 мг/л;

• Проба № 2 -родниковая вода №1 5мг/л;

• Проба № 3 - родниковая вода №2 - 20мг/л;

2) Определение уровня кислотности воды (рН).

В пробирки налили по 5мл воды, добавили 2 капли индикатора, перемешали круговыми движениями руки. Сопоставили цвет жидкости в пробирках с цветовой шкалой.

Результат:

• Проба №1 - вода, пропущенная через фильтр «Аквина» 5,5;

• Проба № 2 -родниковая вода №1;

• Проба № 3 - родниковая вода с№2;

3) Определение содержания аммиака и аммония.

В пробирки наливаем 10мл воды, добавляем 12 капель реактива, сопоставляем с цветовой шкалой.

Результат:

• Проба №1 - вода, пропущенная через фильтр «Аквина» - 0 мг/л ;

• Проба № 2 -родниковая вода №1 - 0 мг/л;

• Проба № 3 - родниковая вода №2 - 0 мг/л;

4) Определение карбонатной жёсткости воды (выражается в градусах).

В пробирки с 5 мл воды добавляем по каплям индикатор, перемешивая после каждой капли, круговыми движениями руки, до тех пор, пока цвет не изменится от синего через зелёный к жёлтому. Число капель соответствует значению карбонатной жёсткости в градусах: очень мягкая- 5, мягкая- 5-10, средне - жёсткая - 10-20, очень жёсткая - свыше 30.

Результат:

• Проба №1 - вода, пропущенная через фильтр «Аквина» - 17 мг/л ;

• Проба № 2 -родниковая вода №2 - 10,2 мг/л;

• Проба № 3 - родниковая вода №.1 - 20 мг/л;

К сожалению, провести более полный анализ качества воды в домашних условиях не удалось по причине отсутствия определенного оборудования и химикатов.

В домашних условиях можно провести экспресс-анализ воды при помощи портативного прибора «электролизер» (например PR-2), имеющий две пары контактов для двух ёмкостей: в одной ёмкости находится анализируемая вода, в другой - эталон (например, чистая вода после фильтрации системой обратного осмоса).

Электролиз - это окислительно-восстановительный процесс, который протекает на электродах при прохождении постоянного электрического тока через питьевую воду.

Прибор включается в сеть 220В, и через воду в ёмкостях проводится электричество. Под воздействием электричества все примеси, растворённые в воде, всплывают на поверхность или выпадают в осадок. Длительность этого эксперимента около 90 секунд.

После того как через воду пройдет электрический ток, в стакане появиться осадок:

• Чёрными хлопьями выпадают тяжелые металлы;

• Cиний цвет дают нитраты, нитриты и пестициды;

• Рыжий цвет говорит об избытке железа в воде;

• Зеленый указывает на избыток органических веществ.

Результаты исследования представлены в приложении № 4.

Заключение

В результате проведенного исследования органолептических показателей и химического анализа проб питьевой воды выяснилось, что все источники являются пригодными для использования.

Родниковая вода содержит наименьшее число взвешенных частиц, не имеет цвета и запаха, приближенное значение pH чуть ниже нормы, карбонат-ионы отсутствуют, но содержится незначительное количество общего железа.

У воды очищенная через фильтр «Барьер» выявлен наибольший показатель взвешенных частиц и pH среды (в пределах нормы). Она наименее прозрачная, жесткая, но цвета, запаха и содержание общего железа не обнаружено.

Водопроводная вода имеет количество наименьшее взвешенных частиц, оптимальный показатель pH, но имеет незначительный оттенок и содержит самое большое количество общего железа.

Для того чтобы вода была пригодна для питья, ее надо очистить от вредных микроорганизмов, минеральных и органических примесей.

В нашей стране качество воды регламентировано. Воду очищают на специальных станциях. Сначала фильтруют через слой песка, затем обрабатывают окислителями - хлором или озоном. Особенно строго следят за качеством питьевой воды в период таяния снегов и весенних паводков, так как в воду попадают различные примеси, удобрения с полей.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Рекомендуем производить дополнительную обработку питьевой воды:

• отстаивание водопроводной воды, при этом улетучивается остаточный свободный хлор, который применяют для обеззараживания воды;

• кипячение воды: обеззараживание воды и снижение её жесткости;

• вымораживание воды: считается, что такая вода самая чистая, лучше проникает через биологические мембраны, быстрее выводится из организма экскреторными органами;

• фильтрование: фильтры уменьшают жесткость воды и содержание свободного хлора.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Исаев Д.С. Анализ загрязнений воды // Химия в школе. - 2001. - № 5 - С. 77

2. Гусева Н.Е., Проскурина И.Н.. Разработка химического эксперимента с экологическим содержанием// Химия в школе - 2002. - №10 -С. 72.

3. Кукушкин Ю. Н. «Химия вокруг нас» - М; «Высшая школа», 1992.

4. Савина Л.А. Детская энциклопедия «Я познаю мир. Химия» - М; «Издательство АСТ»; ООО «Астрель», 2006.

5. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды» Минздрав России, М., 2003.

6. Шабрева Е.В. Современные экологические проблемы с точки зрения химика // Химия в школе. - 1997. - №1. - С.14.

7. Ширшина Н.В. «Химия. Проектная деятельность учащихся» - Волгоград: Учитель, 2007.

8. Харьковская Н.Л., Асеева З.Г. Анализ воды из природных источников // Химия в школе. - 1997. - № 3. - С. 72