Исследовательская работа на тему: “ Качество воды и влияние ее на организм человека ”. Мы выбрали эту тему, так как вода – самое удивительное, самое распространенное и самое важное вещество на планете Земля. Почти три четверти земного шара занято водой, морями и океанами . 20 % занято твердой водой – снегом, льдом. Вода – обязательный компонент практически всех технологических процессов. От воды зависит климат планеты. Без воды нельзя представить жизнь человека, ведь он ее употребляет для самых разных бытовых нужд.
Вода – это минерал, обеспечивающий существование живых организмов на Земле. Вода входит в состав клеток любого животного и растения. Недостаточное количество воды в организме человека приводит к нарушению вывода продуктов обмена пищеварения, кровь обедняется водой, человека лихорадит. Вода в нашем организме выступает в двух основных ролях – как растворитель веществ и как переносчик веществ по организму. У нее есть еще одна важная роль: через систему потоотделения она регулирует температуру тела.
Мы открываем кран, и из него сверкающей струйкой бежит чистая и прозрачная вода. А ведь попадает она в дом из реки, по которой ходят теплоходы и катера, в которой купаются люди, на берегах которой заводы и фабрики.
Поэтому прежде, чем вода из реки попадет в кран и утолит нашу жажду, ей предстоит пройти через многочисленные механические фильтры и системы очистки, выдержать контрольные замеры и тесты инженеров, технологов, химиков и врачей. Труд многих специалистов служит высокой цели – напоить всех жителей чистой водой.
Какая вода, поступает в дома по городскому водопроводу и какую воду употребляют жители из собственных скважин – волнует каждого жителя нашего микрорайона. Поэтому мы выполнили исследовательскую работу “Качество воды и влияние ее на здоровье человека”, взяв для исследования грунтовую воду микрорайона Аэродромный города Черногорска.
Работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической мы изучили, систематизировали и обобщили материал по интересующим нас вопросам, а в практической части провели исследовательский эксперимент.
– показать огромную значимость и важность воды в жизни;
– изучить гигиенические требования к питьевой воде;
– исследовать качество водопроводной воды и грунтовой воды микрорайона Аэродромный, сравнить с ГОСТ “ Питьевая вода”.
– изучить влияние загрязненной воды на организм человека.
– познакомиться с методами очистки воды.
2. Ценность воды в жизни человека.
2.1. Вода – важный природный ресурс.
Вода – это одно из наиболее распространенных веществ на земле и самая распространенная на земле жидкость. Каждый человек знает, что без пищи можно прожить несколько недель, а без воды несколько дней.
Вода нужна нам везде: для промышленности и сельского хозяйства, для пищи и домашнего быта.
Вода – ценнейший природный ресурс. Запасы воды в мировом океане составляют 1,4 · 10 18 т. Однако, большая часть ее соленая и не пригодная для питья и промышленности. Соленая вода разъедает металлические изделия и может нанести большой ущерб. Основным запасом пресной воды являются ледники Арктики и Антарктики. Запас доступных пресных вод сосредоточен в реках, озерах, под землей до глубины 1 км. Запасы воды в природе не уменьшаются, так как происходит круговорот воды в природе.
Доброкачественная вода – важный фактор жизни человека и его здоровья. 65% массы всего тела составляет вода. Если ваша масса тела 40 кг, то тело содержит 26 кг воды. Два с лишним ведра воды! В ней растворены или взвешены различные вещества.
– Вода является основой биологической жидкости.
– Вода входит в состав всех клеток и тканей тела; в ней протекают все биохимические процессы. Живая клетка без воды – это уже не живая клетка. Из 26 кг – в нашем теле на внутриклеточную воду приходится 18 кг.
– Вода служит основой крови и лимфы.
– Вода является той средой, где совершаются процессы пищеварения. Без воды пища не может ни проходить по желудочно-кишечному тракту, ни усваиваться организмом.
– Вода вымывает из клеток организма отработанные продукты обмена веществ и выносит их из организма.
– На процессы пищеварения и выделения у нас расходуется около 6 кг воды.
– За сутки через наши почки перегоняется 100 кг жидкости.
– За сутки через наше сердце проходит 5000 кг крови, то есть в 150 раз больше массы нашего тела.
– В среднем за всю свою жизнь человек потребляет и выделяет около 80 000 кг воды.
– При потере воды в количестве всего 6% от массы человека повышается температура, учащается сердцебиение, появляется слабость и головокружение.
– При потере воды в количестве 20-25% от массы тела человек погибает
2.2. Гигиенические требования к питьевой воде.
1. Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
2.3.Состояние водоснабжения и охрана окружающей среды в г. Черногорске.
Водоснабжение города Черногорска осуществляет МУП “Черногорск-Водоканал”.
В Красном Абакане находится 12 скважин, расположенных на левом берегу протоки Абакан, водоохранной зоны реки Абакан. На территории реки Абакан водосбор построен по проекту института “Союз водоканал проект” в 1961 году. Введен в эксплуатацию в 1963 году.
Вода поступает со скважин на второй водоподъем (поселок Рассвет) . Операторы – хлораторщики обрабатывают воду (хлорируют жидким хлором). Затем вода поступает на третий водоподъемник и в разводящие сети, то есть по колонкам.
В связи с тем, что централизованная водопроводная сеть проходит не равномерно по всем участкам микрорайонов города Черногорска, жители применяют в качестве питьевой воды грунтовую воду со скважин.
Грунтовые воды расположены в первом от поверхности водоносном горизонте (от 10–15 м. до нескольких десятков метров).
Питание этих горизонтов осуществляется в основном за счет фильтрации атмосферных осадков.
Режим питания не постоянен. Атмосферные осадки фильтруются через большую толщу грунта, поэтому в бактериальном отношении эти воды чище, чем почвенные, но еще не всегда надежны.
Грунтовые воды имеют более или менее стабильный химический состав, могут содержать значительное количество двухвалентного железа, которое при подъеме воды наверх переходит в трехвалентное (бурые хлопья). Грунтовые воды могут использоваться для децентрализованного, местного водоснабжения, так как мощность их невелика.
Такую воду мы взяли для исследования, а лабораторные исследования качества питьевой воды в рамках социально-гигиенического мониторинга (СГМ) питьевая вода в г. Черногорске может быть признана условно годной.
3. Медико-демографические показатели здоровья населения г. Черногорска.
По предварительным данным Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Республике Хакасия в г. Черногорске численность населения увеличилась на 235 человек и на 1 ноября 2012 г. составила 75,1тысяч человек.
Продолжается тенденция – уменьшения смертности населения. Число умерших по сравнению с январем – сентябрем 2012 года уменьшилось на 7 человек и составляло 733 человека.
Основными причинами смерти являлись неинфекционные заболевания: болезни системы кровообращения, новообразования, болезни органов дыхания и внешние причины: случайное отравление алкоголем, транспортные несчастные случаи, убийства и самоубийства.
Микрорайон Аэродромный – это один из удаленных от центра города Черногорска участков. На его территории (по нашим подсчетам на 1 ноября 2011 года) проживает 2014 жителей. (Смотри приложение: таблица 3.)
Анализируя данные, мы пришли к выводу, что лидирующее место занимают сердечно –сосудистые заболевания – 40 ٪ от общего количества, затем болезни органов дыхания и онкологические заболевания. (Приложение: таблица 4.)
Структура заболеваемости населения микрорайона Аэродромный (Приложение: таблицы 5, 6, 7.) отличается от общегородского и республиканского, где лидирующее положение занимают заболевания органов дыхания, затем болезни органов кровообращения. Мы решили проверить, не влияет ли качество грунтовых вод на состояние здоровья жителей микрорайона.
4. Исследование качества грунтовых вод микрорайона Аэродромный.
Исследование проводилось на базе лаборатории “ Центр гигиены и эпидемиологии”. Город Черногорск.
Для исследования брали грунтовую воду со скважин с установленным фильтром и без него. Опыт проводили в течение двух месяцев: в августе и ноябре, в связи с тем, что концентрация химических веществ к осени должна уменьшаться.
Основываясь на Государственный стандарт, где даны гигиенические требования к питьевой воде, свое исследование мы начинаем с проверки воды на пригодность ее в использовании.
Опыт № 1 “ Органолептические методы определения вкуса, запаха”.
Характер запаха воды определяем ощущением воспринимаемого запаха (земельный, хлорный, нефтепродуктов и т. д. ). В нашем случае – запаха нет.
Определяем запах при температуре 20 ºС.
В колбу с притертой пробкой вместимостью 250–350 мл. отмериваем 100 мл. испытуемой воды с t 20º С .
Колбу закрываем пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешиваем вращательными движениями, после чего колбу открываем и определяем характер и интенсивность запаха.
Вывод: запах не ощущается. Вода соответствует ГОСТ “Вода питьевая”.
Опыт № 2. Определяем запах при t 60ºС .
В колбу отмериваем 100 мл. испытуемой воды. Горлышко колбы закрываем часовым стеклом и подогреваем на водяной бане до 60ºС.
Содержимое колбы несколько раз перемешиваем вращательными движениями.
Сдвигая стекло в сторону, быстро определяем характер и интенсивность запаха.
Интенсивность запаха воды определяем при 20ºС . И 60ºС. и оцениваем по пятибальной системе согласно требованиям ГОСТ 3351. (Приложение: таблица 8.)
Вывод: испытуемая вода не содержит запаха, на вкус – соленая.
Не соответствует ГОСТ “Питьевая вода”.
Опыт № 3. Определение массовой доли концентрации нитритов.
Метод основан на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту и на образовании красно – фиолетового красителя диазосоединениями с 1-Нафтиламином. Интенсивность окраски, пропорционально содержанию нитритов, измеряется на фотоколориметре при длине волны 520 нм.
При перемешивании мгновенно раствор поменял свой цвет и стал красно – фиолетовым. В исследуемой со скважины воде, пропущенной через фильтр, окраска более яркая. Это говорит о наличии нитритов в воде. Количество нитритов проверяем по фотоколориметру.
В воде со скважины без фильтра через 10 минут окрас стал ярко – красно – фиолетовый.
Количество нитритов проверяем по фотоколориметру.
Вывод: в исследуемой воде обнаружены нитриты. Вода не соответствует стандартам ГОСТ и опасна для употребления.
Опыт № 4. Определение содержания нитратов в воде.
Метод основан на реакции между нитратами и фенолдисульфоновой кислоты с образованием нитропроизводных фенола, которые с щелочами образуют соединения, окрашенные в желтый цвет.
Для анализа отбираем 100 мл. испытуемой воды, добавляем раствор сернокислого серебра. Выпариваем в фарфоровых чашках на водяной бане. После охлаждения сухого остатка добавляем в чашки по 2 мл. раствора фенолдисульфоновой кислоты и тотчас растираем стеклянной палочкой до полного смешивания с сухим остатком. Добавляем 20 мл дистиллированной воды и около 5–6 мл. концентрированного раствора аммиака до максимального развития окраски. Окрашенный в желтый цвет раствор переносим в колориметрический сосуд вместимостью 100 мл. и доводим до метки дистиллированной водой.
В своем опыте количество нитратов мы определяем с помощью электрофотоколориметра. Для построения калибровочного графика используем эти же стандартные растворы. Полученные результаты наносим на график. (Результаты в приложении: таблица 10.)
Вывод: в испытуемой воде обнаружены нитраты. Вода не соответствует ГОСТ “Питьевая вода”, опасна для употребления.
Опыт № 5. Определение массовой концентрации аммиака и ионов аммония в питьевой воде.
Метод основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать окрашенное в желто-коричневый цвет соединение с реактивом Несслера
К 50 мл. исследуемой воды прибавляем 1см³ раствора виннокислого калия-натрия, перемешиваем, затем прибавляем 1 см³ реактива Несслера и снова перемешиваем. Через 10 мин. фотометрируем при длине волны 400 нм.
Вывод: в испытуемой воде аммиака не обнаружено. Раствор остался бесцветным.
Опыт № 6. Определение массовой концентрации фтора.
1. Метод основан на способности фторида образовывать сиренево-синий растворимый в воде тройной комплекс, в состав которого входят лантан (Ι ΙΙ), ализоринкомплекс и фторид. Интенсивность окраски раствора измеряют при длине волны 610–620 нм.
В мерную колбу вместимостью 50 мл приливаем 10мл анализируемой воды, затем 5 мл раствора нитрата лантана. Раствор перемешиваем, доливаем дистиллированной водой до метки, опять перемешиваем и оставляем стоять раствор в течение 1 часа в темном месте.
Вода до фильтрации и после фильтрации окрасилась в синий цвет, что говорит о наличии в ней фтора.
Концентрацию фтора измеряем при помощи фотоэлектроколориметра.
Вывод: вода не соответствует стандартам ГОСТ “ Питьевая вода”. Опасна для употребления.
Опыт № 7. Проверка воды на жесткость.
Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующих применение воды в различных отраслях.
Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных металлов, преимущественно ионов кальция и магния.
Жесткость воды проводится при t 20°C.
Порядок проведения определений:
1. Пробу анализируемой воды делим на две части.
2. В колбу вместимостью 250 см³ помещаем первую часть анализируемой воды объемом 100 см³, 5 см³ буферного раствора.
Буферный раствор: для приготовления 500 см³ буферного раствора в мерную колбу вместимостью 500 см³ помещаем 10 г. хлорида аммония, добавляем 100 см³ дистиллированной воды для его растворения и 50 см³ 25 ٪ -ного водного раствора аммиака, тщательно перемешиваем и доводим до метки дистиллированной водой. Буферный раствор пригоден для использования в течение двух месяцев.
Добавляем от 5 до 7 капель раствора индикатора, раствор трилона и быстро и тщательно перемешиваем. (Результаты опыта в приложении: таблица 12.)
Вывод: исследуемая вода из первой и второй скважин жесткая (4,98 ), соответствует ГОСТ Р 52407–2005.
Установленный фильтр на второй скважине жесткость воды уменьшил.
8. Вывод по результатам исследования. (В приложении: таблица 13.)
В результате проведения исследовательской работы мы пришли к выводу:
1. Грунтовая вода не соответствует ГОСТ 18826–73 “ Вода питьевая”.
2. В ней превышено содержание нитритов, нитратов, фтора.
3. Фильтры для очистки воды подобраны не верно.
4. Вода опасна для здоровья человека.
5. Влияние химических элементов на здоровье человека.
5.1 Влияние фтора на организм человека.
Питьевая вода – основной источник поступления фтора в организм. Установлено, что недостаточное поступление фтора в организм вызывает кариес, а избыточное поступление – флюороз и эндемический зоб.
Фтор в организме человека составляет около 4 мг/сут, суточный пищевой рацион дает 0,8 мг фтора.
Флюороз – заболевание, внешним признаком которого является пятнистость эмали зубов. Различают четыре стадии флюороза. На I стадии отмечается появление на эмали зубов фарфороподобных или мелоподобных пятнышек симметрично на резцах, на II – пигментация пятен (окрашивание их в желтовато-коричневый цвет), на III – эрозия эмали, поражение дентина, разрушение коронки и искажение прикуса зубов. На IV стадии наблюдается флюороз не только зубов, но и скелета (остеосклероз, окостенение связок и хрящей, что сопровождается болями и ограничением подвижности в суставах), нарушение обмена веществ, гастроэнтерит, гепатит, нефрит и т.д. Имеются сведения о том, что если начальные стадии флюороза проявляются при концентрации фтора в питьевой воде 1,4–1,6 мг/л, то IV стадия этого заболевания наблюдается при длительном, в течение 10-20 лет, употреблении воды с концентрацией фтора 10 мг/л и выше.
Иногда фтор в значительных количествах может накапливаться в продуктах растительного происхождения, поэтому так необходим контроль за продуктами.
Профилактическими мероприятиями в отношении действия фтора можно считать:
1) употребление воды с повышенным содержанием минеральных солей;
2) употребление пищи и жидкости с повышенным содержанием кальция (овощи и молочные продукты), так как кальций связывает фтор и переводит его в нерастворимый комплекс Са + F = СаF2;
3) защитную роль витаминов;
4) ультрафиолетовое облучение;
5) дефторирование воды.
С составом питьевой воды связана эндемическая зобная болезнь (эндемический зоб). Заболевание характеризуется разрастанием (увеличением) щитовидной железы, не связанное с воспалительным процессом, тиреотоксикозом или онкологической патологией. Основной причиной этого заболевания признано недостаточное поступление в организм йода (I), необходимого для нормального развития и функционирования щитовидной железы. Это приводит к нарушению синтеза тироксина и нарушению обмена веществ. Кроме того, заболевание проявляется в снижении температуры тела, апатии.
Наблюдается также выпадение волос, ожирение. У детей нарушается физическое развитие, психические функции (внимание, память, ассоциативные способности), что приводит к умственной отсталости. Снижаются речевые способности и двигательная активность.
При дефиците йода повышается уровень общей заболеваемости детского населения, возрастает число часто и длительно болеющих детей (ЧБД). Суточная потребность в йоде составляет 120–200 мкг, однако за счет воды может быть удовлетворено не более 20% этой потребности.
5.2 Влияние нитратов на организм человека. Одна треть их поступает из питьевой воды и 2/3 – из пищевых продуктов. Так, например, в свекле, редьке, редисе, ревене, листовом салате, петрушке, шпинате – концентрация нитратов может достигать 2500–3500 мг/кг и больше, в картошке, капусте и моркови – их содержится в 5–10 раз меньше.
Основным источником нитратов для человека является свекла, картофель, морковь и капуста. Именно с ними в организм человека попадает около 70% суточного их количества. При поливе своих огородов грунтовой водой содержание нитратов в почве увеличивается и поступает в организм человека с овощами и картофелем.
Смертельная доза нитратов для человека составляет 8–15 г; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ – 5 мг/кг массы тела. С питьевой водой – приблизительно 20%, остальное количество распределяется на продукты животного происхождения, в основном, на молоко. Концентрация нитратов в коровьем молоке может составлять 5–50 мг/л, в грудном молоке 0,2–40 мг/л.
Нитраты повсюду, и без них нам уже невозможно представить свою жизнь, однако высокие дозы этих химических элементов могут вызвать отравление у животных и человека и даже привести к смерти. Если в организм человека поступают высокие дозы нитратов, через 4–6 часов появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов, диарея. Одновременно ощущается общая слабость, головокружение, боли в затылке и сердцебиение. Употребление в течение долгого времени пищи и воды с высоким содержанием нитратов вызывает также аллергию, нарушение деятельности щитовидной железы, приводит к возникновению многочисленных болезней в результате нарушения обмена веществ, опорно-двигательного аппарата и нервной системы.
5.3 Влияние нитритов на организм человека.
Нитриты в концентрации, во много раз превышающей среднестатистические данные для поверхностных и скважинных вод (как показало наше исследование), нарушают окислительно-восстановительные процессы в организме, разрушают эритроциты в крови. Нитриты являются пассивными канцерогенами и источниками образования нитратов. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсикологические воздействия на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеванию крови, сердечно-сосудистой системы. Поэтому не случайно сердечно-сосудистые заболевания среди жителей микрорайона Аэродромный стоят на втором месте.
Наличие в воде сульфатов более 500 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей. В поверхностных водах нитриты находятся в растворенном виде. Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления NO2 – в NO3 — , что указывает на загрязнение водного объекта, то есть является важным санитарным показателем.
Сезонные колебания содержания нитритов характеризуются отсутствием их зимой и появлением весной при разложении неживого органического вещества. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (установлена способность диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до нитритов). Осенью содержание нитритов уменьшается, но в нашем случае это уменьшение невелико.
В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) нитрит и нитрат – ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения природного водоема.
5.4 Влияние жесткости воды на организм человека. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях, рН воды ниже 6,5–6,6 может отрицательно влиять на слизистую оболочку желудка. Все соединения активного хлора обладают очень сильным бактерицидным действием, но если их концентрация больше нормативов, то они вызывают раздражение кожи, слизистых оболочек, дыхательных путей.
Гидрокарбонаты этих металлов неустойчивы и со временем преобразуются в нерастворимые в воде карбонатные соединения, выпадающие в осадок. Этот процесс ускоряется при нагревании, образуя твердый белый налет на поверхностях нагревательных приборов (всем известная накипь в чайниках), а кипяченая вода становится более мягкой. При этом из воды удаляются кальций и магний – элементы, необходимые для организма человека. С другой стороны, человек получает различные вещества и элементы и с продуктами питания, причем с продуктами питания в большей степени. В то же время соли жесткости вызывают высокую мутность и першение в горле от чая, кофе и других напитков из-за содержания плавающего на поверхности и в объеме напитка осадка, затрудняют варку пищевых продуктов.
Если вода не соответствует ГОСТ «Вода питьевая», то проводятся мероприятия, направленные на улучшение ее качества. Под улучшением качества воды понимают комплекс мероприятий, направленных на осветление, обесцвечивание и обеззараживание. Осветление и обесцвечивание достигается методами отстаивания и фильтрования воды. Обеззараживание воды может осуществляться химическими и физическими методами. В настоящее время наибольшее значение приобрели хлорирование, озонирование и облучение воды ультрафиолетовыми лучами. Вместе с тем, как видно из материала, вода далеко не всегда соответствует ГОСТ «Вода питьевая» даже в системе централизованного водоснабжения, не говоря уже о других источниках. Вот почему, чтобы обезопасить себя от водных заболеваний, полезно проводить дополнительную очистку воды бытовыми фильтрами. В настоящее время водоочистительных фильтров на рынке достаточно много. Конечно, покупатель должен знать, какой фильтр он приобретает, каковы его основные характеристики, в чем его преимущество перед другими, чтобы результат очистки воды оказался положительным. (Смотри в приложении: таблица 14.)
6.Заключение: выводы по итогам исследовательской работы.
Исследовательская работа “Качество воды и влияние ее на организм человека”, проведенная нами, ответила на многие вопросы нам и нашим одноклассникам, а также будет интересна каждому жителю нашего микрорайона.
В своей работе мы показали большую значимость и важность воды в жизни, изучили основные компоненты загрязнения воды, способы ее очистки и влияние загрязненной воды на организм человека.
Практическую часть нашей работы мы посвятила эксперименту. Исследование проводилось на базе лаборатории “Центр гигиены и эпидемиологии” города Черногорска.
Для исследования брали грунтовую воду со скважин с установленным фильтром и без него. Опыт проводили в течение двух месяцев: в августе и ноябре, в связи с тем, что концентрация химических веществ к осени должна уменьшаться.
Результаты исследования органолептических показателей грунтовой воды микрорайона Аэродромный показали, что вода непригодна для питья, так как, хотя не имея запаха, она имеет отчетливую интенсивность вкуса и привкуса. Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья.
Результаты химического анализа грунтовой воды микрорайона города показали, что питьевая вода в микрорайоне Аэродромный имеет в составе высокое содержание нитритов, нитратов, фтора, высокий уровень жесткости. Постоянное употребление такой воды для питья отрицательно сказывается на здоровье населения.
Используя фильтры для очистки воды, жители не обращают внимание на инструкцию по эксплуатации, и такой фильтр, кроме вреда, ничего не приносит, а сокращает продолжительность жизни.
Список использованной литературы.
- Алексеева А.И., Николаева В.В. География: население и хозяйство России. – М.: Просвещение, 2011.
- Бочкарева Н.Ф. Экология России. 8–9 классы. – Калуга: Золотая аллея, 2008 г.
- Бурштейн Л.М. Обыкновенное чудо – вода. – М.: Детский экологический центр, 1997.
- Габриелян О.С. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2008
- “О санитарно-эпидемиологической обстановке в городе Черногорске за 2010 год ” – доклад Главного врача “Центра гигиены и эпидемиологии в Республике Хакасия в городе Черногорске”В.В.Казанцева.
- “О санитарно – эпидемиологической обстановке на территории города Черногорска в 2010–11 году и меры по ее стабилизации и улучшению на 2009 год” – гос. доклад. Абакан 2011 г.
- Энциклопедия для детей. – М.: Аванта, 2000.
источник
В работе доступно и чётко по разделам представлен материал по составу и пользе питьевой воды на основе анализа разных источников информации, эксперимента. Хорошо подведён итог работы. Можно использовать в качестве информации о пользе питьевой воды и как пример оформления исследовательской работы.
Исследовательская работа ученика 8 класса
МОУ «Вилегодская средняя общеобразовательная школа»
Какую воду мы пьём? Как и чем определяется качество питьевой воды? Как от состава воды зависит здоровье человека? Судя по историческим свидетельствам, ещё Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека: «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 человека» (3). В нашей местности люди пользуются чаще колодезной водой. Я решил провести исследование своей питьевой воды с целью выяснения её состава и влияния его на моё здоровье и здоровье моих родных и друзей и, возможно, выработать советы по повышению её качества.
Актуальность: в настоящее время остаётся актуальным решение проблем чистоты окружающей среды, из которых проблема качества питьевой воды для людей наиболее важна, так как человек ежедневно использует её. Без пищи человек может прожить около сорока дней, а без воды лишь восемь (6). Люди не задумываются над тем, какую воду они пьют и используют для приготовления пищи, чем, возможно, приносят вред своему здоровью.
Проблема: как определить качество питьевой воды, чтобы быть уверенным, что моя домашняя вода не причинит вреда здоровью моей семье и друзьям.
Тема: «Исследование качества воды, которую мы пьём»
Предмет исследования: качество домашней питьевой воды.
Объект исследования: питьевая вода.
Цель работы: исследование состава домашней питьевой воды, прогноз последствий его воздействия на организм человека и выработка советов по повышению качества воды.
* найти в источниках информации и проанализировать данные о качестве питьевой воды, воздействии её на организм человека, способах улучшения качества воды;
* провести опрос членов семьи и друзей о знаниях состава питьевой воды и влиянии его на наше здоровье;
* подобрать методику и исследовать качество домашней питьевой воды;
* сформулировать и оформить выводы о влиянии минерального состава питьевой воды на здоровье человека, довести их до членов семьи, разработать рекомендации по улучшению качества воды.
Гипотеза: допустим, что домашняя питьевая вода не достаточно качественная, тогда я смогу определить присутствие в ней вредных веществ и принять меры по улучшению её состава, чем буду способствовать укреплению здоровья членов моей семьи и друзей.
Методы исследования: анализ литературы, статей из Интернета, опрос и тестирование членов семьи и друзей, наблюдение, исследование минерального состава питьевой воды по методикам, предложенным в книге «Химия. Предметные недели в школе» Л.Г. Волыновой, самоанализ и самооценка.
Анализ литературы по теме. Существует обширная литература, посвящённая данной теме. Наиболее подробно представлен материал по требованиям к качеству питьевой воды и влиянию её минерального состава на здоровье человека в книге Ицковой А.И. «Наш быт глазами врача». Главные ионы пресных вод перечислены в книге Дерпгольца В.Ф. «Мир воды». Предельно допустимые концентрации элементов состава воды я нашёл на сайтах Интернета.
Проведено тестирование и опрос членов моей семьи и друзей о знаниях минерального состава питьевой воды, воздействии его на здоровье человека и способах улучшения качества воды. Оказалось, что большинство респондентов знают составляющие качества питьевой воды, но не знают о воздействии его на здоровье человека и из способов улучшения качества предлагают кипячение (Приложение 1).
Глава 1. Качество питьевой воды
Показателем качества питьевой воды является её минерализация. Общая минерализация — это количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Его еще называют солесодержанием, так как вещества, растворенные в воде, находятся в виде солей. Наиболее распространенные неорганические соли (гидрокарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде (1). Решая вопрос о том, в каком количестве те или другие соли могут содержаться в воде без вреда для здоровья человека, учёные проводят эксперименты на лабораторных животных, изучают влияние воды различного солевого состава на состояние здоровья людей, длительное время её потребляющих. В результате исследований устанавливаются безвредные уровни содержания в питьевой воде различных солей, которые выражаются в граммах вещества или иона на литр воды и называются предельно допустимыми концентрациями (ПДК) (3). Согласно ГОСТу СанПиН 2.1.4.1074-01 вода признанная питьевой «должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу, и иметь благоприятные органолептические свойства» (7). В соответствии с действующими стандартами и нормами под термином питьевая вода высокого качества подразумевается: по органолептическим показателям — это прозрачная вода, без запаха и с приятным вкусом; жесткость не выше 7 –10 градусов жёсткости; суммарное количество полезных минералов не более 1000 мг/л; вредные химические примеси либо составляют десятые-сотые доли предельно допустимых концентраций (ПДК), либо вообще отсутствуют (то есть их концентрации очень малы); болезнетворные бактерии и вирусы отсутствуют (3).
Глава 2. Воздействие минеральных элементов воды на здоровье человека
Вопрос о «минеральном составе» человека и, соответственно, потребностях его организма очень сложный. На бытовом уровне мы используем термины «полезные» вещества, «вредные» или «токсичные». Но сама постановка вопроса о вредности-полезности химических элементов относительна. Еще в древности было известно, что все дело в концентрациях. То, что полезно в минимальных количествах, может оказаться сильнейшим ядом в больших. По значениям предельно допустимых концентраций веществ питьевой воды (ПДК) к «главным ионам» в составе воды можно отнести катионы кальция (ПДК–200 мг/л) и магния (ПДК –100 мг/л). Кальций является составной частью костной ткани (зубы, кости), участвует в сокращении мышц, в процессе свёртываемости крови, в сердечной деятельности, а магний участвует в механизмах регуляции возбудимости нервных волокон и мышц (2). Избыточное содержание кальция и магния в воде связано с понятием «жёсткость воды». Норма жёсткости питьевой воды до 10 градусов жёсткости. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. В эксперименте на животных и добровольцах установлено, что нижний предел минерализации 100 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния — 10 мг/л (4). Калий и натрий (ПДК по 200 мг/л) также необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, т.к. они являются компонентами калий-натриевого насоса — это структура на мембране каждой клетки, благодаря которой в клетку проникают вещества из межклеточной жидкости, а из клетки выводятся продукты ее жизнедеятельности. Кроме того, особенно важен калий для сердечно-сосудистой деятельности, т.к. он нормализует давление крови и работу сердца.
Главными ионами среди анионов в питьевой воде являются: гидрокарбонат ион (ПДК -1000 мг/л); сульфат ион (ПДК-500 мг/л); хлорид ион (ПДК-350 мг/л); карбонат ион (ПДК-100 мг/л). Наличие в воде хлоридов и сульфатов природного происхождения более 350 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей. Вредные нитрат-ионы содержатся главным образом в поверхностных водах (колодезная вода — грунтовая, значит, в моей воде нитратов не должно быть). Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечнососудистой системы, мочекаменной болезни (2).
Из природных химических веществ, содержащихся в воде в малых количествах, большое физиологическое значение имеют, прежде всего, фтор и иод. Фтор повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, участвует в росте скелета, предупреждает развитие старческого остеопороза, влияет на обмен жиров и углеводов. Питьевая вода должна содержать не менее 0,7 и не более 1,5 мг/л фтора. При повышенном содержании фтора в воде (более 1,5 мг/л) развивается заболевание флюороз, внешним признаком которого является появление пятен на зубной эмали. При содержании фтора в количестве менее 0,5 мг/л возникает кариес зубов. Снижение содержания иода в воде приводит к заболеванию щитовидной железы (эндемический зоб) (3). Наиболее опасно для человека содержание тяжелых металлов в питьевой воде: Pb (свинца), Al (алюминия), Mn (марганца), Fe (железа), Zn (цинка), Hg (ртути). Попадая в наш организм, они остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие — вызывают отравления, мутации. Ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма. Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Проникающая способность очень высока: поражаются все внутренние органы. Накапливание в организме свинца или ртути приводит к поражению почек и сердечной мышцы. Появление ионов железа трёхвалентного более 0,3 мг/л приводит к поражению капилляров, разрушает печень и иммунную систему. Повышенные концентрации сопутствующего железу марганца более 0,1 мг/л способствуют развитию аллергических реакций, болезней кожи и подкожной клетчатки, увеличивают риск развития болезней крови. Ионы алюминия приводят к отравлению, а ионы мышьяка и радиактивных элементов — к возникновению раковых заболеваний (7). Думаю, что из тяжёлых металлов в домашней питьевой воде нашей местности может быть свинец. Он выделяется с выхлопными газами и может попасть с поверхностными весенними и летними водами в колодец (вода считается безвредной в том случае, если содержание в ней свинца не более 0,03 мг/л). В связи с процессом ржавления водопроводных труб, по которым вода доставляется на кухню, в ней может быть железо трёхвалентное и марганец. (Приложение 2).
Глава 3. Способы повышения качества питьевой воды
Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и использовать чистой.
Как очистить? Во-первых, кипячением. При выборе способа очистки воды нужно помнить, что сырая вода гораздо полезнее для здоровья человека. Кипяченая вода считается «мертвой», т.к. в ней видоизменён минеральный состав. Однако если есть хоть малейшие сомнения в качестве водопроводной воды, то все-таки лучше вскипятить её. «Оживить» кипяченую воду помогут настои листьев малины, чёрной смородины, настой плодов шиповника, хвоща полевого. Во-вторых, для очистки воды можно использовать фильтры, удаляющие из воды соли жесткости, растворенное железо, марганец, а также нерастворимые примеси. Еще один способ очищения — замораживание воды до состояния льда с последующим оттаиванием. Используйте замороженную воду! Помните, что кусок льда, который получается в середине замораживания — и есть чистейшая природная вода, полезная для здоровья человека. Оттаивать этот лед нужно при комнатной температуре. Свои целебные свойства талая вода сохраняет в течение 7-8 часов после размораживания. Существуют различные бытовые водные фильтры. Адсорбционный фильтр на активированном угле, я думаю, можно приготовить самим. Уголь очистит питьевую воду от примесей железа, марганца, избытка хлора (7).
Глава 1. Исследование физических свойств домашней питьевой воды
Исследование домашней питьевой воды я провёл по методикам, предложенным в книге «Химия. Предметные недели в школе» Л.Г. Волыновой. Исследование физических свойств я провёл органолептическим путём. Прозрачность воды я определил по специальной методике: в стакан налил 30 см воды и смотрел на шрифт высотой букв 2 мм, держа стакан на расстоянии 4 см от книги. Буквы хорошо видны. Вывод: вода прозрачна, что соответствует норме. Цвет ( окраску) определил рассматриванием сверху столбика воды высотой 20 см в сравнении с дистиллированной водой. Вывод: вода бесцветная, что соответствует норме. Запах определил для воды, нагретой на водяной бане до 60 градусов, используя таблицу. Вывод: запах не ощущается, но обнаруживается при лабораторном исследовании, 1 балл. Вкус. Испытуемую воду набрал в рот, задержал на 3-5 секунд. Интенсивность и характер вкуса оценил по пятибалльной системе по таблице. Вывод: вкус и привкус замечаются, если обратить на это внимание, 2 балла (норма) (Приложение 3).
Глава 2. Исследование минерального состава воды домашней питьевой воды
Обнаружение хлорид – ионов. К 10 мл пробы воды прибавил 1 каплю азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра. Наблюдал появление слабого помутнения. Концентрацию хлорид — ионов определил по таблице равной 10 мг/л. Норма.
Обнаружение сульфат — ионов. К 10 мл пробы воды прибавил 2 капли соляной кислоты и прилил 0,5 мл раствора хлорида бария. Наблюдал слабое исчезающее помутнение. Концентрацию хлорид-ионов определил по таблице равной 1 мг/л. Норма.
Определение жёсткости (ионов кальция и магния) титрованием . К 1 литру воды добавлял по 10 мл (порция) мыльного раствора, каждый раз, хорошо встряхивая. Наблюдал образование пузырей при использовании 13 порций мыльного раствора. Вывод: 13 градусов жёсткости, вода жёсткая. Об наружение катионов свинца . В пробирку помещал 10 мл пробы воды, прибавлял 1 мл раствора реагента — бихромата аммония. Изменений окраски не наблюдалось. Вывод: катионов свинца в воде нет. Определение содержания общего железа. В пробирку наливал 10 мл исследуемой воды, добавлял 3 капли концентрированной НNO 3 и 1 мл 20%-ного раствора роданида аммония. Наблюдал слабо — розовое окрашивание, определял приблизительную концентрацию железа в соответствии с таблицей, она равна 0,25 мг/л (близко к предельно допустимому) (Приложение 4).
В результате исследования литературных источников и проведённых опытов с питьевой водой обнаружилось, что моя домашняя вода неплохого качества. Тревожит лишь неприятный привкус воды, повышенный показатель по жёсткости воды и близкий к предельно допустимому показатель содержания железа. Для улучшения качества домашней питьевой воды я создал памятку «Советы по улучшению качества домашней воды»:
- Немного лимонной кислоты, растворённой в воде, не изменят её вкус, но смягчат воду, то есть уменьшат содержание в ней кальция и магния.
- Чтобы избавиться от привкуса и уменьшить содержание вредного железа в воде, можно использовать очистку её адсорбентом — медицинским активированным углём, помещённым в пакетики из фильтровальной бумаги.
- Можно использовать специальные фильтры для очистки питьевой воды, которые предлагают нам в торговле.
Надеюсь, с применением этих советов качество домашней воды улучшится, её употребление больше не будет приносить вред нашему здоровью.
Работа по изучению качества питьевой воды оказалась интересной и полезной не только для меня и моей семьи, но и для моих друзей. В будущем можно исследовать влияние воды в нашей местности на здоровье сельчан.
- Дерпгольц В.Ф. Мир воды. — Л.: Недра, 1979.-254 с.
- Здоровье всей семьи. Полная энц. Для всех и каждого/ Сост. Г.А. Лапис. — СПб: ИД «ВЕСЬ»,2003.-720 с.
- Ицкова А.И. Наш быт глазами врача.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.:Медицина.1991.-144 с.
- Книга для чтения по неорганической химии. Книга для учащихся. В 2 ч.1./Сост.В.А.Крицман.-3-е изд. перераб. — М.: Просвещение.1993.-192 с.
- Химия. Предметные недели в школе: планы и конспекты мероприятий/авт.-сост. Л.Г.Волынова и др.- Волгоград: Учитель,2007.-142 с.
- Широкова В. Вода.- М.: Слово/SLOVO.2001.- 48 стр.
- zdravnlk.ru › stati/voda-i-zdorove-cheloveka/
Приложение 1. График. Результаты теста-опроса членов семьи и друзей о знаниях состава питьевой воды и влиянии его здоровье
1.Знаете ли вы состав питьевой воды?
2. Знаете ли вы, как состав питьевой воды влияет на здоровье человека:
3. Как улучшить состав домашней питьевой воды?
А) кипячением, Б) специальные аппараты, В) не знаю
Приложение 2. Таблица. Основные компоненты минерального состава воды и их допустимые концентрации
источник
Автор: Мухина Светлана Николаевна, педагог дополнительного образования, г.Котовск, Тамбовская область.
Описание работы: Предлагаю Вашему вниманию исследовательскую работу, направленную на выяснение качества питьевой воды из разных источников в черте города: скважины, родника и водопровода.
Цель: Изучение качества питьевой воды в городе Котовск Тамбовской области.
Задачи:
1.Освоить методику определения качества питьевой воды.
2.Провести сравнительный анализ воды из разных источников: скважины, родника и водопровода
3.Провести опрос среди жителей города об источниках воды, которую они употребляют.
Гипотеза: Вся вода, которую мы пьем, пригодна для питья.
Объект исследования: Вода из скважины, родника и водопроводная вода.
Предмет исследования: Качество воды.
В ходе выполнения исследовательской работы прошли следующие этапы:
1. Изучение литературы по данной теме.
2. Выбор темы работы, постановка цели и задач.
3. Отбор воды на анализ.
4. Проведение сравнительного анализа и очистки воды.
5. Систематизация результатов.
6. Оформление работы.
Для выполнения данного исследования мы использовали следующие методы: изучение научно-популярной литературы и интернет — ресурсов по данной тематике, обобщение и систематизация сведений о воде, взятие проб, анализ и очистка воды, анализ проделанной работы, формулирование выводов.
Опытно — экспериментальная часть.
Анализ воды.
Проведя опрос среди жителей города, мы узнали, какие источники воды они используют. Основными источниками воды для жителей города являются водопровод, родник, скважина.
Воду из этих источников мы и взяли для сравнительного анализа.
Запах:
улавливают при температуре 20 и 60 градусов
• Родниковая вода — нет запаха.
• Водопроводная вода – присутствует запах ржавчины.
• Вода из скважины — нет запаха.
Вкус:
«дегустируется» после 5 минутного кипячения и охлаждения до 20-25 градусов. Гнилостный вкус укажет на продукты распада животных и растительных организмов, соленый – на присутствие поваренной или других щелочных солей, горький – солей магния, вяжущий – солей железа, сладковатый – гипса.
Родниковая вода – слегка сладковатый.
• Водопроводная вода — вкус вяжущий, значит, в воде присутствует соль железа.
• Вода из скважины — вкус слегка вяжущий, значит, в воде присутствует немного солей железа.
Посторонние частицы:
фиксируют, наливая воду в сосуд и дав осадку отстояться, затем ее фильтруют.
• Родниковая вода – небольшое количество частиц песка.
• Водопроводная вода — наличие частиц песка и следов ржавчины.
• Вода из скважины — немного посторонних частиц (песок, глина).
Цветность:
вода, налитая в бесцветный стакан рассматривается на фоне белого листа бумаги.
• Родниковая – прозрачная.
• Водопроводная — мутная, рыжеватого оттенка.
• Вода из скважины — прозрачная.
Проведя данный этап исследовательской работы, мы пришли к выводу, что вода из всех взятых источников, в окрестностях города Котовск, пригодна для питья, но, так как место в районе родника не имеет соответственного оборудования: навеса, отводов для воды и т.д. мы решили дополнить органолептические показатели воды из родника лабораторными исследованиями и обратились в лабораторию ТОГБОУ СПО КИТ, с целью проведения химического и бактериологического анализа воды из родника.
На данном этапе мы выдвинули гипотезу, что вода из родника, исходя из органолептических показателей, пригодна для питья.
В ходе этого этапа исследования, нами проделаны были следующие шаги:
— совершить экскурсию к роднику «Северный»;
— провести наблюдение за использованием воды из родника для питьевых целей;
— взять пробу воды на анализ для исследования (пригодна ли вода из родника для использования в питьевых целях?);
— отнести воду из родника на анализ в лабораторию ТОГБОУ СПО КИТ.
— получить анализы исследования и сравнить их с данными СанПиН 2.1.4. 1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».
Место нашего исследования находится в 250 метрах к западу от центральной части нашего города Котовска, в лесу, в районе кафе «Бумеранг». Оно характеризуется тем, что река Цна в этом участке имеет ширину 28 метров. Берега реки Цна песчаные, левый берег – пологий, правый- крутой. Наш родничок вытекает из правого берега. Родник имеет сток в реку Цна.
Мы выявили тот факт, что в течение 2 часов пришли 3 человека и наполнили 4 ёмкости водой.
Воду из данного источника мы предоставили в лабораторию для исследований.
Данные лабораторных исследований.
Химические исследования воды.
РН 63
Общая жесткость — 5,0 мг экв/дм
Сухой осадок – 255,0 мг/дм
Хлориды — 50,0 мг/дм
Сульфаты- 57,0 мг/дм
Железо — 0,1 мг/дм
Окисляемость — 5,3 мг/дм
Фтор — 0,55 мг/ дм
Аммиак — 0,19 мг/дм
Кальций — 37 мг/дм
Магний — 11.6 мг/дм
Нитритов — следы
Нитратов — следы
Результат анализа показал соответствие требованиям СанПиН 2.1.4. 1175-02 «вода питьевая» по химическим и органолептическим показателям.
Санитарно-микробиологические исследования.
ОКБ (общие колиформные бактерии) обнаружены /норма-отсутствие/
ОМЧ (общее микробное число) – 7 КОЕ
/норма – до 50 КОЕ/
ТКБ (термотолерантные колиформные бактерии) обнаружены /норма-отсутствие
Исходя из данных исследования, сделали вывод:
бактериологическое исследование воды показало несоответствие требованиям СанПиН 2.1.4. 1175-02 «вода питьевая», т.к. нет санитарно — защитной зоны, родник находится в непосредственной близости с рекой (родниковая вода смешивается с речной), родник должен иметь сруб.
Наша гипотеза не подтвердилась, вода из данного источника не пригодна для питья.
Заключение.
Выполненная исследовательская работа показывает, что не вся вода, взятая из источников в окрестностях города Котовск, пригодна для питья. Более чистой, содержащей меньше всего примесей и посторонних частиц, является вода из скважины. Водопроводная вода содержит примеси солей железа, причем в достаточно большом количестве и соли кальция. Поэтому перед употреблением водопроводную воду рекомендуется очистить. Вода из родника не соответствует нормам питьевой воды.
Для определения качества питьевой воды из водопровода и скважины мы основывались только на органолептических показателях, так как эти источники соответственно оборудованы и в условиях городского водоснабжения за состоянием воды обязаны следить соответствующие коммунальные службы, и ее состав отличается достаточной стабильностью. Всё же мы планируем в дальнейшем произвести лабораторные исследования воды и из этих источников.
Акция «Живи, родник!»
источник
В работе представлены физические и химические методы исследования воды
Омский Научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Региональная общественная организация «Омский совет ректоров»
Омское региональное отделение Всероссийской общественной организации
«Русское географическое общество»
Детская областная общественная организация
«Научное общество учащихся «Поиск»
Министерство образования Омской области
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Называевская средняя общеобразовательная школа № 4» Омской области
Межрегиональная научно-практическая конференция
школьников и учащейся молодежи
Тема: «Исследование качества питьевой воды»
Научное направление: химия 9 класс
Крийдун Ксения Анатольевна
а)теоретические аспекты темы:
2.4 Области применения воды……………………………………………………………. 5
2.5 Органолептические методы определения состава воды………………………………………………………………5 -6
2.6 Химические методы определения веществ, присутствующих в воде……………………………………………………………….6-7
2.7 Методы устранения нежелательных веществ, присутствующих в воде……………………………………………………………….7-8
2.8 Органолептические методы исследования воды………………………………. 9
2.9 Химические методы исследования воды……………………………………………………………….9-11
Проблема: Питьевая вода, которой мы пользуемся, содержит в себе примеси, об этом свидетельствует накипь на стенках и спиралях бытовых приборов, а так же осадок, который выпадает при длительном хранении воды. Что является примесями? Как их устранять?
Цель: Изучить состав питьевой воды с целью выявления содержания примесей в ней и определить методы устранения примесей.
- Изучить литературу с целью выявления методов определения и устранения примесей, содержащихся в воде
- Изучить методы определения и устранения веществ, присутствующих в питьевой воде (содержание примесей в воде), изменяющих ее свойства
- Выбрать методики определения примесей в воде, которые мне подходят
- Изучить состав питьевой воды, применяя данные методики
Объект исследования: питьевая вода
Предмет исследования: примеси в воде
Методы исследования: информационные, практические
а) теоретические аспекты темы
Антуан де Сент-Экзюпери сказал: «Вода! Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не возможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты-сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами… Ты самое большое богатство на свете…»[1, с.149]
2.1Строение молекулы воды:
Молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1атома кислорода, которые находятся друг относительно друга под углом 104,5 градусов( Приложение 1)
2.2Физические свойства воды : (Приложение 3)
1.) Вода прозрачна
2.) Вода бесцветна
3.)Вода не имеет запаха
4.)Вода не имеет своей формы
5.)Вода при нагревании расширяется
6.)Вода при охлаждении сжимается
7.) Вода-растворитель
8.) Вода очищается с помощью фильтра и других вспомогательных веществ
9.) Вода-текуча
10.) Вода может находиться в трех агрегатных состояниях(Приложение 2)
2.3 Химические свойства воды:
1.)Окислительно-восстановительные реакции:
а.) Окислителе
H 2 O+Cl 2 = HCl+HClO
Mg+H 2 O=MgO+H 2
2H 2 O=2H 2 +O 2
б.) Восстановителем:
2H 2 O=2H 2 +O 2
2.)Вода может быть:
а.) Растворителем
б.) Катализатором
в.) Средой
3.) Вода может вступать в:
а.) Реакции соединения
СаО + H 2 O = Ca(OH) 2 – основание
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 – кислота
б.) Реакции разложения:
2H 2 O = 2H 2 + O 2
в.) Реакции обмена:
Al 2 S 3 + 6H 2 O =2 Al(OH) 3 + 3H 2 S
г.) Реакции замещения:
2Na+2H 2 O=2NaOH+H 2
В воде могут присутствовать вещества, которые изменяют свойства воды: карбонаты и гидрокарбонаты, сульфаты, ионы кальция, магния и железа
2.4 Области применения воды:
Человек использует воду везде, в любом случаи человеку не обойтись без воды.
Использование воды в сельском хозяйстве составляет 58%, в промышленности и энергетики 35%, а в коммунально-бытовом хозяйстве всего лишь 7%.
Воду используют:
1.) В производстве пищевых продуктов
2.)Для бытовых нужд человека
3.)Для транспортных средств
4.)Для орошения в с/х
5.)В энергетики
6.) Для выплавки металлов
7.) В химической промышленности
8.)В городском хозяйстве
9.) В косметических и гигиенических целях
Существует намного больше способов применения воды, но это самые основные.
Примести, содержащиеся в воде не всегда приносят пользу.
2.5 Органолептические методы определения состава воды:
Изучив литературу по данной теме, я остановилась на данной методике.
1.) Запах:
Интенсивность запаха оценивается при 20 и 60 С˚ по 5-балльной системе
1)Никакой- Отсутствие ощутимого запаха
2)Очень слабый — Запах, не поддающийся обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследователем
3)Слабый — Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание
4)Заметный — Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением
5
5)Отчетливый- Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду
непригодной для питья
6)Очень сильный- Запах, настолько сильный, что вода становится непригодной для питья.
2.)Цвет:
При исследовании цветности воды ее наливают в прозрачный стеклянный сосуд и оценивают цвет на фоне листа белой бумаги. Если при оценки цвета лист не будет белым, то вода загрязнена.
3.)Прозрачность:
Прозрачность определяется видимостью печатного шрифта через дно специализированного стеклянного сосуда. Если шрифт не виден при уровне воды менее трех сантиметров, то прозрачность недостаточна.
4.)Вкус:
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 при температуре 20 °С. В сомнительных случаях воду подвергают кипячению в течение 5 мин с последующим охлаждением. Исследуемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживают 3 — 5 с.
Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной системе:
0 баллов — нет вкуса;
1 балл — очень слабый;
2 балла — слабый;
3 балла — заметный;
4балла—отчетливый;
5баллов — очень сильный.
2.6 Химические методы определения веществ, присутствующих в воде:
Изучив литературу по данной теме, я остановилась на данной методике.
1.)Определение ионов железа в воде:
а.) Самый простой метод определения железа в воде основан на взаимодействии катионов четвертого по распространенности элемента с сульфосалициловой кислотой. Образуемое в щелочной среде соединение ярко-желтого цвета – первый «симптом» коррозии водопроводных труб. К 25 мл.воды добавляют 1 мл. нашатырного спирта, 1 мл сульфосалициловой кислоты (продается в аптеке) и 1 мл аммиака. Спустя 15 минут можно делать выводы о наличии (или отсутствии) в пробе катионов железа.
б.) Как определить железо в воде с помощью перманганата калия(марганцовки)?
6
Марганцовка – один из самых «универсальных» домашних индикаторов. Для того чтобы определить наличие железа светло-розовый раствор перманганата калия смешивают с образцами пробы. В случае положительной реакции цвет среды меняется на желтовато-бурый.
в.) Определение трехвалентного железа. Простейший способ выявить наличие трехвалентного железа – отстаивание пробы. Жители крупных городов хорошо знают, что водопроводная вода чистая и прозрачная только в первый день отстаивания. Появление характерного красно-бурого осадка является первым признаком наличия трехвалентного железа, которое, окисляясь, превращается в красноватый гидроксид.
2.)Определение карбонат- и гидрокарбонат-ионов:
Определение карбонат-иона С0з 2- . Метод определения основан на взаимодействии воды с раствором серной или соляной кислот. Просто так признаки реакции не заметны, но если добавить индикатор (метиловый оранжевый) и провести титрование воды этими кислотами, то окраска индикатора перейдет из желтой в розовую. Значит в растворе присутствует кислота (угольная).
1.)CO 3 2- +H + =HCO 3 —
2.)HCO 3 — +H + =H 2 CO 3 =H 2 O+CO 2
3.)Определение сульфат-ионов:
При добавлении хлорида бария в воду, вода мутнеет и выпадает осадок, это говорит о том, что, в водопроводной воде присутствуют ионы SO 4 2- , которые образуют с ионами Ва 2+ нерастворимые соединения.
б.)Определение ионов Ca 2+ и Mg 2+ :
1.) Нагревая до кипения воду в чайнике, образуется накипь. Если накипь взять и подержать над горящей спиртовкой, то пламя станет красно-коричневого цвета, это свидетельствует о том, что в воде присутствуют
ионы Ca 2+ .
2.) Если накипь не нагревать, а прибавить к этой накипи KOH, то выпадет белый осадок, следовательно в воде присутствуют ионы Mg 2+
Mg 2+ +OH — =Mg(OH) 2 – белый осадок
2.7 Методы устранения нежелательных веществ, присутствующих в воде :
1.)Кипячение.
Для избавления от временной жёсткости (от гидрокарбонатов кальция и магния) необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка среднего или основного карбоната.
2.)Вымораживание льда.
Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества,
необходимо слить не замершую воду, а лёд превратить обратно в воду.
Все соли, которые образуют жёсткость, остаются в не замершей воде.
3.) Ещё один способ борьбы с постоянной жёсткостью – перегонка, т.е. испарение воды с последующей её конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, то они остаются, а вода испаряется.
4.) Эффективным способом борьбы с высокой жёсткостью считается применение автоматических фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде “жёсткие” соли заменяются на “мягкие”, которые не образуют твердых отложений.
5.) Отстаивание заключается в отделении части механических загрязнений из воды под действием гравитационных сил, заставляющих частицы опускаться на дно, образуя осадок. Отстаивание может выступать как в качестве предварительной стадии очистки, на которой отделяются наиболее крупные загрязнители, так и в качестве промежуточных стадий. Данный процесс осуществляется в отстойниках – резервуарах, снабженных устройствами для удаления осадка, время пребывания воды в которых рассчитывается из условия полного осаждения всех загрязняющих частиц, которые должны быть отделены.
6.) Фильтрование основывается на прохождении очищаемой воды через пористый слой фильтрующего материала, на котором происходит задержание частиц определенного размера. По своему принципу фильтрация схожа с процеживанием, однако с ее помощью можно проводить как грубую, так и тонкую очистку. Фильтрация позволяет удалять такие загрязнители как ил, песок, окалина, а также различные твердые включения размером в несколько микрон. Механическая фильтрация получила широкое распространение, как в крупных установках водоочистки, так и в бытовых фильтрах малой производительности.
источник