Пить или не пить воду — такого вопроса для человека не существует. Сомнение в другом: какую воду пить? Из-под крана или только ту, что продаётся в бутылках? Та, что бежит по стальным трубам, может насыщаться вредными для человека тяжелыми металлами. А применение хлора, как главного обеззараживающего компонента, представляет серьёзную опасность для здоровья.
Просмотр содержимого документа
«Научно-исследовательская работа «ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ» »
ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
г. Нижнекамск МБОУ «Гимназия №32» , 10 класс
Руководитель: Давлетшина Вероника Васильевна
Глава 1. Методы анализа воды
Лабораторные методы анализа воды…………………………………. 5
Требования САНПиН и Европейских стандартов к питьевой воде….5
Глава 2. Результаты исследования
2.2. Исследование качества питьевой воды………………………………. 9
2.2.2. Определение общей минерализации воды…………………………..11
2.2.4. Определение массы осадка после электролиза воды………………..14
2.2.5. Сравнительные показатели проб воды …………………….………. 15
Пить или не пить воду — такого вопроса для человека не существует. Сомнение в другом: какую воду пить? Из-под крана или только ту, что продаётся в бутылках? Та, что бежит по стальным трубам, может насыщаться вредными для человека тяжелыми металлами. А применение хлора, как главного обеззараживающего компонента, представляет серьёзную опасность для здоровья.
Питьевая вода – важнейший фактор здоровья человека, но практически все ее источники сегодня подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества. В настоящее время питьевая вода – это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая.
Мы на 80% состоим из воды, и наше здоровье зависит от той воды, которую мы пьем.Сегодня как никогда нашему организму очень важно получать чистую питьевую воду со сбалансированным минеральным составом. Чистая питьевая вода повышает защиту организма от стресса, обеспечивает работу внутренних органов. Вода необходима для поддержания всех обменных процессов, она принимает участие в усвоении питательных веществ клетками. Вода является теплоносителем и терморегулятором.
Основными источниками воды в городах служат близлежащие реки и озера. После очистки на станции, вода, с помощью насосов, закачивается в трубы, в которых находится практически все то от чего воду очищали. По данным лаборатории питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, 90% водопроводных сетей подают в дома воду, не отвечающую санитарным нормам.
Цель работы: выявить степень качества очистки питьевой воды
Рассмотреть альтернативные способы очистки воды;
Определить рН исследуемого раствора;
Определить общую минерализацию воды в РРМ с помощью прибора TDS;
Выявление химических примесей методом электролиза;
Определение количественного состава химических примесей методом фильтрации.
Объект исследования — питьевая вода.
Предмет исследования — химические примеси.
Гипотеза: Любая питьевая вода пригодна для употребления.
Материалы и оборудование: прибор TDS для определения общей минерализации жидкости, индикатор для определения рН, PR-2 прибор для электролиза воды, ОВП метр ORP-169B прибор для измерения потенциала воды.
Глава 1. Методы анализа воды
Лабораторные методы анализа воды
Лабораторные методы анализа воды основываются на химических и физических исследованиях образца. Выбор способа определения загрязнителя зависит от исходного объема пробы и характера предполагаемых примесей.
Все существующие методы исследования воды можно разделить на несколько групп (Табл.1).
Таблица 1. Методы анализа воды
Жидкостная колоночная хроматография;
Высокоэффективная жидкостная хромтография.
Требования САНПиН и Европейских стандартов к питьевой воде
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» утверждены и введены в действие постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации Онищенко Г. Г. с 26 сентября 2001 года. СанПиН 2.1.4.1074-01 является обновленным изданием СанПиН 2.1.4.559-96, который был принят в 1997 году.
СанПиН нормирует содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека. Устанавливает гигиенические требования к питьевой воде, определяет органолептические и некоторые физико-химические параметры питьевой воды.
Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды:
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.
Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям.
Таблица 2. Общие физико-химические показатели:
Нормативы (предельно допустимые концентрации) (ПДК), не более
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
Выбранный для просмотра документ Исслед раб №1.doc
Россия Краснодарский край
Приморско-Ахтарский район хутор Садки
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
основная общеобразовательная школа №10
Качество и использование питьевой воды
х. Садки Приморско-Ахтарский район
учитель химии МБОУ ООШ №10
Короткая Татьяна Викторовна
Глава I . Обзор источников информации по проблеме исследования…………..5-6
1. Физико-химические показатели качества воды………………………. 6-8
2. Органолептические показатели качества воды……………….………. 8-9
Глава II . Методика проведённых исследований…………………. 9-10
1. Исследование физических свойств питьевой воды………………. …9-10
2. Исследование минерального состава питьевой воды …………………. 10
Глава III . Результаты и их обсуждение …………………………………….….10-12
Список использованных источников информации. ……………………………..14
Вода, у тебя нет ни вкуса, ни запаха, тебя не возможно
описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты
такое! Нельзя сказать, что ты не обходима для жизни:
Вода — главнейший источник жизни.
Она занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А.П. Карпинский говорил, что нет драгоценнее ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.
В основном качество большинства грунтовых вод Краснодарского края соответствует гигиеническим нормативам. Кубанцы населённых пунктов, где функционируют артезианские водозаборы с глубин нескольких десятков метров, пьют пока хорошую воду. Сама природа позаботилась о нашем здоровье: мощные пласты коренных пород и осадочные отложения ещё не допустили к грунтовым водам ту грязь, которую создают люди. В каждом хуторе, станице и городах рылись колодцы, в которых уровень воды располагался в пределах глубины 5-9м, а в местах, где подпочвенная вода самопроизвольно вытекала на поверхность (образовывала ключи), люди любовно строили криницы.
В нашем посёлке, люди пользуются в основном артезианской водой. Работая над этой темой, я поставила перед собой цель не только узнать практическую сторону водоснабжения, но и провести исследование питьевой воды с целью выяснения её свойств и влияния на здоровье жителей посёлка, а также предложить советы, найденные в источниках информации, по улучшению качества воды.
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. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около пяти миллионов детей ежегодно умирают от кишечных заболеваний, связанных с загрязнением воды.
Проблема. Это дало основание назвать проблему загрязнения питьевой воды, основной проблемой человечества.
Поэтому я попыталась проанализировать проблемы, возникающие при этом, как определить свойства качества питьевой воды, чтобы быть уверенной, что питьевая вода пригодна для употребления.
Тема: «Качество и использование питьевой воды»
Предмет исследования: качество питьевой воды.
Объект исследования: питьевая вода.
Цель работы: исследование свойств качества питьевой воды, о влиянии их на организм человека, узнать практическую сторону водоснабжения и предложить советы по улучшению качества воды.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Найти и изучить в источниках информации, данные о качестве питьевой воды и влиянии её на организм человека;
2. Подобрать методику и исследовать свойства о качестве воды;
3. Провести анкетирование среди учащихся нашей школы о знаниях свойств питьевой воды и их влиянии на организм человека;
4. Предложить советы, найденные в источниках информации, по улучшению качества воды;
5. Сделать выводы о влиянии свойств питьевой воды на организм человека и поставить в известность учащихся нашей школы.
Гипотеза: если вода не соответствует нормам и не достаточно качественная, то я смогу определить присутствие в ней вредных веществ и посоветовать способы по улучшению её качества.
Методы исследования: анализ источников информации, анкетирование учащихся нашей школы, наблюдение, исследование свойств питьевой воды по методикам, предложенным в книге «Химия. Предметные недели в школе» Л.Г. Волыновой.
Глава I . Обзор источников информации по проблеме исследования
В век бурного развития науки и техники, люди научились производить различные искусственные материалы, заменяющие естественные. Так отдельные виды пластмасс с успехом применяются взамен металла, дерева, стекла. Синтетические ткани конкурируют с шерстью, хлопком, льном. Вместо воздуха иногда используют смесь газов. Подобных примеров можно привести много. Вода – единственный ресурс природы, который не имеет заменителя.
Питьевая вода – вода по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания, добавления недостающих веществ), отвечающая установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека, либо для производства пищевой продукции (Мазаев, 2008).
Качество питьевой воды во многом определяется качеством воды источника водоснабжения. При неудовлетворительном природном составе воды или большом антропогенном загрязнении источника даже современные методы водоподготовки не могут гарантировать получение воды необходимого качества. Важнейшими гигиеническими характеристиками источника водоснабжения являются качество воды, подверженность влиянию природных и антропогенных факторов.
Рис. 1 — Залегание подземных вод: 1 – водоупорные слои; 2 – горизонт грунтовых вод; 3 – горизонт межпластовых безнапорных вод; 4 – горизонт межпластовых напорных вод; 5 – колодец, питающийся грунтовой водой; 6 – скважина, питающаяся из межпластового безнапорного горизонта; 7 – скважина, питающаяся из межпластового напорного (артезианского) горизонта
Химический состав подземных вод формируется под влиянием химических (растворение, ионный обмен, образование осадка). И физико-химических (растворение, поглощение и выделение газов) процессов.
В подземных водах найдено около 70 химических элементов. Наибольшее значение для питьевого водоснабжения имеют фтор, йод, железо и соли жесткости (магния и кальция).
Показателем качества питьевой воды является её минерализация. Наличие солей растворённых в воде. Наиболее распространенные неорганические соли (магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде. В результате исследований устанавливаются безвредные уровни содержания в питьевой воде различных солей, которые называются предельно допустимыми концентрациями (ПДК).
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». 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 составляют десятые-сотые доли предельно допустимых концентраций (ПДК).
Качество воды характеризуют следующие параметры: общие физико-химические показатели качества воды, органолептические показатели, бактериологические.
1. Физико-химические показатели качества воды
Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ. Контроль за уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его отклонения в ту или иную сторону могут не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 (СанПиН).
Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.
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. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния — 10 мг/л . 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. 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.
Из природных химических веществ, содержащихся в воде в малых количествах, большое физиологическое значение имеют, прежде всего, фтор и йод. Фтор повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение. 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). 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. Думаю, что из тяжёлых металлов в питьевой воде нашей местности может быть свинец. Он выделяется с выхлопными газами и может попасть с поверхностными весенними и летними водами (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).
2. Органолептические показатели качества воды
К числу органолептических показателей относятся те параметры качества воды, те свойства, которые непосредственно влияют на органы чувств человека (обоняние, осязание, зрение).
Запах и привкус. Химически чистая вода совершенно лишена привкуса и запаха. Привкус может быть щелочной, металлический, вяжущий и т.п. Интенсивность запаха воды определяют экспертным путём при 20ºС и 60ºС и измеряют в баллах. СанПиН нормирует допустимую интенсивность привкуса – 2 балла, запаха – 2 балла.
Вкус. Вкус воды определяется растворенными в ней веществами органического и неорганического происхождения и различается по характеру и интенсивности. Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами. Интенсивность вкуса определяют при 20ºС и оценивают по пятибалльной системе. СанПиН нормирует допустимую интенсивность вкуса – 2 балла.
Цветность. Цветностью называют показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды. Определяется цветность путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами и выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Высокая цветность свидетельствует о неблагополучии воды. СанПиН нормирует допустимый показатель цветности — 20 градус Pt-Cº шкалы.
Прозрачность. Прозрачность (или светопропускание) воды обусловлена ее цветом и мутностью, то есть содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.
Определение прозрачности воды – обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Специальные нормы для контроля данного параметра СанПиНом не вводятся.
Глава II . Методика проведённых исследований
Пробы исследуемой питьевой воды были отобраны в хуторе Садки, расположенного на берегу Ахтарского залива Азовского моря. В посёлке три водонапорные башни, артезианская вода берётся с глубины 250 – 300м. по улицам посёлка осуществляется централизованное водоснабжение. Раньше население посёлка пользовались колонками, а сейчас вода подведена в каждый двор.
Для сравнения в ходе исследования свойств воды мною было отобрано три пробы питьевой воды.
Проба №1 в школьной столовой.
Проба №2 из крана на улице.
Проба №3 около водонапорной башни
При выполнении работы использовала методику в книге «Химия. Предметные недели в школе» Л.Г. Волыновой.
Исследование физических свойств питьевой воды
Исследование физических свойств воды, проводила визуальным и органолептическим способом: цвет, прозрачность, кислотность, запах и вкус.
Цвет определяла по баллам, рассматриванием сверху столбика воды высотой 20 см на фоне белого цвета. Вывод: вода бесцветная, что соответствует норме.
Прозрачность воды определяла, в стеклянный цилиндр, налила 30 – 35см воды и смотрела на шрифт высотой букв 2 мм, держа цилиндр на расстоянии 4 см от книги. Буквы хорошо видны. Вывод: вода прозрачна, что соответствует норме.
Кислотность воды определяла рН воды при помощи универсального индикатора.
Наносила пипеткой 2-3 капли воды на индикаторную бумагу. Сравнивала окраску пятна. Полученного на бумаге, с цветной шкалой и выбирала на ней оттенок, наиболее близкий к цвету полученного пятна. Норма рН воды 6- 9
Запах в коническую колбу с притёртой стеклянной пробкой на 350мл. отмеряла 100мл. воды, содержимое хорошо перемешивала, затем открывала колбу и отмечала интенсивность запаха. Вывод: запах не ощущается, но обнаруживается при лабораторном исследовании, 2 балл.
Вкус определяла органолептическим способом, испытуемую воду набрала в рот, задержала на 3-5 секунд (0,5 – 1 час не есть), языком прижала к нёбу и определила вкус. Интенсивность и характер вкуса оценила по пятибалльной системе. Вывод: вкус и привкус замечаются, если обратить на это внимание, 2 балла (норма) (Таблица 1).
2. Исследование минерального состава питьевой воды
Обнаружение хлорид – ионов брала 1 каплю азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра и добавляла к 10мл пробы воды. Наблюдала появление слабого помутнения. Концентрацию хлорид – ионов определила по таблице равной 10 мг/л. Норма.
Обнаружение сульфат — ионов к 10 мл пробы воды прибавила 2 капли соляной кислоты и прилила 0,5 мл раствора хлорида бария. Наблюдала слабое исчезающее помутнение. Концентрацию хлорид-ионов определила по таблице равной 1 мг/л. Норма.
Определение жёсткости (ионов кальция и магния) титрованием к 1 литру воды добавляла по 10 мл (порция) мыльного раствора, каждый раз, хорошо встряхивая. Наблюдала образование пузырей при использовании 13 порций мыльного раствора.
Вывод: 8 градусов жёсткости, вода мягкая.
Обнаружение катионов свинца прибавляла 1 мл раствора реагента — бихромата аммония к 10мл пробы воды. Изменений окраски не наблюдалось.
Вывод: катионов свинца в воде нет.
Определение содержания общего железа наливала в пробирку 10 мл исследуемой воды, добавляла 3 капли концентрированной азотной кислоты и 1 мл 20%-ного раствора роданида аммония. Наблюдала слабо-розовое окрашивание, определяла приблизительную концентрацию железа в соответствии с таблицей, она равна 0,25 мг/л (близко к предельно допустимому) (Таблица 2).
Глава III . Результаты и их обсуждение
В ходе исследования по определению свойств воды мною было выявлено, что отобранные пробы питьевой воды в школьной столовой, на улице и около водонапорной башни в сравнении не очень отличаются по всем показателям. Но в целом без отклонений и соответствуют гигиеническим нормам. Показатели (результаты) свойств воды представлены в таблице 1.
Таблица 1. Определение интенсивности и характера проявления запаха
и вкуса в пятибалльной системе
Вкус и привкус настолько ощущаются, что делают воду непригодной к употреблению
Таблица 2. Результаты исследования приблизительной
концентрации ионов хлора, сульфат-ионов, железа (3) и свинца, в исследуемой воде
источник