Целебные источники РСО-Алания

XI Региональная научно-практическая конференция
«Колмогоровские чтения»

«Целебные источники РСО-Алания»

Россия, РСО- Алания, с. Октябрьское

Автор работы:

                      Алборова Анжела Маировна

                                 МБОУ СОШ с. Донгарон, 11 класс

                                            Научный руководитель:

                                            Канатова Аза Александровна

                                            педагог дополнительного образования

                       МБОУ ДОД « Станция юных натуралистов

                                            с. Октябрьское» МО-Пригородный район

Целебные источники РСО-Алания

Алборова Анжела Маировна, с. Октябрьское, МБУ СОШ с. Донгарон 11 класс Канатова Аза Александровна педагог дополнительного образования

МБОУ ДОД « Станция юных натуралистов с.Октябрьское» МО-Пригородный район

Аннотация

   Одним из основных богатств на территории Северной Осетии  являются минеральные источники. На её территории имеются воды всех 9 бальнеологических источников известных в стране.  В данной работе подробно освящены проблемы с которыми сталкиваются производители минеральных вод при розливе воды из источника Заманку. Так как состав минеральной лечебно-столовой воды Заманкул меняется при выходе на поверхность, нарушается газовый и температурный режим нами была поставлена цель: изучение изменений минерального состава воды Заманкул при выходе на поверхность, формирование чувства  ответственности  за экологическую безопасность по сохранению уникального  природного источника.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач: произвести правильный отбор воды из минерального источника; получить результаты бактериологического исследования; провести физико-химические  исследования в отобранных пробах; пронаблюдать за изменениями проб минеральной воды при искусственном насыщении углекислым газом;

        Методы анализов проведены согласно ГОСТ 23268. Стандарты по бактериологическим и органолептическим показателям, нормам нитрат и нитрит ионов определены согласно ГОСТ 13273-88. Определения по основному ионному составу были проведены в минеральной воде с нарушенным катионо анионного равновесия и в воде насыщенном углекислым газом непосредственно на источнике. По результатам проведенных анализов дана сравнительная характеристика и сделаны обобщающие выводы. В исследуемой воде повышенное содержание азотсодержащих веществ, объясняется это тем, что вокруг источника нет санитарной зоны. Природный углекислый газ, который находится в воде при перевозке и отстое улетучивается и нарушается катион анионное равновесие, в результате вода мутнеет. Рекомендации: Так как состав минеральной лечебно - столовой воды Заманкул меняется при выходе на поверхность, разливать воду для внутреннего применения нужно непосредственно на источнике или перевозить в специальных цистернах под избыточным давлением углекислого газа. Это позволить разливать ценнейшую воду на расстояниях отдаленных от источника. Вокруг источника нужно создать санитарную зону, так как в воде находятся азотсодержащие вещества в количестве, превышающем предельно допустимые нормы по ГОСТ.

Введение

     Одним из основных богатств на территории Северной Осетии  являются минеральные источники. На её территории имеются воды всех

9 бальнеологических источников известных в стране. Воду к определенной бальнеологической группе относят по ее анионному составу.

     К минеральным водам относятся  природные воды, оказывающие на организм человека лечебное действие, обусловленное либо повышенным содержанием полезных биологически активных компонентов её ионного или газового состава, либо общим ионно-солевым составом воды.

Итак, лечебные свойства минеральных вод, определяются, прежде всего, тем, сколько в них содержится солей. Эта характеристика называется минерализацией и чрезвычайно многообразна.

     Заманкул относится к углекислым минеральным водам (группа Б). Источник расположен в 48 км. от столицы г. Владикавказ. Местность кольцом окружают горы севера - Сунженского хребта, покрытого лесом с юга и запада травянистыми холмами, на которых круглый год пасется скот. (Приложение 3)

     Все минеральные воды при выходе на поверхность оказываются в условиях, отличающихся от тех, в которых они находились в недрах земли. Так вода из источника Заманкул меняет свой газовый состав, это ускоряет физико-химические процессы, нарушая первоначальное равновесие компонентов и как следствие – изменение качества воды.

     В эпоху интенсивной индустриально-технической деятельности человека его влияние на окружающую среду становится столь существенным, что вызывает законную тревогу за жизнь.

     Цель: изучение изменений минерального состава воды Заманкул при выходе на поверхность, формирование чувства  ответственности  за экологическую безопасность по сохранению уникального  природного источника.

Задачи:

• произвести правильный отбор воды из минерального источника;
• получить результаты бактериологического исследования;
• провести физико-химические  исследования в отобранных пробах;
• пронаблюдать за изменениями проб минеральной воды при искусственном насыщении углекислым газом;
• на основе полученных результатов сделать обобщающие выводы.

     Книга Дэ. М. Пхалаговой «Минеральные воды Северной Осетии» была издана Северо-Осетинским книжным издательством в 1966 году тиражом 3000 экземпляров. Задачу свою – привлечь внимание научной общественности к ценнейшим лечебным водам республики – она выполнила. В книге автор подробно описывает физико-химические свойства практически всех источников Осетии, в том числе и минеральные воды южного склона Кабардино-Сунженского хребта. Санитарное состояние воды Заманкул неудовлетворительное. Химические состав воды  в книге не раскрыт.

     Методы анализов мы провели согласно ГОСТ 23268 «воды минеральные питьевые лечебные, лечебно столовые и природные столовые». Стандарты по бактериологическим и органолептическим показателям, нормам нитрат и нитрит ионов и основного ионного состава воды определены согласно ГОСТ 13273-88.

Основная часть

     Воде скважины №1991 названа «Заманкул». Она характеризуется малой минерализацией,гидрокарбонатно-хлоридно-сулфатно-калциево-магниево-натриевого состава. Химическая формула источника такова

SO4-242  CI- 31 (HCO3- + CO3-2 ) 27

М 1,3    -----------------------------------------    рН 7,7

Na+ 48 Mq+2 26 Ca+2 26

     Микроэлементный состав: йод, бром, кремниевая кислота.

     Показания к лечебному применению: хронические заболевания желудка, хронические заболевания печени, толстого кишечника и т.д.

     Для всей Заманкульской лечебной местности большое значение имеет санитарная охрана территории. В результате хозяйственной деятельности человека ухудшился химический состав воды Заманкул. По этой причине долгое время не производился  её промышленный розлив.

С целью физико-химического исследования нами была отобрана проба воды в с. Заманкул, скважина №1991, 24 августа 2014 года. Глубина скважины 350 м.

     По органолептическим показателям минеральные воды должны соответствовать требованиям, указанным в табл.1 (приложение №1)

     Прозрачность и цвет минеральных вод определили визуально в проходящем дневном свете в чистом стакане. Перед определением стакан ополоснули в исследуемой воде.

     Для определения запаха минеральную воду, укупоренную в бутылку, погрузили в бак с водой и выдержали в течение 1 часа при температуре 20-30 градусов С.

     Определение провели немедленно после наполнения водой дегустационного стакана.

     Минеральная вода после отбора пробы непосредственно на источнике соответствовало по прозрачности  ГОСТ, но пока мы доехали до Владикавказа, она стала апполисцировать (мутнеть).

Первое в чём мы решили разобраться – не является ли вода экологически загрязнённой т.к. санитарной зоны вокруг источника не существует, вблизи находиться животноводческая ферма. Вторичный забор мы сделали 14 сентября в стерильную посуду, которую взяли в бактериологической лаборатории городской санэпидемстанции. Результат был такой же, вода опять помутнела. Воду на бактериологический  анализам мы сдали в ту же лабораторию. Результаты бактериологических исследований приведены в таблице №2 (приложение №1)

     Бактериологические анализы оказались в пределах санитарных норм. Мы начали химическое исследование воды. Образцом для порядка определений нам послужил ГОСТ 1373-88, по которому Заманкул относится к ХХI группе Луганский тип вод. В той же последовательности как указанно в ГОСТ1373-88 нами определены минерализация, жесткость и основной ионный состав минеральной воды (HCO3-; SO4-2; CI-; Са+2; Мg+2 ) по методам анализов ГОСТ 23268.0-91. Так как исследования основного ионного состава не дали ощутимых отклонений мы провели определение азотсодержащих веществ, зная, что в периметре санитарной зоны находится животноводческая ферма и ведется выпас стад крупного рогатого скота жителей села. Результаты анализов приведены  втаблице №3 (приложение №2).

Определение минерализации ГОСТ 23268-78

     100 мл. исследуемой минеральной воды помещают в предварительно взвешенную и доведенную до постоянной массы фарфоровую чашку и выпаривают. Затем тигель с сухим остатком помещают в термостат и сушат при температуре 110 градусов С.  Доводят до постоянной массы. Расчет ведут по формуле:

Х = (т – т1) 1000 / V  мг /дм3

Определение общей жесткости

     В коническую колбу вместимостью 250 см3 отбирают 100 см3  анализируемой минеральной воды, добавляют 5-7 капель эриохрома синего и титруют 0.1 н раствором трилона Б до перехода цвета от фиолетового к синему. Расчет ведут по формуле

Х= V •  0,1• 1000 /100

Определения кальциевой жесткости

     В коническую колбу вместимостью 250 см3 отбирают 100 см3  анализируемой минеральной воды, устанавливают рН от 12 до 13, добавляя по каплям гидроокись натрия концентрацией 2 моль /дм3. На кончике шпателя вносят индикатор мурексид и пробу медленно титруют раствором трилона Б до изменения цвета раствора из розового в красно-фиолетовый. Расчет ведут по формуле для определения общей жесткости воды.

Определения магниевой жесткости

Определяют как разность между общей и кальциевой жесткостью

Методы определения гидрокарбонат-ионов ГОСТ 23268.3-78

     В коническую колбу вместимостью 250 см отбирают от 25 до 50 анализируемой минеральной воды, объем пробы доводят дистиллированной водой до 100 см, добавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до изменения цвета раствора из желтого в розовый. Массовую концентрацию гидрокарбонат-ионов , мг/дм, вычисляют по формуле:

где V - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, см3;

н - нормальность раствора соляной кислоты;

61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов;

V1 - объем воды, взятый на анализ, см3.

Методы определения сульфат - ионов ГОСТ 23268.3-78

     Метод основан на образовании в кислой среде практически нерастворимого сернокислого бария. Определение проводят титрованием пробы воды водорастворимыми солями бария в присутствии индикатора.

     50 см3  анализируемой минеральной воды помещают в коническую колбу на 100 см 3

добавляют 2 капли 0,2 % раствора хлорида бария до изменения цвета из фиолетового в голубой.

Расчет ведут по формуле:

Х= V •  0,2• 48• 1000 / V1

Методы определения хлорид-ионов ГОСТ 23268.3-78

     Определению мешают сульфид-ионы. Для устранения влияния сульфид-ионов к пробе сульфидной воды добавляют 0,1 н. раствор марганцовокислого калия до розового окрашивания раствора, нагревают раствор почти до кипения и добавляют от 2 до 5 см спирта до обесцвечивания раствора.

     Выпавший в осадок диоксид марганца отфильтровывают. При определении хлорид-ионов в йодных и бромных водах содержание хлорид-ионов вычисляют по разности в мг-экв./дм между общим содержанием галогенидов и суммой бромид-ионов и йодид-ионов, устанавливаемой в отдельных пробах по ГОСТ 23268.15-78 и ГОСТ 23268.16-78.

     В коническую колбу вместимостью 250 см отмеривают от 10 до 100 см3  анализируемой воды с таким расчетом, чтобы в ней содержалось от 2 до 40 мг хлорид-ионов, и доводят объем дистиллированной водой до 100 см. рН анализируемой пробы должен составлять от 7 до 10. Щелочные или кислые пробы нейтрализуют 0,1 н. раствором серной кислоты или 0,1 н. раствором гидроокиси натрия по фенолфталеину. Приливают 5 капель 5%-ного раствора хромовокислого калия и титруют 0,02 н. раствором азотнокислого серебра до перехода цвета раствора из желтого в оранжевый.

Массовую концентрацию хлорид-ионов, мг/дм, вычисляют по формуле

Результаты анализа таблица №3

Нитрит ионы определялись по методике ГОСТ 23268-78

     Визуальный метод, основан на образовании красного азокрасителя при реакции нитрит ионов с реактивом Грисса.

1.1 Приготовление основного стандартного раствора азотнокислого калия

1 см3содержит 1.0 мг нитрит ионов

1.2. Приготовление основного стандартного раствора азотнокислого натрия

     В мерную колбу вместимостью 1000 см3  вносят 2 см3 основного стандартного раствора азотнокислого калия и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки.

1 см3рабочего стандартного раствора содержит 0,002 мг нитрит – ионов.

1.3.Приготовление реактива Грисса

     1 г реактива Грисса взвешивают с погрешностью не более 0,01 г растворяют в 100 см3 уксусной кислоты (1:1)

Методы определения нитрит  ионов  NO2-

     В пробирку вносят 1 см3 анализируемой пробы. Одновременно готовят эталонный раствор с содержанием 2 мг/дм3 нитрит ионов, для чего в такую же пробирку вносят 1 см3рабочего стандартного раствора. К содержимому пробирок приливают 5 см3 раствора реактива Грисса. Объём растворов в пробирках доводят дистиллированной водой до 20 см3. Через 20 мин. проводят сравнение интенсивности цвета анализируемого раствора с интенсивностью цвета эталонного раствора в проходящем свете.

     Обработка результата: Вода соответствует требованиям, если интенсивность цвета анализируемого раствора не превышает интенсивности цвета эталонного раствора в двух параллельных определениях. В наших испытаниях анализируемые растворы окрасились более интенсивно. Значит содержание нитрит ионов в испытуемой воде больше чем в стандартном растворе. Результаты анализов по исследованию азотсодержащих веществ(табл.№2)

Определение нитрат ионов ГОСТ 23268.9-78

Метод основан на окислении дифениламина нитрат ионами с образованием окрашенного в синий цвет хиноидного производного дифенилбензидина

1.1. Подготовка к анализу

1.2.. Приготовление основного стандартного раствора азотнокислого калия

Основной стандартный раствор готовят из азотнокислого калия по ГОСТ 4212—76.

1. мл раствора содержит 1 мг нитрат-ионов.

1. Приготовление рабочего стандартного раствора азотнокислого калия (раствор № 1)

10 см3 основного стандартного раствора азотнокислого калия вносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Раствор готовят в день проведения анализа. 1см3 раствора содержит 0,01 мг нитрат-ионов.

1.4.Приготовление рабочих стандартных растворов азотнокислого калия (растворы №2, 3 и 4)

     В мерные колбы вместимостью 50 см3 отмеривают 5,0; 10,0 и 25,0 см3 рабочего стандартного раствора № 1 и объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Растворы готовят в день проведения анализа.

1 см3 раствора № 2 содержит 0,001 мг, раствора № 3 — 0,002 мг, раствора № 4 — 0,005 мг нитрат-ионов.

1.5 Приготовление основного раствора дифениламинового реактива (раствор № 5)

     0,1 г дифениламина взвешивают с погрешностью не более ±0,0002 г, помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, осторожно растворяют в серной кислоте и доводят объем раствора этой же кислотой до метки.

     Серная кислота не должна содержать окислителей, придающих раствору дифениламина синюю окраску. Допустимо лишь слабо-голубое окрашивание. Для освобождения от окислителей 150—200 см3 серной кислоты нагревают до выделения густых белых паров.

1. Приготовление рабочего раствора дифениламинового реактива (раствор № 6)

     В мерную колбу вместимостью 100 см3 приливают 38 см3 дистиллированной воды, добавляют 5 см3 раствора № 5, объем раствора осторожно доводят концентрированной серной кислотой до метки, перемешивают и отстаивают от 3 до 5 сут. Реактив должен быть бесцветным.

2. Приготовление 10 %-ного раствора хлористого натрия

10 г хлористого натрия растворяют в 90 см3 дистиллированной воды

1. Подготовка пробы

     В мерную колбу вместимостью 100 см3 отмеривают 10 см3 анализируемой воды и объем раствора доводят до метки дистиллированной водой, не содержащей нитрат- и нитрит-ионов.

3. Проведение анализа

     В сухую пробирку вносят 1 см3 подготовленной пробы. Одновременно готовят эталонные растворы с содержанием нитрат-ионов 0,0; 1,0; 2,0 и 5,0 мг/дм3, для чего в такие же пробирки вносят соответственно по 1 см3 растворов № 2, 3, 4.

К содержимому пробирок прибавляют из микробюретки по 0,1 см3

10 %-ного раствора хлористого натрия, осторожно приливают по

2,5 см3дифениламинового реактива (раствор № 6), перемешивают стеклянной палочкой и помещают в стакан с водой при температуре от 18 до 22 °С. Через 2,5 часа сравнивают интенсивность цвета анализируемого раствора с интенсивностью цвета эталонных растворов.

Массовую концентрацию нитрат-ионов (X), мг/дм3, вычисляют по формуле:
Х = CV / U                         

 С—массовая концентрация нитрат-ионов, определенных по шкале эталонных растворов, мг/дм3;

V, — объем анализируемой воды, взятой для разведения, см3;

U, — объем, до которого разбавлена проба, см3.

     Результаты анализов по исследованию азотсодержащих веществ (табл №3)

     Чтобы узнать причину апполисценсии мы продолжили своё исследование. Нет природной воды, которая не была насыщена газами той земной оболочки, в которой она создавалась. Заманкул относится к углекислым водам. Углекислый газ является очень важной составной частью минеральных вод. Если даже простую питьевую воду насытить углекислым газом, то её действие на организм человека будет резко отличатся от обычной.

     При выходе на дневную поверхность в первую очередь нарушаются газовый и температурный режим, что в свою очередь ведёт к нарушению карбонатного равновесия в сторону образования карбонат ионов. Это ведёт к нарушению равновесия между всеми компонентами  воды. Природный углекислый газ, который находится в воде при перевозке и отстое улетучивается и нарушается катион анионное равновесие.

SO4-242  CI- 31 (HCO3- + CO3-2 ) 27

М 1,3    -----------------------------------------    рН 7,7

Na+ 48 Mq+2 26 Ca+2 26

Сумма анионов в числителе (42+31+27=100)

Сумма катионов в знаменателе (48+26+26=100)

∑анионов =∑ катионов

     При перевозке и отстое HCO3-   превращается в   CO3-2, в свою очередь карбонат ионы (CO3-2 ), легко превращаются в углекислый газ. СО2↑ улетучивается, а значит сумма анионов становится меньше чем сумма катионов.

∑ анионов ≠ ∑ катионов

     Именно по причине сдвига катион анионного равновесия минеральная вода мутнеет, и в последствии, как любая взвесь выпадает в осадок.

     Чтобы подтвердить свою теорию мы взяли сифон и помутневшую минеральную воду насытили углекислым газом. Произошло маленькое, чудо вода прозрачность восстановилась, но осадок не растворился. По ГОСТ в минеральных водах допустим незначительный естественный осадком минеральных солей. В первую очередь в осадок выпадают самые активные ионы. Мы решили насытить воду углекислым газом на источнике и произвести повторные анализы по основному ионному составу. Результаты исследований приведены в таблице №3 (приложение №2).

      Из полученных результатов следует, что в исследуемой воде повышенное содержание азотсодержащих веществ. Вокруг источника Заманкул нет санитарной зоны, которая должна быть по нормативной документации. Недалеко от источника находится животноводческая ферма. Повышенное содержание азотсодержащих веществ объясняется тем, что в питьевую минеральную воду идёт смыв с фермы. Но этот фактор не может влиять не прозрачность воды.

     При добавлении искусственного СО2  равновесие свободного и равновесного углекислого газа восстанавливается вода становится прозрачной, но осадок не растворяется. Это значит, что химический состав воды нарушен, хотя прозрачность восстановлена.

       В анализах проведенных в воде насыщенном углекислым газом непосредственно на источнике концентрация определяемых катионов и анионов выросла.

Заключение

Выводы: В исследуемой воде повышенное содержание азотсодержащих веществ, объясняется это тем, что вокруг источника нет санитарной зоны. Природный углекислый газ, который находится в воде при перевозке и отстое улетучивается и нарушается катион анионное равновесие, в результате вода мутнеет.

Рекомендации: Так как состав минеральной лечебно - столовой воды Заманкул меняется при выходе на поверхность, разливать воду для внутреннего применения нужно непосредственно на источнике или перевозить в специальных цистернах под избыточным давлением углекислого газа. Это позволить разливать ценнейшую лечебно столовую воду на расстояниях отдаленных от источника.

     Вокруг источника нужно создать санитарную зону, так как в воде находятся азотсодержащие вещества в количестве, превышающем предельно допустимые нормы по ГОСТ.

Список использованной литературы

1. Л.Е. Чамакова, А.С.Будун «Курорты и лечебные местности Северной Осетии» Владикавказ «Ир» 1992 – 243 с.
2. Дз.М. Пхалагова «Минеральные воды Северной Осетии» Владикавказ Ир, 1992- 270с.
3. ГОСТ 13273-88 Воды питьевые лечебные и лечебно столовые. Издательство стандартов 1994 – 27с.
4. Технологическая инструкция по обработке и розливу питьевых минеральных вод.
5. Воды минеральные, Методы анализа, Москва ИПК издательство стандартов 2000- 80с.
6. Заключение Пятигорского института курортологии.