Проект по экологии "Качество питьевой воды"

Тезисы к проекту «Качество питьевой воды и улучшение её состава в бытовых условиях»

Исполнители: Бородулько Эвелина, ученица 8-Б класса, МБОУ СОШ №132

                          Сибирцева Людмила, ученица 9-А  класса, МБОУ СОШ №132

Актуальность проблемы

В последнее время к экологическим проблемам нашего города, а значит, и к проблемам квартиры как экосистемы добавилась проблема чистой питьевой воды. Ухудшилось её качество, вкусовые свойства. Появился специфический запах, повысилась жёсткость. Такая вода создает проблемы для человека.

Питьевая вода — это, прежде всего здоровье человека. Действительно, неумолимая статистика свидетельствует о том, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения.

В Екатеринбурге качество питьевой воды страдает от следующих факторов: во-первых, от загрязнения источников, во-вторых, от плохого качества труб, и, в-третьих, от неправильной очистки.

Всё это определило проблему исследования: качество питьевой воды, которую употребляет в настоящее время население Екатеринбурга, обуславливает рост количества заболеваний человека.

Объект исследования – питьевая вода Екатеринбурга.

Предмет исследования – влияние водопроводной воды на состояние здоровья человека и способы её очистки.

Гипотеза – при несоответствии качества воды нормам ГОСТа в организм человека попадают вредные для здоровья соединения, что приводит к различным заболеваниям. Изменив систему очистки воды, можно  уменьшить количество заболеваний человека.

Цель проекта – выявить наиболее оптимальный способ дополнительной очистки водопроводной воды в бытовых условиях.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести мониторинговые исследования среди школьников МБОУ СОШ №132 по теме: «Какую воду пьём мы?»;
2. Проанализировать пробы воды – водопроводной, бутилированной и фильтрованной;
3. Разработать рекомендации по использованию фильтров в бытовых условиях.

Методы исследования:

1. Наблюдение;
2. Описание;
3. Опрос;
4. Анализ проб воды из разных источников.

Теоретическая часть (некоторые аспекты)

1. Качество питьевой воды в Екатеринбурге

Источниками водоснабжения для 95% населения Екатеринбурга служат открытые водоемы - Волчихинское водохранилище и Верх-Исетский пруд.

В результате производственной и хозяйственно-бытовой деятельности предприятий в водоемы поступает большое количество загрязняющих веществ. Превышение санитарно-гигиенических нормативов отмечается по цветности, железу, марганцу, запаху, привкусу, мутности.

Проблемой остается вторичное загрязнение воды в водопроводных сетях в связи с их неудовлетворительным техническим состоянием. Около 99% трубопроводов изготовлены из металлических труб без внутреннего покрытия, что приводит к процессам коррозии, физическому износу, частым аварийным ситуациям.

2. Требования к питьевой воде:  

1. Питьевая водопроводная вода имеет строго определённый химический состав. Этот состав определён специальным ГОСТом.
2. Вода, предназначенная для питья, должна быть, прежде всего, чистой, неядовитой и приятной на вкус.

3.  Одно из непременных условий для водопроводной воды – она должна быть прозрачной, бесцветной, нежёсткой, не сильно минерализованной, содержание сульфатов не должно превышать 500 мг/л, хлоридов – 350 мг/г.

3. Водопроводная вода и здоровье человека

Хлорированная вода отрицательно влияет на пищевод и желудок, способствует повышению давления, обострению астмы, атеросклерозу и ишемии сердца. Вызывает кожные раздражения, аллергию. У тех, кто употребляет хлорированную воду, на 44% увеличивается риск заболевания раком желудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря. За рубежом же хлорирование питьевой воды запрещено официально законом: так как при кипячении хлорированной воды образуются диоксины, подавляющие иммунитет человека, кроме того, продолжают спокойно жить бактерии, сохраняются не выведенные металлы, ядовитые соли, прежде всего, страдает центральная нервная система человека.

Нитраты, которые накапливаются в воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений, вызывают у человека кислородное голодание, рак желудка, отрицательно влияют на нервную  и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов.

Алюминий накапливается в печени, а также в жизненно важных областях головного мозга, приводя к тяжёлым расстройствам центральной нервной системы.  

Избыток железа в организме влияет на почки. Вода с повышенным содержанием в ней этого химического элемента не приятная на вкус, у неё мутный бурый цвет.

4. Почему нужны фильтры

Всем известно, что способы очистки на водоочистных станциях не дают воде подобающего качества и являются опасными для здоровья. В связи с этим возникает необходимость дополнительно очищать воду.

Самый простой способ очистки воды в домашних условиях – установка фильтра, с помощью которого удаляются опасные органические примеси: фенол, хлорорганические вещества, нефтепродукты.

На следующем этапе нашей работы были изучены различные виды бытовых фильтров, с целью – установить какой из них является наиболее эффективным в использовании.

5. Сравнительные характеристики бытовых водоочистительных фильтров

Фильтром называется устройство для очищения жидкостей и газов от частиц примесей.

По принципу действия проточные фильтры подразделяются на следующие категории.

Угольные фильтры. Благодаря своей высокой адсорбционной способности, активированный уголь эффективно поглощает остаточный хлор, растворённые газы, органические соединения. В настоящее время в фильтрах для питьевой воды применяют активированный уголь из скорлупы кокоса, сорбционная емкость которого в 4 раза выше, чем угля, получаемого из древесины берёзы.

Фильтры-обезжелезиватели. Удаляют железо и марганец. В качестве фильтрующей среды используются полимерные вещества, включающие в свой состав катализаторы реакции окисления. В ходе химической реакции растворённые в воде железо или марганец переходят в нерастворимую форму, выпадают в осадок и задерживаются в фильтрующей системе, затем вымываются при дальнейшей промывке фильтра.

Фильтры-умягчители. Снижают жёсткость воды, удаляя излишек солей жесткости (соединения кальция, магния и других элементов). Благодаря применению специальных засыпок фильтры этого типа могут справиться и с задачами обезжелезивания, удаляя из воды определённое количество железа, марганца, а также нитритов, сульфатов, солей тяжёлых металлов, органических соединений.

Ультрафиолетовые стерилизаторы реже применяются для очистки воды в наших квартирах, поскольку водопроводная вода и без того щедро насыщается хлором, убивающим бактерии. В качестве стерилизаторов этого типа широко применяются специальные ультрафиолетовые лампы, смонтированные в жёстком корпусе, внутри которого протекает вода, подвергаясь воздействию ультрафиолетового излучения.

Фильтры обратного осмоса. В процессе обратного осмоса вода и растворённые в ней вещества разделяются на молекулярном уровне и остаются по разные стороны так называемой мембраны. Мембрана обратного осмоса не пропускает слишком большие молекулы органических веществ, вирусов и бактерий.

Бытовые фильтры для очистки воды различаются и по устройству.

Фильтр кувшинного (накопительного) типа. 

Принцип работы его прост: в верхнюю чашу наливается вода, которая под действием собственной тяжести просачивается через картридж в нижнюю часть. Ресурс кувшинов составляет 150-400 литров при производительности 0,1-0,5 литров в минуту. 

Картридж является съемным фильтрующим элементом. Это делает фильтры кувшинного типа универсальными: в один и тот же кувшин можно ставить разные картриджи (в рамках одного производителя), для удаления разных загрязнений. В зависимости от того, что нужно сделать – умягчить, удалить железо – выбирается специальная кассета.

Недостатком водоочистителей данного типа является то, что они имеют ограниченный объем, т.е. за один раз можно будет нафильтровать не более 1,5-2,5 литра.

Еще один минус в том, что фильтрующая способность сменного картриджа в кувшинных фильтрах несколько ниже, чем у устройств проточного типа.

Насадка на кран

Водоочиститель такого типа имеет вид маленького бочонка (цилиндра) и перед использованием надевается на кран. 

Неоспоримое преимущество такого фильтра – это его малые габариты.

Главный минус такого фильтра является, к сожалению, прямым следствием основного достоинства. Фильтры-насадки малопроизводительны – от 1 стакана (0,2 литра) до полулитра воды в минуту. Средний ресурс их составляет 300-700 литров или 2-3 месяца, максимум 1000 литров. Также не очень удобно регулировать напор воды через фильтр.

Настольные фильтры («на мойку») – проточного типа, представляют собой небольшой корпус обычно цилиндрической формы с краном. Такие фильтры подключаются специальным шлангом к водопроводному крану.

Фильтры для воды настольного типа более продуктивны (до 2 литров в минуту) и имеют высокую степень очистки. Ресурс фильтра составляет 3000-4000 литров в среднем, таким образом, по этому показателю системы «на мойку» превосходят фильтры для очистки воды двух вышеописанных типов. 
Среди недостатков настольных фильтров необходимость в дополнительном свободном месте под них и «привязанность» к крану, т.е. придется подключать и отключать его по мере необходимости.

Стационарные водоочистители с отдельным краном для чистой воды.

Они представляют собой одну или несколько цилиндрических емкостей с различными фильтрующими элементам, а также часто отдельную накопительную емкость для чистой воды (в среднем 10 л). Устанавливаются такие фильтры обычно под мойку, а наверх выводится отдельный кран, из которого поступает чистая вода. Это хорошее решение для большой семьи, хотя и достаточно дорогое. 

Фильтры для воды с технологией обратный осмос, производят уникальную по своим качествам, очистку воды. Фильтр с мембраной обратный осмос удаляет до 99% всех содержащихся в воде примесей и предотвращает образование накипи. Высокотехнологичный метод очистки воды заключается в прохождении воды через систему фильтров и специальную композитную обратноосмотическую мембрану.

У стационарных фильтров большой ресурс, и лучшая степень очистки по сравнению со всеми остальными. Удобство пользования заключается в том, что после монтажа фильтра получить чистую воду можно в ту же секунду, как Вы открыли кран. Недостатком стационарного решения является его высокая начальная стоимость, но поскольку ресурс (до 15000 литров) и производительность фильтра (1,5-5 литров воды в минуту) высоки, то стоимость всё же окупается.

Практическая часть

1. Проведя опрос  учащихся, мы  выяснили, что большинство семей учеников очищают воду в домашних условиях кипячением, хотя пользуются и другими способами очистки (табл.1). 

Таблица 1. Социологический опрос «Какую воду мы пьем?»

2. Нами  был проведен анализ проб воды – водопроводной, бутылированной и фильтрованной (табл.1). Первичная оценка качества воды проводилась определением ее органолептических характеристик. Органолептические характеристики воды определяются с помощью органов зрения (мутность, цветность) и обоняния (запах).

Таблица 2. Результаты анализ проб воды

В ходе проведенного исследования было установлено:

● Вода, которая не подвергалась очистке, имеет неприятный запах (4 балла) и хорошо выраженный цвет. Она слабо мутная и в ней присутствуют взвешенные частицы.

● Вода бутилированная соответствует характеристике воды:  «Без цвета, без вкуса, без запаха».

3.Рекомендации по использованию фильтров в бытовых условиях.

Изучив и проанализировав работу разных типов фильтров, мы рекомендуем использовать 3-х,4-х и 5-ти  ступенчатые фильтры на основе технологии обратный осмос.

Ступени очистки

1 ступень. Очищает воду от грубых осадочных и механических примесей, микроводорослей и микрочастиц.

2 ступень. Второй фильтрующий узел – облагороженный гранулят активированного угля эффективно удаляет хлор, сероводород, оксид железа и молекулярное железо, тяжелые металлы, пестициды, гербециды и летучие органические субстанции, находящиеся в воде. Улучшает вкус, цвет и запах воды, а также удаляет механические и химические загрязнения.

3 ступень. Тройной фильтр тонкой очистки. В этом фильтрующем узле, вода подвергается окончательной доочистке от ядохимикатов, пестицидов, удобрений, солей тяжелых металлов, канцерогенов, остатков хлора и хлороорганики и других тонкоструктурных микропримесей.

4 ступень. Эта ступень удаляет все органические загрязнители, растворенные в воде посторонние примеси, соли тяжелых металлов, железо, ртуть, мышьяк, марганец и т.д.

5 ступень. Задачей фильтра является удаление летучих веществ из очищенной воды (например, газов и запахов). Таким образом, этот фильтрующий элемент дополнительно улучшает вкус и запах получаемой чистой воды.

Таблица 3. Результаты анализ проб воды

ВЫВОДЫ

Из проведенного  исследования качества водопроводной воды можно сделать следующие выводы:

1. Водопроводная вода в Екатеринбурге признана технической и перед употреблением в пищу подлежит локальной доочистке.

2. При движении по многокилометровым магистралям из чугунных и стальных труб, подверженных коррозии, в водопроводной воде повышается содержание ионов железа.

3. При определении органолептических показателей воды было выяснено, что прозрачность, запах,  рН не соответствуют нормам  в водопроводной воде, не прошедшей очистке.

4. Данные социологического опроса  учащихся показали, что небольшой процент (12%) от числа опрошенных используют фильтры.

5. В связи с актуальностью данной проблемы, с целью информирования и пропаганды, нами разработан буклет о фильтрах, их принципах работы, преимуществах и недостатках.

Литература

1. Быстрых В.В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария. - 1998. - №6.

2. Осторожно! Водопроводная вода! Ее химические загрязнения и способы доочистки в домашних условиях/ Скоробогатов Г.А., Калинин А.И. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2003.

3. Зайцев И. Воды много. А пить нечего? Газета «Труд – 7», 6 апреля 2006.

www.kwatro.ru