Исследовательская работа учащегося "Вода: экология и здоровье"

Министерство образования и науки РБ

Иволгинское районное управление образованием

МОУ Гильбиринская средняя общеобразовательная школа

Научно-практическая конференция учащихся «Шаг в будущее»

Вода: экология и здоровье

Автор: Раднаев Арюунбаяр, учащийся 9 класса

Руководитель: Очирова Надежда Михайловна,

учитель химии и географии

2016 г.

Оглавление

Введение

1. Значимость воды в организме человека

2. Проблемы чистой воды

3. Заболевания, вызываемые токсическим воздействием элементов содержащихся в воде и данные Хурамшинской и Кокоринской амбулаторий.

4. Методика проведения работы и результаты исследования
5. Живительная сила аршанов

Заключение    

Введение

Вода – самое удивительное вещество на Земле. Думаю, что всем нам достаточно просто представить, какую важную роль играет вода в жизни человека. Все мы используем воду, но не каждый из нас задумывается над тем, какую воду он пьёт?

Обеспеченность водой жителей сел Хурамша и Кокорино благоприятная: речка  Гильбиринка, водохранилище, 7 крупных и малых озер, около 10 горхонов, стекающих с верховьев Хамар-Дабана. Но в настоящее время наблюдается обмеление речки и водохранилища, из-за незаконной вырубки леса местными же жителями в водосборной зоне. Жители села Кокорино, расположенного вдоль речки, на её высоком берегу, сбрасывают отходы жизнедеятельности домашних животных, и бытовые отходы на её берег, все это смывается в речку Гильбиринка.

В связи с этим была поставлена следующая цель – исследовать качество питьевой воды, определить в ней наличие примесей загрязняющего характера и проанализировать пригодность воды для питья.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

1. Изучить  и  освоить методику проведения качественных анализов по обнаружению тех или иных ионов или веществ, определения органолептических показателей воды;
2. Освоить количественную методику проведения анализов, вести наблюдения при исследовании химических явлений и сделать выводы;
3. Взять интервью у медицинских работников амбулаторий по здоровью населения сел;
4. Собрать сведения об Итигэловском серебряном источнике.  

Объект исследования - вода

Предмет исследования - качество воды

Значимость воды в организме человека

Насколько важна вода, свидетельствует тот факт, что ее содержание в различных органах составляет 70 - 90%. С возрастом количество воды в организме меняется. Трехмесячный плод содержит 90% воды, новорожденный 80%, взрослый человек - 70%. Вода присутствует во всех тканях нашего организма, хотя распределена неравномерно:

• Мозг-75%

• Сердце-75%

• Легкие-85%

• Печень-86%

• Почки-83%

• Мышцы-75%

• Кровь-83%.

Нашему организму очень важно получать чистую воду со сбалансированным минеральным составом. Она необходима для поддержания всех обменных процессов,  принимает участие в усвоении питательных веществ клетками. Пищеварение становится возможным только тогда, когда пища приобретает водорастворимую форму. Измельченные крохотные частицы пищи обретают способность проникать сквозь ткани кишечника в кровь и внутриклеточную жидкостью. Более 85% всех обменных процессов нашего организма происходит в водной среде, поэтому недостаток чистой воды неизбежно приводит к образованию свободных радикалов в крови человека, что приводит к возникновению злокачественных образований, преждевременному старению кожи и т.д.

Вода является теплоносителем и терморегулятором. Она поглощает излишки тепла и удаляет его, испаряясь сквозь кожу и дыхательные пути. Вода увлажняет слизистые оболочки и глазное яблоко. Количество воды, требуемое для поддержания водного баланса, зависит от возраста, физической активности, окружающей температуры и влажности. Суточная потребность взрослого человека составляет около 2,5 л. При достаточном поступлении жидкости человек вынослив и энергичен. Она разжижает кровь, борется с усталостью, помогает сердечнососудистой системе.

Недостаток воды в теле приводит к уплотнению жидкой крови, она становится густой. Это ухудшает приток крови и кислорода к органам. Сердце должно качать сильнее, в результате артериальное давление резко падает. Особенно в пожилом возрасте, это повышает риск развития инсульта. Пересыхает кожа и слизистые оболочки. Сухость слизистых оболочек носа и горла ухудшает иммунную систему, потому что они менее способны создать барьер против болезнетворных микробов. Пищеварение становится вялым. Длительное обезвоживание может привести к повреждению почек. Если слишком мало жидкости присутствует в почках, то вымывание отходов ухудшается и начинается развитие камней в почках. При недостатке воды организм начинает её экономить. Это уменьшает приток крови к коже и выведение мочи или пота. Отсутствие воды может привести к запорам, так как, для нормальной работы кишечника требуется достаточное количество воды. Таким образом, можно сказать, что значение воды в организме человека просто неоценимо, а недостаток и качество питьевой воды напрямую связаны с нашим самочувствием и здоровьем.

Заболевания, вызываемые токсическим воздействием элементов содержащихся в воде и данные Хурамшинской и Кокоринской амбулаторий

Одна из главных экологических проблем человечества - качество питьевой воды, которая напрямую связана с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания, с разрешением проблем медицинского и социального характера. Серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несёт большое количество различных элементов и соединений. Существует очень много заболеваний, возникающих при токсическом воздействии химических элементов и субстанций, находящихся в питьевой воде.

                Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Накапливание в организме следующих элементов приводит к:

• поражению почек – ртуть, свинец, медь;
• поражению печени – цинк, кобальт, никель;
• поражению капилляров – мышьяк, висмут, железо, марганец;
• поражению сердечной мышцы – медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть, талий;
• возникновению раковых заболеваний – кадмий, кобальт, никель, мышьяк, радиоактивные изотопы.

Какие же отрицательные свойства воде могут придать те или иные компоненты в случае их содержания выше нормативов?

Присутствие в воде железа в допустимых пределах не угрожает нашему здоровью. Однако повышенное содержание железа в воде в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, органических комплексных соединений придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает её вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. При употреблении для питья воды с содержанием железа выше норматива человек рискует приобрести различные заболевания печени, повышается вероятность развития аллергических реакций.

Марганец в концентрации, превышающей норму негативно влияет на развитие беременности, оказывает токсический и мутагенный эффект на организм человека.

Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Они придают воде солёный и горько-солёный привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта.

Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде жёсткость. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жёсткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты  полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Наличие в воде сульфидов придаёт воде неприятный запах. Сульфиды оказывают на человека токсическое действие и вызывают раздражения кожи.

Вода, содержащая мышьяк, вызывает расстройство центральной, и особенно периферической, нервной системы с последующим развитием полиневритов.

Опасен для здоровья свинец, содержащийся в воде, наиболее опасен для детей и беременных. У детей – снижает IQ, провоцирует развитие пороков сердца. У женщин – повышает риск выкидышей, токсикозов и рождения детей с дефектами развития, а кроме того, приводит к возникновению бесплодия.

В человеческом организме нитраты восстанавливаются до нитритов, а те, в свою очередь, взаимодействуют с гемоглобином, образуя стойкое соединение – метгемоглобин. Как известно, гемоглобин переносит кислород, а вот метгемоглобин такой способностью не обладает. В итоге ткани начинают испытывать кислородное голодание, развивается заболевание – нитратная метгемоглобинемия.

Кадмий накапливается в почках, вызывает гипертонию, ослабляет иммунитет организма, оказывает негативное воздействие на умственные способности человека, так как вытесняет необходимый для нормальной работы мозга цинк.

Алюминий накапливается в организме, может стать причиной старческого слабоумия, повышенной возбудимости, вызвать нарушения моторных реакций у детей, анемию, головные боли, заболевания почек, печени, колиты, невропологические изменения, связанные с болезнью Паркинсона.

Токсичность вышеназванных компонентов не настолько велика, чтобы вызвать острое отравление, но при длительном употреблении воды, содержащей упомянутые вещества в концентрациях выше нормативных, может развиваться хроническая интоксикация, приводящая в итоге к той или иной патологии.

         Для примера приведу цифры по различным заболеваниям, которые возможно в некоторой степени связаны с повышенным содержанием тех или иных химических элементов, ионов.  

Данные Иволгинской СЭС по анализу проб воды, взятых в школе в 2014 и 2015 гг.

Анализ пробы воды, взятой в Хурамшинской амбулатории, показал, что содержание железа также превышены. Для анализа воды из частных колодцев нужна заявка местной администрации и соответствующая оплата.

Поэтому, в первую очередь, я решил исследовать питьевую воду из скважины в местности Борсой, где проживает моя бабушка. Меня тревожило то, что вода имеет буроватый оттенок, и водный фильтр очень быстро покрывается налетом.

Для исследования была взята вода в трех разных местах:

№ 1 - водопроводная вода из школы;

№2 - вода из скважины в местности Борсой, очищенная водяным фильтром;

№3 – вода из речки Гильбиринка.

Методика проведения работы

1. Определение органолептических показателей воды.

Органолептическая оценка качества воды - обязательная начальная процедура санитарно-химического контроля воды. Ее правильному проведению специалисты придают большое значение. К органолептическим показателям относятся такие, для определения которых мы пользуемся нашими органами чувств (зрением, обонянием, вкусом). К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус.

В данной работе я использовал метод экспресс-анализа, то есть имеется в виду упрощенность применяемого оборудования.

Экспериментальный опыт №1 «Определение прозрачности»

Цель: определить прозрачность питьевой воды.

Оборудование:  шрифт высотой 3,5 мм., шириной линии 0,35 мм. на белом фоне, мензурка 30 см, вода.

В лаборатории количественное определение прозрачности производим в приборе, представляющем градуированный цилиндр с плоским дном. Исследуемую воду перед определением хорошо взбалтываем и наливаем в цилиндр. Затем ставим цилиндр неподвижно над шрифтом для определения прозрачности так, чтобы шрифт находился в 4 см от дна. Добавляя или отливая воду из цилиндра, находим предельную высоту столба воды, при которой возможно чтение шрифта. Прозрачность воды выражается в сантиметрах высоты столба с точностью до 0,5 см.

Согласно ГОСТу прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см.

Вывод: Вода из источников №1,2,3 прозрачная, прозрачность – 30см.

Экспериментальный опыт №2 «Определение цветности и мутности воды»

Диагностика цвета - один из показателей  состояния воды.  

Цель: определить цветность питьевой воды.

Оборудование: лист белой бумаги, плоскодонная колба.

Для определения цветности  воды берем плоскодонную колбу и лист белой бумаги. В колбу наливаем воду и на белом фоне бумаги определяем цвет воды (голубой, зеленый, серый, коричневый) - показатель определенного вида  загрязнения. Для определения мутности воды, рассматриваем колбу на темном фоне при достаточном боковом освещении.

Вывод: Вода отстаивалась в течение семи дней. В ходе опыта установили, что в пробе №1,2,3 цвет воды - отсутствует, т.е. вода бесцветная.

Экспериментальный опыт №3 «Определение запаха и вкуса (привкуса) воды»

Наличие запаха у питьевой или природной воды может быть связано либо с наличием в ней разлагающихся органических веществ, либо с присутствием химических загрязнителей.

Цель: определить запах и вкус (привкус) питьевой воды.

Оборудование: чайник, стакан.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды, обнаруживаемый непосредственно в воде или после ее хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20-60ºС. Для опыта беру 100 мл воды и заливаю в колбу объемом 150-200 мл, закрываю пробкой и встряхиваю быстрыми вращательными движениями, затем вынимаю пробку и определяю с помощью собственного носа характер и интенсивность запаха при комнатной температуре. Операцию повторяю для воды, нагретой при 60ºС, и еще раз оцениваю запах.

Вкус или привкус воды определяю сначала при комнатной температуре, а затем при 60ºС. С этой  целью в рот набираю 10-15 мл воды, а затем держу ее несколько минут, не проглатывая, и определяю характерность и интенсивность вкуса и привкуса. Привкусы и запахи в воде могут появиться в результате развития некоторых водорослей, а также за счет разложения органического вещества. Источником запаха могут быть сточные воды. Вода может застаиваться в тупиковых трубах.

Вывод: Проба№1,2,3 – 0 баллов, отсутствие ощутимого запаха

Определение качества воды методами химического анализа.

Экспериментальный опыт №4 «Определение водородного показателя (рН) воды»

Цель: изучение кислотности воды из разных источников как фактора, характеризующего экологическое состояние источников и качество воды.

Оборудование: контрольная шкала образцов окраски растворов для определения рН.

Реактивы и материалы: раствор фенолфталеина; пробы воды для анализа, универсальная индикаторная бумага.

  Определить рН воды можно несколькими способами. Самый простой из них - с помощью универсальной индикаторной бумаги, которую я опустил в каждую из проб. Потом сравнил полученную окраску с цветовой бумажной шкалой. Но для большей убедительности использовал раствор фенолфталеина, для доказательства наличия слабощелочной и щелочной среды.

Вывод: Сначала проверил (рН) универсальной индикаторной бумагой и установили, что

Проба№1 (рН)-7

Проба№2 (рН)-8

Проба №3 (рН)-7

Это говорит о том, что среда растворов слабощелочная, где pH равен 7-8, верхняя граница ПДК - 9.

Но для большей убедительности я воспользовался раствором фенолфталеина, который изменяет свою окраску в щелочной среде. В исследуемых пробах окрашивание было бледно розовое. Значение водородного показателя (рН) в исследуемых образцах воды  соответствуют  ПДК  и  не превышает своего значения.

Экспериментальный опыт №5 «Обнаружение катионов железа в воде»

Цель: оценка качества воды и формирование навыков  качественного обнаружения катионов тяжелых металлов.

Оборудование: пробирки, пипетка-капельница.

Реактивы: раствор концентрированной азотной кислоты, раствор  пероксида водорода, раствор роданида калия

В пробирку набираю 10 мл пробы, затем в каждую по 1 капле концентрированной азотной кислоты, 3-5 капель раствора пероксида водорода и 0,5 мл раствора роданида калия.         Fe3+ + 3CNS -= Fe(CNS)3

Вывод: в пробе №3 концентрация менее 0,1 мг/л. Пробы под №1 концентрация 0,5 мг/л. В пробе №2 наблюдалось розовое окрашивание, концентрация  1 мг/л. Поэтому исследуемый образец под № 2 не пригоден к использованию,  т.к. превышают норму ПДК (0,3мг/л.)

Экспериментальный опыт №6 «Обнаружение катионов меди в воде»

Цель: оценка качества воды и формирование навыков  качественного обнаружения катионов тяжелых металлов.

Оборудование: фарфоровая чашка, штатив, спиртовка, пробирки, пипетка-капельница.  

Реактивы: концентрированный раствор аммиака.

В фарфоровую чашку помещаю 3-5мл пробы, осторожно выпариваю  досуха и наношу на периферийную  часть пятна каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски  должно свидетельствовать о присутствии ионов меди Cu2+:

Cu2++ 4NH4OH- [Cu(NH3)4]2++ 4H2O

Вывод: При исследовании синее окрашивание не наблюдалось, это говорит  о том, что ионы меди в воде не присутствуют.

Живительная сила аршанов

«Аршан» в переводе с бурятского языка означает святая вода.  Жителям близ лежащих сел известны местные аршаны: Ухаа-Толгой, Нооли, Баян-Улаан, Ута-Булаг. Эти уникальные природные объекты окружены ореолом «святости» и служат предметом поклонения. Буддисты берегут святые источники, твердо веря, что ничего не даётся человеку просто так. У источника нельзя громко общаться, шуметь, нельзя сорить, рвать траву, обрывать ветки деревьев, ягоды. На ветках деревьев завязывают цветные ленточки, кладут монеты, сладости в качестве подношения духам местности.  

А Итигэловский источник близ села Оронгой Иволгинского района посещают не только жители Бурятии, но люди из разных уголков страны и зарубежья. Интерес к нему подогревается мистическими историями и рассказами, сопровождающими этот источник. Колодец находится на месте рождения великого ламы Даша-Доржо Итигэлова. Вода из источника излечивает сердечно-сосудистые заболевания, гипертонию, легочные заболевания, понижает сахар в крови, обладает омолаживающим эффектом, повышает общий жизненный тонус, лечит многие кожные заболевания и аллергические реакции, заживляет раны, есть свидетельства рассасывания опухолей, рубцевания язв и т.д.

Специалисты «Бурятгеомониторинга» по инициативе Института хамбо-ламы Итигэлова провели исследование состава воды из источника. Результаты исследований носят сенсационный характер – вода отличается аномально высоким содержанием серебра. Очевидно, именно такой химический состав и структура является причиной целительных свойств воды, позволяющей излечивать целый букет неизлечимых болезней. При этом чудесная вода имеет нормальный химический состав, структуру и радиационный фон.

По словам местных жителей, пребывание в святых местах помогает в разрешении сложных жизненных ситуаций и улучшении физического и душевного здоровья.

Заключение

В результате проведённых исследований я выяснил, что качество питьевой воды в местности Борсой, очищенная водяным фильтром «Аквафор», мало пригодна для питья. По химическим показателям лучшая вода – в речке Гильбиринка, но возможно в теплое время года качество воды будет иной. Поэтому жителям села Кокорино нужно соблюдать чистоту берегов речки, ведь рядом с ними есть отличная вода! Во многих кабинетах школы стоят кулеры, поэтому дети не пьют воду из крана.

Практическое использование результатов работы заключается в том, чтобы представить выводы по своей работе жителям сел в виде публикации исследований в школьной газете «Гильбиринка» и школьном интернет-сайте.

В народе говорят «Где родился (живешь), там и найдешь лекарство от всех болезней». Следуя этой мудрости предков, жители близ лежащих сел поправляют свое здоровье благодаря живительной силе местных аршанов.  

Литература

1. Иванова Р. Г., Йодко А. Г. Система самостоятельных работ учащихся при изучении неорганической химии. Просвещение 1988, 160 с.;
2. Ивочкина Т. , Ливерц И. Организация научно – исследовательской деятельности учащихся. – М.: Народное образование № 3, 2000;
3. Исаев Д. С. Практикумы исследовательского характера в 9 классе. Химия в школе – 2001 № 10. – с.58;
4. Лосев К.С. Вода. Гидрометеоиздат 1989, 270 с.;
5. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. Наука 1990, 180 с.