исследование питьевой воды аал Катанов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Катановская средняя общеобразовательная школа

Номинация: Экология мониторинг

Исследование питьевой воды аал Катанов

                                                                               Автор :  Саражакова Виктория Сергеевна 10 класс                                                                                                                                                                                                           Руководитель :  Чебодаева Татьяна Евгеньевна,                                                                                                                              учитель химии                                                                                                                                                                                                                                  

                                                                   а. Катанов, 2017.

Оглавление :

Введение .

1. Цель, задачи

1. Актуальность
2. Методы исследования
3. Оборудование.

  I. Теоретическая часть      

1. Гипотеза
2. Факторы, влияющие на качество питьевой воды
3. Законодательные акты, регулирующие качество питьевой воды
4. Основные характеристики  питьевой воды и их нормы , определенные СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды децентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

II. Исследовательская часть

1. Составление плана
2. Отбор проб
3. Экспериментальное определение основных характеристик проб воды
4. Обобщение и анализ данных, полученных при проведении экспериментов.

Заключение

Источники            

Введение.

Цель работы: исследование основных характеристик питьевой воды аал Катанов.

Задачи :

1. Изучить основные характеристики питьевой воды;

2. Овладеть простейшими методами анализа воды.

3. Расширить кругозор.

Актуальность .

Вода играет важную роль в живой и неживой природе. Мировой океан на нашей планете занимает 2\3 всей суши. Организм человека из 80% состоит из воды. Вода участвует во всех процессах, происходящих в живом организме, так как она является хорошим растворителем для многих органических и неорганических веществ. Организму человека для нормальной жизнедеятельности необходимо каждый день не менее 2 литров воды. В разной местности вода обладает разными физическими свойствами и химическим составом, не всегда безопасными для человека. В нашей деревне, в разных ее местах питьевая вода имеет разный вкус. И добывается она из грунтовых вод разной глубины залегания. Для питьевой воды существуют законодательные документы, которые регулируют ее безопасность для человека. Опираясь на эти документы, мы решили выяснить, что вода нашей местности пригодна для употребления и безопасна для здоровья.

Методы исследования:

• Теоретические: изучение и анализ литературных источников и материалов из сети интернет, анализ.
• Практические: химические: эксперимент и титрование, физические – использование измерительных приборов, сигнальная тестовая диагностика;

Оборудование :

• Приборы: комплект для исследования состояния окружающей среды «Экознайка» , автор : кандидат географических наук И.Л.Марголина, колбы конические на 250 мл, пипетки, дозатор, мерные цилиндры, мерные стаканы, бюретка, термометр электронный, рH- метр электронный, кондуктометр, экспресс тесты на определение активного хлора и железа.
• Реактивы : Марганца хлорид(II) MnCl2, калия иодид KI, натрия гидроксид NaOH, натрия тиосульфат Na2S2O3, крахмал, кислота азотная HNO3, аммония персульфат (NH4)2S2O8, калия роданид KSCN , натрия гидрокарбонат NaHCO3., серебра нитрат AgNO3

1. Теоретическая часть

1. Гипотеза: питьевая вода нашей местности не представляет угрозы для здоровья нашего населения.
2. Факторы, влияющие на качество питьевой воды аал Катанов.

На состав грунтовых вод могут оказывать влияние следующие факторы:

1. горные породы, почвы;
2. деятельность человека;
3. климат;
4. Рельеф,

       Аал Катанов основан почти сто лет назад. Основное занятие населения это сельское хозяйство :земледелие и животноводство. Предприятие, находящееся на территории нашего села – это КФХ. Больших предприятий, которые бы оказали влияние на состав грунтовых вод нет, но на  западной окраине в советское время располагались силосные ямы и склад минеральных удобрений.  Аал Катанов располагается на западной границе Аскизскогои  Бейского  районов. Почти в центре Хакасии, на левом берегу реки Абакан. Почвы преобладают пойменные и каштановые, которые характеризуются слабой щелочностью и содержанием карбонатов магния и кальция.  Грунтовые воды залегают на глубине 4-6 метров. Почвенный горизонт представлен небольшим слоем гумуса, глина до 50 см, песок до 50см, гравий. Все эти факторы оказывают влияние на чистоту и состав грунтовых вод. Грунтовые воды нашего села принадлежат Аскизскому месторождению пресных подземных вод. Вода пресная с минерализацией 100-400 мг\л (норма в пределах 1000 – 1500), гидрокарбонатовые натриевые, кальциевые. Общая жесткость не превышает 3,8 мг/л кубический. (норма в пределах 7-10 мг\л)

3.  Законодательные акты, регулирующие качество питьевой воды.

- ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»;
- ГОСТ 25151-82 «Водоснабжение. Термины и определения»;
- ГОСТ 27065-85 «Качество вод. Термины и определения»;
- ГОСТ 17.1.1.01-77 « Использование и охрана вод. Термины и определения»;
- СанПиН № 4630-88 «ПДК и ОДУ вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;
- СанПиН 2.1.4.559-96 « Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»

- СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды децентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

1.4 Основные характеристики  питьевой воды и их нормы , определенные СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды децентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

1. Теоритическая часть.

1. изучение литературы.

Мы изучили следующую литературу:

- ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»;
- ГОСТ 25151-82 «Водоснабжение. Термины и определения»;
- ГОСТ 27065-85 «Качество вод. Термины и определения»;
- ГОСТ 17.1.1.01-77 « Использование и охрана вод. Термины и определения»;
- СанПиН № 4630-88 «ПДК и ОДУ вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;
- СанПиН 2.1.4.559-96 « Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»

- СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды децентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

- методические рекомендации к:комплекту для исследования состояния окружающей среды «Экознайка», автор : кандидат географических наук И.Л.Марголина

- методы и средства оценки факторов радиационной и химической опасности под редакцией А.Г. Муравьева

- материалы из Интернета

Проанализировав данную литературу и  сопоставив ее  с нашим оборудованием мы сделали вывод что можем изучить следующие характеристики питьевой воды аал Катанов:      

• рН
• цветность
• мутность
• запах воды
• Жесткость воды
• Наличие СПАВ
• Содержание растворенного кислорода в воде
• Содержание железа
• содержание хлоридов
• содержание нитратов
• Содержание активного хлора
• Общая минерализация

2. Экспериментальная часть  

1.Перед началом эксперимента мы составили план, согласно которому проводили исследования определенных характеристик согласно ГОСТ 24902-81 «Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа».  В первые 2 часа после отбора проб мы определяли:

1. рН
2. цветность
3. мутность
4. запах воды
5. содержание нитратов.  

Остальные   характеристики анализировались через сутки.

6. Жесткость воды
7. Наличие СПАВ
8. Содержание растворенного кислорода в воде
9. Содержание железа
10. содержание хлоридов
11. Содержание активного хлора
12. Общая минерализация

1. Для проведения экспериментов мы взяли шесть проб воды объемом  1,5 л каждая в разных частях нашего села. Первая проба-южная часть, вторая- западная часть, третья-центральная, четвертая- восточная, пятая- северная, шестая-школа.

2.  Определение рН

Значение рН мы определяли при помощи электронного рН-метра. Для этого мы взяли шесть стаканов объемом по 50 мл. Стаканы подписали и предварительно промыли 2-3 раза исследуемой водой. Измеряли рН в соответствии с инструкцией прибора. Результаты получились следующие:

3. Определение цветности

Для этого были взяты шесть мерных цилиндров с исследуемой водой. При дневном свете рассматривали ее сверху и сбоку на белом фоне, определяли окраску, используя карточку 1 из комплекта  «Экознайка» . При отсутствии окраски вода считается бесцветной.   В данных исследуемых пробах цветность отсутствует.

4. Определение мутности

В мерный цилиндр наливали анализируемую пробу до отметки 50 мл, рассматривали пробу сверху на черном фоне при достаточном боковом освещении. Наблюдаемую окраску оценивали по характеристике мутности, приведенной на карточке 1 из комплекта «Экознайка». В данных исследуемых пробах мутность отсутствует.

5. Определение запаха воды

В колбу на 2/3наливали исследуемую пробу при температуре около 20 С. Накрывали колбу крышкой и вращательными движениями несколько раз перемешивали содержимое, затем поднимали крышку и определяли характер и интенсивность запаха по таблице 2. Запах воды отсутсвует.

6. Определение нитратов проводили при помощи тест-полосок.

Для этого тес-полоску разрезали на 6 частей и на 20 секунд каждую помещали в исследуемую пробу, через 3 минуты сравнивали с контрольной шкалой на обложке тест-системы. Результаты получились следующие:

В пробах 2,5,6 содержание нитратов немного превышает норму. Мы полагаем что это связано с тем,  что источники этих проб находятся вблизи от мест  ранее расположенных силосных ям и склада минеральных удобрений.  

7. Определение жесткости воды

В колбу наливали пробу воды до отметки 100 мл, с помощью ложки-шпателя добавили гидрокарбонат натрия NaHCO3 ( около трех ложек) и размешивали круговыми движениями. Если в течении одной минуты проба помутнеет, значит, исследуемая вода обладает высоким содержанием кальция и магния, а следовательно, жесткая. 1-мягкая;  2-жесткая;  3-мягкая;  4-мягкая; 5-жесткая;  6-жесткая.

8. Исследование воды на СПАВ

В колбу на 2/3 налили исследуемую пробу и плотно закрыли  резиновой пробкой, после чего интенсивно встряхнули 10 раз, открыли пробку. Если через 30 с на поверхности пробы остались пузырьки, проба содержит СПАВ. ПО результатам эксперимента все пробы не содержат СПАВ.

9. Измерение содержания растворенного кислорода в воде

Для исследования растворенного в воде кислорода используется методика Винклера (определение перманганатной окисляемости органических веществ). Перманганатная окисляемость — это показатель общего количества органических веществ в воде.Исследование включает несколько этапов: приготовление реактивов, отбор пробы, определение кислорода в пробе, расчет абсолютного и относительного значений.В этом методе растворенный кислород количественно реагирует со свежеосажденной гидроокисью Mn(II). При подкислении соединения марганца более высокой валентности высвобождает йод из раствора иодида в эквивалентных кислороду количествах. Высвобожденный йод далее определятся титрованием тиосульфатом натрия с крахмалом, в качестве индикатора.

-Приготовили матричный раствор тиосульфат натрия в объеме 500 мл. Затем из него приготовили рабочий раствор-путем разбавления матричного раствора в 10 раз, объемом 100мл .

-Приготовили раствор хлорида марганца (2) .Для этого 42 г реактива растворили в 60 мл воды.

-Приготовили щелочной раствор иодида калия. Для этого 15 г иодида калия растворили в 10 мл дистиллированной воды. 50 г гидроксидом натрия растворили в 40 мл воды,  затем оба раствора смешали и довели объем до 100 мл.

-Приготовили раствор крахмала

- Пробы воды налили в колбы с притертой пробкой и измерили температуру от 16-16,5 С. Для фиксации в воде кислорода с помощью пипеток последовательно добавили по 1 мл раствора хлорида марганца и 1 мл щелочного раствора иодида калия. В результате образовался бурый студенистый осадок, которому дали осесть.

Стадия фиксации кислорода (щелочная среда)

Mn2+ + 2OH- = Mn(OH)2

2Mn(OH)2 + O2 = 2MnO2 *H2 O

Иодометрическое титрование (кислая среда)

MnO2 *H2 O + 4H+ + 2J- = Mn2+ + J2 +3H2 O

      J2 + J- = J3 -

- В каждую колбу с осевшим осадком пипеткой вводят 5 мл азотной кислоты и закрыв пробкой, тщательно перемешали до растворения осадка.

- С помощью мерного цилиндра отмерили по 50 мл каждого раствора и оттитровали каждую пробу рабочим раствором тиосульфата натрия до светло-желтой окраски

J3 - + 2S2 O3 2- = 3J- + S4 O6 2-

 - На каждую пробу ушло следующее количество титранта (мл).

1- 3,4 мл ; 2- 3,6 мл; 3-15,2 мл; 4- 5,4 мл; 5- 5 мл; 6- 2 мл.  

Для объема пробы в 250 мл концентрация растворенного кислорода определяется по формуле α=0,6 * n. Для каждой пробы получились следующие результаты

В пробе №3 выявлено повышенное содержание органических веществ, т.к. концентрация растворенного кислорода составила 9,12 мг/л, что превышает норму на 2 мг.

10. Измерение содержания железа в воде проводили двумя способами.

1. Химическим : В колбу наливали 30-40 мл исследуемой пробы, пипеткой внесли 4 капли азотной кислоты, добавили несколько кристаллов персульфата аммония и роданида калия. После внесения каждого реактива содержимое колбы перемешивали. Метод основан на взаимодействии в сильнокислой среде окисного железа и роданида с образованием окрашенного в красный цвет комплексного соединения роданового железа Fe(CNS)3. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации железа. Приближенно массовую концентрацию железа определяли по таблице 4 комплекта «Экознайка».
2. При помощи тест -полосок.

Для этого тест-полоски разрезали на 6 частей и разложили на лист бумаги под номерами. На каждый отрезок капнули по 2 капли исследуемых  проб. И через 1 минуту сравнили с контрольной шкалой на обложке тест-системы.

 Железа во всех пробах оказалось, менее 0,05 мг/л, что  не превышает допустимой норы.

11. Исследование содержания хлоридов в воде.

Использовали следующие реактивы : нитрат серебра с концентрацией 0,05 моль\л*экв, раствор хромата калия . В пробы с водой первоначально добавили по три капли раствора хромата калия и тщательно перемешали. Затем протитровали раствором нитрата серебра при перемешивании, до появления оранжево-бурой окраски раствора.  Метод  основан на реакциях осаждения ионов галогенов катионами серебра с образованием малорастворимых галогенидов:

Cl-+Ag+= AgCl

Содержание хлоридов вычисляли по следующей формуле : C=V*H*35.5*1000/Vп = V\Vп*1775 .

V – объем раствора нитрата серебра, израсходованный на титрование (мл)

Н – концентрация раствора нитрата серебра ( 0,05 моль/л )

Vп- объем пробы воды, взятой на анализ. ( 50мл )

35,5 – молярная масса эквивалентна хлора, ( г/моль )

1000 – коэффициент пересчета единиц измерений из граммов в миллиграммы. Получились следующие результаты :

12. Содержание активного хлора.

 Определяли при помощи тест- полосок.

13. Определение общей минерализации.

Обща минерализация – суммарное  содержание всех неорганических соединений. Эту характеристику определяли с помощью электронного прибора – кондуктометра.  Его помещали в нагретую до 20 градусов воду и снимали показания согласно инструкции.

2.13 Анализ  результатов.

Заключение.

Из таблицы видно, что все значения соответствуют нормам, определенные СанПиН 2.1.4.1175-02. Проанализировав данные, полученные в ходе экспериментов, мы сделали вывод что питьевая вода аал Катанов в целом пригодна для питья.

Рекомендации:

В целом питьевая вода аал Катанов пригодна для питья, но некоторые показатели немного превышают допустимые нормы. Поэтому мне бы хотелось бы дать несколько советов по ее использованию:

1. Воду с повышенной жесткостью необходимо кипятить для осаждения нерастворимых солей Са и Мg(пробы 2,5 и 6);
2. Воду с повышенным содержанием нитратов и растворенного кислорода употреблять после фильтрации и кипячения(пробы 2,5 и 6).

Источники:

13. СанПиН № 4630-88 «ПДК и ОДУ вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;
14.  СанПиН 2.1.4.559-96 « Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»
15. Постановление главного санитарного врача РФ  от 30 апреля 2003 года N 78   О введении в действие ГН 2.1.5.1315-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1315-03",
16. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»;
17. ГОСТ 25151-82 «Водоснабжение. Термины и определения»;
18. ГОСТ 27065-85 «Качество вод. Термины и определения»;
19. ГОСТ 17.1.1.01-77 « Использование и охрана вод. Термины и определения»;
20. ГОСТ 4151-72 Вода питьевая. Метод определения общей жесткости
21. ГОСТ 24902-81 «Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа»
22. ГОСТ 3351-74  «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.»
23. ГОСТ 4245-02 «Вода питьевая. Методы определения хлоридов.»
24. ГОСТ 4192-82 «Вода питьевая. Методы определения азотосодержащих веществ»
25. ГОСТ 4011-72 «Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации  общего железа»
26. ГОСТ 51211-98 «Вода питьевая. Методы определения содержания поверхностно-активных веществ.»
27.   Атлас республики Хакасия под редакцией Балахчиной Н.П., Орловой Л.П., Бутанаева В.Я., Козодоева М.С., Кустова Ю.Н., Кызласова И.Л., Кызласовой М.А., Кышпанакова В.А., Танзыбаева М.Г., Юрина Ю.М. Восточно-Сибирское АГП, 1999г
28. Энциклопедия «Хакасия»  под редакцией Яблонского В.С., Хакасское книжное издательство, 2015г.
29. Природа Хакасии Прокофьев С.М., Хакасское книжное издательство, 21983г

Интернет-ресурсы:

http://vse-o-vode.ru/info/analiz-pitevoj-vody/

http://water-filter-spb.ru/a2-pokazateli-kachestva-pitevoi-vodoprovodnoi-vody-normativy-trebovaniya-sanpin.htm

http://www.studfiles.ru/preview/3795510/

http://www.eurolab.ua/encyclopedia/3863/34999/

http://www.opengost.ru/iso/3966-gost-3351-74-voda-pitevaya.-metody-opredeleniya-vkusa-zapaha-cvetnosti-i-mutnosti.html

http://www.bestreferat.ru/referat-61309.html

http://pandia.ru/text/77/328/9804-2.php

Приложение.

1. Таблица для определения характера и интенсивности запаха

Для питьевой воды допускается запах не более 2 баллов.

2. Таблица для определения характера и интенсивности вкуса и привкуса 

Для питьевой воды допускаются значения показателей вкус и привкус не более 2 баллов.

3. Показатели цветности воды