Научно-исследовательский проект "Долгий путь воды в стакан"

Опубликовано Феоктистова Елена Николаевна вкл 17.04.2014 - 23:20

Автор:

Исаев Пётр, Куприна Лидия, Чархчян Армине

ВВЕДЕНИЕ

Все живое вещество нашей планеты на 2/3 состоит из воды. Даже без воздуха возможна жизнь, а без воды – нет. И от качества питьевой воды во многом зависит здоровье людей. Ведь от того, что мы пьём, от того уровня солей и микроэлементов, которые попадают в наш организм с водой во многом зависит качество работы нашего организма [4]. Из-под крана в нашей школе идёт прозрачная вода, но при кипячении или отстаивании она оставляет интенсивный рыжий осадок. Какое влияние такая вода будет оказывать на здоровье потребителей, и какие меры можно предпринять, чтобы улучшить состояние водопроводной воды в здании школы?

Целью данной проектной работы было изучить качество водопроводной воды в центральном административном округе районе Басманный.

Реализация данной цели будет осуществляться посредством решения ряда задач:

Выявление водохранилища, из которого вода поступает в водопровод исследуемого района.
Изучение состояния воды из водохранилища путём проведения лабораторных (физических, химических и биологических исследований) исследований и независимой экспертизы;
Изучение современных методик очистки питьевой воды;
Анализ состояния труб водопровода города и района;
Анализ качества воды из-под крана в школьной лаборатории и с помощью независимой экспертизы.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования в данной работе была питьевая вода и изменение её физико-химических и биологических показателей по мере транспортировки от природного источника до водопроводного крана. Изучение проблемы велось эмпирическим (литературный обзор вопросов очистки, водопроведения и потребления воды в пределах Москвы и мирового опыта решения проблемы) и социологическим (изучение мнения общественности об изучаемой проблеме) методами. В основу исследования качества питьевой воды в нашей школе были положены гидрологические, гидрохимический и гидробиологический методы [2, 18]. Так по результатам исследования был применён метод моделирования.

В ходе работы над проектом был посещен Музей воды г.Москвы. В результате экскурсии было установлено, что Центральный административный округ и в частности район Басманный, где находится наша школа, получает воду с Восточной (бывшей Сталлинской) станции водоподготовки, а туда вода в свою очередь поступает с Учинского водохранилища [3, 4].

Для исследования качества воды и изучения изменения её состава были собраны несколько проб воды из места водозабор и из-под крана. Вода из водозабора была собрана из устья реки Саморядовки, что впадает в реку Учу недалеко от территории водозабора. Сбор осуществлялся из толщи воды и из придонных слоёв прибрежной области (глубина забора проб – 0,5-3 метра). Собранные пробы воды из водозабора были проанализированы гидрологическими, гидрохимическими методами [2, 31-34], а так же гидробиологическими методами в живом и фиксированном состояниях.

Так же был проведён социологический опрос среди учащихся и учителей школы № 2095 на тему «Как Вы оцениваете качество водопроводной воды в нашей школе?». Цель этого опроса состояла в выявлении субъективного впечатления о качестве водопроводной питьевой воды в школе и сравнить его результатами исследования.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Было изучено около сорока источников информации, три из которых, на английском языке. Это позволили всесторонне изучить имеющуюся информацию по данной проблеме.

В результате проведения исследования было установлено, что гидрологическое состояние водопроводной и природной воды соответствует норме по показателям цветность и прозрачность, однако имеет неприятный металлический запах (Приложения, таблица 1, рис. 1) [22-29].

При химическом исследовании водопроводной воды [15, 16] в ней были обнаружены такие опасные химические ионы, как Fe³⁺, Pb²⁺, Cl^-, SO₄^2-, Cd²⁺, Al³⁺, причём многие из них в значительных количествах обнаруживаются в осадке воды после кипячения. При исследовании природной воды из Учинского водохранилища были обнаружены только ионы Fe³⁺, Cl^-, Al³⁺ в незначительных количествах (Приложения, таблица 2, рис. 2). Причём повторные контрольные исследования химического состава водопроводной воды показали периодический характер появления ионов-загрязнителей. Это может быть следствием просачивания их через повреждённые трубы. Причём при кипячении большая часть ионов выпадает в осадок. Уровень содержания железа повышен как в природной, так и в водопроводной воде.

Анализ значений рН в пробах воды показал, что они лежат в пределах нормы для всех проб как в природной, так и в водопроводной воде [2]. Значения слегка смещены в кислую сторону. Причём кипячение приближает реакцию к нейтральной (Приложения, рис. 3).

В результате гидробиологического исследования в живых пробах воды из источника водозабора обнаружены различные водные организмы планктонной и бентосной формы, среди которых обнаружены в незначительных количествах специфические индикаторные организмы. В частности присутствие и большая численность диатомей родов Pinnularia, Nitzshia (разных видов), Melosira и Cymbella свидетельствуют о наличии в воде ионов тяжёлых металлов, что подтвердилось гидрохимическими исследованиями (Приложения, рис. 4) [9]. Отсутствие сине-зеленых и инфузорий суввоек в пробах свидетельствует о бактериологической чистоте водного объекта и отсутствии в нём органических загрязнителей. В пробах из водопроводной воды живых организмов не обнаружено [1-3, 12].

В результате социологического опроса было установлено, что качество воды в здании школы не удовлетворяет большую часть потребителей по вкусовым качествам, и вода нуждается в очистке. В сыром виде эту воду большая часть опрошенных употреблять опасается.

Таким образом, было установлено, что состояние водопроводной воды в нашей школе неудовлетворительное в плане химического состава. Что соответствует также результатам социологического опроса.

ПРОГРАММА УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ДЛЯ ГБОУ СОШ № 2095 включает в себя следующие мероприятия:

Организация фильтрации воды в здании школы путём разработки фильтрационной системы на базе механизма обратного осмоса [30, 31] и её установка на вводе водопроводной воды в здание (Приложения, рис. 6). Система включает в себя 5 блоков: угольный фильтр первичной грубой очистки для устранения ржавчины, обратноосмотический фильтрующий блок со сменными картриджами для устранения ионов тяжёлых металлов и вредных анионов, насос, создающий дополнительное давление воды,, бак-накопитель для чистой воды и картридж финишной очистки для устранения неприятного запаха и привкуса. Модель включает в себя также расчёт примерных финансовых затрат на покупку оборудования, монтаж и установку фильтрующий системы в здании школы (Приложения, таблица 3);
Поскольку трубы в здании находятся в плачевном состоянии (Приложения, рис. 5), модель предусматривает прокладку отдельной системы водопровода по принципу стояка для питьевых фонтанчиков, расположенных минимум по одному на каждом из 5 этажей здания (Приложения, рис. 7). Для нашей модели предлагаются трубы из полиэтилена низкого давления, так как они сочетают в себе экологичность, надёжность и простоту монтажа (Приложения, рис.7) [37-41];
Так как проблема экономии чистой питьевой воды остро встаёт во всём мире [8, 10], для регуляции водопотребления предлагается установить счётчики расхода воды на горячую и холодную воду на вводе в здание. Это позволит изучить проблему нерациональных трат питьевой воды [7-11] и наглядно продемонстрировать это потребителям [17, 21, 22];
Пропаганда водосбережения: разработка агитационных плакатов (Приложения, рис. 8) и буклетов, в том числе с опорой на данные, полученные со счётчиков [13, 14]. Агитация защиты природных водных источников.

ДАЛЬНЕЙШИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ: привлечение внимания общественности к проблеме защиты питьевой воды (выступления на родительских собраниях и педагогических советах), независимый анализ проб воды для достоверности данных, установление фильтрационной системы в здании школы.

ВЫВОДЫ

Анализ состояния питьевого водоснабжения в стране и столице свидетельствует о том, что качество питьевой воды во многих районах города не соответствует норме. В числе причин продолжающиеся загрязнения водоисточников, низкий уровень внедрения современных технологий водоочистки и прочих инноваций, высокая (более 50%) изношенность разводящих сетей, недостаточность бюджета контролирующих компаний, региональная особенность источников водоснабжения, связанные с дефицитом или избытком биогенных элементов, оказывающих негативное влияние на здоровье населения [22-41].

Действительно, проблема дефицита качественной питьевой воды остро стоит уже в масштабах всей планеты [19, 20]. Не является исключением и Россия. Отличие же в том, что мы в, осознании этой опасности несколько поотстали от большинства западных стран. Обладая четвертью мировых запасов пресной воды, мы, не задумываясь, растранжириваем её, практически не заботясь о её качестве, а значит и о здоровье населения [5, 6, 7].

На сегодняшний день каждый житель города должен понимать важность защиты источников пресной воды и задумываться о том, как обеспечить максимально эффективное их использование и наилучшее качество самого важного источника жизни на нашей планете. Для этого необходимы не только организация систем водоочистки и модернизация водопроводных сетей, но и активная просветительская работа среди населения. Проблема есть – и её нужно озвучивать, привлекая внимание общества.

И ныне, и впредь необходимо заниматься решением проблемы качества питьевой воды: путей может быть много – инновации, всякого рода материальное стимулирование, усиление контроля и надзора, но главное помнить: вода – это жизнь! И, как и жизнь, вода на планете – бесценна!

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ:

Бакеева Е.Н. Гидробионты в оценке качества вод суши/ Е.Н.Бакеева, А.М.Никаноров. – М.: Наука, 2006
Винберг Г.Г. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях/ Винберг Г.Г. – М.: Прогресс, 1984
Голлербах М.М. Синезелёные водоросли/ М.М.Голлербах, Е.К.Косинская, В.И.Полянский. – М.: Совет.наука, 1953
Глобальная экологическая перспектива 3. – М.: ИнтерДиалект, 2002; Вода для людей, вода для жизни. Доклад ООН о состоянии водных ресурсов мира. Обзор (Программа оценки водных ресурсов мира). – М., 2003.
Данилов-Данильян, В. И. Устойчивое развитие (теоретико-методологическийанализ) // Экономика и математические методы. – Т. 39. – вып. 2. – 2003.
Данилов-Данильян, В. И., Лосев, К. С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты. – М.: Наука, 2006.
Данилов-Данильян, В. И., Лосев, К. С. Указ. соч.
Данилов-Данильян, В. И. Дефицит пресной воды и мировой рынок // Водные ресурсы. – 2005. – Т. 32. – № 5. – С. 625–633.
Комисова Т.Е., Лесняк Л.И, Симчук О.В. Водоросли как индикатор загрязнения водоёмов урбоэкосистем (на примере г.Луганска). – Вестник ХНУ тмени В.Н.Каразина Серия «Экология» - 2012
Конопляник, Ал. А. Концепция «виртуальной воды» (рукопись в электронном виде). – 2006.
Крайнов С.Р., Фойгт Г.Ю., Закутин В.П. Геохимические и экологические последствия изменений химического состава подземных вод под влиянием загрязняющих веществ // Геохимия. 1991. № 2.
Куренной В.В. , Пугач С.Л., Седов Н.В., Рачков М.М. Проблемы сосредоточенной эксплуатации подземных вод // Геол. вестник центр. районов России // 1999. №3.
Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993.Т.1. С.229 – 248.
Пигу, А. Экономическая теория благосостояния. – М.: Экономика, 1985.
Руководство по контролю качества питьевой воды. Том 1. Рекомендации. ВОЗ, Женева, 1986.
Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. М., 1993.
Среднесрочная программа (1997 – 2001) рационального использования и охраны водных ресурсов Российской Федерации. М., 1991. Вып.1.
Экологический энциклопедический словарь. – М.: Ноосфера, 2002.
Rodda, G. On the problems of assessing the World water resources // Geosci and water resource environment data model. – Berlin: Heidelberg, 1997. – P. 14–32.
Meadows, D. H., Meadows, D. L. et al. The Limiting to Growth. – N. Y.: Potomac, 1974.
Gleick, P. H. Global freshwater resources: soft-path solutions for the 21th century // Science. – 2003. –302, № 5650. – P. 1524–1527.