Определение качества и свойств воды в селе Ташелка из различных источников

ОБЛАСТНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ

СЕКЦИЯ  “Химия ”

Определение качества и свойств воды в селе Ташелка из различных источников

Автор: Маурер Дмитрий

учащийся 9 класса

ГБОУ СОШ села Ташелка

Научный руководитель:         

Лобачева Ирина Николаевна

                                                                          учитель химии

Самара, 2014 г.

Содержание:

1. Введение…………………………………………………………………2
2. Общая часть……………………………………………………………..6

1. Методика определения качества………………………………………6
2. Результаты  исследований…………………………………………….18

3. Заключение………………………………………………………...21

    IV.Список используемой литературы……………………………………23

Введение

«Вода!.. Ты – величайшее в мире богатство…»

Так сказал о значении воды для человека французский писатель и летчик Антуан де Сент-Экзюпери, испытавший мучительную жажду во время аварии самолета в Ливийской пустыне.

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле, поэтому естественно, что вся практическая деятельность человека с самой глубокой древности связана с использованием воды и водных растворов.

Везде, где есть вода, в материальном мире активизируется жизнь: всюду, где ее нет, жизнь замирает. Она – великий лекарь всего, что болеет, и потеряло свое живое равновесие, поскольку вода всегда стремиться к равновесию. Всюду она – посредник между противоположностями, которые усиливаются там, где она отсутствует, соединяя и смиряя враждебные друг другу элементы, создавая из них что-то новое, она растворяет твердое, возвращая, его обратно к жизни. Только благодаря воде, текущей и хорошо растворяющей многие органические и неорганические вещества,  обеспечивается пищеварение и протекание других физиологических процессов в организмах.

Человеку для удовлетворения  его естественных потребностей  надо совсем немного – всего 1-2 литра воды в сутки. Но даже если обеспечить все человечество водой по современным комфортным городским нормам, для этого потребуется всего около 2 процентов ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод.

При всей важности бытового водообеспечения не оно определяет остроту водной проблемы, о которой в последнее время пишут и говорят так много. Значение воды для человеческого общества неизмеримо шире и многообразнее.

   Жизнь зародилась в водной среде. Для многих видов животных и растений вода продолжает оставаться средой обитания. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются реакции и процессы метаболизма, и выступает важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических превращений. Значимость воды определяется и её количественным содержанием. Живые организмы состоят не менее чем на ¾ из воды.

   Забота о получении достаточного количества воды, пригодной для питья и удовлетворения культурно-бытовых потребностей населения, не оставляет человечество на протяжении всего его существования. Достаточно вспомнить, что первый римский водопровод  протяженностью 16,5 км, был построен в 312г. до н.э. Характер и формы водоснабжения изменялись с изменением социально-экономических условий, прогрессом техники и естественных наук, общим подъемом культуры.

Изменение химического состава воды является причиной заболеваний неинфекционной природы. В настоящее время при обосновании гигиенических нормативов качества питьевой воды проводят её всесторонние комплексные исследования.

В России сегодня половина жителей лишена возможности пить качественную воду, ибо она не отвечает требованиям ГОСТ. Количество воды в 70% рек и озер России таково, что они утратили свою изначальную природную функцию как источник водоснабжения. Каждый третий россиянин подвергается острым желудочно-кишечным заболеваниям. Причина тому одна – недоброкачественная питьевая вода.

С точки зрения воздействия вредных веществ,  содержащихся в питьевой воде, азотосодержащие и хлорорганические соединения приводят к повышенной заболеваемости хроническими нефритами и гепатитами, более высокой мертворождаемости, токсикозам беременности, врожденным аномалиям развития. Железо опасно тем, что провоцирует сердечные заболевания, длительное употребление воды с повышенным его содержанием приводит к заболеваниям печени, увеличивает риск инфаркта, негативно влияет на репродуктивную функцию организма, повышает риск развития у населения аллергических болезней и состояний, кроме того, такая вода причиняет неудобства в быту и неприятна на вкус. Повышенные концентрации меди вызывает поражения слизистых оболочек, печени и почек. Цинк в питьевой воде способствует заболеванию почек. Ртуть вызывает нервно – психические нарушения, разрушает костный мозг, понижает массу тела, омертвляет печень. Ртуть не нужна человеческому организму! Это сильнейший протоплазматический яд. Попав в организм, ртуть токсически действует на все органы. Алюминий парализует центральную нервную и иммунную системы, переводит нитраты в нитриты (более активную форму), особенно угнетающе действует на детей.

 В 2010 г. в Российской Федерации была разработана государственная программа     «Чистая вода», основой её стали следующие слова: «Обеспечение населения чистой питьевой водой является приоритетным направлением политики социально-экономического развития России. Доступность и качество питьевой воды  определяют здоровье нации и качество жизни».

Актуальность настоящей работы обусловлена большим интересом того, что мы пьем, так как состояние организма человека зависит от протекающих процессов, в которых важнейшую роль играет вода.

Цель исследования: определение и сравнение качества питьевой воды из различных источников

Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературу по теме исследования
2. Провести социологический опрос среди жителей нашей местности
3. Собрать пробы воды из различных водных источников для изучения и оценки их качества
4. Провести анализ данных проб, используя реактивы школьного кабинета химии
5. Провести сравнительный анализ полученных результатов

  Проблема: вода, которую мы употребляем,  всегда ли является качественной? Можно ли определить качество воды в школьной лаборатории?

Гипотеза: предполагаем, что вода в селе Ташелка загрязнена, в ее составе есть некоторое количество вредных веществ.

Объект исследования: источники водопользования  на территории села

№1 -  колодец.

№2 -  водопровод школа

№3 -  водопровод, ул. Советская

№4 -  водопровод, ул. Менжинского

№5 – река

(Приложение 1)

Время исследования: сентябрь 2013 – декабрь 2013 гг.

Методы исследования:

1. Анкетирование (социологический опрос)
2. Наблюдение
3. Эксперимент
4. Сравнение
5. Анализ

Общая   часть.

Методика определения качества воды.

  На начальном этапе своей работы мною был проведен социологический опрос среди жителей (Приложение 2).

Выяснилось, что т.к. некоторая часть населения проживает вдоль реки  Ташелка, и они пользуются водами этой реки. Другая часть жителей, живущих удаленно от реки,  используют подземные воды нашей местности через скважины и колодцы. Население считает, что вода в реке Ташелка некачественная, поэтому ее можно использовать только для хозяйственных нужд (полив, водопой скота, ловля рыбы и т.д.) ( Приложение 3).

Любое знакомство со свойствами воды, сознаем мы это или нет, начинается с определения органолептических показателей, т.е. таких, для определения которых мы пользуемся нашими органами чувств (зрением, обонянием, вкусом). Органолептическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды и может быть проведена быстро и без каких-либо приборов. К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус, пенистость.

Органолептическая оценка качества воды - обязательная начальная процедура санитарно-химического контроля воды. Ее правильному проведению специалисты придают большое значение.

Из группы органолептических показателей мы выбрали для определения цветность, мутность, запах.

Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может зависеть от свойств и структуры дна водоема, характера водной растительности и прилегающих к водоему почв, наличия в водосборном бассейне болот и торфяников и др.

Если окраска воды не соответствует обычным природным оттенкам, а также при интенсивной естественной окраске, определяет высоту столба жидкости, при котором визуально обнаруживается окраска. Соответствующая высота столба воды не должна превышать: для воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения - 20 см; культурно-бытового назначения -10 см. Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности. К таким загрязнителям относятся многие красители и соединения, образующие, интенсивно окрашенные растворы.

Определение цветности (или цвета) воды актуально только при оценке качества окрашенных природных вод либо при анализе сточных вод. Цвет у питьевой воды, как правило, отсутствует.

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Мутность воды обусловливает и некоторые другие характеристики воды, такие как:

• наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим (количество осадка можно измерять в миллиметрах);
• наличие и количество взвешенных веществ, или грубодисперсных примесей  (измеряется  в  миллиграммах массы примесей на литр воды);
• прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который на белой бумаге можно различать стандартный печатный шрифт.

Для определения мутности используется визуальный метод по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке.

Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем либо со сточными водами. Практически все органические вещества (в особенности жидкие) имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при комнатной (20°С) и при повышенной (60°С) температуре воды.

Запах по характеру подразделяют на две группы, определяя его субъективно по своим ощущениям:

1. естественного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности и т.п.);
2. искусственного техногенного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды.

Лабораторная работа №1.

«Определение органолептических показателей качества воды»

Цель работы: знакомство с органолептической оценкой качества воды.

Материалы и оборудование:

Пронумерованные пробирки, листы писчей бумаги, лампа, тёмная бумага, штатив для пробирок.

Ход работы:

1.Пронумеровали пробирки с растворами.

2. Заполнили  каждую   пробирку соответствующим модельным   раствором на высоту 10-12 см.
3. Определили   мутность   воды, рассматривая пробирку на темном фоне при достаточном боковом освещении и цветность   воды, рассматривая пробирку на белом фоне листа писчей бумаги.    Выбрали    подходящую степень мутности по типам:

Степень мутности:

Мутность отсутствует -1 балл

Слабо опалесцирующая – 2 балла

Опалесцирующая – 3 балла

Слабо мутная – 4 балла

Очень мутная -5 баллов

Также определили цветность и качественно, характеризуя цвет воды в пробирке высотой 10-12 см .

Тип  цветности:

Бесцветная

Слабо-желтая

Желтая

Буроватая и т.д.

4. Налили в пробирки модельные растворы и закрыли пробками.

5. Поочередно через 10 минут открывали  пробки у пробирок с растворами и определяйте запах воды.

При определении  запаха руководствовались  таблицами А и Б.

Таблица А.

Таблица Б.

Водородный показатель (рН).

Водородный показатель представляет собой концентрации водородных ионов в растворе: рН= -lg[H+].

Для всего живого в воде (за исключением некоторых кислотоустойчивых бактерий) минимально возможная величина рН=5; дождь имеющий рН‹5,5, считается кислотным дождем.

В питьевой воде допускается рН 6,0-9,0; в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования рН6,5-8,5. Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентрации гидрокарбонат-анионов и свободного СО2. Пониженное значение рН характерно для болотных вод за счет повышенного содержания гуминовых и других природных кислот.

Визуально-колометрическое определение проводят с использованием портативных тест-комплектов, основанных на реакции универсального или комбинированного индикатора с водородными ионами, сопровождающейся изменением окраски раствора.

Таблица 6

рН воды – один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах.

Лабораторная работа №2

«Выявление рН- среды в воде».

Цель работы: изучение кислотности воды в водоеме как фактора, характеризующего экологическое состояние водоема и качество воды водоисточника.

Оборудование: универсальная индикаторная бумага, химический стакан емкостью 150-200 мл.

Ход работы:

С помощью универсальной индикаторной бумаги рН воды можно определить с точностью до единицы рН.

1. Полоску индикаторной бумаги погружаем на 1/3 длины в исследуемую    воду.
2. Сравниваем окраску бумаги со стандартной шкалой.

Приложение 4

Жёсткость воды

Качество природной воды в значительной степени определяется концентрацией растворённых в ней минеральных солей. Жёсткость воды – одно из важнейших свойств, имеющее большое значение при водопользовании. Если в воде находятся ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных кислот, то в такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или мытье рук, в результате чего возникает ощущение жёсткости. К солям жёсткости относятся, главным образом, соли кальция (Са ) и соли  магния (Мg ).

Суммарная жёсткость воды, т.е. общее содержание растворимых солей кальция и магния, получила название общей жёсткости.

Воду с общей жёсткостью до 3,5  ммоль/л  считают мягкой, от 3,5 до 7 ммоль/л – средней жёсткости, от 7 до 12 ммоль/л – жёсткой, более 12 ммоль/л – очень жёсткой.

Допустима величина общей  жёсткости для питьевой воды и источников централизованного водоснабжения составляет не более 7 ммоль/л  ( в отдельных случаях – до 10 ммоль/л .), лимитирующий показатель вредности – органолептический.

Лабораторная работа №3

Оборудование: мерная склянка, пипетка, фенолфталеин.

Ход работы.

  В склянку наливают 10 мл анализируемой воды, добавляют 5-6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что карбонат - ионы в пробе отсутствуют. В случае возникновения розовой окраски пробу титруют 0,05 н. раствором соляной кислоты до обесцвечивания

 Определение  жёсткости  воды.                             

Лабораторная работа №6

«Определение жёсткости воды»

Ход работы:

  В стакан наливают анализируемую воду. Сюда же приливают раствор мыла, встряхивают. Если отсутствует осадок и появляется пена – вода мягкая. Если образуется большое количество осадка, то вода жёсткая, причем о степени ее жесткости можно судить по количеству мыла израсходованного на образование осадка.

Вывод: Вода речная и колодезная относительно мягкая, по сравнению с остальными источниками. Водопроводная вода средней жесткости.

Хлориды

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов.

Если в воде присутствует хлорид натрия, она имеет солёный вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния солёность воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю – вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показатель вредности – органолептический.

Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, хотя солёные воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв.

Лабораторная работа №4

«Обнаружение хлорид - ионов в воде».

Цель работы: познакомить учащихся с различными способами определения хлорид - ионов, развивать способность к анализу полученных результатов, получить сведения о наличии в воде хлорид - ионов.

Определение хлорид-ионов  целесообразно провести параллельно в стандартных растворах, содержащих хлорид-ионы в водном образце источника.

Материалы и оборудование: водные растворы; концентрированный раствор  нитрата серебра; пробирки.

Ход работы:

1. Налили в пробирку 2мл испытуемого раствора

1. Долили к нему 1мл концентрированного раствора AgNO3.
2. Имеющиеся хлориды в растворах дают устойчивый белый осадок хлорида серебра (AgCI) (Приложение 5)

Определение нитратов в воде.

Предельно допустимая концентрация в питьевой нитратов – 45 мг/л.

Лабораторная работа №5

«Обнаружение  нитрат - ионов в воде».

Цель работы: познакомить учащихся с различными способами определения нитрат - ионов, развивать способность к анализу полученных результатов, получить сведения о наличии в воде нитрат- ионов.

Материалы и оборудование: 

водные растворы; концентрированный раствор едкого натра (NaOH), цинковая пыль, спиртовка, зажим, фенолфталеиновая бумага, лакмусовая бумага, дистиллированная вода, пробирки.

Ход работы:

Налили в пробирку 1мл испытуемого раствора

1. Добавили к нему 1мл концентрированного раствора NaOH и добавили немного цинковой пыли.
2. Для ускорения реакции смесь подогрели.
3. Имеющиеся нитраты в растворах восстанавливаются до аммиака. Аммиак определяется по покраснению бесцветной фенофталеиновой бумаги или по покраснению лакмусовой бумаги, смоченных в дистиллированной воде и внесённых в пары (Приложение 6).

Сульфаты.

  Сульфаты – распространённые компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено  растворением некоторых минералов – природных сульфатов  (гипс), а также переносом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Последние образуется при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (1V) до оксида серы (V1), образования серной  кислоты и её нейтрализации (полной или частичной).

4.      Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, однако ухудшают вкус воды: ощущения вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250 – 400 мг/л.

Лабораторная работа №6

«Обнаружение  сульфат - ионов в воде».

Цель работы: познакомить учащихся с различными способами определения сульфат - ионов, развивать способность к анализу полученных результатов, получить сведения о наличии в воде сульфат- ионов.

Материалы и оборудование: водные растворы, 10% раствор соляной кислоты (HCL), гидроксид бария (Вa(OH)2, пробирки.

1. Добавили в пробирку с исследуемой водой 10 капель раствора соляной кислоты и 2 капли раствора гидроксида бария,

2. Наблюдайте в течение 3 мин. за помутнением раствора.

3. Имеющиеся сульфаты в растворах проявляются в соединении сульфат бария (BaSO4), который даёт белый осадок.

(Приложение 7)

Результаты исследований.

                      «Органолептические показатели источников»

«рН-среда водных источников»

«Обнаружение хлоридов в воде»

«Обнаружение нитрат-ионов в воде»

«Обнаружение сульфат-ионов в воде»

Заключение

из проведенного  исследования качества питьевой воды  села Ташелка можно сделать следующие выводы:

1. Качество  питьевой воды по органолептическим и большинству  химических показателей соответствует нормам Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ),  Европейского сообщества (ЕС) и Государственного стандарта (ГОСТ).

2. Питьевая вода нашей местности является водой средней жесткости, однако,  водопроводная вода жесткая по сравнению с речной и колодезной.

3. Воду из реки  Ташелка  лучше использовать  в технических и  бытовых целях, т.к. она не соответствует нормам ВОЗ

 4. По физико-химическим показателям, по цветности, мутности, запаху, прозрачности, содержанию хлорид-ионов, сульфат – ионов и нитрат – ионов,  рН-среде  самой пригодной для питья является вода источников № 2, 3, 4 

 Теперь можно чувствовать себя спокойно – у нас в школе, дома водопроводная вода свежая и качественная!

Список  используемой литературы.

 1. Аликберова  Л.Ю. Занимательная химия. М.: АСТ  - Пресс, 1999.

  2. Высоцкая   М.В. Экология. Элективные  курсы.- Волгоград: Учитель, 2007.

 3.Крицман  В.А. Книга для чтения  по неорганической  химии. М.: Просвещение, 1993.

 4. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг  нас. М.: Высшая  школа, 1992.

 5.Лексинский  В.Н. Занимательные опыты по химии. М.: Просвещение, 1999.

  6. Морозов В.Е. Профильное образование. Сборник элективных курсов. Химия. – Волгоград: Учитель, 2007.

  7. Сергеева М.П.  Внеклассная  работа  по химии. М,: АРКТИ, 2000.

  8. Хлебников  С.В. Берегите  воду!  // Химия  и жизнь, 1999.

  9. Щербакова  С.Г. Организация  проектной  деятельности по химии. – Волгоград:  ИТД « Корифей», 2007.

10. ru.wikipedia.ru

11. www.agrovodcom.ru

12. Водный кодекс Российской Федерации

13. Дидактические материалы к учебнику Л.С. Гузея, В.В. Сорокина  «Химия 8 кл.»/ Р.П. Суровцева, М.И. Виноградова.- Дрофа, 2003