Учебно-исследовательский на тему «Вода – источник жизни»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Криушинская средняя общеобразовательная школа»

Учебно-исследовательский проект по химии на тему

 «Вода – источник жизни»

Выполнил: ученик 9 класса

Сорокин Максим

   Руководитель: учитель биологии и химии

 Майорова Наталья Алексеевна

Содержание                                                                                                        

I. Введение………………………………………………………………………………………3-4

II. Теоретическая часть

2.1.  Вода как основной источник жизни……………………………………………………….5

2.2. Вещество с уникальными свойствами …………………………………………………...5-6

2.3.  Вред и польза воды ……………………………………………………………………….6-8

2.4. Химический состав воды ……………………………………………………………………8

2.5. Способы очистки водопроводной воды в домашних условиях …………………………..9

III. Практическая часть

3.1. Анкетирование учащихся и работников школы………………………………..……….9-10

3.2. Определение качества воды в пробах путем опытов…………………………………..10-12                        

3.3. Рекомендации по употреблению питьевой воды ………………………………………12-13

Заключение. ………………………………………………………………………………..……..14

Источники информации………………………………………………………………………….15

Введение

Вода - основа жизни. Человек не может прожить без жидкости, также, как без воздуха и еды, она является очень важным элементом для здорового существования каждого человека.

Организм человека на 70% состоит из воды. Она является для нас самым главным ингредиентом для того, чтобы иметь здоровое тело и отличное самочувствие. Ничто так не влияет на наше здоровье, как её потребление. Вода необходима для пищеварения, для деятельности почек и печени. Она так же содержится в мышцах и легких человека, в овощах и фруктах. Талая вода улучшает обмен веществ, усиливает кровоснабжение, снижает количество холестерина в крови и успокаивает сердце. Она способствует выведению из организма вредных веществ и сжиганию жира, осуществляет обмен веществ и участвует в терморегуляции.  Мы постоянно используем её в приготовлении еды, моемся, поливаем ей растения... Где нет воды, там нет и жизни. Без воды не может существовать как живая, так и неживая природа.

В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород.  По оценке экспертов ООН, (Организации Объединенных Наций), до 80% химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водные источники.        

Актуальность

Человеку необходимо пить чистую воду. Еще древнегреческий врач Гиппократ (460-370 г. до н.э.) считал, что питьевая вода должна быть приятной на вкус, бесцветной и прозрачной.

Для нормального функционирования организма нужна вода, не содержащая вредных примесей и механических добавок, т.е. хорошего качества. Даже относительно небольшое количество содержания вредных примесей в воде может нанести большой ущерб здоровью, если контакт с токсинами происходит регулярно и длительное время. Многие последствия загрязнения воды могут отразиться на человеке в будущем. Человеку необходимо знать, какая питьевая вода хорошо влияет на организм, а какая ему вредна.

Найти в природе качественную воду с каждым годом становится все сложнее и сложнее. Даже в тех районах, где достаточно пресной воды, люди порой страдают от недостатка качества питьевой воды. Определить чистоту этой живительной жидкости «на глазок» невозможно — многие вредные вещества, растворенные в ней, совершенно невидимы. Для этого необходимо провести ее экспертизу. Мне стало интересно, какую же воду мы пьем?  И как в домашних условиях определить качество воды? Поэтому я решил провести исследование по этой теме.

Цель проекта: показать важность воды в жизни человека.

Достижению данной цели будет способствовать решение следующих задач:  

1.  Изучить свойства воды и её значение в жизни человека.

2.  Узнать состав воды.

3.  Провести лабораторные исследования проб воды разными способами.

4.  Выявить способы очистки воды.

5.  Подготовить рекомендации по употреблению питьевой воды.

6.  Обобщить результаты и сделать вывод.

Объектом исследования является обычная водопроводная вода, взятая из централизованного источника, которая не подвергалась никакой предварительной обработке и фильтрации, и родниковая вода.

Предмет исследования: показатели качества воды из водопровода и родника.

Методы исследования: анализ литературы, эксперимент, опрос учащихся и работников нашей школы.

Гипотеза. 

Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно выраженных вкуса и запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и жесткость воды удовлетворяют предельно допустимой концентрации (ПДК), то вода централизованного источника водоснабжения и родниковая вода пригодны к применению и  соответствуют нормам СанПиНа.

Практическая значимость: результаты данной работы будут полезны взрослым и подросткам, которые следят за своим здоровьем.

2. Теоретическая часть

2.1.  Вода как основной источник жизни.

«Нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна»                                   А. П. Карпинский

           Нет в мире ни одного мало-мальски образованного человека, которому была бы неизвестна формула воды - Н2О. Эта формула самого распространенного вещества на нашей планете. Несмотря на обычность и вездесущность, вода остается удивительным веществом, свойства которого наука еще не может объяснить полностью. Известно, что без воды нет жизни, вода есть в каждом живом организме.

       Человек всегда имел дело с водой. Поэтому и в прошлом, и в настоящем времени вода играет большую роль в развитии цивилизации. Без воды невозможно развивать сельское хозяйство, строительство, другие отрасли народного хозяйства. А какое большое значение имеет вода в спорте, в медицине! Вода! Она всегда вызывала и страхи, и поклонение. Воду и боятся, с водой и дружат. В воде можно утонуть, без воды можно умереть. С нею нельзя шутить. Ее же необходимо и беречь. Вода встречается в природе во всех трех агрегатных состояниях. В твердом виде она одевает ледяным покровом полярные страны и вершины гор. Вода — самое распространенное вещество на поверхности нашей планеты. Водная оболочка Земли — гидросфера — составляет 71% земной поверхности. В связанном состоянии вода находится и в земной коре — литосфере. Запасы воды на Земле (в литосфере и гидросфере) составляют 2,7 млрд. км3. В атмосфере в виде паров содержится 13 тыс. км3 воды.

Вода и жизнь неразделимы. Там, где на Земле существует одно, неизменно имеется и другое. Вода является идеальной основой биологической жизни, причем не только на Земле, но и везде во Вселенной.                                                                                                                      

Отечественный ученый В.И. Вернадский писал: "Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества — минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все земное вещество... ею проникнуто и охвачено".

2.2. Вещество с уникальными свойствами.

Вода – это жидкость, которая не обладает цветом, запахом, вкусом и без которой жизнь на нашей планете невозможна. Окружающая нас вода – это вещество с уникальными свойствами, которые еще полностью не объяснены, но далеко не все известны. Нет вещества, более удивительного и загадочного, чем обыкновенная вода. Ее свойства не подчиняются закономерностям, присущим большинству окружающих нас веществ. Благодаря особым своим физическим, химическим и квантово-механическим свойствам занимает исключительное положение в природе и играет особую роль в существовании органической жизни.

           Вода, которая сама по себе не обладает никакими питательными свойствами, является, тем не менее, самым важным «продуктом питания». Именно вода помогает поддерживать процессы жизнедеятельности нашего организма и выполняет следующие функции: регулирует температуру тела, обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела, защищает и буферизирует жизненно важные органы, помогает преобразовывать пищу в энергию, помогает питательным веществам усваиваться органами, выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности и др. Поэтому без воды человек может обойтись в гораздо меньшей степени, чем без пищи.

Вода таит в себе множество загадок. Ее до сих пор продолжают исследовать ученые, находя все больше интересных данных о воде. И мне бы хотелось рассказать немного фактов о воде.

А знали ли вы?

• Тело взрослого человека примерно на 70% процентов состоит из воды;

• При рождении вода составляет около 80% от массы ребенка;

• Если организм человека потеряет более 10% воды, то это может привести к смерти;

• Человек за один год потребляет коло 60 тонн воды только в процессе питания;

• Ресурсы Мирового океана могут прокормить 290 миллиардов человек;

• Ежедневное употребление чистой, структурированной воды продлевает жизнь на 15-20 лет;

• 85% всех заболеваний передается с водой. Каждый год от этих болезней умирает 25 млн. человек, что примерно равно населению Канады;

• Около 70% территории Земли покрыты водой, но питьевой воды - только 1%;

• Примерно миллиард людей не имеют доступа к чистой воде;

• Если человек чувствует жажду, это значит, что его организм потерял 1% общего количества воды.

2.3. Вред и польза воды.

         Абсолютно любому здравомыслящему человеку ясно, что без воды на планете Земля невозможно существование живого мира. Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. В настоящее время питьевая вода - это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции.

Вода жизненно необходима. Она нужна везде - в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода. Упитанный человек может прожить без пищи 3-4 недели, а без воды - лишь несколько дней. Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования.

При потере воды менее 2% появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% - галлюцинации, а потеря 10-20% воды опасна для жизни. Для работы всех систем человеку необходимо как минимум 2 литра воды в день. Недостаток воды тяжело переносится организмом. Вода так же участвует в процессе дыхания потому, что дышать сухим воздухом человек сможет относительно недолго. Вода необходима для жизнедеятельности организма; её количество должно вновь пополняться. Внутриклеточная жидкость необходима для восстановления и исцеления организма природным способом. Она регулирует температуру тела и не дает клеткам слипаться.

Вода выводит из организма человека шлаки, отходы и токсины с помощью мочеиспускания и потоотделения. Доставляет в клетки кислород и питательные вещества. Расщепляясь в пищеварительной системе, питательные вещества становятся водорастворимыми. Вода позволяет питательным элементам проходить через капилляры в стенках кишечника в кровь, где цельные питательные вещества и кислород доставляется по всему телу. Кроме того, она служит смазкой для суставов и костей, защищает от ударов внутренние органы. Поскольку в мышцах содержится больше воды, чем в жире, то, чем мы стройнее, тем больше воды в нашем теле. Обезвоживание способствует развитию многих болезней.

 Следовательно, если содержание воды окажется хоть немного ниже нормы, это вызовет те же последствия, что и недостаточный полив для огорода. Конечно, многие овощи будут продолжать расти, но их состояние окажется далеким от идеального, а некоторые растения вообще засохнут. Увидеть обезвоживание невозможно, но оно чувствуется.

Но вода несет в себе и опасность.         

Как правило, питьевая вода перед подачей потребителю подвергается одному или нескольким видам очистки. Однако бывает, что такая очистка проводится с нарушениями,  либо является недостаточной. Снижает качество воды и техническое состояние водопроводных труб. В результате водопроводная вода несет большое количество посторонних веществ (бактериальная загрязненность воды, наличие в ней примесей, солей тяжелых металлов, хлора и др.), многие из которых опасны для нашего здоровья. Превышение предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде вредит здоровью человека. Очень опасно присутствие в питьевой воде микроорганизмов, особенно бактерий из группы кишечных палочек и энтеровирусы, поражающих желудочно-кишечный тракт, а также вирус гепатита. Чтобы обеззаразить воду от микроорганизмов, её хлорируют. Хлором обеззараживают воду, поскольку он  способен уничтожать болезнетворные микроорганизмы. Однако с некоторыми соединениями, находящимися в воде, хлор вступает в реакцию. В результате образуются гораздо более неприятные соединения, чем сам хлор. Они придают воде неприятный запах, влияют на печень и почки.

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

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

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода – одно из непременных условий сохранения здоровья людей.  Если чистая вода ‒ это здоровье, то «грязная» - это рассадник вредных бактерий, которые могут нанести серьезный вред здоровью. Ведь в воде могут содержаться личинки гельминтов, возбудители гепатитов и т.д. Здоровый образ жизни начинается с чистой воды, только она и может обеспечить максимальную пользу.

2.4. Химический состав воды.

Химический состав воды - это совокупность находящихся в воде веществ в различных химических и физических состояниях. Если капельку природной воды нанести на стекло и подождать, пока она испарится, то на месте капли будут видны белые разводы - это кристаллизуются растворимые в воде соли. Содержание солей в природных водах различается в тысячи раз. Например, в литре дождевой воды содержится единицы, максимум десятки миллиграммов солей. А в литре воды из залива Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) - 300 г, почти треть от массы раствора.

Химический состав воды мг/л:

1) Калий 2-20;

2) Фтор 0,6-1,2;

3) Кальций 25-80;

4) Йод 0,064;

5) Магний 5-50;

Общая минерализация 200-500 мг./л. Общая жесткость 1,5-7 мг-экв./л.

2.5. Способы очистки водопроводной воды в домашних условиях.

1. Очистка активированным углем. Активированный уголь добавляют в воду с таким расчетом, чтобы на один стакан воды приходилась одна таблетка.

2. Если обмотать кран марлей с активированным углем, то это поможет избавиться от механических примесей.

3. Очищение серебром. Серебряное изделие помещают в воду и оставляют на ночь. Серебро прекрасно справляется с бактериями и некоторыми солями, но его избыток может быть вредным, ведь оно относится к токсичным металлам.

4. Не менее простым методом очистки воды является ее банальное отстаивание. Просто налили в посудину воду, дали ей постоять 8 часов – за это время летучий хлор вместе с другими летучими примесями испарится.

5. Очищение воды можно провести и при помощи обыкновенной поваренной соли. Можете заполнить емкость водой из-под крана (2 литра) и растворите в ней 1ст.л. с верхом соли. Спустя 15-25 мин. такая вода будет свободна от вредных микроорганизмов и солей тяжелых металлов.

6. Заморозка – сегодня это все более популярный метод очищения воды, который, к тому же, считается еще и самым эффективным.

Остальные варианты очищения воды: бытовой фильтр, способный убрать из воды хлорку и токсичные металлы, при условии, что картриджи вы меняете ежемесячно, различные насадки и, конечно, стационарные фильтры.

III. Практическая часть

3.1. Анкетирование учащихся и работников школы.

Для того чтобы выяснить мнение учащихся и работников школы о качестве воды, я провел анкетирование. В ходе анкетирования я задал несколько вопросов:

1. Пьете ли вы воду из-под крана?  

2. Пользуетесь ли вы фильтром?

3. Где еще вы берете воду?

4. Что вы думаете о качестве воды?

Результаты 1-2 вопросов

Вывод: в результате данного опроса сделан вывод, что больше половины опрошенных не пьют воду из-под крана. 71% людей, принявших участие в анкетировании, пользуются бытовым фильтром.

Результат 3 вопроса анкеты.

Вывод: опрос показал, что 30% берут воду из родника и 24% покупают воду в магазине.

Результат 4 вопроса анкеты.

Вывод: 53% людей, принявших участие в анкетировании, считают, что водопроводная вода хорошая и по 24% считают, что нормальная или плохая.

Исходя из результатов проведенного анкетирования сделан вывод о том, что большинство из них пьют воду из-под крана без дополнительной очистки фильтрами, считая ее хорошего качества. Некоторые используют родниковую воду.

3.2. Определение качества воды в пробах путем опытов

Для исследования качества воды я взял 2 образца – обычная водопроводная вода и родниковая вода.

Опыт №1. Анализ на цветность должен показать, какого цвета вода, прозрачная, замутненная, с каким-либо оттенком. Определял я это с помощью белого листка бумаги. При дневном свете поставил лист позади пробирок и внимательно посмотрел на цвет воды.

Этот анализ показал, что вода во всех пробах прозрачная.

Вывод: вода пригодна к употреблению.

Опыт №2. Определим прозрачность воды.

Установим цилиндр на печатный лист и нальем в него воду. Через воду можно прочитать текст. Вода из водопровода прозрачная, высота столба равна 20 см., текст читается легко. Вода из родника еще прозрачнее и текст прочитать намного легче.

Вывод: по прозрачности водопроводная вода лишь немного уступает родниковой.

Опыт №3. Содержание взвешенных частиц.

Определим, имеет ли вода твердые примеси. Приготовим бумажный фильтр и отфильтруем воду.

Вывод: следуя из результатов этого опыта, мы получили, что осадок отсутствует, твердых примесей нет.

Опыт №5. Определение запаха воды  

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами. Запах воды не должен превышать 2 баллов. Интенсивность запаха определяли по таблице:

Вывод: Во всех пробах воды не было заметного неприятного запаха,  значит, вода пригодна для питья. 

Опыт №5. Есть еще один органолептический анализ - это на вкус. Нужно пробовать воду на вкус. Родниковая вода имеет некий солоноватый привкус, а в остальных пробах вода безвкусная.

Определение качества воды методами химического анализа.

Опыт №6. Водородный показатель (pH)

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH – около 7). Значение pH воды водоемов хозяйственного, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5.  pH в исследуемой воде мы оценили с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.

1. водопроводная вода рН – 6

2.  родниковая вода pH – 7

Вывод: pH  исследуемой воды находится в пределах нормы реакции. 

Опыт №7. Определение карбонатной жесткости воды.

Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена присутствием растворимых соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная жесткость (некарбонатная) вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния.

Для определения карбонатной жесткости нальем в склянку 10 мм анализируемой воды и добавим 5-6 капель фенолфталеина. Возникновение розовой окраски говорит о наличии карбонат-ионов. Если окраска не появляется, то карбонат- ионы  в пробе отсутствуют.

1.  водопроводная вода - нет карбонат-ионов.

2.  родниковая вода - обнаружено наличие карбонат-ионов – розовая окраска.

Жесткость воды можно определить и другим способом: для этого используем мыльный раствор. В стакан с тестируемой водой прильем концентрированный мыльный раствор, встряхнем. Если образуется устойчивая пена, то вода мягкая. Если пена быстро пропадает и вода не мылится, то жесткая. Результат: в обеих пробирках наблюдается устойчивая пена.

Вывод: исследуемая вода мягкая.

Опыт 8. Обнаружение общего железа.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности.

Поместим в пробирку 10 мл исследуемой воды, прибавим одну каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора перекиси водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0.1мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.

1. водопроводная вода  - более 0,2мг /л.

2. родниковая вода  - железа не обнаружено.

Опытным путем было выяснено, что содержание общего железа в водопроводной воде не превысила ПДК (предельно-допустимую концентрацию).

Результаты исследования подтвердили, что вода в нашем селе, поступающая через централизованное водоснабжение, соответствует СанПиНу 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды».

         Родниковая вода самая прозрачная, имеет наименьший показатель взвешенных частиц и pH среды (в пределах нормы). Она мягкая, но цвета, запаха и содержание общего железа не обнаружено. Кроме того, родниковая вода как правило лишена болезнетворных бактерий, её не следует подвергать кипячению (в ней бактерии не размножаются, так как температура такой воды низкая).

Водопроводная вода тоже прозрачная, мягкая, количество взвешенных частиц наименьшее, оптимальный показатель pH, но имеет незначительный оттенок и содержит самое большое количество общего железа.

3.3. Рекомендации по употреблению питьевой воды.

В питьевой воде, которая поступает в наши дома, имеются некоторые отклонения от нормы. Напомним, что ухудшение качества питьевой воды приводит к возникновению ряда заболеваний.

Вы можете сохранить здоровье с помощью следующих советов.

1. Пользуйтесь фильтрами для очистки воды.

2. Отстаивайте воду.

3. Прежде чем использовать водопроводную воду, слейте ее в течение 15-20 минут, так как она в трубах быстро застаивается.

4. Оставшуюся в чайнике воду не кипятите второй раз.

5. Если вы пьете кипяченую воду, то полезно ее перелить из стакана в стакан, чтобы обогатить кислородом.

6. Утром натощак выпивайте стакан умеренно горячей воды, это поможет очистить ваш кишечник

7. В течение дня, помимо других напитков, рекомендуется выпивать 1,5 литра чистой воды;

8. Воду желательно употреблять небольшими порциями, равномерно распределенными в течение дня.

9. Никогда не запивайте еду и не пейте сразу после еды, а только через 30 минут.

Выводы. 

В ходе исследования проанализировали информацию об огромной роли воды в существование и процветание жизни на нашей Планете. Убедились, что вода, конечно, влияет на здоровье человека. И для того, чтобы это влияние было положительным, вода должна быть высокого качества. Мы проверили качество воды родниковой и водопроводной. Для определения качества воды использовали химические и органолептические  методы исследования.

Заключение

Человек – это часть природы.  Люди, используя природные ресурсы, производят огромное количество различных бытовых и химических отходов, нарушают круговорот веществ, и природа их просто не в силах переработать.

Именно из-за жизнедеятельности человечества водная проблема стала одной из самых главных. Вода на нашей планете зародила жизнь. Из-за того, что мы привыкли к ней и часто забываем о том, что вода – это иссекаемый ресурс, и она не безгранична. А если исчезнет вода, то исчезнет и жизнь

В связи с этим я хочу предложить ряд мероприятий:  

1.  Не сбрасывать в реку и не оставлять на берегу бытовой мусор, промышленные и сельскохозяйственные отходы.

2.  Не мыть автомобили у рек и источников.

3.  Проводить мероприятия по уборке улиц от бытового мусора.

22 марта отмечается Всемирный день воды. Он отмечается не потому, что на Земле много воды, а потому, что она всё чаще требует защиты. Учёные говорят, что в 21-м веке будут вестись войны из-за воды. Сокращение пресной воды на Земле происходит из-за неправильного использования её человеком, роста населения, уничтожения лесов, загрязнения нашей планеты. Огромные нефтяные пятна на поверхности океанов могут привести к гибели всего живого в них.

Я считаю, что проблему воды, экологию в целом нужно изучать и понимать с детства. И когда мы станем взрослыми – это будет наша работа по защите водных источников. Чистая вода – это будущее нашей планеты!  

Литература

1. Ахманов М. С. «Вода, которую мы пьем»,  М.: Эксмо,  2002
2. Горский В.В., «Вода – чудо природы», М.: Изд-во АНСССР, 1962
3. Ершов М.Е.  Самые распространенные способы очистки воды, 2006, 94
4. Речкалова Н.И., Сысоева Л.И. Какую воду мы пьем.//Химия в школе.–2004. №3.
5. СанПиН 2.1.4. 1074-01 «Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды» Минздрав России, М., 2003.
6. Интернет ресурсы:

      www.wikipedia.ru

      www.sadhana.su

     www.xumuk.ru

     www.aquaphour.ru