МОУ « Котлубанская средняя общеобразовательная школа»

Городищенского района Волгоградской области

Исследовательская работа

Исследование питьевой воды в п. Котлубань

Работу выполнила

Ученица 10 класса Гордеева Е.

Руководитель- учитель биологии и химии МОУ «Котлубанская СОШ» Турицына Е.Н.

Котлубань 2011

СОДЕРЖАНИЕ

      1. Введение………………………………………………………………………………..3

2.  Источники загрязнения Мирового океана. Способы очистки

 сточных вод………………………………………………………………….4

3. Методика проведения исследований……………………………………..7

3.1 Определение качества воды методами химического анализа……..7

3.1.1 Водородный показатель (рН)……………………………………7

3.1.2 Определение хлоридов и сульфатов……………………………7

3.1.3 Запах……………………………………………………………...8

3.1.4 Определение жёсткости воды…………………………………..9

3.1.5 Цвет……………………………………………………………….9

3.1.6 Прозрачность…………………………………………………….9

3.1.7 Качественное обнаружение катионов тяжёлых металлов…….9

 4. Результаты исследования качества питьевой воды в посёлке          Котлубань……………………………………………………. ………………10             5.Заключение………………………………………………………………....11

6. Рекомендуемая литература………………………………………………..13

7. Приложения………………………………………………………………..14

1. Введение.

Цель работы – изучить и  составить характеристику питьевой  воды п. Котлубань, привлечь внимание жителей и общественности к проблеме чистой воды, составить обзор состояния окружающей среды поселка

Для достижения этой цели были поставлены и выполнены следующие задачи:

1. Изучение литературных источников о мировых экологических проблемах.
2. Практическое ознакомление с методиками определения качества воды.
3. Проведение анализа питьевой воды.
4. Встреча с представителями администрации, ведущими специалистами посёлка для обсуждения вопроса об улучшении экологического поселения.

2. Источники загрязнения Мирового океана. Способы очистки сточных вод

На поверхности Мирового океана разлито примерно 6 млн. тонн нефти и нефтепродуктов, которые тонкой плёнкой покрывают поверхность воды. Это нарушают газовый и тепловой режим морей и океанов, что приводит к гибели планктона, рыб и птиц.

Химики предлагают оборудовать танкеры и корабли аварийной системой, содержащей полимерное вещество. В случае пробоины или угрозы потопления судна включение такой системы позволит создать оболочку из пенопласта, например полиуретана или другого полимера, скорость полимеризации которого весьма велика. Химия в состоянии ускорить процесс самоочищения воды. Добавление поверхностно-активных веществ (ПАВ) ускоряет коагуляцию и осаждение веществ, загрязняющих водоёмы. Можно использовать пероксид водорода или ферменты, которые работают как катализаторы, ускоряющие реакции самоочищения.

Все источники загрязнения можно разделить на несколько групп. Это неорганические вещества, содержащиеся в сточных водах сернокислотных, содовых, азотно-туковых заводов, металлургических предприятий, обогатительных фабрик. В отходах этих производств содержатся растворимые и взвешенные вещества: кислоты, щёлочи, соли тяжёлых металлов, руды, шлаки и др. большую опасность представляют вещества, используемые в сельском хозяйстве. Их неправильное применение и хранение приводят к тому, что они попадают в водоёмы.

Органические загрязнения подразделяют по происхождению на растительные, животные и синтетические. Растительные загрязнения – остатки растений. Примеси животного происхождения представляют собой физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных. Синтетические загрязнения – нефтепродукты, продукты органического синтеза, коксохимических производств, поверхностно-активные вещества, синтетические моющие средства (СМС) и др. Источники загрязнения водоёмов СМС и ПАВ – бытовые сточные воды, предприятия текстильной и кожевенной промышленности, горно-обогатительные фабрики, нефтеперерабатывающая промышленность.

Биологические загрязнения обнаруживаются в бытовых сточных водах пищевых предприятий, боен, кожевенных и меховых предприятий, предприятий микробиологической промышленности.

Учитывая разнообразие примесей в сточных водах, можно предположить, что очистка их только химическими методами будет недостаточной. Каков оптимальный путь возвращения воде прозрачности и чистоты?

Очистка сточных вод должна вестись комплексно, включая физические, физико-химические, биохимические и термические методы. Физические методы служат для удаления крупнодисперсных примесей отстаиванием и фильтрацией сточных вод. К физико-химическим способам очистки относят коагуляцию с использованием сульфатов алюминия или железа, флотацию мелкодисперсных примесей, адсорбцию растворенных загрязнителей активированным углём, шлаками и другими твёрдыми адсорбентами, экстракцию примесей растворителями, отгонку органических веществ с водяным паром, ионообмен для выделения металлов, дистилляцию.

Наиболее распространённый способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, - биохимическая очистка. Сущность её состоит в разрушении органических и некоторых неорганических веществ с помощью микроорганизмов, использующих их для своей жизнедеятельности. В результате органические соединения превращаются в воду и оксид углерода (IV), сульфиды – в сульфат-ионы. Биохимическую очистку сточных вод производят на полях фильтрации, в биологических прудах, которые устраиваются каскадами в 4-5 секций с переливом воды самотёком с верхнего к нижнему, в биофильтрах и аэротенках – железобетонных резервуарах с дырчатым дном для продувки воздуха.

Государственная санитарно-эпидемиологическая служба систематически контролирует качество воды во всей системе водоснабжения. Пробы берут в местах водозабора, перед поступлением воды в сеть, внутри распределительной сети и на выходе водного стока из района. Пункты отбора проб соединены надёжными линиями связи с центром регистрации данных. Это позволяет в любой момент предупредить аварийную ситуацию и влиять на работу очистных сооружений.

 Необходимость воды для обеспечения жизнедеятельности человека обусловлена ролью, которую она играет в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, рекреационных, эстетических и других потребностей человека. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением её необходимого качества.

 По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд. человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязнённой воды.

По оценке экспертов ООН, до 80% химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники. Ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс. км3 воды.

Основными направлениями решения экологических задач являются: внедрение безотходных и малоотходных технологий; развитие комбинированных производств, обеспечивающих полное использование природных ресурсов; расширение замкнутых оборотных и бессточных систем водоснабжения.

3. Методика проведения исследований

Помимо изучения литературных источников об экологическом состоянии воды, нас интересовали и практические исследования.

3.1 Определение качества воды методами химического анализа

3.1.1 Водородный показатель (рН)

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Значение рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, куль турно-бытового назначения регламентирует ся в пределах 6,5-8,5.

Оценивать значение рН можно разными способами.

1.         Приближенное  значение рН определя ют  следующим образом. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универ сального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют рН:

1. розово-оранжевая — рН около 5;
2. светло-желтая — 6;
3. зеленовато-голубая — 8.

1.  Можно определить рН с помощью уни версальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.
2.  Наиболее точно значение рН можно определить на рН-метре или по шкале набо ра Алямовского.

3.1.2 Определение хлоридов и сульфатов

Концентрация хлоридов в водоемах — источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л (приложение 1).

В водах рек северной части России хло ридов содержится обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах — до десятков и сотен мг/л. Много хлоридов попадает в во доемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Этот показа тель весьма важен при оценке санитарного состояния водоема.

Качественное определение хлоридов с приближенной количественной оценкой проводят следующим образом. В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавля ют 3 капли 10 %-ного раствора нитрата се ребра. Приблизительное содержание хлори дов определяют по осадку или помутнению ().

Качественное определение сульфатов с приближенной количественной оценкой проводят так. В пробирку вносят 10 мл иссле дуемой воды, 0,5 мл соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содер жание сульфатов: при отсутствии мути кон центрация сульфат-ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, проявляющейся не сразу, а через несколько минут, 5-10 мг/л; при слабой мути, проявляющейся не сразу после добавления хлорида бария, -10-100 мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов (более 100 мг/л).

3.1.3 Запах

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов, обнаруживаемый не посредственно в воде или (водоемов хозяй ственно-питьевого назначения) после ее хлорирования, не должен превышать 2 бал лов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсив ности запахов воды при 20 и 60 °С. Харак тер и интенсивность запаха определяют по предлагаемой методике (приложение 1).

Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, для питьевой воды — от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т. п.) назы ваются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т. п.

Интенсивность запаха также оценивает ся при 20 и 60°С по 5-балльной системе.

Запах воды следует определять в помеще нии, в котором воздух не имеет посторонне го запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей.

3.1.4 Определение жёсткости воды

1.         Мерным цилиндром налить 10 мл исследуемой воды в коническую
колбу.

2.        Наполнить бюретку мыльным раствором, добавить 1 мл
мыльного раствора в колбу. Если не образуется пена, добавить ещё
несколько мл раствора мыла. Продолжать добавлять мыльный раствор,
пока не образуется устойчивая пена (она должна держаться не менее
30 секунд).

1. Записать объем мыльного раствора, необходимого для образования устойчивой пены с 10 мл исследуемой воды.
2. Ополоснуть колбу, повторить действия 1-3.

2.1.5 Цвет

Для определения цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирают воду и на белом фоне бумаги определяют цвет воды (голубой, зелёный, серый, жёлтый, коричневый) – показатель определённого вида загрязнения.

3.1.6 Прозрачность

Для определения прозрачности воды используют прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливают воду, подкладывают под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0,5 мм, и сливают воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряют высоту столба оставшейся воды линейкой и выражают степень прозрачности в см.

3.1.7 Качественное обнаружение катионов тяжёлых металлов

Обнаружение свинца.

В пробирку с пробой воды вносят по 1 мг 50 %-ного раствора уксусной кислоты и перемешивают. Добавляют по 0,5 мл 10 %-ного раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе ионов свин ца выпадает желтый осадок хромата свин ца. Пробирку встряхивают и через 10 мин приступают к определению. Содержимое пробирки рассматривают сверху на черном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывают со стороны света картоном.

Обнаружение меди.

В фарфоровую чашку помещают 3-5 мл исследуемой воды, осто рожно выпаривают досуха и наносят на пе риферийную часть пятна каплю концентри рованного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов Сu2+.

4. Результаты исследований и выводы.

 Мы исследовали качества питьевой воды по следующим показателям:

1. Прозрачность воды зависит от некоторых факторов: количества взвешенных частиц или ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается.
2. Запах обусловлен наличием в воде пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами.
3. Водородный показатель (РН). Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (РН около 7). Значение РН воды водоёмов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5.
4. Определение хлоридов и сульфатов. Концентрация хлоридов в водоёмах – источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л. много хлоридов попадает в водоёмы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Этот показатель весьма важен при оценке санитарного состояния водоёма.
5. Качественное обнаружение катионов тяжёлых металлов. Обнаружение свинца. Обнаружение меди.
6. Жёсткость воды определяется объёмом мыльного раствора, требующегося для образования устойчивой пены (приложение 2, 4).

5.Заключение.

По результатам исследований мы видим, что в пос. Котлубань существует  серьёзная проблема улучшения качества питьевой воды.

Несмотря на то, что вышеописанный эксперимент был проведен только на территории посёлка Котлубань, он дал ощутимые результаты. Обследовав территорию посёлка, мы определили что является основными источниками загрязнения его.

С полученными результатами мы посетили представителей организаций, расположенных на территории поселения.

Из беседы с главным врачом Котлубанской участковой больницы Кирилловой Т.А.: «В нашем посёлке круг проблем экологии необычайно расширился, что привело к росту таких заболеваний, как мочекаменные и желчекаменные (приложение 3).

Причиной увеличения с каждым годом этих заболеваний является состояние воды, оно неудовлетворительное.

В ней находится большое количество железа, минералов и вредных для человека микроорганизмов, которые придают воде неприятный запах. Контролирует качество питьевой воды ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФОНД ГОРОДИЩЕНСКОГО РАЙОНА И МП КОТЛУБАНСКое. Каждый год берутся образцы воды и отвозятся в лабораторию. Однако нашей больнице результатов не предоставляют. Состояние нашего посёлка ужасное, так как дороги не ремонтируются, мусор не убирается вовремя, отсутствуют мусорные баки и не озеленяется посёлок. Везде грязь, пыль, переполненные мусорные контейнеры, расположенные вблизи детского сада и жилых домов могут привести к кишечным инфекциям, различным отравлениям.

Этот вопрос можно решить, предъявив штрафные санкции МП «Котлубанское» и главе администрации посёлка.

Рекомендуем жителям использовать фильтры для очистки питьевой воды, так как кипячением нельзя добиться удаления ионов тяжелых металлов.

В ходе беседы с директором МП «Котлубанское» Калининым В.В. мы узнали, что вода в наши дома поступает из трёх артезианских скважин, системы очистки устарели, фильтры давно пора менять, но средств на это нет.

Цель, поставленная вначале нашего исследования, была достигнута: мы выделили основные источники загрязнения посёлка, привлекли внимание общественности и всех жителей к проблеме очистки питьевой воды, выпустили экологическую листовку (приложение 5, 6).

Конечно, по результатам нашей работы сложно судить о полном объёме загрязнений в посёлке Котлубань. Однако мы считаем, что начало положено и следующим шагом в решении этой проблемы будет не только просветительская работа среди населения, но и проведение конкретных мероприятий по улучшении экологии посёлка. Таких как озеленение парков, создание школьной бригады по благоустройству посёлка и самое главное – это воспитание чувства ответственности каждого гражданина за свой дом по имени Земля.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Белова И. Охрана окружающей среды. Учебник для технических ВУЗов. – 1991.
2. Газета «Помоги себе сам». – 1996-1997.
3. Журнал «Химия в школе». № 3, 4. – 2004.
4. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Школьный практикум «Следим за окружающей средой нашего города». – М.: Изд.-во Владос, 2001.
5. Фадеева Г.А. Химия и экология. – Волгоград, 2003.
6. Ширшина Н.В. Проектная деятельность учащихся. Химия. – Волгоград: Изд.-во Учитель, 2007.
7. Яшин А.Л., Мелуа А.И. Уроки экологических расчётов. – М.: Изд.-во Мысль, 1991.

                                                                                              Приложение 1

Определение содержания хлоридов

Характер и род запаха воды естественного происхождения

Приложение 2

Исследование качества питьевой воды

Приложение 3

Заболевания, возникающие при токсичном воздействии химических элементов и субстанций, находящихся в питьевой воде.

                                                                                                       Приложение 4

Интенсивность запаха воды

                                                                                                          Приложение 5

Источники загрязнения окружающей среды в п. Котлубань:

1. Свалка, расположенная в 400 м от посёлка, что является нарушением;

2. Животноводческий комплекс;

3. Автозаправочная станция;

4. Машинный двор;

5. Асфальтово – бетонный завод, находящийся в 7 км от посёлка.

                                                                                                       Приложение 6

Уважаемые жители посёлка Котлубань!

Наша жизнь и наше будущее

Зависят от каждого из нас,

И надо действовать сегодня,

Надо действовать сейчас!

1. Пусть это будет посаженное вашими руками дерево.
2. Или незагубленный уголок природы.
3. Вовремя потушенный пожар или костёр.
4. Заботливо расчищенный ручеёк.
5. Защищенные гнёзда и муравейники.

Сохранность природы зависит от нашей культуры, нравственности и милосердия.

Помните, что брошенная вами бумага может пролежать 2 года, металлическая банка – 80-90 лет, пакет – 90-120 лет, стекло – практически вечно.

Давайте не будем загрязнять наш Дом – нашу планету!

Экологи Котлубанской средней школы.