"Химико-биологическое исследование воды окрестностей села Орудьево"

Химико-биологическое исследование воды

Введение

             Хорошо известно, что вода является важнейшим фактором жизни. Ни одно живое существо не может обойтись без капли или без глотка воды. Вода - это внутренняя среда всех без исключения организмов, а для некоторых она является и внешней средой, это все гидробионты. Только в воде работают ферменты, только вода является самым лучшим растворителем всех химических соединений. Вода - это первая основа жизни, потому что жизнь зародилась в капле воды. В настоящее время вода занимает большую часть поверхности Земли. В тоже время на данный момент проблема воды является важной экологической проблемой. Оказалось, что в природе почти нет чистой воды. В результате глобального загрязнения биосферы, вода, как хороший растворитель подвергается мощному загрязнению. Воды рек, морей и океанов по данным экологов насыщены тяжелыми элементами, нитрат-, нитрит-, хлорид-, сульфат ионами, а также радионуклидами. Исследователи отмечают загрязнение даже грунтовых вод, подземных озер, которые залегают на большой глубине.  И сколько бы не провозглашали борьбу за чистоту воды она к сожалению от этого чище не становится.

           Актуальность нашей работы заключалось в том, качество воды очень обеспокоило учащихся Орудьевской СОШ. По преданию слово «орудь» означает низкое место. И действительно в округе множество озер, торфяных болот (на которых велись промышленные разработки), речек и прудов. Основная задача нашей школы – здоровьесбережение. как известно низкое качество воды сказывается на здоровье населения. Провести предупреждающую разъяснительную работу активизировало и привлекло внимание учащихся-исследователей к изучению водных бассейнов в окрестностях села Орудьево.

Цель: 

     Изучение качества воды ряда источников окрестностей с. Орудьево на предмет использования её населением в быту.

Задачи:

1. Научиться проводить анализ воды;
2. Научиться сравнивать воду из разных водоемов;
3. Определить влияние качества воды на здоровье человека;
4. Воспитать бережное отношение к воде.

Основная часть

     Вода изучалась по таким показателям как: физические - цветность, прозрачность, насыщенность радионуклидами, по химическим показателям, такие как - рН, насыщенность железом, хлорид-, нитрат-, сульфат ионами и по некоторым тяжелым элементам - железо и свинец.

Из биологических показателей учитывались: микробное число - т.е. насыщенность воды сапрофитными микроорганизмами и количество кишечных палочек на 1 см3.

Степень загрязненности воды и влияние на живые организмы определялось по жизнеспособности инфузории. Эксперимент включает воду озера Веденское, как главного водного бассейна. При этом забор воды проводился с берега и на удалении от берега на расстоянии 15-20 м. Изучалась вода из ручья, который впадает в озеро, вода от моста, болота. В качестве контроля использована вода от водопровода. Для проведения экспериментов использованы простейшие методики, доступные для условий школьного кабинета. Некоторые исследования проводились на базе кабинета микробиологии АГТУ - посев микрофлоры воды на общее микробное число и на кишечную палочку. Там же проводились эксперименты на определение жизнеспособности инфузории туфельки. Микробиологические и химические эксперименты проводились с учетом правил техники безопасности. Методики эксперимента изложены в работе. Результаты наблюдений и исследований представлены таблицами и графиками.

Результаты исследований

     В таблице №1 приведены данные по физическим показателям. Из данных следует, что вода всех источников благополучна по цветности и прозрачности. Исключение составляет вода из болота - имеет желто-коричневую окраску и вода из-под Моста - желто-лимонного цвета. Изучение воды на радиоактивность показало значительные расхождения. По радиоактивности ниже всего вода из болота, слабо-радиактивна вода от береговой линии и ручья, но высокий уровень радиации обнаружен в воде озера Веденское, расположенной на расстоянии 20 метров. Эту часть озера можно считать глубинной и вода здесь оказалась радиоактивной.

В работе изучалось значительное количество химических показателей воды. Данные проведены в таблице №2. Оказалось, что по кислотности вода имеет кисловатую реакцию от 5 до 6 единиц. Самая кислая вода - в болоте. Все пробы воды насыщены железом. В некоторых пробах отмечается присутствие хлорид ионов - это вода из ручья, береговая вода и водопроводная вода. Больше всего хлорид ионов содержится в водопроводной воде, за счет искусственной обработки. В остальных случаях хлор является заносным. В исследуемых пробах воды не обнаружены сульфат ионы. В некоторых пробах воды обнаружено присутствие опасного тяжелого элемента - свинца. Это в воде из ручья, из-под моста, от водокачки, от берега.

Более всего насыщены некоторые пробы воды нитрат ионами. Например, в воде из ручья, из-под моста, из глубинной части озера. Количество нитрат ионов в 3 раза выше нормы. В береговой воде и от водокачки в 4 раза выше нормы. Норме ПДК соответствует только водопроводная вода - около 50 мг/л. Присутствие целого ряда химических элементов, радиоактивных элементов, а также нитрат ионов воде открытых бассейнов можно объяснить как атмосферными осадками, так и стоками. Главную роль очевидно играют атмосферные осадки. В целом по химическим показателям, а также по уровню радиации вода озера Веденское представляет определенную опасность для жителей, которые используют эту воду для хозяйственных целей, а также для детей и взрослого населения, которое в дни летнего отдыха купаются в этом озере.

В работе проводилось изучение степени обогащения воды микроорганизмами из группы сапрофитных (гнилостных) и кишечных палочек. Изучение микрофлоры воды проводилось в стерильных условиях. Для посева использовался питательный агар. Учет проводился на микробное число, т.е. на количество микробных клеток в одном см3 исследуемой воды. Опытами установлено, что микроорганизмы, особенно из группы бактерий, присутствуют во всех пробах воды. Как видно из графика, представленного на рисунке №4, больше всего в воде из ручья, от моста, из болота. Из открытых водоемов меньше всего бактерий содержится в воде, взятой с глубинной части озера. Из всех проб воды выделена кишечная палочка, которая в большом количестве содержится в ручье. Водопроводная вода также загрязнена бактериями, особенно из группы кишечных.

Несмотря на обнаружение значительного количества бактерий в воде, следует отметить, что вода озера Веденское может считаться в микробиологическом отношении относительно благополучной и пригодной как для хозяйственных целей, так и для купания. Это явление следует объяснить достаточно высокой способностью этой воды к самоочищению, а возможно и хорошей освещенностью. В качестве биоиндикатора на степень загрязнения воды в эксперименте использована инфузория туфелька. Известно, что этот простейший организм предпочитает жить в достаточно чистой воде и чутко реагирует на появление химических соединений разной природы. В опытах инфузорию туфельку помещали в воду из разных источников, после чего вели наблюдение за подвижностью и струйкой клеток. Интересно отметить, что первая реакция инфузории в разных типах воды очень отличалась. Инфузория вела себя спокойно из естественных водоемов, но проявляла бурную реакцию движения в водопроводной воде, это видно из рисунка №5. Но спустя некоторое время движения инфузории резко замедлялись в водопроводной воде, а спустя 1 час движения полностью прекратились. А спустя еще некоторое время началась деструкция клеток. В остальных пробах инфузории туфельки сохранили исходное состояние без изменений. Некоторое угнетение инфузории испытывали в воде из ручья, из глубины озера и от водокачки. Т.о. с помощью инфузории удалось установить, что водопроводная вода для живых организмов является более токсичной. Токсичность водопроводной воды можно объяснить высокой концентрацией хлора.

Вывод

Таким образом исследованием воды разных источников удалось не только изучить, но и установить степень загрязнения, степень пригодности воды для использования, а также силу воздействия на живые клетки. Из всех источников наиболее благополучным в экологическом отношении можно считать воду озера Веденское. Хотя эта вода требует дополнительного исследования на радиоактивность. Сточные воды ручья несут в озеро большое количество нежелательных загрязнителей: органические остатки, большое количество гнилостных микробов и кишечных палочек и обогащают озерную воду нитрат ионами. Водопроводная вода на фоне благополучного санитарного состояния, представляет большую опасность из-за присутствия токсичных веществ, из которых преобладает хлор. Проведенные исследования являются предварительными, они будут продолжены с расширением круга изучаемых проблем, с точки зрения экологии и биогеоценологии.

Приложение

Обнаружение катионов железа.

Реагенты: тиоционат аммония (20г NH4CNS растворить в дистиллированной воде и довести до 100 мл); азотная кислота (к); перикись водорода (w%=5%).

Условия проведения реакции:

1) рН<3,0;

2) t° комнатная;

3) действием пероксида водорода ионы железа (II) окисляют до железа (III).

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавляют 1 каплю азотной кислоты, затем 2-3 капли пероксида водорода и вводят 0,5 мл тиоционата аммония.

При концентрации ионов железа более 2,0 мг/л появляется розовое окрашивание, при концентрации более 10 мг/л окрашивание становится красным:

Fe3+ + 3CNS- =Fe(CNS)3 (красный).

Обнаружение катионов свинца.

Реагенты: хромат калия (10г К2СrO4 растворить в 90 мл воды).

Условия проведения реакции:

1) рН=7,0;

2) t° комнатная;

3) осадок нерастворим в воде, уксусной кислоте и аммиаке.

Выполнение анализа:

В пробирку помещается 10 мл пробы воды, прибавляют 1 мл раствора реагента. Если выпадает желтый осадок, то содержание катионов свинца более 100 мг/л.

Pb2+ + CrO42- = PbCrO4 в (желтый).

Если наблюдается помутнение раствора, то концентрация катионов свинца более 20 мг/л, а при опалесценсии - 0,1мг/л.

Обнаружение хлорид-ионов.

Реагенты: нитрат серебра (5г AgNO3 растворить в 95 мл воды); азотная кислота (1:4).

Условия проведения реакции:

1) рН<7,0;

2) t° комнатная.

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавляют 3-4 капли азотной кислоты и приливают 0,5 мл нитрата серебра.

Белый осадок выпадает при концентрации хлорид ионов более 100 мг/л:

Cl- + Ag+ = AgCl в (белый).

Помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид-ионов более 10 мг/л, опалесценсия- более 1мг/л.

При добавлении избытка аммиака раствор становится прозрачным.

Обнаружение сульфат-ионов.

Реагенты: хлорид бария (10г BaCl2.2H2O растворить в 90 г H2O); соляная кислота (16 мл HCl (плотность= 1,19) растворить в воде и довести объем до 100 мл).

Условия проведения реакции:

1) рН<7,0;

2) t° комнатная;

3) осадок нерастворим в азотной и соляной кислотах.

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавляют 2-3 капли соляной кислоты и приливают 0,5 мл раствора хлорида бария.

При концентрации сульфат ионов более 10 мг/л выпадает осадок:

SO42- + Ba2+ = BaSO4 в (белый).

Если наблюдается опалесценсия(свечение), то концентрация сульфат ионов более 1 мг/л.

Жизнеспособность инфузории в зависимости от источника воды.

Таблица №1.

Подсчет количества колоний микроорганизмов.

Таблица №2.

Таблица ПДК.

Таблица №3.