МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КИСЛЯНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

(Юргамышского района Курганской области)

Изучение подземных вод – источников питьевой воды  на территории

с. Кислянского      

                       Работа учащихся 10 кл.

                                                       Кислянской СОШ:

                                                       Логиновских Валентины  

                                                       Сергеевны,

                                                       Сафроновой Валентины                    

                                                       Михайловны

                                                       Руководитель: Борчанинов                        Сергей Николаевич

                                                       учитель экологии

                                                       Кислянской   СОШ,

                                                       педагог дополнительного    образования отдела эколого -                                            биологического образования                                                            

Содержание

1. Введение ……………………………………………………………… 3
2. Источники воды  и их характеристика……………………………… 5

1. Мировые ресурсы ……………………………………………………. 5

1.  Водные ресурсы России …………………………………………….. 5

1.  Водные ресурсы  Курганской области ……………………………... 7

1.  Химический состав природных вод……. …………………………. .8

           1.5 Подземные воды ..……………………………………………….……9

           1.5.1 Грунтовая вода………………………………………..…………..…9

           1.5.2. Артезианская вода………………………………………………....10

           1.6 Состав и свойства питьевой воды…………………………………..12

           1.6.1 Качество питьевой воды…………………………………………...12

           1.6.2 Источники загрязнения воды……………………………………...14

           2. Методы исследования ……………………………………………….. 16

1.  Физико-географическое картографирование объектов

исследования…………………………………………………………..16

1.  Гидрофизический анализ ………………………………….……….. 16

1.  Гидрохимический анализ ………………………………………….. 18

1.  Результаты исследований ………………………………………….. 23

1.   Географическое положение объектов исследования ……………. .23

1.  Гидрофизические показатели  проб воды………………………….. 24

1.  Гидрохимические показатели проб воды………….……………….. 25

1.  Обсуждение результатов …………………………………………… 27

Заключение …………………………………………………………. 29

Литература ………………………………………………………….. 30

Приложение ………………………………………………………... 31

Введение

       Сколько человеку нужно воды?

       В умеренных  широтах человеку, чтобы он нормально себя чувствовал, нужно выпивать 2-3 л воды в сутки, а в жарких странах -3-3,5 л. При работе на открытом воздухе, да еще при повышенной влажности и температуре 39-40 °С, и того больше — 6-6,5 л. В пустынях эта норма возрастает до 7,5 л. В среднем за год любой из нас выпи вает 1 т. воды, еще 600 т. тратится на промышленное производство всех необходимых продуктов питания, и приготовление пищи, 300 т. — на мы тье, стирку, поливку улиц, приуса дебных участков и т.д.  А сколько воды на Земле?         Казалось бы, много, но только 0,65% - это, так сказать, готовая к употреблению пресная вода, находящаяся в реках, озерах и под землей. Поэтому-то и нужно очень экономно потреблять пресную воду и установить жесткий  контроль за ее загрязнением.

       Не только «оби женные» приро дой безводные или маловодные пустыни и сухие степи, но и районы, еще недавно считавшиеся вполне благополучными, страдают сейчас от не достатка воды. И это - горькая прав да сегодняшнего дня. Почему же появилась проблема «водного голода»? Разве маловоднее стали реки, высыхают моря и озера, меньше выпадает атмосфер ных осадков? Нет. За годы существо вания человечества воды на Земле не стало меньше. Причин «водного голода» несколько. Но главная - возросшая потребность человечест ва в воде, и ухудшение ее санитарно – гигиенического состояния.

       Удельный вес проб водопроводной воды, не соответствующей в предыдущем году гигиеническим нормативам по Курганской области, по санитарно-химическим показателям составил на коммунальных водопроводах 38,6% (по РФ- 21%),  57,5%  проб воды из колодцев не соответствовало санитарным нормам по санитарно-химическим показателям (по РФ-32,7%) и 25,4% по микробиологическим показателям (по РФ-29,8%).

       К территориям с наиболее выраженным дефицитом питьевой воды относятся Белозерский, Куртамышский, Частоозерский, Мокроусовского, Юргамышский, Шумихинский районы.    В селе Кислянском население использует воду из колодцев и скважин. В последнее время, после срыва дамбы на реке Окуневке и понижения ее уровня, понизился водоносный горизонт,  в связи, с чем наблюдается недостаток воды в колодцах.

       Поэтому тема работы: «Изучение подземных вод – источников питьевой воды на территории с. Кислянского».

       Цель: «Исследовать подземные воды на соответствие санитарно – гигиеническим нормам (для питьевой воды)».  

       Задачи:

1. Изучение литературных источников по проблеме.
2. Освоение методик ведения физических, химических, физико-картографических исследований по проблеме.
3. Изучение объекта исследования и составление карты – схемы.
4. Выявление физических свойств воды: прозрачность, цвет, запах, температура, масса сухого остатка.
5. Определение  химических компонентов воды: гидрокарбонат ионов, сульфат ионов, нитрат ионов, суммарного железа, хлорид ионов, уровень рН.
6. Выявление видов и причин загрязнения воды.

       Методы исследования: физико-географическое картографирование, проведение гидрофизических и гидрохимических анализов, сравнение полученных результатов с данными литературных источников.

      Значение результатов исследования:  - научное значение – осуществление мониторинга за состоянием подземных вод; - практическое значение – использование результатов исследования на уроках экологии, биологии, химии, на внеклассных мероприятиях, при работе с населением и администрацией села.

1. Источники воды и их характеристика

1.1. Мировые ресурсы

       Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Более 94% ее составляет Мировой океан - содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических километров. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. квадратных километров.

       Другая часть(4%)-подземные воды. При этом следует учесть, что большая их часть относится к глубинным рассолам, а пресные воды составляют 1/15 долю.  

      Значителен также объем льда полярных ледников: с пересчетом на воду он достигает 1,6% объема гидросферы.  

       Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% от общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга.

    Разное состояние и различные качества воды, а также особенности ее кругооборота на Земле приводят к тому, что лишь незначительная часть запасов воды оказывается доступной и пригодной для практического ее использования [8].

1.2.  Водные ресурсы России

    Объем поверхности пресных вод страны равен 28 тыс.км3 (из них 82% содержится в Байкале), или 22% объема пресных вод мира. Из 15 крупнейших рек мира четыре текут по территории нашей страны. Водохозяйственный фонд РФ насчитывает около 2300 водохранилищ с общим объемом 820 км3 и общей площадью зеркала около 70 тыс. км3. Суммарный годовой сток всех рек РФ равен 4270 км3 (11,5% мирового стока).

    Россия располагает большими запасами подземных вод, их потенциальный ресурс оценивается в 230 км3 в год, из которых 60% приходится на Европейскую часть РФ. Утвержденные эксплуатационные запасы подземной пресной воды составляют 22км3/ год.

   На территории Российской Федерации разведано 4483 месторождения подземных вод, в эксплуатации находится 1990. Освоение и добыча подземных вод по федеральным округам представлена на рис. 1.2.1.

Рис. 1.2.1. Освоение и добыча подземных вод по федеральным округам

       Общая добыча подземных вод составляет 31,1 млн.м3/сут., из них 19,5 млн.м3/сут. используется на хозяйственно-питьевое водоснабжение населения; 5,6 млн.м3/сут. - на производственно-техническое водоснабжение; 0,55 млн.м3/сут. - на орошение земель. Величина потерь и сброса вод без использования составляет 5,5 млн.м3/сут.

        Необходимо отметить, что не по всем месторождениям качество подземных вод отвечает современным требованиям государственных стандартов хотя бы по одному показателю. Так, признаки несоответствия качества подземных вод отмечены в 62 % разрабатываемых и 51 % не разрабатываемых месторождениях. При этом в 80-90 % такое несоответствие связано с природными условиями формирования качества подземных вод и примерно в 20 % - с техногенным их загрязнением [4].

1.3. Водные ресурсы Курганской области

       Курганская область занимает территорию 71,5 тыс. км2 и располагается на юге Западно-Сибирской равнины, большей частью в зоне лесостепи.

       Рельеф равнинный, в западной и центральной части расчленен долинами больших и малых рек.  Обширные площади междуречий осложнены гривами, ложбинами и западинами. Многие понижения рельефа заполняет вода, образуя озера, которых насчитывается около 3 тысяч. Много соленых озер. Иловые отложения некоторых из них имеют ценные лечебные свойства.

      Через нашу область протекает 6 крупных рек: Тобол, Миасс, Иртыш, Уй, Теча, Ишим, 106 малых рек, более 800 ручьев и речек. И все-таки Курганская область самая малообеспеченная водными ресурсами.  

       Существуют запасы подземных вод. Согласно существующему гидрогеологическому районированию России территория Курганской области расположена на площади развития Нижневартовско – Петропавловской подпровинции и Западно-Сибирской провинции сложного бассейнов пластовых вод. Повторяя очертания фундамента платформы, водоносные горизонты и комплексы средней и нижней гидродинамических зон постепенно погружаются в северо-восточном и восточном направлениях, залегая на глубинах от 40-50 м на западе и до 200 м и более на востоке области. С погружением с запада на восток и удалением водоносных горизонтов от основных и локальных областей питания, в целом, увеличивается и минерализация подземных вод. Территория Курганской области по распределению минерализации подземных вод олигоцен-миоценового водоносного комплекса подразделяется на два района, границей между которыми может быть принята долина р. Тобола. Западный район охватывает ту часть Курганской области, где олигоцен-миоценовый комплекс преимущественно содержит воду с минерализацией до 1,5 г/л. В восточном районе водоносный комплекс на большей части территории своего развития содержит слабосолоноватые и соленые подземные воды с минерализацией свыше 1,5 г/л [2].

       Всего на 01.01.06. г. учтено 447 недропользователей, отчеты по добыче и использованию подземных вод предоставили 399. Фактически по Курганской области добыто подземных вод, пригодных для хозяйственно-питьевого, технического водоснабжения в количестве 46,83 тыс. м3/сут.

        Извлеченная подземная вода используется в народном хозяйстве для следующих целей:

   - на хозяйственно-питьевые нужды расходуется 32,94 тыс.м3/сут.;

   - на производственно-технические нужды 8,12 тыс.м3/сут.;

   - на сельхозводоснабжение – 4,36 тыс.м3/сут.;

   - сбрасывается без использование 1,41 тыс.м3/сут

1.4.  Химический состав природных вод

       Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5%. Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и пресными.

       В природных условиях вода всегда содержит то или иное количество примесей, и растворяя также и газы. Даже из свежевыпавшей дождевой воды можно выделить несколько десятков миллиграммов различных растворенных в ней веществ на каждый литр объема. В природных условиях вода не может сохранить «химическую чистоту». Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, она фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного свойства. В пресной воде содержание растворенных веществ обычно превышает 1 г/л. От нескольких единиц до десятков граммов на литр колеблется содержание солей в морской воде. Например, в Балтийском море - 5 г/л,  в Чёрном - 18, а в Красном море - даже 41 г/л.

       Солевой состав морской воды в основном на 89% слагается из хлоридов (преимущественно хлорида натрия, калия и кальция), 10% приходится на сульфаты (натрия, калия, магния) и 1% - на карбонаты (натрия, кальция) и другие соли.

       Пресные воды содержат обычно больше всего - до 80% карбонатов (натрия и кальция), около 13% сульфатов (натрия, калия, магния) и 7% хлоридов (натрия и кальция).

       Из ионов щелочных металлов в природных водоемах в наибольших количествах находится ион натрия, который является характерным ионом сильноминерализованных вод морей и океанов. Ионы кальция и магния в маломинерализованных водах занимают первое место. Основным источником ионов кальция является известняки, а  магния - доломиты (MgCO3 ,CaCO3). Соединения железа очень часто встречаются в природных водах.

       Ионы водорода в природной воде обусловлены диссоциацией угольной кислоты. Большинство природных вод имеют pH в пределах 6,5 - 8,5. Для поверхностных вод в связи с меньшим содержанием в них углекислоты pH обычно выше, чем для подземных.

       Соединения азота в природной воде представлены ионами аммония, нитритными, нитратными ионами за счет разложения органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами [8].

1.5. Подземные воды

1.5.1.  Грунтовая вода

       Источником пресной воды являются и грунтовые воды.

       Дождевые и снеговые воды не полностью скатываются под уклон в овраги и реки. Заметная часть их (10-15%) медленно просачивается в почву и глубже до слабо проницаемых слоёв глин и суглинков, образуя скопления грунтовой воды, которые движутся в сторону ближайшей дрены. Дренами называются любые естественные водотоки: овраги, ручьи, речки озёра, болота и искусственные осушительные канавы, каналы, колодцы, скважины, котлованы, карьеры и т. п.

       Потоки грунтовых вод существуют повсеместно, но везде они имеют разные характеристики: глубину залегания, качество, запасы. Обычно в период половодий на реках и грунтовые воды поднимают свой уровень, а межень расстояния до воды в колодцах максимально. На уровень грунтовых вод сильное влияние оказывает водоотбор.

1.5.2. Артезианская вода

       Артезианские воды (от назв. франц. провинции Артуа (лат. Artesium), где эти воды издавна использовались), подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Залегают главным образом в доантропогеновых отложениях, в пределах крупных геологических структур, образуя артезианские бассейны. Вскрытые искусственным путём Артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта. При достаточном напоре они изливаются на поверхность земли, а иногда даже фонтанируют.

      В отличие от грунтовых вод, участвующих в современном водообмене с поверхностью земли, многие Артезианские воды являются древними и их химический состав обычно отражает условия формирования.

       В пределах артезианского бассейна различают три области: питания, напора и разгрузки (рис. 1.5.2.1.). В области питания водоносный горизонт обычно приподнят и дренирован, поэтому воды здесь имеют свободную поверхность; в области напора уровень, до которого может подняться вода, располагается выше кровли водоносного горизонта. Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до этого уровня называются напором.

     Месторождения локализуются в пределах мощности зоны пресных вод - обычно в пределах 100-300 м; однако, бывает 500-700 м, а в отдельных случаях до 1000 м и более.

Рис. 1.5.2.1. Схема строения артезианского бассейна: А — пределы распространения артезианских вод: а — область питания, б — область напора, в — область разгрузки; Б — пределы распространения грунтовых вод; H1 — напорный уровень выше поверхности земли; H2 — напорный уровень ниже поверхности земли.

       В региональном гидрогеодинамическом плане в артезианском бассейне можно выделить: а) краевая зона, для которой характерно неглубокое залегание продуктивных горизонтов; б) внутренняя зона, характеризующаяся уже достаточно глубоким погружением водоносных горизонтов.

       Пресные воды верхних водоносных пластов образуются в результате инфильтрации атмосферных осадков и процессов выщелачивания горных пород. Глубокие высокоминерализованные Артезианские воды связаны с измененными водами древних морских бассейнов, находившихся в различные геологические эпохи на территории современных артезианского бассейна [8].

1.6. Состав и свойства питьевой воды

1.6.1.  Качество питьевой воды

       У нас в стране требования к питьевой воде определяются ГОСТом (вода питьевая).

       Понятие «качество» достаточно широкое и включает в себя химический состав воды, физические и органолептические свойства, бактериологическую оценку и некоторые другие показатели, регламентируемые государственным стандартом на питьевую воду. Бактериологический анализ воды проводит районная санитарно-эпидемиологическая станция (СЭС). Получив результаты анализа, и оценив их, потребитель должен знать, что общее число микроорганизмов в 1см2 воды не должно превышать 1000, а число болезнетворных бактерий (кишечной, или coli-палочек) не должно превышать   3 шт. в 1 л воды.    Вода, предназначенная для питья, должна быть бесцветной, прозрачной, без вкуса и запаха.  

        Химический состав  вод определяется растворёнными в них солями, газами и органическими веществами. Основная часть солей в воде – это карбонаты, сульфаты и хлориды кальция, магния и натрия. Общее количество растворённых солей не должно превышать 1г/л, хотя без особого вреда можно употребить и более минерализованную воду (до 2-2,5г/л).

       Важным качеством питьевых вод является жесткость. В жесткой воде плохо развариваются овощи, затруднены стирка и мытьё, на стенках посуды образуется накипь. Жесткость воды зависит от количества растворённых солей кальция магния. Повышенные концентрации сульфатов придают воде горьковатый, а хлориды – солоноватый вкус, в связи, с чем государственный стандарт на питьевую воду ограничивает содержание этих компонентов.

       В сравнительно небольших количествах в естественных, незагрязненных грунтовых водах встречаются азотосодержащие ионы: нитраты (NO3-), нитриты (NO -2 ) и ион аммония(NH +4).   Пить воду с повышенной концентрацией нитратов – подвергать себя риску онкологических заболеваний. Действующие нормы ограничивают предельно допустимую концентрацию (ПДК) азота в питьевой воде в нитратной форме до 45мг/л, в аммонийной форме – до 10 мг/л.

       Обычно в воде небольшое (до 0,1-0,3 мг/л) количество железа, марганца и некоторых других металлов. В подземных водах присутствует множество химических элементов и веществ, но в весьма низких концентрациях, свойственных сложившимся в данном районе природным условиям, а, следовательно, благоприятных для растений, животных и человека.

       Величина водородного показателя (рН) для грунтовых вод находится в пределах от 6,2 до 7,5 - это нейтральная  или слабокислая реакция воды.

       Вода, извлекаемая из водоносных горизонтов, без сомнения намного чище, чем вода, взятая из наземных водохранилищ. Так как вода достигает водного горизонта, просачиваясь через мощные слои почвы, содержание бактерий и вирусов в ней, очевидно ниже, чем в воде из наземных водохранилищ. Но грунтовая вода может оказаться загрязненной химическими веществами и микроорганизмами.

       Во многих городах грунтовые воды являются единственным источником водоснабжения. В сельских районах, где стоимость строительства и расширения водораспределительной системы очень высока, люди для удовлетворения своих потребностей в воде пользуются колодцами.

       Состав артезианской воды наиболее стабилен, не подвержен сезонным колебаниям и влиянию поверхностных загрязнений на близлежащих территориях. Вода в колодце зависит, например, от культуры вашего соседа, который неподалеку устроил туалет на своем участке, от количества удобрений на соседних полях и от много другого. Так же  артезианская вода, как правило, не содержит наиболее сложных с точки зрения водоочистки загрязнений: органических веществ, бактерий, вирусов, тяжелых металлов.

        С другой стороны, вода из скважины часто имеет повышенное содержание железа и солей жесткости.  Начиная с концентрации 1,0-1,5 мг/л вода имеет характерный неприятный металлический привкус.
Железо не только портит вкус напитков (чай и кофе пить невозможно, нельзя делать соки, компоты, квас, пиво), но и при больших концентрациях оно негативно влияет на здоровье. Высокие концентрации железа вызывают аллергические реакции, могут привести к заболеваниям крови. От «железистой» воды с концентрацией железа более 0,3 мг/л желтеют зубы. Если концентрация железа в воде превышает 1 мг/л – желтеет кожа, волосы блекнут и теряют естественный цвет, седые и светлые волосы становятся рыже- коричневыми. При концентрации более 10 мг/л волосы можно испортить за две-три недели, и никакие шампуни не помогут.
Стирки в «железистой» воде гибельна для белья - если концентрация железа в воде более 1,0 мг/л, то все белье покрывается желтыми пятнами.

       Российские санитарные нормы ограничивают концентрацию железа в воде для хозяйственно-питьевых нужд в пределах 0,3 мг/л.

       Высокое качество подземных вод обусловливает их применение в основном для питья. И требования, предъявляемые к подземным водам, определяются их основным питьевым назначением [8].

1.6.2. Источники загрязнения воды

       Загрязнение пресных подземных вод нельзя рассматривать вне связи с загрязнением других компонентов окружающей природной среды – поверхностных вод, почвы, атмосферы и атмосферных осадков. Загрязнение каждых из этих компонентов непосредственно влияет на уровень загрязнения подземных вод и имеет первостепенное значение.

       Круговорот воды в природе постоянно очищает и пополняет пресноводные системы. С осадками выпадает пресная вода, очищенная при испарении. Попадая на поверхность земли, дождевая вода захватывает частицы почвы, растворенные химикаты, детрит с питающимися им микроорганизмами. Большая часть воды впитывается в грунт, и частицы грязи, детрит и микроорганизмы отфильтровываются из нее по мере того, как она просачивается сквозь почву или пористую породу. По мере просачивания воды сквозь землю, она может растворить и вымыть некоторые минералы. В большинстве случаев минералы, вымываемые в грунтовые воды в естественных условиях, безвредны. Таким образом, грунтовая вода – это обычно пресная вода высокого качества, вполне пригодная для питья. Исключения составляют случаи, когда растворяются минералы, содержащие мышьяк или другие ядовитые элементы.    Наряду с этим, просачиваясь сквозь почву, вода уносит с собой в грунтовые воды все растворенные в ней вещества, следовательно, любое химическое вещество, примененное, размещенное, разлитое, рассыпанное на земле и попавшее в нее, может загрязнить грунтовые воды. Наиболее опасным и относительно лучше изученным является химическое загрязнение. В качестве загрязняющих здесь могут выступать самые разнообразные вещества: соли, кислоты, щелочи, газы, ионы тяжёлых металлов, нефтепродукты, пестициды и др.

   Загрязнение подземных вод определяется техногенными и природными факторами - геолого-гидрогеологические условия, минерализованные подземные и поверхностные воды и др.

       Источники поступления загрязнений в почвы, а затем и в грунтовые воды разнообразны: минеральные удобрения; соль из противогололёдных песчано-солевых смесей; автомобили - выхлоп двигателя внутреннего сгорания содержит не только сажу и газы, но и частички свинца, кадмия и других весьма токсичных тяжёлых металлов из антидетонационных присадок к бензину (например, тетраэтилсвинец); выбросы заводов и других промышленных предприятий; транспортировка, очистка, переработка, хранение и утилизация отходов; добыча полезных ископаемых; хранение, транспортировки и использования нефти и нефтепродуктов, химических реагентов, ядохимикатов; крупные животноводческие фермы и т.д.  

       Одними из загрязнителей подземных вод являются кислотные дожди. Кислотные дожди – это результат присутствия в атмосфере окислов серы и окислов азота [1].

2. Методы исследования

2.1. Физико-географическое картографирование объектов исследования

    Для создания  карты - схемы необходимо иметь точный план или карту  населённого пункта, которую можно скопировать с почвенных карт или карт землепользования, которые имеются в сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности или в администрации села. Для полного описания необходимо отметить на карте объекты исследования и расположенные рядом дороги, дома, частные земельные участки, с/х предприятия [3].

2.2. Гидрофизический анализ

Определение прозрачности воды

 Оборудование: 

        Высокий мерный цилиндр с плоским прозрачным дном, лист с текстом.

 Ход работы:

        Под дно цилиндра помещают лист. В цилиндр постепенно наливают исследуемую воду. При этом следят, чтобы текст на листе читался сквозь воду. Как только текст перестает быть различимым, воду больше не приливают. Далее замеряют уровень столба жидкости – это и будет прозрачность воды в сантиметрах.

Определение цвета воды

 Оборудование:

        2 стакана из бесцветного стекла, дистиллированная вода, белый лист.

 Ход работы:

        Цвет воды определяется при сравнении дистиллированной и исследуемой воды в двух стаканах. Их нужно рассматривать при дневном освещении на фоне белого листа сначала сбоку потом сверху.

Определение запаха воды

        Оборудование:

        Плоскодонная колба объемом 150 – 250 мл., стеклянная пластинка.

         Ход работы:

        Определение проводят в широкогорлой колбе, которую заполняют исследуемой водой примерно на 2/3 объема. Колбу накрывают стеклом, интенсивно встряхивают вращательными движениями и после этого определяют свойства запаха с помощью следующей шкалы (в баллах). Смотри в таблице 2.2.1.

       Бальная оценка интенсивности запаха производится по следующим признакам:  0 баллов – отсутствие ощутимого запаха; 1 балл – неощущаемый, определяемый только в лаборатории; 2 балла – обнаруживаемый с трудом; 3 балла – легко обнаруживаемый; 4 балла – обращающий на себя внимание; 5 баллов – сильный, высокой интенсивности. Определение запаховых характеристик воды водоема достаточно субъективно и связано с пороговой чувствительностью органов чувств самого исследователя, однако при экспресс-анализе данные показатели являются достаточно информативными.

                                                                                                            Таблица: 2.2.1.

                    Определение характера и интенсивности запаха воды

Определение массы сухого остатка в воде

 Оборудование:

        Чашка фарфоровая, мерный цилиндр на 50 мл, весы лабораторные, водяная баня.

 Ход работы:

       На весах взвешивают чистую фарфоровую чашку, записывают результат. Мерным цилиндром отмеряют 50 мл исследуемой воды и выливают ее в чашку. Чашку ставят на водяную баню, выпаривают из нее воду. После этого взвешивают чашку вместе с сухим остатком.

 Расчет:

M = (m2 – m1) * 20 (г./л.), где

m1 – масса чистой фарфоровой чашки

m2 – масса чашки с образовавшимся сухим остатком после выпаривания воды на «водяной бане».

Определение температуры воды

         Температура воды измеряется непосредственно у исследуемого объекта в заборном ведерке с помощью спиртового термометра [6].

2.3. Гидрохимический анализ

2-

2-

  2-

Определение гидрокарбонат ионов в  воде (количественный анализ)

        Вместе с карбонатными ионами они являются важнейшей составной частью химического состава природных вод. Оба этих иона находятся в равновесии между собой и угольной кислотой: H2CO3 = H+ + HCO3-  = 2H+ + CO32- . Изменение содержания одного из членов этого равновесия влечет за собой изменение другого. Эти ионы образуют карбонатную систему, имеющую большое значение в природных водах. Распределение СО2, НСО3-, СО32-  в растворе зависит от его рН. При нормальных условиях рН природных систем составляет 7,0 – 8,5. Для этой области рН основным в растворе является бикарбонат – ион: НСО3- .         Принцип метода определения гидрокарбонатов (или бикарбонатов) заключается в том, что под действием HCl происходит полное разложение гидрокарбонатов  по схеме: Ca(HCO3)2 + HCl = CaCl2 + 2H2CO3

                                                                                            2H2O + 2CO2

Конец реакции определяется по изменению цвета индикатора метилоранжа из желтого в розоватый (рН около 4,5). В случае большого количества гидрокарбонатов в воде выделяющийся СО2, удаляют из сферы реакции путем продувания воздуха из груши через пробу. Как видно из уравнения, каждая молекула  HCl вытесняет 1 молекулу CO2, то есть 1 моль/л HCl соответствует 44 г. CO2.

  Оборудование:

       Мерный цилиндр вместимостью 100 мл, бюретка вместимостью 50 мл, колба коническая вместимостью 200 мл.  Реактивы:

  Соляная кислота (0,1 моль/л), индикатор метилоранж (0,1%)Ход работы:

        В колбу на 200 мл наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 3 капли метилоранжа и титруют кислотой (допустим 0,1 моль/л) до розового цвета.

 Расчет:

       Расчет НСО3-  (Х) по формуле: Х = (ас611000)/V, где а – объем HCl, пошедший на титрование, мл; с – концентрация раствора HCl; V – объем пробы; 61 – количество НСО3- ,эквивалентное 1 мл HCl; 1000 – перевод в литры.

Определение сульфат ионов в воде (количественный анализ)

        Соли серной кислоты в природной воде встречаются в небольших количествах (до 20 – 30 мл/л). Значительное увеличение их зависит то попадания в водоём сточных вод. Сульфаты не оказывают вредного влияния на водных животных и растения даже в концентрации 1 г/л, а для карасей 10 г/л. Малые концентрации сульфатов влияют стимулирующе на жизненные процессы гидробионтов. Сульфаты играют немалую роль в возникновении сероводорода. Соли в воде много органического вещества и сульфатов, то это может привести к стойкому заражению водоёма сероводородом, что и происходит в Чёрном море.

  Оборудование:

  Пробирки, пипетка вместимостью 5 мл, пипетка вместимостью 1 мл.

  Реактивы:

  Хлорид бария (10%)

  Ход работы:

        В пробирки с помощью пипетки набирают по 5 мл исследуемой воды.                                     В каждую пробирку добавляют 3 капли хлорида бария.  

       О приблизительном содержании сульфатов судят по количеству выпавшего осадка ВaSO4. Отсутствие мути говорит о содержании сульфатов менее 5 мг/л; слабая муть, появляющаяся через несколько минут – 5-10 мг/л; слабая муть, образующаяся сразу же по прибавлении BaCI2 – 10–100 мг/л; сильная муть, сразу же оседающая, - 100 мг/л.

Определение нитрат ионов в воде

        Одной из самых распространенных форм азота в природных водах является азот нитратов NO-3.

 Оборудование:

 Пробирки, пипетка вместимостью 5 мл, пипетка вместимостью 1 мл.

 Реактивы:

 1 – процентный раствор дифениламина.

 Ход работы:

         В пробирки наливаем 2-3 мл исследуемой воды, после чего добавляем 3-5 капель дифениламина. По появлению окрашивания определяют концентрацию. Если окраска не появляется в течение 5 минут, то содержание нитратов <0,5 мг/л. Если в течение 5 мин появляется слабо голубое окрашивание – концентрация = 1 мг/л; окраска появляется в течение 1 мин в виде слабо-голубого кольца – 2,0-3,0 мг/л; окраска кольца через 5 минут переходит в ярко- синюю шириной 2,5-3 мм. Через 10 минут сверху кольца появляется слабый зеленоватый оттенок – 5,0 мг/л; снизу появляется голубое кольцо, переходящее в ярко-синее. Расслаивается  сразу. Сверху – грязно-зеленое окрашивание с верхним буроватым слоем – 10,0 мг/л.

Определение суммарного железа (Fe2+, Fe3+) в воде

        Формы железа в природных водах неустойчивы. Постоянно происходит окисление Fe2+ до Fe3+ , соединения, которого выпадают в виде бурого творожистого осадка при увеличении рН среды.

 Оборудование:

 Пробирки, колбы.

 Реактивы:

 Концентрированная соляная кислота, персульфат аммония, 50 – процентный раствор роданида калия KNCS.

 Ход работы:

                                               Таблица 2.3.2.

Определение суммарного железа (Fe2+, Fe3+)

        Для анализа готовится раствор, содержащий 10 мл исследуемой воды, 3 капли соляной кислоты. После тщательного перемешивания в пробирку добавляют несколько кристаллов персульфата аммония. Цвет и интенсивность окрашивания сравнивают с данными в таблице 2.3.2.

Определение хлорид ионов в воде (качественный анализ)

 Оборудование:

 Пробирки, пипетка вместимостью 5 мл – 3 шт., держатель, спиртовка.

 Реактивы:

 10 – процентный раствор азотной кислоты, 1 – процентный раствор перманганата калия, индикатор: йодкрахмальная бумага.

 Ход работы:

         К 1 мл анализируемого раствора прибавляют 1 мл НNO3 и 1мл KMnO4. Содержимое пробирки нагревают, а в отверстие помещают смоченную дистиллированной водой йодкрахмальную бумажку. Посинение йодкрахмальной бумаги свидетельствует о наличии в  воде хлора.

Определение уровня рН воды

  Уровень рН определяется при помощи прибора Н.И. Алямовского.

         Ход работы:

1. Пипетку на 5 мл и одну из пробирок ополаскивают небольшим объемом исследуемой воды. С помощью пипетки берут 5 мл пробы и выливают в пробирку.
2. В эту же пробирку при помощи второй пипетки прибавляют 0,3 мл комбинированного индикатора.
3. Затем содержимое пробирки аккуратно перемешивают, до равномерного смешивания индикатора с водой.
4. После этого определяют рН испытуемой жидкости путем сопоставления ее окраски с окраской эталонов стандартной шкалы.

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 [6].

3. Результаты исследований

3.1. Географическое положение объектов исследования

       Объекты исследования – колодцы и скважины села Кислянского (см. карту схему в приложении). Средняя глубина колодцев – 7-8 метров.

       К-№1 – расположен на северо-восточной окраине села, рядом с домом, мусор поблизости отсутствует, дорога располагается в 7 м.

       К-№2 – находится в центре села, рядом много мусора (пластиковые бутылки, бумага), хозпостройки в 15-20 м., колодец расположен на оживленном перекрестке.

       К-№3 – расположен на востоке села в 50 м. от реки, в 5-10 м. размещаются хозпостройки.

       К-№4 – находится на улице Чапаева, рядом с домами и постройками.

       К-№5 – недалеко от школы, вблизи автодороги, хозпостроек рядом нет.

       К-№6 – расположен недалеко от въезда в село в 10 м. от оживленной дороги и в 100 м. от животноводческой фермы.

       Ск.-№1 – находится во дворе частного дома по ул. Чапаева (18 м).

      Ск.-№2 – располагается во дворе частного дома по улице Набережная (глубина 20 метров).

       Скважины №5, 69, 150, 151 – принадлежат ЗАО «Путь к коммунизму» и используется для водообеспечения как жителей села, так и сельскохозяйственных объектов.

       Ск.-№5 – находится на территории животноводческой фермы (южная окраина села).

       Ск.-№69 – возле колхозной столовой (не далеко от школы, водоснабжение столовой и школы).

       Ск.-№150 – находится возле маслозавода, в 1 километре западнее села.

       Ск.-№151 – располагается на территории МТМ, в 300 м. севернее села.

       Скважины имеют санитарные зоны и огорожены (пятиметровый радиус вокруг скважины – 80 м. кв.).

      Вкус воды явно присутствует в пробах воды взятых из всех артезианских скважин – слабо солоноватый.

       Добыча подземных вод из нижне эоценового горизонта осуществляется в пределах – 592,5 м. куб. в сутки, 125,8 тыс. м. куб. в год. Из них: на хозяйственно бытовые нужды – 115,75 м. куб в сутки (42,26  тыс. м. куб. в год); для обеспечения водой с/х объектов – 476,75 м. куб. в сутки (83,54 м. куб в год).

3.2. Гидрофизические показатели проб воды

       Прозрачность  (см. таблица №1 в приложении) находится в пределах от 22 до 30 см. Наилучшие показатели у воды из артезианских скважин – 30 см.

       Цвет почти во всех пробах соответствует цвету дистиллированной воды, за исключением воды из колодца №3 – цвет воды светло-желтый.

       Запах во всех пробах воды не обнаружен.

       Масса сухого остатка после выпаривания проб воды колеблется в пределах 1,5 – 2,2 г/л. (см. диаграмму 3.2.1.).

      1–6:  пробы воды из колодцев.

      7-8: пробы воды из скважин №1-2 (частный сектор).

      9-12: пробы воды из артезианских скважин №151, 69, 5, 150.

3.3. Гидрохимические показатели проб воды

       Показатели рН (см. диаграмму 3.3.1.) в колодезной воде находятся в пределах 7,0-7,6. В пробе воды скважины №1 – 7,6, скважины №2 – 6,8. В пробах воды из артезианских скважин стабильны – 8,2.

      1–6:  пробы воды из колодцев.

      7-8: пробы воды из скважин №1-2 (частный сектор).

      9-12: пробы воды из артезианских скважин №151, 69, 5, 150.

       Содержание гидрокарбонат ионов (см. диаграмму 3.3.2.) находится в пределах: 172,2 – 768,2 мг/л  - в пробах воды из колодцев и скважин №1, №2, показатели артезианской воды стабильны и находятся в пределах: 414-494 мг/л.

1–6:  пробы воды из колодцев.

 7-8: пробы воды из скважин №1-2 (частный сектор).  9-12: пробы воды из артезианских скважин №151, 69, 5, 150.

       Содержание сульфат ионов (см. диаграмму 3.3.3.) наименьшее (<5 мг/л) в пробах воды из артезианских скважин, из скважины №2, из колодца №1. В остальных пробах находится в пределах: 10 – 75 мг/л.

      1–6:  пробы воды из колодцев.

      7-8: пробы воды из скважин №1-2 (частный сектор).

      9-12: пробы воды из артезианских скважин №151, 69, 5, 150.

       Содержание нитратов в пробах колеблется от 0,5 до 3 мг/л, в артезианской воде нитраты не обнаружены.

       Хлорид ионы обнаружены в пробах воды: К-№1, Ск.-№2, Ск-№5, 69, 150, 151.

       Жесткость воды: Ск.-№2, Ск-№5, 69, 150, 151 – вода мягкая; К-№1,2, Ск.-№1 – средняя; К-№3,4,5,6 – жесткость воды выше среднего.

       Ионы железа обнаружены во всех пробах, в пределах 0,05-0,5 мг/л.

4. Обсуждение результатов

       После изучения соответствующей литературы по проблеме исследования и проведения самого исследования можно утверждать, что исследуемые пробы воды: из колодцев, скважин частного сектора (глубиной 18м  и 20 м), артезианских скважин – соответствуют санитарно-гигиеническим нормам для питьевой воды.  

       Запах воды отсутствует, цвет сравним с дистиллированной водой, исключение – вода в колодце №3, где вода имеет светло-желтый оттенок, что связано с низким уровнем воды в колодце. Частицы глины и песка находятся в взвешенном состоянии и не успевают оседать, так как колодцем пользуются достаточно часто. Прозрачность воды нормальная: от 22 до 30 см (ПДК – 20 см).

       О степени минерализации можно судить по сухому остатку, который в исследуемых пробах находится в пределах 1,5 – 2,2 г/л, что так же в целом соответствует норме  (ПДК – 2 г/л).

       Вкус отличается лишь у артезианской воды – слабо солоноватый, что свидетельствует о присутствии хлорида натрия  в воде. Из-за чего многие люди не используют эту воду для питьевых целей, хотя степень минерализации в норме.

       Содержание сульфат ионов в норме: 5-75 мг/л (ПДК – 500 мг/л). Всех больше в воде из колодцев №3,4,5,6 (50-75 мг/л), что при наличии еще гидрокарбонат ионов делает воду жесткой (присутствуют соли магния и кальция соответствующих кислот). Самая мягкая вода из скважины №2 и всех артезианских скважин – в пробах воды присутствует хлорид ион, а содержание сульфатов наименьшее (5 мг/л).

       Ионы железа во всех пробах воды присутствуют и в пределах нормы: 0,05 – 0,5 мг/л при ПДК – 0,3 мг/л.

       Содержание нитратов нормальное: от 0,5 до 3 мг/л (ПДК 45 мг/л). Нитраты в артезианской воде отсутствуют, так как процесс проникновения в артезианскую воду  веществ с поверхности почвы и из самой почвы медленный.

       Значение рН так же в норме: от 6,8 – до 8,2 (ПДК: 6,2 – 8,4). Существует зависимость между уровнем рН и содержанием гидрокарбонат ионов, при уменьшении значения рН, увеличении кислотности воды, уменьшается содержание гидрокарбонат ионов (К - № 2, 3, Ск. - №2).

       Необходимо сказать, что наилучшие показатели наблюдаются в колодцах сравнительно недавно (несколько лет назад) отремонтированных и почищенных. Из этого можно сделать вывод, что если мы и дальше хотим пить чистую, безопасную для нашего здоровья воду, нам нужно прилагать собственные усилия к ее сохранению. Зачастую территория вокруг колодцев сильно загрязнена различными отходами (К -№2,3,4), в лужах рядом с ними встречаются масляные пятна. Все эти вещества могут, хотя этот процесс и медленный, попасть  в грунтовые воды, а значит и в воду колодцев.

Заключение

       В России первые законодательные «указы» о борьбе с загрязнением го родских водоемов издал Петр I в 1718 и 1720 гг. Один из них запрещал жителям Петербурга бросать мусор в реки, каналы и протоки, другой — «портить» воды Невы. В то время это было осо бенно важно, так как речная вода использовалась для питья.    Но если бы законы о воде соблюда лись на протяжении веков, перед на ми не стояли бы подобные проблемы.

       В настоящее время речную воду без тщательной очистки использовать невозможно. В сельской местности источниками питьевой воды является грунтовая (колодезная) и артезианская вода,  последнюю из-за солоноватого вкуса многие люди для питьевых целей не употребляют.

       Исследуемая вода, соответствует санитарно - гигиеническим нормам, установленным для питьевой воды, но настораживает неудовлетворительное санитарно – гигиеническое состояние прилегающей территории, что может послужить причиной загрязнения грунтовых вод (колодезной воды).

       Результаты исследования, проведенного в ходе работы над данной темой, подчеркнули ее актуальность и  необходимость дальнейшего изучения.

       По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1. Физико-химические свойства подземных вод различны, и соответствуют требованиям к питьевой воде.
2. Артезианская вода используется населением  для хозяйственных нужд и в качестве питьевой воды, сельскохозяйственными  потребителями, но ее использование ограничивает содержание хлорида натрия в воде.
3. Причинами большинства несоответствий -  является загрязнение прилегающей территории к колодцам.

        Для сохранения местных водоисточников чистыми необходимо принять  следующие меры: 1.Провести через местную печать пропаганду среди населения. 2. Очистить территории колодцев от мусора. 3. Постоянно следить за состоянием срубов колодцев.

Литература:

1. Акимова Т.А. Кузьмин А.П. Хаскин В.В. Экология. Природа. Человек. Техника: учебник для вузов – М.: Юнити – Дана, 2001 г.
2. Бухтояров А. П., Васильченко Н. К., Городянская Г. С. и др. Что имеем как храним. - Курган, 1993г.
3. Завьялова О. Г. Иванов А. Ф., Несговорова Н. П. Полевой практикум по естествознанию. - Курган: ИПКРО, 1993.
4. Каменский Г. Н., Толстихина М. М., Толстихин Н. И., Гидрогеология

          СССР, М., 1959 г.

5. Козлов О. В. Экология и здоровье человека. – Курган: Парус-М, 1994г.
6. Козлов О. В. Козлова С. В. Методы исследования экосистем водоемов: учебное пособие по экологическому практикуму. – Курган: ИПКРО, 2000г.
7. Неорганическая химия. Учебник 9 кл. Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн,                        П.А. Глориозов. – М., 1982 г.
8. Овчинников А. М., Общая гидрогеология, 2 изд., М., 1954 г.
9. Проблемы охраны окружающей среды и региональная практика экологического образования: материалы научно-практической конференции. – Курган: «Зауралье», 1999 г.
10. Степановских А.С. Общая экология. М.-Курган, 1996 г.
11. Химия: Неорганическая химия. Органическая химия: учебник 9 кл.                         Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 9-е изд. – М., 2000 г.,  - 208с.

Приложение

Карта – схема расположения скважин ЗАО «Путь к коммунизму»

                                                                                                             Масштаб 1:400

                                                                                                      Таблица №1

Характеристика проб воды

   Примечание: К - №  - номер колодца; Ск. - № – номер скважины.