Изучение качества питьевой воды из различных источников водоснабжения г. Славянска - на - Кубани

Изучение качества питьевой воды из различных источников  водоснабжения

г. Славянска - на - Кубани 

Содержание

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

Глава I.  Теоретические и методические основы исследования качества питьевой воды. …………………………................................................................6                                                      

1. Основные компоненты загрязнения питьевой воды………………….6                                            

1.2.Основные источники загрязнения питьевой воды………………….......8                                              

1.3.Основные способы очистки питьевой воды. ……………………………9                                                        

1.4.Показатели качества питьевой воды…………………………………....10                                                                    

Глава II. Исследование качества питьевой воды г. Славянска-на-Кубани. …10                          

2.1. Методика исследования качества питьевой воды…………………….11

2.2. Результаты исследования качества питьевой воды в

       г. Славянске – на - Кубани ……………………………………………..12

     2.2.1.Определение физических свойств…………………………………12

     2.2.2. Определение жесткости воды……………………………………..13                                                                                

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

Список используемой литературы. ……………………………………………15

Приложение………………………………………………………………………16                                                                  

Введение

                     «Вода! У тебя нет ни вкуса,

                           ни цвета, ни запаха,

                       тебя невозможно описать,

             тобою  наслаждаются, не ведая,

                что ты такое.

                                                                                 Нельзя сказать, что ты необходима  для жизни,                                                                                                 ты – сама жизнь…»                                                                                           

Антуан де Сент-Экзюпери

   Актуальность исследования. Вода жизненно необходима. Она нужна везде – в быту, сельском  хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем всё 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; она составляет примерно 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела. При резком сокращении потребления воды человек заболевает или его организм начинает хуже функционировать. Вода необходима для поддержания всех обменных процессов, она принимает участие в усвоении питательных веществ клетками. Более 85 % всех обменных процессов нашего организма происходит в водной среде, поэтому недостаток чистой воды неизбежно приводит к образованию свободных радикалов в крови человека, что приводит к преждевременному старению кожи и, как следствие, образованию морщин. Потребление чистой воды обеспечивает нормальную работу внутренних органов. Она сохраняет гибкость Вашего тела, смазывает ваши суставы и помогает проникновению питательных веществ. Хорошее снабжение организма чистой водой помогает бороться с избыточным весом. Чистая питьевая вода также повышает защиту организма от стресса. Она разжижает кровь, борется с усталостью, помогает сердечно сосудистой системе, борется со стрессом. Здоровый образ жизни основан на правильном питании, активности и потреблении чистой воды. При таком большом значении воды для человека, она должна быть соответствующего качества. Если же вода содержит какие-либо вредные вещества, то они будут неизбежно распространенны по всему организму. [Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А.]

Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время питьевая вода – это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. Понятие «питьевая вода» сформировалось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению.

Питьевая вода – вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживанию) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и  бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. [СанПиН 2.1.4.1074-01]

Исходя из актуальности исследования определена тема исследования «Изучение качества питьевой воды из различных источников водоснабжения г. Славянска – на – Кубани».

Цель исследования: изучение качества питьевой воды г. Славянска – на – Кубани на основе комплексной  методики.

Объект исследования: качество питьевой воды,  питьевая вода г. Славянска – на – Кубани.

Предмет исследования: образцы питьевой воды различных районов г. Славянка – на – Кубани, показатели  качества питьевой воды.

Проблема исследования:  чем определяется качество питьевой воды;

 пригодна  ли  вода, которую используют в г. Славянске-на-Кубани для питья и каково ее качество.

Гипотеза исследования: качество питьевой воды определяется соответствующими показателями физических свойств воды и жесткости воды;

если очистку воды проводить эффективными методами, то ее качество будет удовлетворять требованиям.

Задачи исследования:

1. Выявить основные компоненты и источники загрязнения питьевой воды.
2. Определить основные показатели качества питьевой воды.
3. Рассмотреть методику исследования качества питьевой воды.
4. Провести исследование  качества питьевой воды в  г. Славянске - на – Кубани.
5. Проанализировать возможные способы улучшения качества воды и выработать рекомендации по их применению.

Для решения поставленных задач в данном исследовании использовались  следующие методы:

1. анализ научной литературы по проблеме исследования;
2. наблюдение;
3. сравнение;
4. описание явлений;
5. исследование (эксперимент);
6. методы математической статистики  обработки результатов исследования.

Организация и база исследования. Исследование проводилось  в период с  01 июня  по 01 октября 2009 года. Пробы воды брались в шести районах г. Славянска-на-Кубани:

1. Улица Красная;
2. Улица Батарейная;
3.  Улица Зеленского (посёлок Кубрис);
4. Улица Пролетарская;
5. Улица Дружбы народов  (промышленная зона);
6. Улица Полевая (микрорайон школы, п. Совхозный).

Первый этап был посвящен изучению научной и методической литературы по теме исследования.

На втором этапе была разработана программа исследования качества питьевой воды г. Славянска – на – Кубани.

Третий этап – исследование качества питьевой воды.  

Практическая значимость состоит в том, что сформулирована   гипотеза исследования, на основе которой проведено исследование качества питьевой воды г. Славянска – на – Кубани. Разработаны рекомендации по  очистке питьевой воды.

Обоснованность  и достоверность результатов исследования

обеспечивается ориентацией на общепринятые показатели качества питьевой воды; применяемость комплекса методов; целенаправленным анализом научной литературы по решению проблемы качества питьевой воды.

Результаты докладывались на школьном этапе конкурса «Я – исследователь» в октябре 2009 года.

 В композиционном отношении работа имеет следующую структуру:

1. во введении определили актуальность исследования,  объект, предмет, сформулированы задачи исследования;
2. в Главе I даны характеристики теоретических и методических основ исследования качества  питьевой воды;
3. в Главе II представлено содержание и результативность опытно-экспериментальной работы по исследованию качества питьевой воды в г. Славянске – на – Кубани;
4. заключение.

Глава I

Теоретические и методические основы исследования качества питьевой воды

1.1.Основные компоненты загрязнения питьевой воды

Проблема чистой воды стала одной из важнейших в наше время. Научный прогресс, значительно облегчив нашу жизнь, породил другую проблему – загрязнение окружающей среды. Попить воды просто из-под крана сегодня решится далеко не каждый, и правильно сделает. Конечно, всё может обойтись и без фатальных последствий, но это уже очень напоминает игру в «русскую рулетку».

Итак, что же за опасности подстерегают нас в воде из-под крана?

К наиболее распространённым загрязнениям воды можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, различные органические         соединения.[ОлдакП.Г.]                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Присутствие железа в воде здоровью не угрожает. Однако, при повышении содержания железа (более 0,3 мг/л), гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов органических комплексных соединений придаёт воде неприятную красно-коричневую окраску и вызывает ухудшение вкуса. При длительном употреблении внутрь воды с содержанием железа выше нормы, человек рискует приобрести различные аллергические реакции, заболевания печени, крови, нарушения репродуктивной функции.  

Повышенное содержание марганца приводит к анемии, нарушению функционального состояния центральной нервной системы. Некоторые врачи говорят о мутагенном влиянии на человека повышенного содержания марганца в воде, при беременности увеличивается вероятность патогенных родов, мертворождения.

При повышенном содержании солей серной и соляной кислот (сульфаты и хлориды) вода приобретает неприятный солёный или горько-солёный привкус. Употребление такой воды приводит к нарушениям работы желудочно-кишечного тракта.  Вода, в которой содержится более 350 мг хлоридов, а сульфатов более 500 мг на литр, считается неблагоприятной для здоровья.

Содержание в воде катионов кальция и магния придаёт воде так называемую жёсткость. Оптимальный уровень жёсткости: 3,0 – 3,5 мг/л  (моль/метр кубический). Постоянное употребление воды с повышенной жёсткостью ведёт к накоплению солей в организме, а в конечном  итоге к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Повышенное содержание фтора приводит к крапчатости эмали зубов, увеличивается выведение кальция с мочой, уменьшается содержание кальция и фосфора в костях (что приводит к их хрупкости), подавляется иммунная реактивность, происходят морфофункциональные изменения в почках и печени. Однако, низкое содержание фтора  тоже не слишком хорошо – вода отвечает за состояние зубов человека. От того, сколько фтора в неё содержится, зависит частота заболевания кариесом. Считается, что фторирование воды способствует профилактике кариеса, особенно для детей. Для того, чтобы вода не нанесла вред, содержание фтора в ней должно быть в пределах 0,7–1,5 мг/л.

Наличие в воде сульфидов (сероводорода) придаёт воде неприятный запах и вызывает раздражение кожи.

Мышьяк вызывает расстройства центральной и периферической системы, с последующим развитием полиневритов. Безвредной признана концентрация мышьяка 0,05 мг/л.

Длительное поступление стронция в организм в больших количествах (более 7 мг/л) приводит к функциональным изменениям печени.

Алюминий, накапливаясь в организме, может стать причиной старческого слабоумия, повышенной возбудимости, неврологического изменения, связанного с болезнью Паркинсона. У детей алюминий вызывает нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевания почек, печени, колиты. [Пышнограева И.]

Существует такой показатель как перманганатная окисляемость, который характеризует меру наличия в воде органических (бензин, керосин, фенолы, пестициды, гербициды, бензол) и окисляемых неорганических веществ (соли железа, нитриты, сероводород). Органические вещества, обуславливающие повышенное значение перманганатной окисляемости, отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию, а также на центральную нервную и иммунную системы человека.  

Это всё так называемые химические загрязнения. А ведь есть ещё и органические. Это бактерии, которые вызывают различные заболевания. Например: через загрязнённую воду передаются такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, водная лихорадка, полиомиелит. Да и элементарное расстройство желудка – не самая приятная вещь. К счастью, бактерии погибают при простом кипячении.

В течение многих лет для обеззараживания воды применялся хлор, считавшийся самым эффективным средством. Однако хлор не только уничтожает бактерии, но и вступает в химические реакции с другими веществами, образуя при этом не менее опасные для здоровья соединения. Именно эти хлорорганические соединения (образующиеся при кипячении хлорированной воды) в частности могут приводить к хроническим нефритам и гепатитам, токсикозам беременности, развитию диатеза у детей. Кроме того, хлор, как более активный элемент, вытеснят из организма йод, ослабляя тем самым функциональное состояние щитовидной железы. Ну а если в воде, помимо хлора, содержится ещё и фенол, то два этих элемента образуют особенно токсичные и опасные для здоровья хлорфенольные соединения. И это ещё не весь перечень веществ, который может оказаться в вашем стакане. Список можно продолжить до бесконечности. [Шаброва Е.В.]

Вы ещё не передумали пить воду из-под крана?

1.2. Основные источники загрязнения питьевой воды

Коммунальные стоки – содержат как химические, так и микробиологические загрязнения и представляют серьёзную опасность для здоровья человека. Обитающие в них бактерии и вирусы являются причиной опасных заболеваний: сыпного тифа и паратифа, сальмонеллеза, бактериальной краснухи, эмбрионов холеры, вирусов вызывающих воспаления околомозговой оболочки и кишечных заболеваний. Такая вода может быть переносчиком яиц глистов (солитеры, аскариды и власоглавы). В коммунальных стоках присутствуют также токсичные детергенты (моющие вещества), сложные ароматические углеводороды (САУ), нитраты и нитриты.

Промышленные отходы – в грунтовых водах присутствуют в несколько меньших количествах, чем в поверхностных водах. Большинство этих отходов направляются прямо в реки. Кроме того, промышленные пыль и газы, оседают непосредственно или в соединении с атмосферными осадками и накапливаются на поверхности почвы, растениях, растворяются и проникают вглубь. Промышленные пыль и газы переносятся на сотни километров от источника эмиссии. К промышленным загрязнениям почвы относятся также органические соединения, образующиеся при переработке овощей и фруктов, мяса и молока, отходы пив-заводов, животноводческих комплексов. Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Проникающая способность очень высока: поражаются все внутренние органы и плод. Удаление из организма через кишечник, легкие и почки приводит к нарушению деятельности этих органов. Накапливание в организме следующих элементов приводит к:

1. Поражению почек – ртуть, свинец, медь.
2. Поражению печени – цинк, кобальт, никель.
3. Поражению капилляров – мышьяк, висмут, железо, марганец.
4. Поражению сердечной мышцы – медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть.
5. Возникновению раковых заболеваний – кадмий, никель, кобальт, радиоактивные изотопы. [Пышнограева И.]

1.3. Основные способы очистки питьевой воды

Подбирая систему водоочистки для своего жилища, надо отдавать себе отчёт в том, что вода будет использоваться как в хозяйственно-бытовых целях, так и для питья,  приготовления пищи. Задачу доведения качества воды до уровня, оптимального для каждого из её применений, решают с помощью соответствующих систем водоочистки. Такие системы подразделяют на те, которые устанавливаются там, где вода поступает в дом, и на те, которые ставятся в точке пользования, например, на кухне. Первые делают воду «хозяйственно-бытовой»: с ней нормально работает стиральная машина, можно помыть посуду, ополоснуться под душем. Вторые  «готовят» питьевую воду. Требования к чистоте воды в первом и во втором случаях должны быть разные. Иначе либо питьевая вода расточается на хозяйственные надобности, либо для питья используется вода, не прошедшая должной очистки. На входе в систему водоснабжения квартиры желательно поставить фильтр грубой очистки, с сеткой из нержавеющей стали или полимерными картриджами, которые могут задержать взвесь и ржавчину. Это нужно для того, чтобы продлить жизнь сантехники. Вы уменьшите внутреннюю коррозию смесителей, которые очень плохо реагируют на попадание частиц, керамика сантехники будет менее подвержена налётам ржавчины и солей жёсткости. Иногда для фильтра нет места у водопроводного стояка. Тогда можно поставить совсем небольшое устройство из латуни, называемое «грязевиком» и избавляющее воду от грязи и ржавчины. Однако фильтры грубой очистки не могут помочь в устранении неприятных привкусов. По большому счету, хороший прибор должен с минимальной громоздкостью давать максимальную очистку. Желательно выбрать фильтр, работающий постоянно, чтобы избежать размножения бактерий в самом фильтре. Рекомендуется пользоваться теми фильтрами, которые прошли тесты на соответствие государственным стандартам. Хороший фильтр не меняет естественный минеральный состав воды, которая поступает в организм человека. Цель установки домашнего фильтра состоит в том, чтобы вернуть нашей питьевой воде её первоначальное качество. В одной отделённой квартире воду можно сделать пригодной для питья и приготовления пищи с помощью бытовых картриджных фильтров «Родничок», «Барьер», импортные фильтры-кувшины (стаканы). Такие фильтры пригодны в случае, если расход воды не более 5-10 л/час. В фильтрах «Родничок» используется картридж на основе угля, покрытого серебром. Такой фильтр способен обеззараживать воду. Фильтры «Барьер» существуют в двух вариантах – на основе угля и комплексного сорбента (обезжелезиватель – седимент и умягчитель на основе цеолитов). В квартире (офисе) также возможна установка по комплексной очистке воды (автомат очистки воды), который не только очистит воду, но и подогреет (охладит) её до нужной температуры.

        Серебро – это единственный существующий в природе безвредный консервант, который одновременно является одним из элементов, совершенно необходимых для жизнедеятельности живого организма. Серебро – это питание клеток нашего мозга, печени, это прочность наших костей, это сияние радужной оболочки наших глаз. Кроме того оно – активный борец с любым видом болезнетворных бактерий, серебряная вода является прекрасным средством лечения белокровия. Серебро активно борется с раковой клеткой, и практически нет ни одного заболевания, которое так или иначе не лечилось бы с помощью серебра. [Шаброва Е.В.]

1.4. Показатели качества питьевой воды

Существуют главные показатели качества питьевой воды. Их можно разделить на группы:

1. Органолептические показатели (привкус, запах, цвет, мутность);
2. Токсикологические показатели (алюминий, фенолы, свинец, мышьяк, пестициды);
3. Показатели, которые влияют на органолептические свойства воды (рН, марганец, жёсткость общая, нефтепродукты, кальций, железо, нитраты, магний, окисляемость перманганатная, сульфиды);
4. Химические вещества, образующиеся при обработке воды (остаточный хлор, хлороформ, серебро);
5. Микробиологические показатели (термолерантные колиформы, ОМЧ).

Опыт работы в анализе качества питьевой воды показал, что к наиболее распространённым загрязнителям воды относятся: железо, сульфиды, марганец, органические соединения, фториды, соли кальция и магния, др.

Глава II

Исследование качества питьевой воды г. Славянска-на-Кубани

        Основной задачей данного исследования является изучение состава питьевой воды Г. Славянска-на-Кубани. В результате работы необходимо выяснить качество питьевой воды по следующим параметрам: физические свойства, жёсткость воды. А также сравнить полученные результаты с нормами, которые определены государственным стандартом.

        Для исследования были взяты пробы воды в шести районах г. Славянска-на-Кубани:

7. Улица Красная;
8. Улица Батарейная;
9.  Улица Зеленского (посёлок Кубрис);
10. Улица Пролетарская;
11. Улица Дружбы народов  (промышленная зона);
12. Улица Полевая (микрорайон школы, п. Совхозный).

Определения жесткости воды, хлорид-ионов и ионов железа проводились количественно, а определения солей аммония и нитритов - качественно. Все определения проводились по государственным стандартам.

2.1. Методика исследования качества питьевой воды

 Определение физических свойств. Определение запаха

        Характер и интенсивность запаха определяются органолептически.

Запахи воды по характеру разделяют на 2 группы:

1. Запахи естественного происхождения  (от живущих в воде организмов, влияния берегов,  дна, почв).
2. Запахи искусственного происхождения (от промышленных сточных вод, обработки воды регентами на водопроводе и т.д.).

Определение жёсткости воды. Методика определения жёсткости воды.

При определении использовали следующие материалы:

Бюретка 25 мл, пипетка 5 мл ,100 мл.

Колбы конические вместимостью 250 мл.

Капельница.

Трилон Б (комплексон III, двунатриевая соль, соль этилендиамин тетрауксусной         кислоты).

Аммиачно-буферный раствор.

Хром тёмно-синий кислотный (индикатор). 

Проведение анализа.

В колбу ёмкостью 250 мл отбирали 100 мл анализируемой жидкости, добавляли 5 мл аммиачно-буферного раствора и 6-7 капель индикатора хромтёмно-синего кислотный. (приложение 1)

В присутствии солей жёсткости раствор окрашивался в розово-красный цвет. После этого пробу титровали 0,01Н раствора трилона Б до перехода окраски от розово-красной до синевато-сиреневой.

Жёсткость воды определяется по формуле: Ж=А/10

Где А- количество мл 0,01Н раствора трилона Б, пошедшего на титрование пробы. Метод определения жёсткости воды основан на образовании прочного комплексного соединения трилона Б с ионами кальция и магния.

Определение проводилось титрованием пробы трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора.

1. Результаты исследования качества питьевой воды

г. Славянска-на-Кубани

Определение физических свойств. Определение запаха

Оценка интенсивности запаха проводилась по шкале от 0 до 5 баллов. В результате исследования были получены следующие результаты:

Таблица № 1.

Физические свойства воды.

Норма по ГОСТ – 2 балла.

Вода с улицы Красной, улицы Батарейной и улицы Полевой (вода в средней школе № 6) запаха не имеет, интенсивность запаха оценивается в один балл (очень слабый).

Вода с улицы Зеленского по интенсивности запаха оценивается в 2 балла (слабый), по характеру запаха - неопределённый.

Вода в районе улиц Пролетарской и Дружбы народов по интенсивности запаха оценивается в 3 балла (заметный), а по характеру - плесневелый.

По ГОСТ норма 2 балла.

Таким образом, по физическим показателям наиболее пригодна для питья вода центральной части города, Северного административного округа и п. Совхозного, а наименее пригодна вода в районе улиц Пролетарской и Дружбы народов.

Определение жёсткости воды

 В результате проведённого исследования были получены следующие результаты:

Таблица № 2.

Жёсткость воды.

Норма по ГОСТ – 7 мг-экв/кг.

Диаграмма 1

      Наименьшее содержание солей кальция и магния в питьевой воде посёлка Совхозного (МОУ СОШ № 6) и поселка Кубрис. Оно составляет 0,67 мг-экв/кг, а наибольшее - в питьевой воде улицы  Пролетарской 0,88 мг-экв/кг и промышленной зоны – 0,90 мг-экв/кг.

Если сравнить данные с государственным стандартом, общая жёсткость не должна быть выше 7,00 мг-экв/кг, то можно сделать вывод, что питьевая вода в г. Славянске-на-Кубани достаточно мягкая и не требует дополнительного смягчения.

Заключение

Потребность в воде растёт, а запасы пресной воды сокращаются, ухудшается её качество. Это связано со способностью воды растворять различные газы и минеральные соли. С осадками и поверхностными стоками загрязняющие вещества попадают в водоёмы, кроме того, происходит их непосредственное загрязнение и нарушение гидродинамического режима. Нарушение природных процессов приводит к катастрофическим последствиям: непродуманная мелиорация и выкачивание подземных вод – к поступлению солёных вод на место пресных, засолению почв; создание крупных водохранилищ – к заболачиванию; вырубка лесов и осушение болот – к уменьшению речного стока; поступление биогенных элементов (P, N ) вследствие неумеренного применения минеральных удобрений стали причинами антропогенного эвтрофирования водоёмов.

Так как вода имеет большое значение для человеческого организма, то необходимо следить за её качеством. Проведя контроль качества воды в отдельно взятой местности, можно сделать следующие выводы и рекомендации:

1. В целом качество  воды г. Славянска-на-Кубани удовлетворительное.
2. Для устранения избыточного содержания железа необходимо производить ремонт и замену старых водопроводных труб.
3. Для исключения попадания соединений азота в почву разумно использовать удобрения.
4. В жилых домах для очистки воды от механических и химических примесей использовать бытовые установки с различными фильтрами.

Список  литературы

1. Вода питьевая. Методы анализа. Государственный комитет стандартов советов Министров СССР. Москва, 1974 г.
2. Олдак П.Г. Современное производство и окружающая среда. М., Наука, 1979
3. Пышнограева И. Компания «Ключ – С», филологическое общество «Слово», «Химия. Справочник школьника». М., 1995
4. Санитарные правила и нормы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды центральных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». М., 2002
5. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию. М., Высшая школа, 1994
6. Шаброва Е.В. Современные экологические проблемы с точки зрения химика // Ж. «Химия в школе», 1996,  № 1.