Влияние использования бытового фильтра на качество питьевой воды.

Опубликовано Пахомова Светлана Андреевна вкл 17.07.2012 - 16:00

Автор:

Петрова Алёна

Текст учебно-исследовательской работы "Влияние использования бытового фильтра на качество питьевой воды". Ученица оценивает такие параметры фильтрованной и нефильтрованной воды, как цвет, прозрачность, жесткость, электропроводность , кислотность. Использует цифровые датчики кислотности и электропроводности. Обосновывает необходимость использования в её семье бытового фильтра "Аквафор".

Скачать:

Вложение	Размер
filtr	205 КБ

Предварительный просмотр:

МКОУ «Кетовская средняя общеобразовательная школа»

Учебно-исследовательская работа

Тема: Влияние использования бытового фильтра на качество питьевой воды.

Автор: Петрова Алёна

Ученица 7б класса

Руководитель: Пахомова Светлана Андреевна

Учитель биологии и географии

Кетово 2012

Содержание работы

Аннотация работы 3

Введение 4

Теоретическая часть 5

Исследовательская часть

Методика исследования 6

Результаты исследования 8

Выводы 9

Приложение 10

Использованные источники информации 15

Аннотация на учебно-исследовательскую работу

Какую воду мы пьем? Этот вопрос интересует каждого человека.

В своей работе автор описывает требования, предъявляемые к питьевой воде. Подбирает методики для оценки качества питьевой воды.

Алена применяет современные цифровые образовательные ресурсы - датчики для определения кислотности и электропроводности, пользуется материалами сети Интернет.

Проводит исследование органолептических показателей воды из частного колодца, обосновывает необходимость использования бытового фильтра, для улучшения качества воды.

Автор выходит за рамки школьной программы, знакомится с химическими понятиями.

Работа имеет практическую направленность.

Введение

Вода - наиболее распространенное на Земле вещество. Это единственное химическое соединение, которое в природных условиях существует в виде жидкости, твердого вещества (лед) и газа (пары воды). Вода играет жизненно важную роль в промышленности, быту и в лабораторной практике; она совершенно необходима для поддержания жизни организму.

Приблизительно две трети человеческого тела приходятся на долю воды, и многие пищевые продукты состоят преимущественно из воды. Человек не может прожить без воды, она является неотъемлемой частью жизни. И от того насколько высоко качество воды во многом зависит наше самочувствие. Сегодня вопрос водоочистки популярен, как никогда.

Актуальность проблемы

В селе Кетово центральным водопроводом пользуется 70% населения. Остальные берут воду из колодцев или скважин. Среди опрошенных мной жителей частного сектора, проживающих на улице Рабочая, 30% пользуются бытовыми фильтрами типа «Аквафор», «Барьер». 3% используют бутылированную воду, остальные для питья и бытовых нужд используют воду из колодцев и скважин.

Для обустройства колодцев должны соблюдаться ряд правил, которые изложены в Нормативных документах (1), например: водозаборное сооружение должно быть удалено не менее чем на 50 метров выше по потоку грунтовых вод от существующих или возможных источников загрязнения: выгребных туалетов и ям. Не должно устраиваться на участках, затапливаемых паводковыми водами, в заболоченных местах, а также ближе 30 метров от магистралей с интенсивным движением транспорта. Эти требования зачастую не соблюдаются.

В моей семье для питья и бытовых нужд используют воду из частного колодца. Питьевая вода проходит очистку бытовым фильтром «Аквафор».(см приложение №1)

В своей работе я решила исследовать качество питьевой воды и обосновать необходимость использования фильтра.

Цель работы

Оценить качество питьевой воды.

Задачи

Познакомиться с требованиями, предъявляемыми к питьевой воде.
Подобрать методики для оценки качества питьевой воды.
Провести анализ воды используемой в моей семье.
Оценить необходимость использования бытового фильтра.

Объект исследования

Питьевая вода.

Предмет исследования

Использование фильтра для улучшения качества питьевой воды.

Гипотеза

Использование фильтра улучшает качество воды из колодца.

Теоретическая часть

Ученые считают, что здоровье человека напрямую зависит от качества потребляемой им воды, а наступивший 21 век, по их словам, будет веком борьбы не за нефть и газ, а за чистую пресную воду.

В соответствии с действующими стандартами и нормами под термином «питьевая вода высокого качества» подразумевается: вода с соответствующими органолептическими показателями — прозрачная, без запаха и с приятным вкусом; вода с рН = 7—7,5 и жесткостью не выше 7 ммоль/л; вода, в которой суммарное количество полезных минералов не более 1 г/л; вода, в которой вредные химические примеси либо составляют десятые-сотые доли их ПДК, либо вообще отсутствуют (то есть их концентрации настолько малы, что лежат за гранью возможностей современных аналитических методов); вода, в которой практически нет болезнетворных бактерий и вирусов.

Контролируются такие показатели питьевой воды, как цветность, прозрачность, рН – показатель кислотности, наличие микроорганизмов, общая жесткость воды, содержание ионов тяжёлых металлов (Fe и Cr), оказывающих влияние на здоровье человека. Всего 175 показателей.

Наши органы чувств: обоняние, зрение, позволяют оценить некоторые качественные характеристики воды. Мутность воде придают микрочастицы меди, железа – красноту.

К наиболее распространенным загрязнителям воды (содержание компонентов превышает нормативы) можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения, др.

Какие же отрицательные свойства воде могут придавать те или иные компоненты в случае их содержания выше нормативов?

Присутствие в воде железа не угрожает нашему здоровью. Однако повышенное содержание железa в воде (более 0,3 мг/л) в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, органических комплексных соединений или в виде высокодисперсной взвеси придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает её вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. При употреблении для питья воды с содержанием железа выше норматива человек рискует приобрести различные заболевания печени, аллергические реакции, др.

Повышенное содержание марганца в воде оказывает мутагенное действие на человека. При уровнях в системе водоснабжения, превышающих 0,1 мг/л, марганец приводит к появлению пятен на сантехническом оборудовании и белье, а также неприятного привкуса напитков.

Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта. Вода, в 1 л которой хлоридов больше 350 мг, а сульфатов больше 500 мг, считается неблагоприятной для здоровья.

Сильно насыщенная солями вода причиняет массу неудобств: в ней труднее развариваются овощи и мясо, при стирке увеличивается расход мыла, накипь портит чайники и котлы.. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, поли- артриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде так называемую жесткость.

Исследовательская часть

1 Методика исследований

Цветность воды.

Цвет воды зависит от наличия в ней примесей минерального и органического происхождения – гуминовых веществ, перегноя, которые вымываются из почвы и придают окраску воде, от жёлтой до коричневой. Окись железа окрашивает воду в жёлто – бурый и бурые цвета, глинистые примеси – в жёлтоватый цвет. Цвет воды может быть связан со сточными водами или органическими веществами.

Оборудование: стеклянная пробирка.

Ход работы: в прозрачную стеклянную пробирку налить 8-10мл. исследуемой воды и сравнить с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Рассмотреть её на свету, определить цвет.

Прозрачность воды.

Прозрачность и мутность воды определяется по её способности пропускать видимый свет. Степень прозрачности воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц минерального и органического происхождения. Вода со значительным содержанием органических и минеральных веществ, становится мутной. Мутная вода плохо обеззараживается, в ней создаются благоприятные условия для сохранения и развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Мерой прозрачности служит высота водяного столба, сквозь который еще можно различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа. Метод дает лишь ориентировочные результаты.

Оборудование: стеклянный градуированный цилиндр с плоским дном; стандартный шрифт с высотой букв 3,5 мм.

Ход работы: определение проводят в хорошо освещенном помещении, но не на прямом свету, на расстоянии 1 м. от окна. Цилиндр помещают неподвижно над стандартным шрифтом. Цилиндр наполняют хорошо перемешанной пробой исследуемой воды, следя за чёткостью различения шрифта до тех пор, пока буквы, рассматриваемые сверху, станут плохо различаться. Высота водяного столба в сантиметрах, сквозь который текст можно прочитать, считается значением прозрачности воды.

Оценка результатов: измерение повторяют 3 раза и за окончательный результат принимают среднее значение, измеренное с точностью до 0,5 см. Вода по прозрачности бывает прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная. Так, прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см.

Мутность воды.

Оборудование: стеклянная пробирка.

Ход работы: взболтать воду и налить её в пробирку, чтобы высота воды была равна 10 см., рассмотреть воду на свету, определить уровень мутности.

Оценка результатов: мутность воды может быть слабая, заметная, сильная.

Запах воды.

Запах оценивается в баллах. Водой, не имеющей запаха, считается такая, запах которой не превышает 2 баллов. Запах обусловлен в первую очередь серо– и азотсодержащими органическими соединениями, образующимися в результате разложения органических веществ (как правило, отмершими растениями или экскрементами) в бескислородных и малокислородных условиях. Вода с выраженным запахом непригодна для жизни микроорганизмов, так как, либо ядовита, либо не содержит кислорода.

Оборудование: коническая колба ёмкостью 150–200мл.

Ход работы: 100 мл исследуемой воды при комнатной температуре наливают в колбу. Накрывают притертой пробкой, встряхивают вращательным движением, открывают пробку и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 60°С на водяной бане и также оценивают запах.

Интенсивность запаха воды определяют при 20 и 60С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям таблицы. Запах питьевой воды не должен превышать 2 балла

Оценка результатов: запах определяется в баллах.

Жесткость воды.

Жесткая вода наносит огромный вред бытовой и отопительной технике известковыми отложениями; меняет вкус и аромат чая и кофе; увеличивает расход мыла; влияет на состояние кожи и волос; делает ткань грубой и неэластичной.

Оборудование: стакан, моющее средство.

Ход работы: набрать в стакан 2/3 воды добавить 3 капли моющего средства и взболтать.

Оценка результатов: если пена обильная – вода мягкая, если пена не растёт “свернулась” – вода жёсткая.

Кислотность воды.

Характеристика измеряется величиной рН, то есть мерой активной кислотности, которая обусловливается наличием в воде активных ионов водорода. Вода хозяйственно-питьевого назначения должна иметь величину рН = 6,5-8,5. В большинстве случаев характеристики воды природных источников с этой точки зрения не выходят за пределы нормы.

Оборудование: программное обеспечение LabQuest (Vernier LabQuest Emulator), УИОД,

датчик кислотности.

Электропроводность воды.

Это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Благодаря этой зависимости, по величине электропроводности можно с определенной степенью погрешности судить о минерализации воды.

Оборудование: программное обеспечение LabQuest (Vernier LabQuest Emulator), УИОД, датчик электропроводности.

2 Результаты исследований

По литературным источникам мы выяснили, что показателей для определения качества воды много. Мы оценили 8 из них. (таблицу см. в приложении №2).

Визуально оценили цвет, прозрачность, осадок и мутность воды. Вода из скважины имеет желтоватый оттенок, слабую мутность, фильтрованная вода прозрачна и бесцветна (фото см в приложении №3). Желтый цвет образуется из-за присутствия частичек глины, в результате фильтрации воды через грунт. Через 10 часов в воде из колодца образуется осадок. Оба образца не имеют выраженного запаха.

Жесткость воды мы оценили, используя моющее средство AOS. На 30% больше пены образуется в воде, пропущенной через фильтр. (фото см приложение №4).

Кислотность образцов нейтральная.

После использования фильтра электропроводность уменьшается в 6,5 раз.

3 Вывод

В ходе проведенного исследования мы выяснили, что органолептические свойства образцов воды отличаются. После фильтрации исчезает мутность, вода становится прозрачной, значит, фильтр удаляет взвешенные частицы.

Фильтр смягчает воду, удаляя соли жесткости. А это очень важно, так как потребление воды с повышенной жесткостью является причиной накопления солей в организме, что может привести к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), образованию камней в почках, желчном и мочевых пузырях. Использование жесткой воды при стирке приводит к перерасходу моющих средств, оставляет налет на нагревательных элементах стиральной машины, белье.

Фильтрованная вода обладает меньшей удельной электропроводностью. А электрическая проводимость природной воды зависит в основном от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей). Химический анализ воды мы не проводили, поэтому не можем говорить о том, какие минеральные вещества содержатся в воде из колодца и фильтрованной воде.

Таким образом мы подтвердили свою гипотезу – использование бытового фильтра «Аквафор» улучшает некоторые показатели качества воды из колодца.

Приложение №1

Фильтр «Аквафор».

Главное отличие фильтров аквафор от всех остальных – начинка. В ней находятся запатентованные волокна АКВАЛЕН.

Вещества семейства АКВАЛЕН – волокнистые материалы, обладающие за счет своего строения повышенной площадью поверхности на грамм материала. При движении воды вдоль волокон реализуется капиллярный эффект, что приводит к повышению водопроницаемости сорбирующей среды.

АКВАЛЕН-2 – новый волокнистый сорбент, полученный на основе полиакрилонитрила (патент РФ №2262557), разработчиком и производителем которого является аквафор. На сегодняшний день во всех производящихся фильтрах аквафор содержатся волокна АКВАЛЕН-2.

В традиционных фильтрах содержится ионообменная смола – вещество, позволяющее задерживать ионы тяжелых металлов в обмен на ионы натрия или водорода. Она представляет собой шарики, изготовленные из полимерных материалов (ионитов). Иониты способны поглощать из воды ионы различных веществ, отдавая взамен "запасенные" ранее ионы.

АКВАЛЕН-2 качественно отличается от обычной ионообменной смолы: при той же массе число активных ионообменных групп в нем увеличено в десятки раз за счет волокнистости материала.

АКВАЛЕН «узнает» тяжелые металлы

АКВАЛЕН-2 обладает гидрофильными свойствами, то есть вода проходит сквозь этот материал без препятствий, при этом ионы тяжелых металлов необратимо и поглощаются сорбентом за счет специфического взаимодействия с ионообменными группами.

Необходимые организму кальций и магний при этом остаются в воде, так как их катионы имеют меньший радиус и обладают меньшим сродством к ионогенным группам волокна, чем ионы тяжелых металлов. Фильтры для воды аквафор делают воду не только чистой, но и полезной, сохраняя привычный минеральный состав воды.

Безопасное серебро

Серебро – бактерицид, известный еще с древних времен, наши бабушки обязательно помещали в кувшин с кипяченой водой серебряную ложечку или какой-нибудь другой серебряный предмет. Чтобы в самом фильтре не развивались удаленные из воды и поглощенные сорбентом бактерии, аквафор добавил в него серебро.

Приложение №2

Таблица «Основные показатели исследуемых образцов»

показатели	Вода из скважины	Вода, пропущенная через фильтр «Аквафор»
Цветность	Желтоват.	Бесцветн.
Прозрачность	26 см	30 см
Мутность	Незначительная	Слабая
Запах	2	2
Жесткость	Средней жесткости	мягкая
Кислотность	7 рН	~7,5 рН
Электропроводность	7506 мкС/см (µS/см)	1166 мкС/см (µS/см)