Анализ водопроводной воды в Московском районе г.Казани

Исследовательская работа

 Анализ водопроводной воды Московского района города Казани.

         Руководитель:

                     Учитель химии гимназии №75

                                                                     Московского района

                                                                     Сергеева Ирина Юрьевна

Казань 2008

Оглавление

Введение………………………………………………………………………2

Основная часть ……………………………………………………………….4

Заключение……………………………………………………………………11

Список используемой литературы ……………………………………….....12

Введение

Вода, как самый распространенный в биосфере планеты  Земля минерал, как среда, в которой зародилась жизнь на Земле, как самое загадочное по своим физико-химическим свойствам вещество, было, остается и будет объектом пристального внимания исследователей.

Мало кто в наши дни сомневается, что вода, которую мы пьем и используем в быту, нуждается в дополнительной очистке, откуда бы она ни поступала – из колодца, артезианской скважины или водопровода. По статистике Госстроя России, в аварийном состоянии сейчас находится около 40 % городской водопроводной сети (www.c-o-k.com.ua/content/view/191/0/), не говоря уже о загородных поселках, где качество природной воды зачастую выходит за пределы санитарных норм. По санитарным нормам любая вода, которая течет из крана, должна отвечать стандартам питьевой воды.

Вода жизненно необходима. Она нужна везде – в быту, в сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода.

В результате производственной деятельности человека изменяется состояние природной среды. Чтобы проследить влияние антропогенных источников загрязнения окружающей среды, исследователи проводят систематические наблюдения за изменением состояния биосферы.

Вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Болезни, передаваемые  через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей. Качество воды определяется по наличию в ней химических включений, которые раньше всего обнаруживают наши органы чувств.

Сегодня, как никогда, нашему организму очень важно получать чистую воду со сбалансированным минеральным составом. Вода должна быть соответствующего качества. Прежде всего, нас заинтересовал вопрос о том, что же входит в состав воды. И полностью ли она соответствует санитарным нормам. В связи с этим мы поставили  перед собой цель: проанализировать водопроводную воду Московского района города Казани и изучить ее состав. В связи с целью работы были сформулированы следующие задачи:

1. Определение органолептических показателей (запах, привкус, цветность, мутность).

2. Исследование качества воды по показателям: жесткость, водородный показатель (рН), качественных реакций на содержание катионов и анионов (нитраты, фосфаты,  ионы кальция, хлора,  сульфатов, железа).

3. Проследить динамику изменения качества водопроводной воды.

Основная часть

Органолептические показатели (мутность, прозрачность, цветность, запахи и привкусы) воды, потребляемой для хозяйственно-питьевых целей, определяются веществами, встречающимися в природных водах, добавляемыми в процессе обработки воды в виде реагентов и появляющимися в результате бытового, промышленного и сельскохозяйственного загрязнения водоисточников. К химическим веществам, влияющим на органолептические показатели воды, кроме нерастворимых примесей и гуминовых веществ относятся встречающиеся в природных водах или добавляемые в них при обработке хлориды, сульфаты, железо, марганец, медь, цинк, алюминий, гекса- мета- и триполифосфат, соли кальция и магния. Допустимые концентрации химических соединений, попадающих в природные воды с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками, устанавливаются для источников централизованного водоснабжения Министерством здравоохранения и фиксируются как предельно допустимые концентрации (ПДК) в Санитарных нормах и правилах.

Прозрачность. Количественное определение прозрачности производят в приборе, представляющем градуированный цилиндр со съемным плоским пришлифованным дном. Исследуемую воду перед определением хорошо взбалтывают и наливают в цилиндр. Затем ставят цилиндр неподвижно над шрифтом для определения прозрачности так, чтобы шрифт находился в 4 см от дна. Добавляя или отливая воду, находят предельную высоту столба воды, при которой возможно чтение шрифта. Определение производят в хорошо освещенном помещении на расстоянии 1 м от окна, не на прямом свету. ( Муликовская Е.П. Резников А.А.,., Соколов И.Ю., Методы анализа природных вод, Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, Москва)

Цветность. Определение цветности производят в прозрачной воде. Если вода непрозрачна, ее фильтруют. Пробирку наполняют исследуемой водой, ставят на белую бумагу и, глядя сверху, определяют цветность.

Запах. Определяют при нагревании ее до температуры 500 -  600. Для этого наполняют водой пробирку, нагревают ее и закрывают корковой пробкой. Затем взбалтывают, открывают пробку и определяют запах.

Вкус. Для этого необходимо нагреть воду до 300, набрать в рот приблизительно 15 мл и держать во рту несколько секунд.

Проделав опыты на определение прозрачности, цветности, запаха и вкуса, нами было  замечено, что через цилиндр, наполненный водой, можно прочитать текст. Следовательно, вода прозрачна. Она не имеет цвета, что подтверждает еще раз прозрачность. Запах отсутствует. Присутствует хлорный привкус.

Водородный показатель рН большинства природных вод близок к 7. Для воды хозяйственно-питьевого назначения он должен находиться в пределах 6,5-8,5. рН – определяется с помощью электронного прибора рН-метра. В ходе исследований мы получили рН =7,6.

Жесткость воды, по-видимому, не является вредной для организма, однако наличие ионов кальция и магния в воде в большом количестве нежелательно, так как делает ее непригодной для хозяйственно-бытовых нужд.

Следующий этап проделывание опытов:

Опыт 1. Обнаружение катионов калия.

Реагент: гексанитрокобальтат  (III) натрия (40 г Na3[Co(NO2)6] растворить в 100 мл H2O).

Условия проведения реакции:

рН = 4 – 5 (поддерживают введением уксусной кислоты).

Температура комнатная.

Осадок растворим в кислотах.

Выполнение анализа:

В пробирку помещают 10 мл пробы (рН = 4 – 6). Прибавляют 5 мл реагента. Через 2 -3 мин проводят визуальное наблюдение. Если выпадает желтый осадок, то концентрация ионов калия более 0,1 мг:

2К+ + Na+ + [Co (NO2)6]3- = K2Na[Co(NO2)6]↓.   (желтый)

Если при встряхивании пробирки заметно помутнеет раствор, то концентрация ионов калия больше  0,01 мг.

Опыт 2. Обнаружение катионов кальция.

Реагенты: оксалат аммония (35 г (NH4)2C2O4 растворить в воде и довести до 1 л); уксусная кислота (120 мл ледяной CH3COOH довести дистиллированной водой до 1 л).

Условия проведения реакции:

рН < 7,0

Температура комнатная.

Осадок нерастворим в воде, уксусной кислоте и солях аммония.

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавляют 3 мл уксусной кислоты. затем вводят 8 мл реагента.

Если выпадает белый осадок, то концентрация ионов кальция 100 мг/л:

Ca2+ + C2O42- = CaC2O4↓  (белый)

Если раствор мутный – концентрация ионов кальция более 1 мг/л, при опалестенции – более 0,01 мг/л.

Опыт 3. Обнаружение катионов железа.

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

Условия проведения реакции:

рН < 3,0

Температура комнатная

Действием пероксида водорода ионы Fe(II) окисляют до Fe(III)

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавляют 1 каплю азотной кислоты, затем 2 – 3 капли пероксида водорода и вводят 0,5 мл тиацианата 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)

Опыт 4. Обнаружение хлорид-ионов.

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

Условия проведения реакции:

рН < 7,0

Температура комнатная

Выполнение анализа:

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

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

Cl- + Ag+ = AgСl↓   (белый)

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

При добавлении избытка  аммиака раствор становится прозрачным.

Опыт 5. Обнаружение сульфат-ионов.

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

Условия проведения реакции:

рН < 7,0

Температура комнатная

Осадок не растворим 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↓  (белый)

Если наблюдается опалесценция, то концентрация сульфат-ионов более 1мг/л.

Опыт 6. Обнаружение нитрат-ионов.

Реагент: дифениламин (1 г(С6Н5)2NH растворить в 100 мл H2SO4 (ρ = 1,84))

Условия проведения реакции:

рН < 7,0

Температура комнатная

Выполнение анализа:

К 1мл пробы воды по каплям вводят реагент. Бледно-голубое окрашивание наблюдается при концентрации нитрат-ионов более 0,001 мг/л, голубое – более 1 мг/л, синее – более 100 мг/л.

Опыт 7. Обнаружение фосфат – ионов.

Реагент: молибдат аммония (25г (NH4)2 MoO4  растворить в дистиллированной H2O и профильтровать, объем довести дистиллированной водой до 1 л); азотная кислота (1: 2); хлорид олова (56,4 г SnCl2 × 2 H2O растворить в 25 мл HCl  (ρ = 1,19) и довести дистиллированной водой до 100 мл, поместить в него кус очки оловянной фольги и хранить в плотно закрытой склянке).

Условия проведения реакции:

1. рН < 7

2. Температура комнатная

3. Наличие восстановителя

Выполнение анализа:

К 10 мл подкисленной пробы воды прибавляют 2,0 мл молибдата аммония и по каплям (6 капель) вводят раствор хлорида олова.

Окраска раствора синяя при концентрации фосфат-ионов более 10 мг/л, голубая – более 1 мг/л, бледно-голубая – более 0,01 мг/л.

 Данные опыты проделывались в трех повторностях с целью выявления среднего  результата.

Значения, полученные  в ходе работы, указаны в таблице.

Таблица 1

Химический состав исследуемой водопроводной воды

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. Если в такой воде постирать белье, на нем останутся ржавые пятна. Подобные же пятна появляются на посуде, раковинах и ваннах. При употреблении для питья воды с содержанием железа выше норматива человек рискует приобрести различные заболевания печени, аллергические реакции, др.  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.   Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде так называемую жесткость. Жесткость воды выражается в мг-экв/л (=моль/м куб.). Оптимальный физиологический уровень жесткости составляет 3,0-3,5 мг-экв/л. Сильно насыщенная солями вода причиняет массу неудобств: в ней труднее развариваются овощи и мясо, при стирке увеличивается расход мыла, накипь портит чайники и котлы. Жесткость выше 4,5 мг-экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники жесткость воды не должна превышать 1,5-2,0 мг-экв/л. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. Вода также отвечает за зубы человека. Употребление воды, содержащей 2-11 мг/л нитратов, не вызывает повышения в крови уровня метгемоглобина, тогда как использование воды с концентрацией 50-100 мг/л резко увеличивает этот уровень. Метгемоглобинемия проявляется цианозом, увеличением содержания в крови метгемоглобина, снижением артериального давления. Эти симптомы специалисты зарегистрировали не только у детей, но и у взрослых. Содержание нитратов в питьевой воде на уровне 10 мг/л является безвредным. 

Заключение

Проанализировав водопроводную воду Московского района, нами были сделаны  следующие выводы.

1. Вода прозрачна. Она не имеет цвета. Запах отсутствует. Присутствует хлорный привкус.

2. Определение качественных реакций на содержание катионов и анионов проделывалось три раза. Нужно заметить, что получались не всегда похожие значения. Это объясняется тем, что в разные промежутки времени вода, подавалась с неодинаковой предельно допустимой концентрацией. На это могли повлиять выбросы,  неблагоприятные для здоровья человека. А, как уже известно, если в воде присутствует большое число микробов то, соответственно, ее больше хлорируют.

3. Жесткость воды превышает норму в 1,3 раза.

По остальным исследуемым показателям вода соответствует санитарным нормам в пределах ПДК.

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку.      За последние годы взгляд на воду изменился. О ней все чаще стали говорить не только врачи-гигиенисты, но и биологи, инженеры, строители, экономисты, политические деятели. Да и понятно – бурное развитие общественного производства и градостроительства, рост материального благосостояния, культурного уровня населения постоянно увеличивают потребность в воде, заставляют более рационально ее использовать. 

Список используемой литературы

Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия, Учебник для вузов, Москва,   Высшая Школа, 1981. – 672 с.

Муликовская Е.П Резников А.А.,., Соколов И.Ю., Методы анализа природных вод, Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, Москва, 1963. – 398 с.

Харьковская Н.Л., Асеева З.Г. Анализ воды из природных источников // Химия в школе (научно-методический материал), Школа-пресс, Москва,  № 3. 1997. – С. 61-63.

Интернет: www.c-o-k.ua/content/view/191/0/