Конкурсная работа учащегося на Водный конкурс-2014

                            МБОУ Ундино-Посельская СОШ

Краевой заочный конкурс водных проектов старшеклассников

Тема: Оценка качества воды

     в селе Ундино-Поселье.

Автор: Иван Мороз (уч-ся 10 кл)

Руководитель: Григоровская Диана Николаевна

учитель биологии, химии

Забайкальский край 2013г.

Цель: С помощью химического анализа оценить качество воды из разных источников в селе Ундино-Поселье.

Задачи:

1)Выяснить, пригодна ли вода из водокачки, скважины, реки Унда в качестве питьевой.

2)Выяснить, пригодна ли вода из этих источников для использования в бытовых целях. (стирка, мытьё)

3)Выяснить, не представляет ли вода из какого-либо источника угрозы для здоровья и жизни людей.

Оборудование:

1)Science Learning System 2)Датчик pH.3)Бюретка, штатив, пробирки, пипетка, мензурки мерные, мерные химические стаканы.

Реактивы:1)HNO3 2)AgNO3 3)H2SO4 4)HCI   10% 5)HCI   0,1% 6)BaCI2 7)Бихромат калия 8)Роданистая соль калия 9)Фиксонал   HCI

   Качество воды очень важно для здоровья человека. Как известно жизнь зародилась в воде, и живые организмы, в том числе и человек на 70% состоят из воды. Поэтому важно знать какую воду мы пьём и используем в быту. Я решил сделать химический анализ воды, в селе Ундино-Поселье. По результатам проведённых исследований я сделал следующие выводы.

1)В качестве питьевой воды пригодна только вода из водокачки. Использование в качестве питьевой воды из скважины и реки может привести к заболеваниям печени, почек, репродуктивной системы.

2)Для использования в бытовых целях(стирка, мытьё) можно использовать воду из речки и водокачки. Использование воды из скважины приведёт к поломкам бытовой техники, возникновение налёта на волосах и коже человека, большому расходу мыла и стирального порошка.

3)Вода из реки может представлять угрозу для здоровья и жизни людей. Необходим более подробный химический анализ в аккредитованной лаборатории. Повышенное солесодержание воды из скважины может косвенно свидетельствовать о степени ее загрязненности, иными словами, велика вероятность присутствия в этой «солянке» и токсичных химических соединений. Имя им – легион, и для точной верификации вредных примесей желательно также сделать анализ в лаборатории.

Я считаю, что мое исследование принесёт пользу людям, так как они будут информированы о качестве воды из различных источников в селе Ундино- Поселье и не будут использовать воду из скважин в бытовых целях, а воду из реки Унда и скважин в качестве питьевой

  Я определил следующие, на мой взгляд, важные показатели: запах при 20 и 60 градусов Цельсия, цветность, мутность, pH, окисляемость, жёсткость, хлориды, сульфаты, свинец, железо, общая минерализация, окислительно-восстановительный   потенциал.

1)Физические показатели(запах, мутность, цветность, вкус)

С чего начнем проверку? С физических показателей качества воды: температура, цветность etc. Самый примитивный (но при этом действенный) способ – набрать полную трехлитровую банку воды и дать ей отстояться в течение двух-трех дней. По прошествии «инкубационного периода» оцениваем состояние воды и емкости: если на поверхности появилась пленка, стенки бутыли покрылись налетом, на дне выпал осадок с палец толщиной – вода, мягко говоря, вряд ли соответствует ГОСТу. Если же вдобавок к описанным прелестям появился неприятный запах и привкус  необходимо заказывать развернутый химический и бактериологический анализ в аккредитованной лаборатории.

 Анализируем привкус воды, который может быть горьковатым, солоноватым, вяжущим и так далее. Солоноватый привкус свидетельствует о высокой минерализации воды, а неприятные вяжущие ощущения вызывает повышенное содержание ионов железа, к которому мы еще вернемся ниже по тексту.

Хлорид-ионы придают воде солёный вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния - горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны.

2)Железо 

В подземных водах присутствует, в основном, растворенное двухвалентное железо в виде ионов Fe2+.
Трехвалентное железо появляется после контакта такой воды с воздухом и в изношенных системах водораспределения при контакте воды с поверхностью труб. В поверхностных водах железо уже окислено до трехвалентного состояния и, кроме того, входит в состав органических комплексов и железобактерий. Норматив содержания железа общего в питьевой воде — не более 0,3 мг/л. Содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования.
Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает её вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Высокое содержание  железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций. Также железо отрицательно влияет на репродуктивную систему.
3)Жёсткость 1,0-2,0 мг-экв/л.

Как правило, уровень жесткости природных вод значительно выше этих значений. В бытовых условиях избыток солей жесткости приводит к зарастанию нагревающихся поверхностей в бойлерах, чайниках, трубах, отложению солей на сантехарматуре и выводу её из строя, а также оставляет налет на волосах и коже человека, создавая ощущение их «жесткости». При стирке, взаимодействуя с ПАВами мыла или стиральных порошков, соли жесткости связывают их и требуют большего расхода. В пищевой промышленности жесткая вода ухудшает качество продуктов, вызывая выпадение солей при хранении.
В энергетике случайное кратковременное попадание жесткой воды в систему очень быстро выводит из строя теплообменное оборудование, трубопроводы. Даже небольшой слой отложений солей на поверхности теплообменного оборудования приводит к резкому снижению коэффициента теплопередачи и увеличению расхода топлива. Поэтому жесткость воды для этих целей ограничена очень малыми значениями 0,03-0,05 мг-экв/л.

4)Органические соединения (окисляемость)

 В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп.

Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины) и техногенного происхождения (поверхностно-активные вещества) способны изменять органолептические свойства воды (запах, привкус, окраска, мутность, способность к пенообразованию, пленкообразование), что позволяет их выявить и ограничить содержание в питьевой воде. В то же время огромное число органических соединений весьма неустойчивы и склонны к непрерывной трансформации, поэтому непосредственное определение концентрации органических веществ в питьевой воде затруднительно, из-за чего содержание их принято характеризовать косвенным путем в мг О2/л, определяя, например, перманганатную окисляемость питьевой воды.

Значение перманганатной окисляемости выше 20 мг О2/л свидетельствует о содержании в воде легко окисляющихся органических соединений, многие из которых отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию организма. При обеззараживании такой воды хлорированием образуются хлоруглеводороды, значительно более вредные для здоровья населения.

Если при анализе пробы воды обнаружено, что значение перманганатной окисляемости выше 5, а тем более 20 мг О2/л, такая вода требует очистки от органических загрязнений.

5) pH природной воды.

Природная вода способна сохранять значение рН более или менее постоянным, даже если в неё извне попадает определённое количество кислоты или основания. Если в литр дистиллированной воды внести каплю концентрированной соляной кислоты, то рН понизится с 7 до 4. А если каплю соляной кислоты добавить в литр речной воды с рН = 7, показатель почти не изменится. Кислоты и основания, попадающие в природную воду, нейтрализуются растворёнными в ней углекислым газом и гидрокарбонат-ионами. Для

питья можно использовать только нейтральную воду.

6)Общая минерализация. Фактически, этот показатель указывает на количество в воде диссоциированных (растворенных) и недиссоциированных ионов. Сама по себе высокая минерализация не опасна (а в скважинах она точно будет высока), однако повышенное солесодержание колодезной воды может косвенно свидетельствовать о степени ее загрязненности, иными словами, велика вероятность присутствия в этой «солянке» и токсичных химических соединений. Имя им – легион, и для точной верификации вредных примесей придется обращаться в лабораторию.

7)Хлор. Присутствующий в воде хлор вступает во взаимодействие с органическими молекулами, что приводит к образованию соединений, обладающих канцерогенным действием на организм человека.

8)Нормативы

9)Правила отбора воды для анализа

1. При отборе пробы воды следует использовать пластиковую тару объемом 1,5 литра из-под простой питьевой или дистиллированной воды. Не следует использовать бутылки из-под сладких ароматизированных напитков!
2. Перед тем, как набрать воду, ее необходимо предварительно пролить в течение 15 минут. Это необходимо делать для того, чтобы избежать попадание в образец застоявшейся воды.
3. Бутылку необходимо несколько раз тщательно промыть изнутри той водой, которую будут брать на анализ воды. Моющие средства использовать нельзя.
4. Набирать воду желательно тонкой струйкой и по стенке бутылки. Такой способ отбора позволяет уменьшить насыщение воды кислородом воздуха и, как следствие, предотвращает протекание химических реакций, что позволяет получить гораздо более точный результат анализа воды.
5. Если невозможно отправить в лабораторию пробу воды сразу после отбора, то её следует хранить в холодильнике не более 24 часов.
6. Пробу воды при необходимости снабдить сопроводительным документом с указанием:

• места отбора: область, район, поселок (город, улица, дом)
• источника воды: колодезная, родниковая, артезианская из скважины, водопроводная
• время и дата отбора: число, месяц.

                                                     Ход работы

1)Физические показатели состояния воды.

В воде из водокачки, речки, скважины на поверхности через 3 дня не появилась плёнка, стенки налётом не покрылись, появление осадка, запаха и неприятного вкуса не наблюдалось.  

Вывод: состояние воды удовлетворительное, развёрнутый химический и бактериологический анализ в аккредитованной лаборатории не требуется.

При нагревании до 20 градусов Цельсия, а затем до 60 градусов Цельсия запах практически не было, только при нагревании воды из скважины до 60 градусов Цельсия слабый землистый запах.

Вывод: запах не более 2 баллов, соответствует ГОСТу

2)Вкус воды.

В воде из водокачки отсутствуют SO4,CI,Fe.  

3)Цветность и прозрачность воды.

При определении прозрачности воды стандартный шрифт чётко различался через 20 см столб, во всех случаях.

Вывод: вода прозрачна.

При определении цветности я выявил, сравнивая цвет образца с цветом дисцилированной воды, что вода из реки, скважины имеют слабую буроватую окраску, что указывает на присутствие солей железа или органических веществ.

4)Железо.

Методика опыта.

10 мл H2O+ 1 капля HNO3+ 0.5 мл роданистой соли

0,1 мг/л - розовое окрашивание

Более 0,1 мг/л - красное окрашивание

Во всех образцах содержание Fe меньше 0,1мг/л.

Вывод: содержание Fe не превышает нормативы.

5)Жёсткость.

Методика опыта.

Приготовить 0,1 % HCI, используя фиксанал, с помощью бюретки прокапать этот раствор в воду окрашенной метилоранж до появления устойчивого светло-розового окрашивания.

Результаты:

Речка-0,9 мг-экв/л

Водокачка-2,2 мг-экв/л

Скважина-4 мг-экв/л

Вывод: показатель жёсткости существенно превышает норматив в скважине. Эту воду нельзя использовать в быту, для стирки, мытья, для приготовления пищи. В водокачке жёсткость незначительно превышает нормативы.

6)Органические соединения.

Методика.

Я определил перманганатную окисляемость питьевой воды. Приготовил насыщенный раствор перманганата калия. К 50 мл испытуемой воды добавлял по одной капле этого реактива. Через час оценил изменение цвета раствора.

Вода из водокачки осталась ярко-розовая, что говорит о минимальном загрязнения воды.

Вода из скважины приобрела слабый оранжевый оттенок, что говорит о сильном загрязнении воды.

Вода из речки стала жёлтой, что говорит о антисанитарном состоянии водоёма.

Вывод: воду из скважины и реки нельзя использовать в качестве питьевой. Вода из водокачки пригодна для питья.

7)pH

Методика.

Определялось при помощи датчика pH.

Водокачка  pH-6,97

Скважина  pH-6,7

Речка  pH-6,8

Вывод: во всех образцах pH соответствуют нормативам, поэтому может использоваться в качестве питьевой воды.

8)Общая минерализация.

Методика.

Определение удельной электропроводности при помощи датчика.

Водокачка-371 мкСм/см3

Скважина-471 мкСм/см3

Река-250 мкСм/см3

Вывод: наибольшая минерализация в скважине, что косвенно свидетельствует о её загрязнёности, вероятно присутствие токсичных химических соединений.

9)Хлор.

Методика.

5 мл H2O+HNO3+0,5 мл AgNO3

Опалесценция – голубоватая муть до 10 мг/л.

 Белый осадок больше 100 мг/л

Муть - более 10 мг/л

Водокачка до 10 мг/л

Река до 10 мг/л

Скважина от 10-100 мг/л

Вывод: содержание хлора во всех источниках не превышает нормативы.

10)Свинец.

Методика.

5 мл H2O+ 0,5 мл бихромата калия.

Оценка: жёлтый осадок более 100 мг/л

Помутнение более 20 мг/л

Опалесценция более 0,1 мг/л

Во всех образцах содержание свинца меньше 0,1 мг\л.

Вывод: содержание свинца не превышает нормативы.

Общие выводы.

1)В качестве питьевой воды пригодна только вода из водокачки. Использование в качестве питьевой воды из скважины и реки может привести к заболеваниям печени, почек, репродуктивной системы.

2)Для использования в бытовых целях (стирка, мытьё) можно использовать воду из речки и водокачки. Использование воды из скважины приведёт к поломкам бытовой техники, возникновение налёта на волосах и коже человека, большому расходу мыла и стирального порошка.

3) Вода из реки может представлять угрозу для здоровья и жизни людей. Необходим более подробный химический анализ в аккредитованной лаборатории. Повышенное солесодержание воды из скважины может косвенно свидетельствовать о степени ее загрязненности, иными словами, велика вероятность присутствия в этой «солянке» и токсичных химических соединений. Имя им – легион, и для точной верификации вредных примесей желательно также сделать анализ в лаборатории.

    Литература(статьи интернета):

1.Материалы из Википедии. Химический анализ воды.

2.Химический анализ воды. Нормативы. Контур Аква

3.Химический состав воды. Всё о воде. Chemical – composition. Php. Copyright 2009 – 2010 all – about – water. Ru

4.Анализ воды в домашних условиях. Water map.

    Поддержка

Были предоставлены : реактивы, оборудование.

Методика определения содержания в воде хлора, сульфат ионов, свинца, железа, жёсткости воды.

 Григоровская Д.Н. учитель химии,биологии.