Исследование качества питьевой воды

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Сергачская средняя общеобразовательная школа №6

Секция «Исследование и охрана водных объектов»

учебно-исследовательская работа

Автор работы:

Андреева Юлия  16 лет

Руководитель:

Пигалова Екатерина Владимировна

учитель биологии

   г.Сергач

    2012 год

Оглавление

                                                                                                                                                Стр.

• Введение  …………………………………………………………………….3
• Основная часть  

Глава I. Источники загрязнения питьевой воды…………………. …...6

• I.1. Объект исследования   ...………………………………………...6
• I.2. Гипотеза  .…………………………………………………………6

                  Глава II. Исследование качества питьевой воды  ……..…..…………9

• II.1. Методика …………………………………………………………9
• II.2. Техника и результаты исследований …………………….…….10

                  Глава III.    Методы очистки воды…………………………….………13

• Заключение   ………………………………………………………………...14
• Список литературы и интернет ресурсов……………….………………….15

Введение

"Тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое", - обращался к воде Антуан де Сент-Экзюпери. Тот самый, что написал прекрасную сказку о маленьком принце. И там вода играла не последнюю роль: принц постоянно помнил, что надо поливать свою единственную розу, оставленную на далекой родной планете. Мы не можем прожить без воды и нескольких дней. Между тем долгие столетия люди не только не знали, что она собой представляет, но не знали даже, сколько ее на Земле. И уже совсем было неясно, как появилась она на планете.

До XIX века люди не знали, что вода - химическое соединение. Ее считали обычным химическим элементом. Лишь в 1805 году Александр Гумбольдт и Жозеф Луи Гей-Люссак установили, что вода состоит из молекул, каждая из которых содержит два атома водорода и один кислорода.

Благодаря их исследованиям и многолетним знаниям скопившихся за многие десятилетия, сейчас можно производя анализ, сказать не только из чего состоит вода, но и сказать, сколько и в каких количествах в ней содержится тех или иных элементов, соединений. Для чего это нужно? Анализ воды позволяет узнать качество воды. Позволяет удостовериться в ее чистоте и пригодности для питья, умывания, ежедневного применения, эксплуатации бытовой техники и сантехники или же разочароваться и начать изменять положение.

Цель:  исследовать свойства питьевой воды и содержание в ней различных  

            примесей.

Задачи: 1) Изучить свойство воды.

               2) Изучить литературу и выяснить источники загрязнения воды и  

                   причины их возникновения.

               3) Исследовать качества питьевой воды

Актуальность:

Вода является важнейшей составной частью живого организма, в теле взрослого человека она составляет 65–70% его массы. Очень высоко ее содержание в продуктах питания, например в мясе – до 79%, в рыбе – до 85%, в растительных маслах и фруктах – до 78–97%. В составе всех живых организмов планеты в целом содержится лишь вдвое меньше В., чем во всех реках Земли. Без пищи человек может прожить 65–70 дней, без В. – несколько дней. При потере воды в количестве, равном 6–8% массы тела, наблюдается выраженное обезвоживание организма: утрата воды, составляющая 10–20% массы тела, опасна для жизни.

Важным показателем является - показатель чистоты воды. Это связано с тем, что любые растворённые в воде примеси меняют свойства самой воды. Чистота воды — это наличие в ней разных примесей, бактерий, солей тяжёлых металлов, хлора, минералов и т. д. Вода — универсальный растворитель, а это значит, что её насыщенность минералами зависит от почвы и залегающих под нею горных пород. Кроме того, вода подвижна, и, следовательно, на её состав влияют выпадающие осадки, таяние снегов, половодье и др. Микробиологический состав воды зависит от водной флоры и фауны, от лесов и лугов на берегах водоёма и ещё от множества других причин. Поэтому понятие чистоты неоднозначно. Для человека важным показателем должно служить то, что питьевая вода не содержит хлора и его органических соединений, солей тяжёлых металлов, нитратов, нитритов, пестицидов, бактерий, вирусов, грибков, паразитов, простейших вредных органических веществ. Но даже в природной чистой воде живут микроорганизмы, потому что вода является их средой обитания. Только в горных реках, за счёт низкой температуры воды, количество простейших и бактерий значительно меньше. Наше тело состоит на 70-75 % из воды, мозг на 90 %, кровь на 95 %. Даже небольшое обезвоживание на 5-10 % ведет к тяжёлым последствиям. В условиях недостатка воды и обезвоживания — 66 % воды извлекается из объёма, содержащегося внутри клеток; 26 % — из окружающей клетки, а 8 % — из крови. За свою жизнь человек выпивает более 50-ти тонн воды. Роль воды в жизни и здоровья человека трудно переоценить.

Согласно гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды, она должна быть безопасной в эпидемическом отношении, безвредной по химическому составу и обладать удовлетворительными органолептическими свойствами. При гигиенической оценке качества воды используют следующие показатели: наличие патогенных микроорганизмов и возбудителей паразитарных заболеваний; концентрация химических веществ, и т.ч. радиоактивных; изменение органолептических свойств (наличие запаха, привкуса, окраски, появление пены, пленки, мутности).

В целом неудовлетворительное качество питьевой воды оказывает значительное влияние на состояние здоровья населения. Так, по данным ВОЗ, в развивающихся странах потребление недоброкачественной воды является ежегодно причиной гибели нескольких сотен тысяч человек, Масштабы распространения острых кишечных инфекций (500 млн. случаев в год, причем около 80% заболеваний приходится на развивающиеся страны) связывают с нехваткой или плохим качеством питьевой воды. Различные заболевания могут возникать не только при питье недоброкачественной воды,  но и при рекреационном водопользовании, при употреблении немытых овощей, выращиваемых на полях орошения, из-за нехватки воды для целей личной гигиены. Установлено, что 1100 млн. людей на Земле не обеспечено доброкачественной В. Не случайно десятилетняя программа улучшения водоснабжения для обеспечения каждого человека на Земле доброкачественной водой в достаточном количестве выдвинута ВОЗ в качестве глобальной медицинской и социальной задачи для всех стран.

Глава I Источники загрязнения питьевой воды

I.1 Объект изучения:

В 2010-2011 учебном году на неделе естественных наук были проведены акции  «В защиту малых рек», «Вода – источник жизни!»,  в ходе которых нами было опрошено 300 жителей нашего города. Жители городов часто сталкиваются с проблемой качества воды. Многие задаются вопросами о том, как эти проблемы решить. А какие вопросы интересуют вас?

Большинство жителей нашего города озвучили следующие вопросы:

• Опасно ли пить водопроводную воду?
• Почему вода такая мутная?
• Почему вода плохо пахнет?
• Почему водопроводная вода такая невкусная?
• Можно ли решить проблемы кипячением?
• Не лучше ли пользоваться водой из бутылок?
• Можно ли пить дождевую воду?
• Самая чистая вода - дистиллированная. Пригодна ли она для питья?

Объектом изучения является вода взятая из под крана (квартиры)  в г.Сергач станционного микрорайона,  из родника (по ул. Горная), кипяченная.

    I.2  Гипотеза: 

Одни говорят вода в нашем городе чистая и даже дают пить ее маленьким детям, другие считают ее вредной для нашего организма и предпочитают пить кипяченую воду. Я решила выяснить так ли это на самом деле,  и много ли  ненужных примесей содержится в нашей воде.

Я изучила литературу, интернет ресурсы и решила выяснить причины возникновения и источники загрязнений воды.

Перейдем к источникам загрязнений воды и рассмотрим, откуда они берутся.

1. Неорганические механические примеси в виде песка и/или чешуек ржавчины. В случае с водопроводной водой – песок это редкий гость, может конечно попасть при ремонтах водопроводной системы. Чаще в водопроводной воде присутствуют частички ржавчины из-за того, что трубы водопроводной системы – стальные и потихоньку окисляются и ржавеют (коррозируют). В случае с остальными природными источниками воды (колодец, скважина) все становится наоборот. Ржавчине там неоткуда взяться, а вот песок может присутствовать.

2. Органические механические примеси в водопроводной воде в явно выраженном состоянии – маловероятны. (Под словом “маловероятны” – подразумевается, что в подавляющем большинстве случаев – этого не наблюдается. Могут быть отдельные исключения из правил, обусловленные какой-то отдельной аварийной ситуацией – но в целом они погоду не делают.)

 Надо также отметить, что если подача воды по водопроводу станет не регулярной – вероятность получить лишнюю органику – возрастает, из-за застаивания воды, в моменты отключения, в трубах водопровода расположенных  ниже потребителя. А из-за перепада давления может возникать эффект “подсоса”. По сравнению с водопроводной водой, вода их открытых верховых источников (родники, озера) – в большей степени насыщены органическими примесями.

3. Растворимые органические соединения – как правило присутствуют в воде полученной из верхних водоносных горизонтов (колодцы, скважины) и из рек. Так, например, при плохой или поврежденной гидроизоляции стыковочных швов бетонных колец в колодце – в воду колодца вместе с грунтовой водой могут попадать гуминовые кислоты, вымываемые из верхних гумусовых слоев почвы. В остальных случаях органические  соединения в воду попадают из-за антропогенной деятельности человека.

4. Нерастворимые органические соединения – нефть или нефтепроизводные фракции в водопроводной воде отсутствуют. Но могут присутствовать в колодезной воде или воде из скважины по двум причинам. Первая – вы проживаете в местах где ведется разработка нефти и газа. Вторая – пресловутый антропогенный фактор (заправки, нефтехранилища).

5.  Растворенные неорганические соединения. Наиболее частые гости в воде – это растворенные соли кальция Ca и магния Mg. Именно они обеспечивают так называемую “жесткость воды”. В случае водопровода – процентное содержание солей большую часть года находится на одном том же уровне. Причины наличия солей в воде – природно -гидрогеологические.

 Кроме солей кальция и магния в воде присутствуют очень опасные ионы металлов кадмия, хрома, ртути, марганца, свинца, цинка, никеля, селена.  Причины присутствия в воде – антропогенный фактор в виде металлургических заводов и ТЭЦ с их выбросами химической гадости в атмосферу, с последующем оседанием и попаданием в воду.

6. Растворенные газы.

 В случае водопровода – доминирует хлор Cl. Причина появления хлора в воде – обеззараживание воды на фильтровальных станциях. Раньше применялся для этого газообразный хлор, затем перешли на химсоединение под названием гипохлорид натрия. В случае с колодцем – в воде может присутствовать сероводород H2S, метан CH4 и аммиак NH3. Основная причина присутствия сероводорода H2S в воде – это результат разложения сульфидов (породы серный колчедан, пирит) под действием кислых вод.

 Основная причина присутствия метана CH4 в воде – результат разложения органики или если недалеко ведется нефтедобыча. Может еще быть вариант попадания в грунтовые воды стоков со свалок. Основная причина присутствия аммиака NH3 в  воде – близость очистных сооружений, животноводческих ферм.

Глава II   Исследование качества питьевой воды

II.1 Методика:

I. Органолептические показатели воды.

1) Содержание взвешенных частиц

   Этот показатель качества воды определяют фильтрованием определённого

   объёма воды через бумажный фильтр.

2) Цвет (окраска) воды.

    Для определения цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой

    бумаги, на фоне которой определяют цвет воды (голубой, зелёный, серый).

3) Прозрачность воды.

   Для определения прозрачности воды используют цилиндр с плоским дном, в

   который  наливают воду и подкладывают на расстоянии 4см от его дна шрифт

4) Запах воды.

II. Определение качества воды методами химического анализа. (Водородный

     показатель (рН)

    Налейте в пробирку  5 мл. исследуемой воды и 0,1 мл. универсального

    индикатора, перемешать.

    По окраске раствора определить водородный показатель:

1. розово-оранжевый – рН около 5;
2. светло-жёлтая – рН около 6;
3. зеленовато-голубая – рН около 8.

III. Определение карбонатной жёсткости воды.

      В пробирку наливают 10 мл. анализируемой воды, добавляют 5 – 6 капель

      фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что

      карбонат- и гидрокарбонат-ионы в пробе отсутствуют.

IV. Определение хлоридов и сульфатов в воде. 

1. В пробирку помещают 10 мл. воды, 0,5 мл. соляной кислоты и 2 мл. 5%-ного раствора хлорида бария, перемешать. Появляется мутный осадок в

    присутствии сульфат-ионов.

2. В пробирку помещают 5 мл. воды и добавляют 4 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Появляется осадок или помутнение в присутствии хлорид-ионов.

V. Качественное определение катионов тяжёлых металлов в воде.

1. Обнаружение свинца.

В пробирку с водой вносят по 1 мг. 50%-ного раствора уксусной кислоты и по 0,5 мл. 10%-ного раствора дихромата калия. Выпадает жёлтый осадок в присутствии ионов свинца

    2) Обнаружение меди.

        В фарфоровую чашечку помещают 3 – 5 мл. воды, выпаривают досуха и

        наносят на пятно каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов меди.

Оборудование и реактивы:

Оборудование: стакан, воронка, фильтр, весы цилиндр, часовое стекло, пробирки спиртовка, фарфоровая чашечка.

Реактивы:  вода, индикаторы, 0,05 Н раствор соляной кислоты, 10% раствор нитрата серебра, уксусная кислота, дихромат калия, раствор аммиака, фенолфталеин, хлорид бария

II.2 Техника и результаты исследований:

Ход работы

I. Органолептические показатели воды.

1) Содержание взвешенных частиц

   Изучила содержание взвешенных частиц путем

фильтрования трех образцов воды через

бумажный фильтр.             

2) Цвет (окраска) воды.

    Для определения цветности воды я налила в стеклянный сосуд три изучаемых образца.  Взяла лист белой бумаги, на фоне которой определила цвет воды.

3) Прозрачность воды.

   Для определения прозрачности воды использовала цилиндр                                           с плоским дном, в который  наливала воду и подкладывала на

   расстоянии 4 см. от его дна шрифт. Шрифт хорошо читаем.                                           

4) Запах воды. Запах не ощущается.

II. Определение качества воды методами химического анализа. (рН)

    Налила в пробирки по 5 мл. исследуемой воды и поместила универсальный лакмусовый индикатор, который стал светло-желтым с зеленоватым оттенком По окраске универсального лакмусового индикатора определила рН среду.

III. Определение карбонатной жёсткости воды.

В пробирки налила по 10 мл. анализируемой воды, и добавила 5 – 6 капель

фенолфталеина. Перемешала. При этом окраска раствора не изменилась

IV. Качественное определение катионов тяжёлых металлов в воде.

1. Обнаружение свинца.

В пробирки с водой налили  по 1 мл. 50%-ного раствора                             уксусной кислоты и по 0,5 мл. 10%-ного раствора                                          дихромата калия. Желтого осадка не выпадает. 

     2) Обнаружение меди.

         В фарфоровую чашечку налила 3 – 5 мл. воды, выпарила досуха и

         нанесла на пятно каплю концентрированного раствора аммиака.      

        Фиолетовой окраски не обнаружено

V. Определение хлоридов и сульфатов в воде.                                                              1. В пробирки налила по 5 мл. воды и добавила по 4 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Появилось сильное помутнение              

2. В пробирку налила по 10 мл. воды, по 0,5 мл. соляной кислоты и по 2 мл. 5%-ного раствора хлорида бария, перемешала. Появился мутный осадок                

Результаты занесла в таблицу.

Вывод: Исследовав качества питьевой воды, я пришла к выводу, что вода из представленных трех образцов пригодна для питья, хотя кипяченая вода и вода из под крана  по наличию хлоридов и сульфатов более жесткая, чем родниковая

Глава III.  Методы очистки воды

Методы очистки воды — способы отделения воды от  нежелательных примесей и элементов.

Существует несколько методов очистки и все они входят в три группы методов:

• механические
• физико-химические
• биологические

Наиболее дешевая — механическая очистка — применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы.

Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение растворенных соединений, обесцвечивание и обеззараживание стоков.

Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей, растворенных соединений. Высокопроизводительный и в то же время дорогой способ очистки.

Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения.

В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68 % всех стоков, физико-химической- 3 %, биологической — 29 %. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80 %, что улучшит качество очищаемой воды. Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиям при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями.

Заключение

 Я провела исследовательскую работу на тему «Исследование качества питьевой воды».  Исследовав ее, пришла к выводу, что вода пригодна для питья.

Вода – это великая ценность для человечества, и в век информационных технологий, развитой промышленности и постоянного роста численности населения не пора ли задуматься о том, что все природные блага мы не получаем в наследство от своих предков, а берем взаймы у своих потомков. И от качества той питьевой воды, которая течет из под крана напрямую зависит ваше здоровье и наше – здоровье ваших детей!

Литература и интернет ресурсы

1.   Авакян А.Б., Санин М.В. и Эльпинер Л.И. Опреснение воды в природе и народном хозяйстве. М., 1987;
2.   Гигиеническая оценка вредных веществ в воде, под ред.                     Г.Н. Красовского, М., 1987;
3.   Руководство по гигиене водоснабжения, под ред. С.Н. Черкинского,                      М., 1975;
4.   Руководство по контролю качества питьевой воды, пер. с англ.,                                             М., ВОЗ, 1986;
5.   Технические записки по проблемам воды, пер. с англ., под ред. Т.А. Карюхиной и И.Н. Чурбановой, М., 1983;
6.   Шевелев Ф.А. и Орлов Г.А. Водоснабжение больших городов зарубежных стран, М., 1987.
7.   Апанасенко Г.Л. Охрана здоровья здоровых: некоторые проблемы теории и практики. М.; Просвещение, 1987.
8.     Хотунцев Ю.Л. «Человек, технологии, окружающая среда» Москва:

Устойчивый мир, 2001 г.  

9.Алферова А.А., Нечаев А.П. «Замкнутые системы водного хозяйства

промышленных предприятий, комплексов и районов» Москва:                    Стройиздат, 1987 г.

10.    Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. «Предельно допустимые концентрации

химических веществ в окружающей среде» Ленинград: Химия, 1987 г.

11.    «Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков» Под

редакцией Соколова В.Н. Москва: Стройиздат, 1992 г.

12. сайт www.ecosystema.ru

13. сайт www.tdsmeter.ru