МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Тасеевский район

КРАЕВОЙ МОЛОДЕЖНЫЙ ФОРУМ

«НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СИБИРИ»

НОМИНАЦИЯ «НАУЧНЫЙ КОНВЕНТ»

«Исследование качества воды в скважине на улице Кирова села Тасеево»

С условиями Конкурса ознакомлен(-а) и согласен(-а). Организатор конкурса оставляет за собой право использовать конкурсные работы в некоммерческих целя, без денежного вознаграждения автора (авторского коллектива) при проведении просветительских кампаний, а также полное или частичное использование в методических, информационных, учебных и иных целях в соответствии с действующим законодательством РФ.

Тасеево, 2021

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. В настоящее время остаётся актуальным решение проблем чистоты окружающей среды, из которых проблема качества питьевой воды для людей наиболее важна, так как человек ежедневно использует её. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около пяти миллионов детей ежегодно умирают от кишечных заболеваний, связанных с загрязнением воды.

Проблема. Это дало основание назвать проблему загрязнения питьевой воды, основной проблемой человечества.

Поэтому я попытался проанализировать проблемы, возникающие при этом, как определить свойства качества питьевой воды, чтобы быть уверенной, что питьевая вода пригодна для употребления.

Цель моей работы – определить, насколько пригодна для питьевых и хозяйственных нужд, вода из скважины на улице Кирова с. Тасеево.

Для достижения этой цели мне необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить нормативные документы, устанавливающие гигиенические требования к качеству питьевой воды;
2. Исследовать органолептические, гидрохимические и микробиологические показатели пробы, взятой в источнике водоснабжения;
3. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Гипотеза:  вода из источника на ул.Кирова, пригодна для питья. 

Объект исследования: Вода из скважины.

Предмет исследования: Качество воды.

Методы: визуально - колометрический, тетраметрический.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Для того чтобы знать какие требования предъявляются к качеству воды для питьевых и хозяйственных нужд, мне  пришлось изучить соответствующие  нормативные документы. Основным документом, определяющим допустимое содержание различных примесей в питьевой воде, стали санитарные правила «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. СанПиН 2.1.4.1175—02». Названный документ определяет ряд показателей, которые должны соответствовать установленному нормативу (табл. 1.).

Таблица 1.

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения [2]

Мною для исследования были выбраны следующие органолептические, гидрохимические и микробиологические показатели: Запах, привкус, цветность, мутность, pH, жесткость общая, нитраты, эквивалентное солесодержание NaCl, железо общее, сульфаты, хлориды, а также общие колимфорные бактерии и общее микробное число.

Определение органолептических показателей:

Метод определения вкуса и привкуса:

Выполнение анализа:

При определении вкуса и привкуса набрал в рот анализируемой воды и задержал ее, не проглатывая, на 5 секунд. Далее сплюнул воду, а интенсивность вкуса и привкуса определил по пятибалльной шкале (табл. 2).

Таблица 2.

Таблица для определения интенсивности вкуса и привкуса (запаха) [9]

Метод определения запаха:

Оборудование:

Колба на 250 мл с пробкой.

Выполнение анализа:

1. 1/3 объема колбы заполнил анализируемой водой и закрыл крышкой;

2. Вращательным движением руки взболтал содержимое колбы, после чего открыл колбу и сразу же определил интенсивность и характер запаха. В случае, если запах сразу не ощущался или возникали затруднения с его обнаружением, опускал колбу в горячую воду, для нагревания воды до 60°С;

3. Далее характеризовал запах, и отмечал его интенсивность по пятибалльной шкале, согласно таблице 2.

Метод определения цветности:

Реактивы и оборудование:

Контрольная цветовая шкала образцов окраски проб «Цветность», пробирка колориметрическая, воронка лабораторная.

Выполнение определения:

1. Колориметрическую пробирку наполнил до края анализируемой водой так, чтобы образовался мениск и удерживая пробирку рукой в вертикальном положении, закрыл пробкой;

2. Пробирку с пробой перевернул пробкой вниз и сравнил окраску исследуемой воды с пленочной контрольной шкалой образцов окраски проб «Цветность», наблюдая окраску при достаточном освещении, на белом фоне, сверху;

3. Определил для исследуемой пробы, ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее значение в градусах цветности.

Метод определения прозрачности (мутности):

Оборудование:

Штатив, трубка для определения прозрачности (диаметр 600 мм; диаметр 25 мм), экран для трубки, пипетка для отбора воды, шприц с соединительной трубкой, ламинированный образец шрифта (ширина линии 0,35, высота 3,5).

Выполнение определения:

1. Анализируемую воду тщательно перемешал и поместил в трубку. Для устойчивости трубку закрепил в штативе. Трубку защитил экраном от бокового света и поместил ее на ламинированный образец шрифта;

2. Видимость шрифта наблюдал сверху при достаточном освещении, через отверстие трубки;

3. Уровень пробы постепенно понижал до тех пор, пока не стал видимым образец шрифта;

4. По делениям на трубке определил максимальную высоту h (мм) жидкости, при которой  различим шрифт;

5. Данные об измерении высоты жидкости проводил с точностью до 10 мм;

6. По градуированному графику определил значение мутности (мг/л) по каолину, соответствующее установленному значению прозрачности пробы [5].

Определение гидрохимических показателей:

Метод определения pH:

Реактивы и оборудование:

Пробирка, раствор универсального индикатора, исследуемая вода, пипетка, контрольная шкала

Выполнение анализа

1. Колориметрическую пробирку необходимо сполоснуть несколько раз анализируемой водой. В пробирку налил 5 мл пробы.

2. Добавил пипеткой 3-4 капли раствора универсального индикатора и

встряхнул пробирку.

 3. Окраску раствора сразу же сравнил с контрольной шкалой, выбирая ближайший окрас шкалы.

Метод определения общей жесткости:

Реактивы и оборудование:

Раствор индикатора хром темно - синего кислотного, раствор буферный аммиачный, раствор трилона Б (0,05 моль/л экв.), вода дистиллированная.

Склянка с меткой "10 мл", бюретка с краном, пипетка – капельница, палочка стеклянная.

Выполнение анализа:

1. Предварительно ополоснув мерную склянку анализируемой водой, налил в нее 10 мл пробы;

2. Далее к анализируемой пробе сначала добавил пипеткой 3 капели буферного аммиачного, а затем - 2 капли раствора индикатора хром темно – синего;

3. После этого плотно закрыл склянку пробкой и встряхнул, для перемешивания полученного раствора;

4. Начал титрование пробы раствором трилона Б, до перехода окраски в точке эквивалентности из вино - красной в ярко - голубую, при этом периодически встряхивая содержимое склянки. После изменения окраски определил объем титранта, израсходованного для проведения анализа (Vож, мл) [9].

5. Величину общей жесткости (Сож) рассчитал в °Ж (мг-экв./л) по формуле:

                Сож = Vож× 5

Метод определения сульфат – иона:

Реактивы и оборудование:

Раствор соляной кислоты (1:100), раствор гидроксида натрия(10%), раствор нитрата бария, раствор ортанилового К, катионит, индикаторная бумага.

Пипетка – капельница, бюретка с краном.

Выполнение анализа:

1. Ополоснул мерную склянку несколько раз анализируемой водой. Налил в склянку 2,5 мл пробы воды и, используя шпатель, добавил 0,2 г катионита.

2. Содержимое склянки я встряхивал в течение 3 мин.

3. Довел pH пробы по универсальной индикаторной бумаге до 4, растворами гидроксида натрия либо соляной кислотой, прибавляя их с помощью пипетки – капельницы.

4. Добавил в склянку с анализируемой водой раствор ортанилового Кдо метки 5 мл. Закрыл склянку пробкой и перемешал раствор.

5. С помощью бюретки, постепенно, по каплям титровал содержимое склянки раствором хлорида бария до появления неисчезающей голубой окраски.

6. Определил объем хлорида бария, израсходованного на титрования.

7. Рассчитал концентрацию сульфатов в анализируемой воде по формуле.

Метод определения хлорид – иона:

Реактивы и оборудование:

Раствор хромата калия (10%), раствор нитрата серебра (0,05 моль/л экв.) титрованный.

Склянка с меткой "10 мл" с пробкой, пипетка – капельница, бюретка с краном.

Выполнение анализа:

1. Предварительно ополоснув склянку анализируемой водой, налил в нее 10 мл пробы;

2. После этого добавил в склянку при помощи пипетки - капельницы 3 капли раствора хромата калия, закрыв, затем, герметично склянку пробкой и тщательно встряхнув содержимое;

3. Далее начал титровать анализируемую воду раствором нитрата серебра, периодически помешивая до появления неисчезающей бурой окраски. Определил затраченный объем раствора для титрования (Vхл, мл);

4. Массовую концентрацию хлорид – аниона (Схл) рассчитал по формуле:

Схл = Vхл× 178

(при условии, что объем пробы для анализа 10 мл, концентрация раствора титранта 0,05 моль/л) [5]. Полученный результат округлил до целого числа.

Метод определения общего железа:

Реактивы и оборудование:

Бумага индикаторная универсальная, контрольная шкала образцов
окраски, мерная склянка с меткой «10 мл» с пробкой, пипетка капельница, шприц-дозатор (медицинский) на 2 мл с соединительной трубкой. Вода дистиллированная, раствор орто - фенантролина (0,1%), раствор буферный ацетатный, раствор гидроксида натрия (10%), раствор соляной кислоты (1:10), раствор солянокислого гидроксиламина (10%).
Контрольная шкала для определения железа (0; 0,1; 0,3; 0,7; 1,5 мг/л)
из состава тест - комплекта либо приготовленная самостоятельно.
Выполнение анализа
1. Отобрал в склянку анализируемую воду до метки «10 мл», предварительно ополоснув ее 2–3 раза той же водой. Используя универсальную индикаторную
бумагу, определил рН среды. С помощью пипетки капельницы, в зависимости от найденного рН, добавлял растворы гидроксида натрия либо соляной кислоты, довел рН пробы до pH 4–5.
2. В склянку пипеткой-капельницей добавил 4–5 капель раствора солянокислого гидроксиламина (около 0,2 мл). Склянку закрыл пробкой и встряхнул для перемешивания раствора.
3. Далее шприцем с наконечником-пипеткой поочередно добавил 1,0 мл ацетатного буферного раствора и 0,5 мл раствора орто-фенантролина (перед прибавлением каждого раствора пипетку промойте, заполняя и полностью сливая дистиллированную воду). После каждого прибавления склянку закрывал пробкой и встряхивал для перемешивания раствора.
4. Раствор в склянке оставил не менее чем на 15–20 мин. для полного развития окраски.
5. Провел визуальное колориметрирование пробы. Для этого склянку с пробой поместил на белое поле контрольной шкалы и, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определил ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации железа общего в мг/л.

Метод определения эквивалентного солесодержания NaCl:

Если в воде присутствует хлорид, то она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л.

Этот метод определения массовой концентрации основан на титровании хлорид-анионов раствором нитрата серебра, в результате чего образуется суспензия практически нерастворимого хлорида серебра.

Анализ выполнял следующим образом:

1. В склянку наливаем 10 мл анализируемой воды.

2. Добавляем в склянку пипеткой - капельницей 3 капли раствора хромата калия.

3. Герметично закрываем склянку пробкой и встряхиваем, чтобы перемешать содержимое.

 4. Постепенно титруем содержимое склянки раствором нитрата серебра при перемешивании до появления неисчезающей бурой окраски.

Метод определения нитратов:

Реактивы и оборудование:

Реактив Грисса,  порошок цинкового восстановителя, дистиллированная вода.

Мерная ложка, пробирка градуированная на 15 мл с пробкой, склянка для колориметрирования с меткой 10 мл, контрольная цветовая шкала образцов окраски проб "Нитрат - ион".

Выполнение анализа:

1. В заранее ополоснутую пробой пробирку, налил 3 мл пробы в пробирку, затем довёл объём дистиллированной водой до метки 12 мл, закрыл пробирку и перемешал;

2. Далее добавил к содержимому пробирки 1 мерную ложку (без горки) реактива Грисса, закрыл пробирку, перемешал содержимое;

3. Добавил в пробирку 1 мерную ложку (без горки) порошка восстановителя, перемешал;

4. Оставил пробирку на 30 минут до полного развития окраски. Затем перелил раствор в склянку для колориметрирования до метки 10 мл не допуская попадания осадка в склянку;

5. Для визуально - колориметрического определения склянку пометил на белый фон контрольной шкалы. Для определения ближайшего поля по окраске и соответствующего ему значения концентрации нитрат - иона (С, мг/л), освещал склянку рассеянным белым светом, наблюдая при этом окраску содержимого раствора сверху вниз.

Определение микробиологических показателей:

Метод определения общего микробного числа:

Оборудование:

Мясопептонный агар (МПА) стерильный – 150 мл.

Чашки Петри – 10 шт., пипетки (5мл.) – 10 шт.

Выполнение определения:

1. По 1 мл. каждой пробы воды внес индивидуальными пипетками в чашки Петри, заливая сразу 15 мл. расплавленного и остуженного до 45 -50 0С мясопептонного агара  (МПА), который быстро перемешал осторожно наклоняя и вращая чашку по поверхности стола.

2. Посевы выращивал в течение суток при температуре 37 0С [7].

3. Подсчитал количество выросших на поверхности и в глубине среды колоний микроорганизмов видимых невооруженным глазом, для этого перевернул чашку вверх дном, расположив на её темном фоне [6]. Вычислил общее микробное число воды – количество микроорганизмов в 1 мл.

 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты органолептических, гидрохимических и микробиологических исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты органолептических, гидрохимических и микробиологических исследований

Таким образом, в ходе проведенных исследований выявлено несоответствие показателя общей жесткости и количества общего железа, установленным санитарным нормам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе написания работы мною изучена информация о нормативных документах, устанавливающих гигиенические требования к качеству питьевой воды, с использованием соответствующих литературных источников и Интернет – ресурсов.

Проведенные мною органолептические, гидрохимические и микробиологические исследования пробы воды, взятой в скважине на улице Кирова, позволяют утверждать, что данная вода не соответствует установленным гигиеническим требованиям по показателю – общая жесткость и общее железо.

Таким образом, опираясь на данные моего исследования, я предлагаю Тасеевской сельской администрации и жителям села, следующие меры по улучшению качества используемой воды:

• оборудовать в другом месте улицы Кирова новый колодец или скважину;
• жителям улицы, потребляющим воду из скважины следует использовать в домашнем хозяйстве фильтры и установки для очистки воды от повышенной жесткости или использовать воду более чистых водоисточников.

Проведенные мною исследования будут полезны в первую очередь для жителей села, использующих воду этого водоисточника, а также для сельской администрации с. Тасеево. Кроме того, полученные мною данные могут быть интересны и для санитарных служб, контролирующих качество используемой населением питьевой воды. Собранный материал можно использовать на уроках географии и химии в Тасеевских школах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Атлас Красноярского края, общегеографический.м-б 1:500 000/1000 000 – Новосибирск: ООО «НКФ», 2008 – 104 с.

2. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. СанПиН 2.1.4.1175-02: [Электронный ресурс.] URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=40314

3. Лабораторный регламент: от науки и промышленности. Необходимость разработки нормативно – технической документации для процесса каталитической денитрификации. – 2012 [Электронный ресурс.] URL: http://eprints.tstu.tver.ru/86 (дата обращения 10.01.2014)

4. Муравьёв А.Г. Оценка экологического состояния природно-антропогенного комплекса: Учебно-методическое пособие. Изд. 2-е, допол. расширенное - СПб.: «Крисмас+», 2000. – 128 с.

5. Муравьёв А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд., доп. и перераб. – СПб.: «Крисмас+», 2012. – 220 с.

6. Практикум по микробиологии: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений/А.И. Нетрусов, М.А. Егоров, Л.М. Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.; Издательский центр «Академия», 2005. – 608 с.

7. Практикум по микробиологии: Учебное пособие для вузов/Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева; Под ред. В.К. Шильниковой. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. Дрофа, 2004. – 256 с.; ил.

8. Преображенский И.М., Журбина О.А., Косоруков А.П. Справочник полезных ископаемых Тасеевского района Красноярского края – Красноярск: ООО «ГеоЭкономика», 2002. – 89 с.

9. Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки/А.Г. Муравьев, В.В. Данилова, Н.А. Осадчая [и др.]/под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева – СПб.: «Крисмас+», 2012. – 264 с.

10. Стайтенов А.П. География Красноярского края - Красноярск: «Буква С», 2007. – 192 c.