ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «Определение качества водопроводной воды различных районов города Курска»
Вложение | Размер |
---|---|
proekt.doc | 81 КБ |
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 41 им. В.В. Сизова» г. Курска
ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
«Определение качества водопроводной воды различных районов города Курска»
Выполнила: Переверзева Анастасия Валерьевна,
ученица 9 класса Б
Куратор проекта: Бондаренко Оксана Витальевна,
учитель географии
Введение……………………………………………………………....…..............2 1. Основная часть……………………………………………………...................3 1.1. Значение воды в жизни человека………………………………...................3 1.2. Влияние качества воды на здоровье человека………………......................3 1.3. Показатели качества воды в разные исторические эпохи….......................4 1.4. Основные показатели воды в современном обществе…………................6 2. Определение качества водопроводной воды……………………..................11 2.1. Методика исследования……………………………………………............11 2.2. Результаты исследования…………………………………………..............14 3. Заключение…………………………………………………………................14 Список использованной литературы……………………………......................15
Введение
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что вода – это основной источник всего живого на Земле. Она необходима всем, в том числе и человеку. Без пищи человек может прожить до 30 дней, а иногда и больше. Без воды – всего 3–5, в редких случаях– до 8 дней. Организм человека почти на 70% состоит из воды, вода присутствует во всех тканях, участвует практически во всех биохимических процессах (помогает клеткам усваивать питательные вещества, транспортирует их по всему организму, регулирует температуру тела, выводит шлаки). Поэтому человеку очень важно ежедневно выпивать значительное количество чистой питьевой воды. Но какой должна быть питьевая вода? Законодательно определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья, содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций. Так какую же воду мы пьем каждый день? Можно ли использовать для питья водопроводную воду? Соответствует ли водопроводная вода, поступающая к нам в дом, требованиям безопасности? Эти вопросы составляют актуальность выбранной мной темы.
Тема проекта: «Определение качества водопроводной воды различных районов города Курска».
Цель проекта: исследование и изучение качества водопроводной воды в различных районах города Курска.
Задачи:
Гипотеза: водопроводная вода, взятая в различных районах города, соответствует требованиям безопасности и пригодна для питья.
Вид проекта: исследовательский.
Методы исследования: поисковый (сбор информации), практическая работа (эксперимент), анализ полученной информации, обобщение материала.
Объект исследования: образцы водопроводной воды, взятые в различных районах городаКурска.
I. Основная часть
1.1. Значение воды в жизни человека
Для любого человека пресная вода, наряду с чистым воздухом, наличием достаточного пропитания и жилища имеет ключевое значение для выживания. Принято считать, что без воды человек может прожить всего около недели или чуть больше, в зависимости от его физического состояния и окружающей среды. В этом легко убедиться, если взглянуть на процентное содержание воды в различных органах и тканях (см. график 1.) Следует отметить, что эти значения изменяются в зависимости от возраста человека, наличия тех или иных заболеваний, от массы тела. Для нормальной работы организма необходимо ежедневно выпивать 2,5 л чистой воды со сбалансированным минеральным составом.
Дыхание – это важный физиологический процесс, необходимый для жизни. Вода увлажняет кислород, исключая предпосылки для развития инфекции в лёгких и их пересушивания. Вода позволяет регулировать температуру нашего тела. Это происходит за счёт её испарения. Например, при занятиях спортом организм защищается от перегрева путём выделения пота. Вода помогает организму усваивать питательные вещества и участвует в обмене веществ. Только измельченные крохотные частицы пищи способны проникать сквозь ткани кишечника в кровь и внутриклеточную жидкость. Чистая вода помогает быстро и легко избавляться от продуктов жизнедеятельности, снижает нагрузку на почки и печень во время очищения организма. Хорошее снабжение организма жидкостью помогает бороться с лишним весом. Это выражается не только в снижении чрезмерного аппетита, но и в том, что достаточное количество чистой воды способствует переработке уже накопленного жира. Эти жировые клетки с помощью хорошего водного баланса становятся способными покидать наше тело. Вода оказывает влияние на состояние эпидермиса человека. Правильный баланс влаги защитит кожу от преждевременного старения, пересыхания и возникновения морщин. Вода увлажняет слизистые оболочки и глазное яблоко. Она сохраняет гибкость нашего тела и является источником живительной влаги для суставной жидкости. Сустав изолирован от «внешнего мира», в нем нет кровеносных сосудов, поэтому единственным источником питания для него является синовиальная вязкая, желтоватая жидкость, выполняющая функцию амортизатора между хрящами. Чистая питьевая вода поддерживает правильную работу почек. Они выводят токсины, часто являющийся причиной воспаления на коже, помогают контролировать баланс жидкости в организме и артериальное давление. Достаточное количество воды предотвращает слабость и быструю утомляемость. Обезвоживание приводит к ухудшению концентрации внимания, а также снижает сосредоточенность, ухудшает память и моторику. Особенно это стоит учитывать во время экзаменов или ответственных дел. Поддержать здоровье сердечно-сосудистой системы помогает вода, риск возникновения кардиологических болезней значительно ниже у тех, кто ее употребляет в достаточных количествах. Напрямую от количества воды в организме зависит настроение. Чем выше процент жидкости, тем лучше расположение духа. Вода может помочь в борьбе с депрессией. Например, после принятия теплого душа в организме активизируется выработка окситоцина – гормона, вызывающего расслабление.
Из истории известно, что первые древние цивилизации зарождались по берегам крупных полноводных рек – Тигр, Евфрат (Месопотамия), Нил (Древний Египет), Инд, Ганг (Древняя Индия), Янцзы и Хуанхэ (Древний Китай). И хотя в древности вода не была загрязнена различными современными химическими соединениями, но уже в те времена люди приходили к выводу, что не всякая вода пригодна к употреблению. В эпоху античности показателями качества воды являлись её чистота, запах и вкус. Для очистки использовались разные природные минералы. Так, в Древней Греции процеживали воду через тканевую сумку перед кипячением. В древней Индии – через песок и гравий. Римляне, греки и майя использовали акведуки для поддержания чистоты воды. Очистка осуществлялась путём отстаивания. Акведуки - это гидротехнические сооружения были оборудованы специальными резервуарами – отстойниками. В них вода очищалась от взвешенных частиц и осветлялась. Достижения в области очистки воды были остановлены на долгое время. Вода в средневековье была относительно чистой. В деревнях люди набирали её из колодца или из источника. В крупных городах существовали инфраструктуры для снабжения населения водой. Так, например, в 1236 году в Лондоне началось строительство системы труб, предназначенной для обеспечения пресной водой в цистернах по всему городу. Средневековые люди осознавали опасность заражения и не пили воду, от которой исходил неприятный запах. Известно, что мастера, которые своим производством загрязняли питьевую воду в городе, должны были оплатить штраф. Суда эпохи Нового времени, которые выходили в открытый океан в дальние плавания, загружались не только провизией, но и бочками с пресной водой.Однако пресная вода в таких условиях портилась за несколько дней (в зависимости от климата), поэтому моряки ещё со времен Древнего Рима пользовались уловкой, когда большую часть пресной воды смешивали с уксусом. Уксус, смешанный с водой, увеличивал срок хранения пресной воды до 14 дней. Но даже такого времени было очень мало в период длительного плавания. Чтобы питьевая вода хранилась дольше и сама по себе была чистой и безопасной для употребления, моряки активно использовали алкоголь в качестве «антисептика», поскольку употребление заражённой воды могло вызвать серьёзные проблемы со здоровьем, вплоть до дизентерии. Если вода непредвиденно заканчивалась, моряки собирали дождевую воду или талую от айсбергов. В период эпидемий в середине XIX в. учёные установили, что содержащиеся в воде патогенные микробы способствуют возникновению и распространению заболеваний среди населения. Убедившись в том, что болезнь распространяется через жидкость, люди вновь задумались о её очистке. В соответствии с нормами качества воды по ГОСТу современные показатели должны быть следующие: аммоний – не более 2 мг/л, железо – не более 0,3 мг/л, марганец – не более 0,4 мг/л, нитраты – не более 50,0 мг/л нитриты – не более 3,5 мг/л, сероводород —не более 0,05 мг/л, сульфаты – не более 500 мг/л. (График 2).
К основным показателям воды наука относит следующие: минерализация, взвешенные твёрдые вещества (грубодисперсные примеси), мутность (тонкодисперсные примеси), запах, привкус, цветность, прозрачность, водородный показатель pH, растворённый кислород, жёсткость, содержание железа, хлора, нитратов, тяжёлых металлов, натрия, марганца, фторидов, ртути, калия, сероводорода, микроорганизмов и паразитов. Рассмотрим кратко каждый из них.
Минерализация
При химическом анализе воды обнаруженные минеральные вещества выражаются в мг/дм³. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется от 40-50 мг/дм³ до 650 г/кг. В соответствии с современными гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/л. Доказано, что вода, содержащая большое количество солей, отрицательно влияет на растения и человека, вызывает образование накипи на стенках котлов, вызывает коррозию металлов, засоление почв. Регулярное употребление человеком высокоминерализованной воды может спровоцировать у человека болезни желудочно-кишечного тракта, нарушение обмена веществ, а также повышение сухости кожи. Классификация природных вод по минерализации представлена в графике 3.
Взвешенные твердые вещества (грубодисперсные примеси)
К ним относят присутствующие в природных водах частицы глины, песка, ила, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные частицы могут приводить к авариям в системе водоснабжения, прозрачность (или мутность) воды, на скорость осадкообразования и теплообмен в котельных установках. Повышенное содержание взвесей способно приводить к авариям в водопроводной системе.
Мутность (тонкодисперсные примеси)
Мутность природных вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей. Взвешенные вещества попадают в воду в результате смыва твердых частичек (глины, песка, ила) верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время сезонных паводков, а также в результате размыва русла рек. Наименьшая мутность водоемов наблюдается зимой, наибольшая - в период паводков и дождей. Мутность воды определяют по ослаблению проходящего через пробу света путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результаты измерений выражают в мг/л. Мутность отрицательно влияет на внешний вид воды и стимулирует рост бактерий.
Запах и привкус
Запах – это такое свойство воды, при котором у человека и животных происходит специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Запах воды характеризуется интенсивностью, которую измеряют в баллах, от 0 до 5. Например, никакого запаха – 0 баллов, очень слабый 1 балл, слабый 2 балла, заметный 3 балла, отчётливый 4 балла, запах, обращающий на себя внимание ,который способствует воздержанию от употребления 5 баллов. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Концентрации различных веществ, при которых ощущается их запахи или привкус в воде, неодинаковы. Например, сероводород ощущается при концентрации его в воде более 0,2-0,3 мг/л, хлор - при концентрации более 0,3 мг/л.
Цветность и прозрачность
Показатель качества воды, представляющий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений; выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. Цветность природных вод колеблется от единиц до тысяч градусов. Предельно допустимая величина цветности в воде для питья - 20 градусов. Цветность природных вод зависит от присутствия гумусовых веществ и соединений железа. Сточные воды некоторых предприятий также могут создавать довольно интенсивную окраску воды. Высокая цветность воды, как правило, связана с присутствием в ней ионов железа и/или органических примесей и оказывает отрицательное влияние на эстетические ощущения, здоровье человека и животных. Прозрачность природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.
Водородный показатель рН
Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. Для удобства отображения был введен специальный показатель, названный рН. Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода, по сравнению с ионами ОН-, то рН>7 и вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ вода будет иметь кислую реакцию и рН > 7. В чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В случаях равновесия ионов Н+ и ОН- вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.
Тяжелые металлы
К ним относят элементы периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: кадмий, медь, ртуть, свинец, золото, цинк, алюминий, серебро и другие. Источниками загрязнения водных объектов тяжелыми металлами служат предприятия горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и тоже могут попадать в водоемы. Тяжелые металлы способны вызвать отравления. Например, ионы тяжелых металлов снижают фильтрационную способность почек и печени человека, что приводит к накоплению токсинов в организме. Натрий, марганец, фториды, ртуть, сероводорода, калий
Значение натрия для организма человека велико. Этот металл принимает участие в образовании желудочного сока, регулирует выделение почками продуктов обмена веществ, активирует ряд ферментов слюнных желез и поджелудочной железы. Его ионы способствуют задерживанию воды в организме. Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 (Питьевая вода.) ПДК натрия составляет 200 мг/л., марганца - 0,1 мг/л. Избыток марганца способствует частому развитию пневмоний, оказывает нейротоксическое действие (снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния). ПДК фторидов составляет 1,5 мг/л, предельно допустимый коэффициент ртути - 0,0005 мг/л., сероводорода -0,003 мг/л. Калий необходим для нормальной жизнедеятельности организма, особенно для сердечно-сосудистой деятельности, т.к. он нормализует давление крови и работу сердца. Содержание калия в воде не нормируется.
Жёсткость
Жесткость природной воды – это свойство, зависящее от наличия в ней главным растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Общая жесткость бывает карбонатная и некарбонатная. Карбонатная вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Ca (HCO3)2 и магния Mg (HCO3)2. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются с образованием осадков малорастворимых карбонатов, например: Сa2+ + 2HCO3- → CaCO3↓ + CO2↑+ H2O; Mg2+ + 2HCO3- → Mg (OH)2↓ + 2CO2↑; и общая жесткость уменьшается, поэтому карбонатную жесткость называют также временной или устранимой. Жесткость воды колеблется в широких пределах.
Физиологически оптимально для человека пить воду с жесткостью 2,5- 3,0 мг-экв/л.
Повышенная жесткость воды негативно отражается на здоровье человека и его быте, например, приводит к уменьшению срока службы бытовой техники из-за накипи; ухудшаются моющие свойства стиральных порошков; один из факторов, влияющих на образование камней в почках; медленно развариваются мясо и овощи.
Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не рекомендует величину жесткости по показаниям влияния на здоровье.
Микроорганизмы и паразиты
В природной воде могут присутствовать микроскопические личинки паразитов, амебные цисты, бактерии в споровой форме и другие патогенные 10 формы. Основным источником патогенных организмов, распространяемых водой, являются фекалии человека и теплокровных животных, а также фекально-бытовые сточные воды. Бактерии - одноклеточные микроорганизмы, способные к самовоспроизводству. Бактерии могут существовать в широком диапазоне условий окружающей среды. Некоторые, например, pseudomonada, могут процветать в среде с очень низким уровнем питательных веществ. Концентрация бактерий в воде обычно выражается в терминах колониеобразующих единиц (cfu) на миллилитр (ml). Сальмонеллы - представители рода сальмонелл, в который входит около 2000 различных грамм-отрицательных микроорганизмов, похожих друг на друга по внешнему строению и воздействию на человека. Эти микробы вызывают заболевание желудочно-кишечного тракта. В воде сальмонеллы сохраняются до 120 дней; эффективно дезинфицируются раствором хлорной извести. Шигеллы - дизентерийные микробы, поражающие отдел толстой кишки человека; вызывают дизентерию с признаками интоксикации. Они хорошо сохраняются в воде. На шигеллы губительно действуют высокая температура и дезинфицирующие средства.
Для определения качества водопроводной воды я взяла образы из водопроводов в различных районах города Курска: улица Ленина, микрорайон Волокно, Магистральный проезд, улица Дейнеки, северо-западный микрорайон, поселок Северный.
Лабораторное исследование органолептических свойств воды: запах, цветность, мутность.
Опыт 1. Анализ запаха воды
Оборудование: образцы воды, коническая колба ёмкостью 150-200 мл. Ход работы: 100 мл исследуемой воды при комнатной температуре наливаем в колбу. Накрываем притертой пробкой, встряхиваем вращательным движением, открываем пробку и быстро определяем характер и интенсивность запаха. Наблюдаем характер запаха: интенсивный, слабо выраженный, без запаха. Различают травянистый, болотный, гнилой, тухлый, затхлый, землистый запах. Запахи химических веществ: хлора, горючесмазочных материалов.
Опыт 2. Анализ цветности воды.
Оборудование: образцы воды, дистиллированная вода, стеклянная пробирка.
Ход работы: в прозрачную стеклянную пробирку наливаем 8-10 мл исследуемой воды и сравниваем с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Рассматриваем воду на свету, определяем цвет: бесцветный, желтоватый, желтый, зеленоватый, светло-коричневый.
Опыт 3. Анализ мутности воды
Оборудование: образцы воды, стеклянный градуированный цилиндр с плоским дном; стандартный шрифт с высотой букв 3,5 мм.
Ход работы: цилиндр наполняем образцом воды, неподвижно помещаем над стандартным шрифтом. Пытаемся прочитать текст. Наблюдаем за прозрачностью воды, оценивая чёткость шрифта: не читается, читается легко. Исследование химических показателей: окисляемость, водородный показатель, сухой остаток, жесткость, концентрация катионов железа, катионов свинца, содержание хлорид-ионов.
Опыт 4. Анализ водородного показателя (рН)
Оборудование: образцы воды, дистиллированная вода, химические стаканы, индикаторная бумага.
Ход работы: наливаем в стаканы образцы воды, опускаем в воду индикаторную бумагу. Цветность определяем в сравнении с эталоном дистиллированной воды.
Опыт 5. Анализ жесткости воды
Оборудование: образцы воды, пробирки, кусочки хозяйственного мыла.
Ход работы: наливаем в пробирки образцы воды по 10-15 мл, в каждую пробирку опускаем кусочек мыла и сильно встряхиваем пробирку (около 5 минут). Даем воде отстоятся и оцениваем внешний вид полученных растворов: есть осадок в виде хлопьев, много осадков или мало, раствор почти прозрачный.
Опыт 6. Определение концентрации катионов железа
Оборудование: образцы воды, дистиллированная вода, пробирки, тиоцинат аммония, азотная кислота, перекись водорода.
Ход работы: 20г тиоцината аммония растворяем в дистиллированной воде и доливаем водой до 100мл. В пробирку наливаем 10 мл образца воды, добавляем 1 каплю азотной кислоты, 2-3 капли перекиси водорода и 0,5мл тиоцината аммония. Оцениваем окраску полученного раствора: розовое окрашивание – концентрация катионов железа более 2,0 мг/л, красное – концентрация катионов железа более 10 мг/л.
Опыт 7. Определение концентрации катионов свинца
Оборудование: образцы воды, дистиллированная вода, пробирки, К2СrO4.
Ход работы: в 90 мл дистиллированной воды разбавляем 10 г К2СrO4. В пробирку наливаем 10 мл образца воды и прибавляем к нему 1 мл раствора реагента. Если в результате реакции образовался желтый осадок, то содержание катионов свинца более 20 мг/л. 12
Опыт 8. Определение концентрации хлорид-ионов
Оборудование: образцы воды, пробирки, нитрат серебра, азотная кислота.
Ход работы: в пробирку наливаем 10 мл образца воды, добавляем 3-4 капли азотной кислоты и доливаем 0,5 мл раствора нитрата серебра. Если произошло помутнение раствора, то концентрация хлорид-ионов в пределах 10 мг/л, если выпал белый осадок – концентрация хлорид – ионов в пределах 100 мг/л.
Проведены лабораторные анализы по следующим параметрам: минерализация, взвешенные твердые вещества, мутность, запах и привкус, цветность и прозрачность, водородный показатель рН, тяжелые металлы, натрий, марганец, фториды, ртуть, сероводород, калий, жёсткость, микроорганизмы и паразиты. Вывод: качество питьевой воды соответствует требованиям безопасности. Было установлено, что водопроводная вода в разных районах города Курска имеет различное качество, и не во всех случаях она пригодна для питья без предварительной очистки или кипячения. Были выявлены районы города, в которых вода имеет наибольшую и наименьшую степень загрязнения по разным показателям. Рекомендации с учетом полученных результатов исследования: - проводить регулярное обследование и ремонт водопроводных труб, чтобы предотвратить их коррозию, протечку и загрязнение воды; - оборудовать дополнительные станции очистки и дезинфекции воды на входе и выходе из водопроводных сетей, чтобы обеспечить высокий уровень очистки воды от различных примесей и микроорганизмов; - организовать образовательные кампании и мероприятия для населения, чтобы повысить их осведомлённость о важности качества воды, способах её проверки и очистки, а также о рисках, связанных с употреблением некачественной воды; - сотрудничать с местными властями, организациями и экспертами, чтобы разработать и реализовать эффективные меры по улучшению качества водопроводной воды в регионе, а также по контролю за её соблюдением. Все полеченные результаты исследования внесены в таблицы 1, 2.
В ходе реализации исследовательского проекта по теме «Определение качества водопроводной воды различных районов города Курска достигнуты следующие результаты:
Таким образом, исследовательский проект успешно реализован, и его цель и задачи достигнуты. Проект показал актуальность и значимость изучения качества водопроводной воды, а также практическую пользу полученных результатов и рекомендаций для улучшения здоровья и благополучия населения
График 1.
Ветер и Солнце
Юрий Визбор. Милая моя
Рисуем кактусы акварелью
Сказка "Морозко"
Любимое яичко