Потому что без воды...

Межрегиональный Интернет-конкурс для учащихся 8-11 классов общеобразовательных учреждений, учреждений начального профессионального образования «Химический калейдоскоп»

Направление: Проектные и

исследовательские работы

потому что без воды …

Автор:

Демидов Денис, ученик 9 класса МОУ СОШ п.Садовый Татищевского района Саратовской области

Руководитель:

Васильева Олеся Михайловна, учитель химии

2012 год

Содержание

Введение

Прописная истина гласит - «человек состоит из воды». Важность воды для человека трудно переоценить - если без пищи человек может прожить достаточно долго, то дегидратация (потеря организмом воды) нарушает деятельность  сердечно-сосудистой системы, клеточный метаболизм и терморегуляцию. Потеря всего 3% воды организмом лишает человека возможности бегать, 5% - лишает возможности переносить существенные физические нагрузки, а потеря организмом 10% воды представляет опасность для жизни. При этом среднестатистический человек только при дыхании теряет за сутки 0,32 литра воды. Всего в сутки (в умеренном климате) человеческое тело выделяет около 2,5 литров воды.  Соответствующие потери организмом воды должны быть компенсированы ее поступлением извне.

Сейчас в среднем по России каждая 3 проба водопроводной воды не соответствует санитарно-химическим показателям и каждая 10 — санитарно-бактериологическим. Половина населения страны получает водопроводную воду, опасную для здоровья. Загрязненная вода вызывает до 80% всех известных болезней и на 30% ускоряет процесс старения. Мы заинтересовались этим вопросом и решили выяснить качество водопроводной воды нашего посёлка.

Цель работы: изучить качество водопроводной воды посёлка  Садовый

Задачи:

Провести химическое исследование водопроводной воды нашего посёлка.

Сравнить её качество с родниковой водой, бутилированной водой  и водой, прошедшей многоступенчатую фильтрованную очистку.

Проанализировать медицинскую статистику по заболеваемости жителей нашего посёлка, связанных с  качеством  водопроводной воды.

Провести социологический опрос о качестве водопроводной воды.

Разработать рекомендации жителям посёлка.

Существуют главные показатели качества питьевой воды. Их можно разделить на группы:

органолептические показатели (привкус, запах, цвет, мутность);

токсикологические показатели (алюминий, фенолы, свинец, мышьяк, пестициды);

показатели, которые влияют на органолептические свойства воды (рН, марганец, жесткость общая, нефтепродукты, кальций, железо, нитраты, магний, окисляемость перманганатная, сульфиды);

химические вещества, образующиеся при обработке воды (остаточный хлор, хлороформ, серебро);

микробиологические показатели.

В учебной лаборатории мы сумели определить органолептические показатели, жёсткость воды, некоторые токсикологические, химические вещества, образующиеся при обработке воды. После лабораторных исследований мы разработали рекомендации по использованию водопроводной воды для жителей нашего посёлка.

Значение воды в организме человека

Вода – самое распространенное на Земле вещество. Ученые считают, что здоровье человека напрямую зависит от качества потребляемой им воды, а наступивший 21 век, по их словам, будет веком борьбы не за нефть и газ, а за чистую пресную воду.

Человек состоит из воды на 70-80%; мозг человека - на 85%; эмбрион - на 95%; меньше всего воды в костях - 30%. Вода - основной растворитель в человеческом организме, в ней переносятся все вещества - соли, кислород, ферменты, гормоны. При растворении веществ очень важен химический состав воды, ведь чем больше посторонних примесей в воде, тем хуже она растворяет вещества.

При централизованном водоснабжении законодательно определено, что «вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья»; при этом подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций.

Социологическое исследование «Влияние качества воды на здоровье человека»

С целью выявления отношения людей к качеству водопроводной воды было проведено анкетирование. В анкетировании принимало участие 103 человека. Были заданы вопросы:

1.Довольны ли вы качеством водопроводной воды? (да-5%, нет – 95%)

2.Используете ли вы систему очистки? (да-58%, нет – 42%)

3.Употребляете ли вы родниковую воду? (да-75%)

4.Есть ли в вашей семье заболевания, связанные с качеством воды? (да-16%, нет – 31%, не знаю – 53%)

Результаты анкетирования показали, что 95%  из числа опрошенных недовольны качеством питьевой воды, жители хорошо информированы о качестве водопроводной воды, 75%  из числа опрошенных – употребляют родниковую воду. 58%  из числа опрошенных жителей  используют фильтры для очистки воды.

Мы провели анализ  медицинской статистики жителей поселка Садовый (информация взята в поликлинике). Рассмотрели заболевания, которые, по нашему мнению, могут быть связаны с качеством водопроводной воды. Получили следующие данные: 4 % - заболевания желчного пузыря; 7 % - заболевания мочевого пузыря; 9 % - заболевания суставов; 31 % - заболевания желудочно–кишечного тракта; 49 % - относительно здоровы (не имеют заболеваний, связанных, по нашему мнению,  с качеством водопроводной воды).

А также мы отметили динамику болезней органов пищеварения учащихся МОУ СОШ п.Садовый. Данная информация была нами получена от школьного врача. При анализе информации мы смогли проследить динамику заболеваний органов пищеварения учащихся за период 2008-2011 г.г. Число случаев заболеваний составило в 2008 году – 15%; 2009 г. – 37,3%; 2010 г.– 43,6%; 2011 г. – 44,2 %.  По нашему мнению качество воды, наряду с другими факторами, могло способствовать увеличению числа заболеваний органов пищеварения.

Лабораторный анализ водопроводной воды

С целью определения качества водопроводной воды было проведено лабораторное исследование образца водопроводной воды в сравнении с дистиллированной водой. Нами было изучено качество воды на основе ее физических и химических показателей. 

I. Качество водопроводной воды на основе ее физических показателей.

Определение прозрачности воды, используя шкалу оценки:

- прозрачная

- слабо опалесцирующая

- слабо мутная

- мутная

- очень мутная

Вода, взятая в качестве образца, была  слабо мутная, т.е. для питья не пригодная.

Определение количества взвешенных веществ в питьевой воде.

Бумажный фильтр высушили в сушильном шкафу при температуре 105 градусов и взвесили на химических весах. Водопроводную воду взболтали и пропустили через бумажный фильтр. После этого бумажный фильтр высушили в сушильном шкафу и взвесили на химических весах. Количество взвешенных частиц, осевших на фильтре, определили по формуле, полученное значение пересчитали на 1 литр воды.

Х= (В-А), где

                                                                V

Х – масса взвешенных частиц в 1л воды;

В – масса фильтра с взвешенными веществами, мг;

А – масса фильтра до фильтрования, мг;

V – объем исследуемой воды, мл.  

Получили: Х=1,2 мг/л  (Мутность водопроводной воды должна быть не более 1мг/л, а при разливах в весеннее время – не более 2мг/л). Таким образом, мутность воды превышает допустимые нормы.  

Определение цвета питьевой воды.

Профильтровали водопроводную воду через бумажный фильтр, налили ее в цилиндр (60 мл), в другой цилиндр для контроля налили дистиллированную воду. Сравнили цилиндры с водой над листом чистой белой бумаги. В результате заметили, что окраска воды не обнаруживается. Профильтрованная водопроводная вода пригодна для питья, т.к. ее окраска не обнаруживается при высоте водяного столба более 20 см.

Определение характера и интенсивности запаха питьевой воды.

В колбу налили 100мл водопроводной воды. Закрыли колбу часовым стеклом и нагрели до 40-50 градусов. Колбу встряхнули, производя вращательные движения, сняли стекло и определили обонянием характер и интенсивность запаха. Запах качественно характеризуется как: болотистый, затхлый, гнилостный, хлорный и т.д. Интенсивность определили по шкале:

Запах водопроводной воды хлорный и заметный (2 балла)

Определение вида загрязняющих веществ по запаху.

С помощью таблицы по запаху воды определили вид загрязняющих веществ:

Запах водопроводной воды хлорный, загрязнитель воды – свободный хлор.

Таким образом, можно сделать вывод, что по своим физическим показателям водопроводная вода в п.Садовый пригодна для питья только в фильтрованном виде, что и делают жители нашего поселка. Для питья и приготовления пищи жители светлого используют воду родниковую или используют фильтр для очистки воды.

II. Определение качества водопроводной воды на основе ее химического состояния.

Одно из важнейших применений химии – это анализ веществ. Чтобы определить какие химические вещества входят в состав водопроводной воды, нами был проведен ряд качественных реакций на некоторые ионы.

Качественные реакции на катионы свинца.

В пробирки с водопроводной водой добавили несколько капель йодида калия. При наличии в воде катионов свинца должен был образоваться желтый осадок йодида свинца:   Pb+2 + I -1 = PbI2  ↓

При добавлении раствора серной кислоты в присутствии катионов свинца в воде должен образоваться белый осадок сульфата свинца:Pb+2+SO4 -2 = PbSO4  ↓

Также качественными реакциями на катионы свинца являются реакции:

Pb+2 + S -2 = PbS ↓ (черный осадок);    Pb+2 + CrO4 -2 = PbCrO4  ↓ (желтый осадок)

При выполнении  химических реакций данных изменений отмечено не было, следовательно, можно сделать вывод, что в водопроводной воде в п.Садовый катионов свинца нет.

Качественные реакции на катионы железа (Fe+2,  Fe+3 )

Железо в виде катионов Fe+2,  Fe+3 часто присутствует в грунтовых водах.

Качественной реакцией на ионы железа Fe+2 служит реакция солей с красной кровяной солью: Fe+2 + K3 [Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓

При наличии в растворе ионов железа(II) выпадает синий осадок «турнбулевой сини». Этого обнаружено не было, следовательно, в представленном образце водопроводной воды катионов железа (II) нет.

Качественной реакцией на ионы железа Fe+3 служит реакция солей с желтой кровяной солью: Fe+3  + K4 [Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓

При наличии в растворе ионов железа(III) выпадает темно-синий осадок «берлинской лазури». При проведении данного опыта вода в пробирке окрасилась в голубой цвет, что позволяет предположить, что в исследуемом образце водопроводной воды есть ионы железа (III).

Качественные реакции на хлорид-ионы.

Качественными реактивами на хлорид-ионы, широко используемыми в школе, являются аммиачный раствор оксида серебра, или нитрат серебра. При наличии в растворе ионов хлора образуется белый осадок хлорида серебра:

Ag+  + Cl - = AgCl↓  При выполнении данной реакции мы обнаружили белый осадок, что говорит о наличии ионов хлора в растворе. Это можно объяснить присутствием в воде солей хлоридов, а также хлорированием воды в целях ее очистки (при исследовании физических характеристик воды хлор был обнаружен).

Качественные реакции на сульфат-ионы.

Реактивом для обнаружения сульфат-ионов служит хлорид бария. При его добавлении в пробирку с водопроводной водой мы обнаружили белый осадок, что говорит о наличии сульфат-ионов в воде: SO4-2 + Ва+2 = ВаSO4↓

Качественная реакция на фенольное загрязнение.

Фенол реагирует с хлоридом железа (III) с образованием интенсивно окрашенного в фиолетовый цвет комплексного соединения. Эта реакция позволяет обнаружить фенолы даже в очень незначительных количествах.

При проведении данного опыта фиолетового окрашивания не было, следовательно, в водопроводной воде фенолов нет.

Определение жесткости воды.

 С целью определения жесткости воды мы обратились в химическую лабораторию войсковой части № 89553. Нам оказали помощь и предложили необходимые реактивы для определения жесткости воды и методику для этого.

В коническую колбу объемом 250 мл наливали по 100 мл разных образцов воды. Добавляли туда 5 мл буферного аммиачного раствора и 5-7 капель индикатора. К жидкости в колбе из бюретки прибавляли по каплям 0,1Н раствор трилона Б. Титрование вели медленно, хорошо взбалтывая, до отчетливого перехода окраски с розового до синего. Расчет вели по формуле:

Ж=а*Ктр,  где  Ж – жесткость воды;

а – количество в мл 0,1Н раствора трилона Б на титрование 100 мл воды;

Ктр – концентрация раствора трилона Б.

Общая жесткость воды - это совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней ионов кальция и магния. Если концентрация этих ионов велика, то воду называют жесткой, если мала - мягкой. При большом содержании ионов магния, вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник. Различают карбонатную и некарбонатную жесткость. Карбонатная жесткость вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2.

Жесткость питьевой воды по действующим стандартам в России должна быть не выше 7 мг-экв/л, и лишь в особых случаях допускается до 10 мг-экв/л. В странах Европы жесткость воды не должна превышать 1,2 мг-экв/л.

В результате исследования были получены следующие данные:

Водопроводная вода 18 мг-экв/л ( намного превышает ПДК)

Кипяченая водопроводная вода 15 мг-экв/л

Бутилированная питьевая вода 5 мг-экв/л

Родниковая вода 3 мг-экв/л

Фильтр «Барьер» 8 мг-экв/л

Фильтр многоступенчатой очистки 0,05 мг-экв/л 

Таким образом, видно, что жесткость водопроводной воды  превышает ПДК, её необходимо снижать.

По итогам проделанных лабораторных исследований можно сделать вывод, что водопроводная вода в п. Садовый в целом соответствует требованиям, предъявляемым к качеству питьевой воды, за исключением наличия в воде ионов железа (III), твердых взвешенных частиц, придающих мутность воде и повышенной жесткости воды. Данную воду можно использовать при условии ее фильтрования и кипячения. (Более подробная информация представлена в презентации к проекту)

Заключение. Выводы:

Водопроводная вода в п.Садовый в целом соответствует требованиям, предъявляемым к качеству питьевой воды, за исключением наличия в воде ионов железа (III), твердых взвешенных частиц, придающих мутность воде, и повышенной жесткости воды.

Главным недостатком питьевой воды в городке является ее высокая жесткость. Питьевая вода в поселке отнесена к категории воды  повышенной  жесткости (18 мг.эквл).  Общая жесткость водопроводной воды  превышает  действующие стандарты, ее необходимо снижать.

Жители поселка хорошо информированы о повышенной жесткости водопроводной воды, предпринимают попытки снижать общую жесткость воды методами, доступными в домашних условиях

Рекомендации  жителям  п.Садовый:

При покупке бутилированной воды внимательно изучите этикетку.

Отстаивайте и кипятите воду: несколько часов отстаивания - и остаточный хлор уйдет в атмосферу; продолжительное кипячение позволяет избавиться от большей части летучих и слаболетучих органических соединений и практически полностью – от хлора.

Храните кипяченую воду в плотно закрытой эмалированной посуде и используйте в течение суток.

Пользуйтесь фильтрами для воды. Наиболее эффективно снижает количество хлора в воде фильтр из активированного угля, но удалять из воды микроорганизмы способны более дорогие фильтры.

Фильтрование и фильтрование с последующим кипячением снижали общую жесткость приблизительно до оптимального физиологического уровня.

Прежде чем использовать водопроводную воду, слейте ее в течение 15-20 минут. В трубах она быстро застаивается.

При использовании водопроводной воды для   аквариумных  рыб отстаивайте ее в широкой эмалированной или стеклянной посуде 1-2 суток.

Библиографический список:

Биология (для поступающих в ВУЗы).  Мамонтов С.Г. Москва. Высшая школа. 1991

Основы химического анализа. Астафуров В.И. Москва. Просвещение. 1977

Общая биология. Под ред. Беляева Д.К. Москва. Просвещение. 2001

Основы общей биологии. 9 класс. Пономарева И.Н. Корнилова О.А. Чернова Н.М. Москва. Издательский центр «Вентана-Граф». 2002

Химия. 9 класс. Габриелян О.С. Москва. Дрофа. 2005

Химия. 11 класс. Габриелян О.С. Лысова Г.Г. Москва. Дрофа. 2006

Химия (для подготовительных отделений). Хомченко Г.П. Москва. Высшая школа. 1988

www.wikipedia.ru

www.rossalab.ru

www.who.int/ru

www.aquafilter.ru

www.ecounit.ru

www.saratovgreen.ru

www.saratau.ru