Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 49

                                      Тема работы:

«Свойства воды поселка Аютинский»  

                               Выполнили

                                      Гуковская Валерия

                                       Дрокова Анастасия

                                           Карнаухова Виктория

                                            Твердохлебова Валерия

                              Михно Валерия

Руководитель учитель химии  Назаренко Л.Д.

                                          г. Шахты Ростовской области  

                                                                      ^[1]

Цели и задачи:

• развитие исследовательских способностей у учащихся в процессе сотрудничества и реализации поисковых задач, овладение навыками, принципами исследовательской деятельности на примере лабораторных работ;

• расширение кругозора учащихся  в области достижений отечественной и зарубежной  науки; воспитание   вкуса  к познанию и творческому поиску;

• знакомить учащихся с биохимическими методами и приёмами научного поиска в естествознании;  с современной тематикой и моделями научно-исследовательской, опытно-экспериментальной работы;

• развивать у учащихся творческие способности и познавательную активность к окружающей природе родного края;

• учить работать с научной литературой, отбирать, анализировать, систематизировать информацию; выявлять и формулировать исследовательские проблемы; грамотно оформлять научную работу.

                                      Введение

Вода, является одним из самых распространенных веществ в природе, представляет собой уникальное соединение, благодаря которому на Земле зародилась жизнь. Она распределена весьма неравномерно. Вода находится в постоянном и активном кругообороте. Его движущей силой является Солнце, а основным источником воды – Мировой океан. Почти четверть всей падающей на Землю солнечной энергии расходуется на испарение воды с поверхностей водоемов. Таким образом, вода находится на Земле в постоянном движении. Среднее время ее пребывания в атмосфере оценивается 10 сутками. В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия или водного баланса. Оно заключается в том, что количество воды, потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из организма. Общий объем воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2 - 2,5 л.

Прописная истина гласит - «человек состоит из воды». Мозг взрослого человека состоит из воды на 74,5%, кровь - на 83%, в мышцах воды 75,8%, в костях - 22%. Человеческий зародыш - сплошная вода: в трехдневном эмбрионе ее 97%, в трехмесячном - 91%, а в восьмимесячном - 81%. Важность воды для человека трудно переоценить - если без пищи человек может прожить достаточно долго, а голодание и по сей день многие считают лучшей из диет, то дегидратация (потеря организмом воды) нарушает деятельность сердечнососудистой системы, клеточный метаболизм и терморегуляцию, причем быстро и надежно. 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. Это 10 стаканов! А в жарком климате и при физической нагрузке выделение влаги может достигать 4,5-5 литров в сутки. Соответствующие потери организмом воды должны быть компенсированы ее поступлением извне. Собственно, в «поступлении извне» и кроются многие проблемы. Поэтому наша секция естествознания и поставила перед собой задачу - овладение навыками, принципами исследовательской деятельности на примере изучения

водопроводной воды и воды из природных источников находящихся в пределах поселка Аютинский.

Но вода давно уже не является просто водой. Подчас в ней растворены чуть ли не все элементы периодической таблицы Менделеева. Разумеется, употребление такой воды влечет за собой множество разнообразных проблем. Достигая определенной концентрации в организме, большинство элементов начинают свое губительное воздействие, вызывая отравления и мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его. По данным сайта Шевченко Тараса ученика 10 класса нашей школы: « Со сточными водами в речки города сброшено 154707,4 тонн загрязняющих веществ. Но на шахте«Аютинская»  проводились работы по ликвидации аварии, произошедшей 10.07.2006г., связанной с резким притоком шахтной воды, полным затоплением шахты и откачкой ее в р. Аюта. Учет количественного и качественного состава откачиваемой шахтной воды не производился. Одной из серьезных проблем в городе остается практически нерабочее состояние очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод пос. Таловый и нашего поселка - Аютинский из-за разрушения технологического оборудования и сооружений.  Поэтому весьма и весьма актуален вопрос контроля качества воды и анализа воды. Анализ воды позволяет узнать качество воды, пригодность ее для определенных нужд, бытовой и промышленной эксплуатации. На бытовом уровне мы определяем качество воды на вкус, выпариваем, наблюдаем выпадение осадка, - что является весьма приземленной, неточной и субъективной оценкой качества воды. Точную,исчерпывающую информацию о пригодности воды для тех или иных целей может дать лишь лабораторный анализ воды. Приложение №1.Нашей секцией естествознания «Чудо Земли – Вода» была выбрана тема: «Уникальные свойства воды поселка Аютинский», чтобы исследовать  химические показатели воды, которую мы пьем.

^[2]

Основная часть

Мы исследовали воду на содержание в ней меди, свинца, железа, хлоридов, органических веществ, нитрат – ионов. А также изучали органолептические свойства и кислотность, т.е. р-Н, водной среды. При проведении лабораторных опытов мы использовали методику возможную в нашем химическом кабинете.

К числу органолептических показателей относятся те параметры качества воды, которые определяют ее потребительские свойства, т.е. те свойства, которые непосредственно влияют на органы чувств человека (обоняние, осязание, зрение). Наиболее значимые из этих параметров - вкус и запах - не поддаются формальному измерению, поэтому их определение производится экспертным путем. Кроме вкуса и запаха, выделяют такие показатели как привкус, цветность, мутность и прозрачность.

Взятые образцы воды обладали следующими органолептическими свойствами:  водопроводная вода - запах, неподдающийся обнаружению, но в лаборатории опытным  путем, ощущается слегка хлорный; без привкуса – 1 балл; без вкуса – 4 балла; без видимых  окрашиваний; прозрачная;  печатный текст виден на высоте 25.

Родниковая вода - запах, неподдающийся обнаружению, но   в лаборатории опытным  путем, ощущается  слабый травянистый запах; без привкуса – 1 балл; слегка солоноватый – 4 балла; без видимых окрашиваний; вода прозрачная;  печатный текст виден на высоте – 30 см.

Как видно из приведенных данных родниковая вода обладает лучшими органолептическими показателями, больше пригодна для питья. В пределах нашего поселка достаточно много родников, питающих речку Аюта, но большая часть из них засорена, жители поселка могут пользоваться только двумя родниками. Чтобы и эти родники не были засорены, ученики 10-х классов решили очистить их. С этой целью они начали акцию «Возродим родники к жизни».

Издавна с минеральным составом воды ученые связывали возможность развития среди населения тех или иных заболеваний. Поэтому очень важно, чтобы в воде химические элементы содержались в тех количествах, в которых они необходимы человеку, и чтобы в воде не содержались химические соединения вредные для здоровья человека  

Содержание минеральных веществ и ионов мы могли определить только на наличие их, это связано с возможностями  школьной химической лаборатории.

^[3]

Уровень меди в природной воде довольно низок, но использование меди в составляющих водопровода может значительно повышать ее концентрацию в питьевой воде. Концентрация меди более 3 мг/л может вызвать острое нарушение функции желудочно-кишечного тракта — тошноту, рвоту, понос. У людей, перенесших заболевания печени, например вирусный гепатит, обмен меди нарушен, и длительное ее употребление с водой может способствовать развитию цирроза печени. Особенно чувствительны к повышенной концентрации меди в воде грудные дети на искусственном вскармливании. У них еще в младенческом возрасте при употреблении такой воды может развиться цирроз печени. Наши исследования выявили наличие меди и водопроводной и в родниковой воде, что можно объяснить сточными водами шахты Аютинская, водоочистные сооружения которой находятся в неудовлетворительном состоянии.

Железо — один из основных элементов природной воды, в которой его концентрация колеблется от 0,5 до 50 мг/л. Другие источники железа в питьевой воде — это железосодержащие коагулянты (используются в процессах водоподготовки), железо проникающее в воду из участков, подвергшихся коррозии стальных и чугунных водопроводных труб.

Повышенное содержание железа в воде придает ей ржавый цвет и металлический привкус, что делает воду непригодной к употреблению.

Постоянное употребление воды с повышенным содержанием железа — более 0,4-1 мг/кг массы тела в день может привести к развитию гемохроматоза, т.е. отложению соединений железа в органах и тканях. Известно, что очень высокие дозы железа в воде могут быть смертельными. По данным ВОЗ смертельная доза железа принятого внутрь составляет от 40 до 250 мг/кг массы тела. При этом развивается геморрагический некроз (разрушение) и отслойка участков слизистой оболочки желудка. Безопасная суточная доза железа по рекомендациям Экспертного Комитета ВОЗ по пищевым добавкам составляет 0,8 мг/кг массы тела. Исходя, из этой дозы была рассчитана ПДК железа в питьевой воде — 0,3 мг/л. Наши исследования выявили наличие  железа и водопроводной и в родниковой воде, это можно объяснить   проникновением его  в воду из участков, подвергшихся коррозии стальных и чугунных водопроводных труб.

^[4]

Образование сероводорода в воде связано с разложением сульфидов кислыми водами и реакциями восстановления сульфатов сульфатредуцирующими бактериями. Концентрация сульфидов воде не должна превышать 0,3 мг/л.

Сероводород это газ, в концентрации свыше 0,05 мг/л придающий воде неприятный запах тухлых яиц. В хорошо аэрированной воде сероводород окисляется и запах исчезает. Вдыхание газа может вызвать тяжелое отравление и повреждение глаз. При употреблении внутрь сероводород не опасен. Опасными могут быть соединения серы — сульфиды, которые повреждают слизистую оболочку пищеварительного тракта, вызывают тошноту, рвоту, боли в животе. Смертельная доза сульфида натрия — 10-15 грамм.

 В исследуемых образцах воды сероводород обнаружен не был.

Свинец и его соединения являются довольно сильными ядами. Подумать страшно, что еще в начале текущего столетия водопроводные трубы в городах изготавливали из свинца. Затем их постепенно заменяли железными. В Санкт-Петербурге замена свинцовых труб в старых домах была завершена лишь в 50-х годах текущего столетия.

В организме человека свинец накапливается в костях, печени и почках. Ученые считают, что свинец является синергистом (от греч. synergos – вместе действующий) и способствует увеличению токсичности других металлов. Симптомами свинцового отравления служит серная кайма на деснах («свинцовая кайма»), бледность лица и губ, запоры, потеря аппетита. При остром отравлении появляются сильные боли в области живота («свинцовые колики»), параличи или боли в суставах, судороги, обмороки.

В родниковой воде катионы свинца отсутствуют, а вот в водопроводной воде они есть, приблизительно менее 20 мг/л.  Источниками его в питьевой воде могут быть: свинец загрязнителей, попадающих в природную воду различными путями (например бензин); свинец, содержащийся в водопроводных трубах, переходниках, сварочных швах и др.

Концентрация хлорид ионов более 10 мг/л в исследуемых нами образцах родниковой и водопроводной воды. Эти показатели можно объяснить вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Хлор и побочные продукты попадают в воду в ходе хлорирования, широко распространенного метода обеззараживания, который приводит к значительному сокращению передающихся с питьевой водой инфекций.

^[5]

Сильнохлорированная вода оказывает токсическое действие – провоцирует возникновение бронхиальной астмы, различных воспалений кожи, вызывает повышение уровня холестерина в крови, повышает риск возникновения лейкоза

        Нитраты опасны для человека. Различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При длительном употреблении питьевой воды, содержащих значительные количества нитратов, снижается способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма.

Нитраты попадают в организм, превращаются в нитриты. А вот нитриты уже вредят: они соединяются с гемоглобином, который переносит кислород от лёгких к тканям. Связавшись с гемоглобином, нитраты делают его неактивным - этот "испорченный" гемоглобин не способен соединяться с кислородом. Отсюда - организм обеднён кислородом, наступает кислородное голодание. Обмен веществ частично переходит на бескислородный путь, выделяется много молочной кислоты. Соответственно, будут болеть мышцы - как после очень сильной физической нагрузки.

В водопроводной и родниковой воде, которую мы исследовали нитрат – ионы присутствуют в количестве более 1 мг/л, что соответствует критерию – условно  пригодная к употреблению питьевая ввода. Наличие нитратов воде -  это результат бесконтрольного применения азотистых удобрений на полях, рядом с которыми находится родник, из которого взяты образцы исследуемых проб воды.

Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д. Контроль за уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его отклонения в ту или иную сторону могут не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 (СанПиН).

^[6]

рН водной среды, которую мы исследовали, равна  7, среда  приближена к нейтральной, что говорит о хороших питьевых качествах воды.

Окисляемость - это величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых (при определенных условиях) одним из сильных химических окислителей. Выражается этот параметр в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление этих веществ, содержащихся в 1 дм3 воды. В соответствии с требованиями СанПиН перманганатная окисляемость не должна превосходить 5,0 мгО2/л. Органические вещества в воде из родника и водопроводной, которую мы исследовали – отсутствуют, потому что в водопроводной и родниковой воде буро-коричневые хлопья не выделяются и цвет раствора не изменяется на желтовато – коричневый.

^[7]

Заключение

С целью реализации Указа Президента Российской Федерации от 28 июня 2007 года № 825 «Об оценке эффективности деятельности органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации», поручения Правительства Российской Федерации от 20 марта 2008 года № ВЗ-П16-1678, Федеральной службой по надзору  в сфере защиты прав потребителей благополучия человека разработаны критерии оценки показателя «Доля населенных пунктов, обеспеченных водой надлежащего качества». В основу оценки заложены критерии, отражающие соответствие качества питьевой воды требованиям санитарного законодательства. Предусмотрено три критерия  оценки качества воды:

 доброкачественная питьевая вода – вода, соответствующая нормативным требованиям по всем четырем критериям ее оценки (эпидемическая и радиационная безопасность, безвредность химического состава, благоприятные органолептические свойства);  условно доброкачественная питьевая вода – вода, не соответствующая нормативным требованиям по показателям, нормированным по органолептическому признаку вредности (до 3 ПДК), не влияющим на здоровье населения, но ухудшающая условия водопользования (запах и привкус до 3 баллов), мутность до 2 мг/л,  а также по санитарно-индикаторным показателям (превышение по ОМЧ - больше 5%; недоброкачественная питьевая вода – вода, не соответствующая требованиям по содержанию химических веществ, нормированных по санитарно-токсикологическому признаку вредности на уровне более 1 ПДК, содержанию веществ, нормируемых по органолептическому признаку вредности более 3 ПДК, мутности более 2 мг/л;

 Если в населенном пункте качество питьевой воды оценивается как доброкачественная и условно доброкачественная, то данный населенный пункт надо отнести к обеспеченному питьевой водой надлежащего качества.

 На основании полученных данных  мы сделали  сравнительный анализ и  пришли к заключению: вода водопроводная и вода родниковая нашего поселка соответствует критерию - условно доброкачественная питьевая вода, соответствующая нормативным требованиям Российского  ГОСТа на питьевую воду действуещего с 1982 г. Сейчас он дополнен более новым нормативом — Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.1.4.550-96 «Питьевая вода»

Наш поселок можно отнести к обеспеченному питьевой водой надлежащего качества.  

^[8]

Список использованной литературы:

1.  «Химический эксперимент в школе», О.С.Габриелян  «Дрофа» 2007 г
2. «Аналитическая химия»  М.Э. Полеес  «Медицина» 1974 г

Ресурсы Интернет:

1. Интернет портал химиков-аналитиков;

2. Природа_SU - Экология и окружающая среда;

3. ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ;

4. www.wateranalysis.ru ;
5. Алхимик;
6. Фестиваль «Открытый урок».mht