ГБОУ СОШ № 349

с углубленным изучением английского языка

Красногвардейского района Санкт-Петербурга

Качество водных ресурсов Санкт-Петербурга

Автор: Лаврик Сергей, 11 класс

Номинация: физико-химическая

Руководитель: Ильяшенко Наталья Евгеньевна

Санкт-Петербург

2017 год

Оглавление

Введение        3

Основная часть        3

Вода знакомая и незнакомая        3

Вода в большом городе        5

Способы очистки качества воды в домашних условиях        6

Экспериментальные исследования воды в реках и каналах СПБ и результаты исследования.        8

Экологические проблемы и меры по выходу из   экологического кризиса.        9

Заключение: воздействие воды на здоровье человека        10

Список литературы        11

Приложения        12

Введение

Современное  общество развивается по принципу «брать, все, что только можно» или «после меня хоть потоп». Это принцип человеческого эгоизма может действовать до поры до времени, пока природа не начнет отказывать человеку в ресурсах.

Прогресс человечества, развитие культуры и сама жизнь взаимосвязаны с окружающей средой и прямо зависят от того, как она будет сохраняться и использоваться человеком. Биосфера – заселенная живыми организмами тонкая наружная оболочка планеты, которая включает в себя прилегающую к ней часть атмосферы, гидросферу и верхний слой земной суши,- может не только верно служить ему, но при неосмотрительном обращении с ней и погубить его.

Вода на нашей планете изменятся, как и вся окружающая нас среда, но вода- это и источник жизни, и тот строительный материал, который используется для создания всего живого, и среда, в которой протекают все жизненные процессы.

Перед человечеством стоит очень сложная задача сохранения чистой воды. Она требует не только углубленных знаний об этом химическом веществе, о присущих воде и необходимых для жизни  примесях, но и радикальных способов ее очистки, особенно от вредных загрязнений.

Основная часть

Вода знакомая и незнакомая

Вода - самое распространенное вещество на Земле: 0,75 поверхности планеты покрыто морями, океанами, реками, ледниками. Кроме того, вода в больших количествах содержится в земной коре, образуя подземные озера и пропитывая водоносные слои пород. Общее содержание воды на Земле составляет примерно 1500 млн. км кубических.

Огромная роль воды в жизни человека и природы послужила причиной того, что она была одним из первых соединений, привлекших внимание ученых.

Классическая формула воды H2O была предложена в 1805 году А. Гумбольдтом и Ж. Гей-Люссаком. (рис.1)

Соединение сравнительно крупного ядра кислорода с двумя мелкими ядрами водорода порождает пространственную ассиметрию электронного облака пяти пар электронов молекулы. За счет избытка электронной плотности у кислородных пар электронов и недостатка у «оголенных» ядер водорода молекула воды обладает четырьмя полюсами зарядов (рис. 2), т.е. ярко выраженными полярными свойствами: она является диполем с высоким дипольным моментом.

Под воздействием диполей воды на поверхности погруженных в нее веществ межатомные или межмолекулярные силы ослабевают в 80 раз. Столь высокая диэлектрическая проницаемость из всех известных нам веществ присуща только воде (в чистом состоянии). Этим и обьясняется ее способность быть универсальным растворителем.

Растворение нельзя рассматривать как чисто физический процесс диффузии, подобно смешению газов; оно происходит в результате сольватации - взаимодействия частиц растворяемого вещества с молекулами растворителя. Если растворителем является вода, то процесс сольватации называют гидратацией. Продукты взаимодействия частиц вещества с растворителем называют соответственно сольватами или гидратами. Основоположником сольватной теории жидких растворов является Д. И. Менделеев, который еще в 60-х годах прошлого века выдвинул предположение о существовании нестойких химических соединений растворенного вещества с водой. Поэтому в природных условиях вода не может сохранить «химическую чистоту». Соприкасаясь со всевозможными веществами, она фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного состава. Взаимодействуя не только с твердыми и жидкими веществами, она растворяет также и газы. В пресной воде растворенных веществ 1 г/литр, в соленой – 18 г/литр, в дождевой – несколько десятком миллиграммов вещества на литр. Особенно концентрированный раствор воды в океане- 35 г/литр, содержащий 1000 различных неорганических и органических веществ. Благодаря этому океан – колыбель жизни на Земле.

Деятельность человеческого общества немыслима без воды.

• Вода - растворитель.
• Вода – вещество, важное для жизни.
• Вода – для питья.
• Вода - в быту.
• Вода – средство гигиены.
• Вода – обитание животных.  Без воды не приготовить ни одно блюдо.
• Вода – дорога.
• Вода – необходима для получения электрического тока.

Жидкость и вода - это не одно и то же. Жидкость – это любой напиток, а вода – это название жидкости конкретно. Применение воды, в зависимости от его целевой направленности, подразделяется на водоиспользование и водопотребление. При водоиспользовании вода, оставаясь в водоемах или в водотоках, используется как среда или механический источник энергии. Водопотребление отличается не только безвозвратным расходом части воды из водных ресурсов, но и загрязнением природных вод возвратными стоками.

Вода в большом городе

Ни один город мира не может жить без воды, однако далеко не многие города считают воду одной из главных своих достопримечательностей.  СПБ, как и Венеция, без воды не мыслим. Немалую часть территории города занимают различные водные обьекты- реки, ручьи, озера и пруды.

На качество воды в Неве влияет много факторов:

1) Сточные воды промышленных предприятий. Многие предприятия не используют городскую систему канализации, а очищают воду сами и выпускают ее непосредственно в реки.

2) Бытовые сточные воды из жилых домов и общественных зданий.

3) Немаловажным источником загрязнения являются так называемые ливневые и поливомоечные воды. Дожди и тающий снег смывают с улиц грязь и приносят ее либо на очистные сооружения, либо непосредственно в водоемы города.

4) Свалки твердых бытовых отходов, загрязнение почв. Из-за атмосферных осадков, многие опасные загрязнители оказываются в водной системе Невы.

Основными загрязняющими рек Санкт-Петербурга веществами являются тяжелые металлы (медь, кадмий, свинец и др), соединения азота, нефтепродукты, другие органические соединения.

По степени загрязненности половина рек в черте города относится к категории:

• «Умеренно-загрязненные»- Нева (в целом), Фонтанка, Мойка, Обводный канал;
• «Загрязненные»- Черная речка, Охта;
• «Грязные»- Волковка, Финский залив;

Нева является важнейшим источником воды для населения и промышленности города. Ежедневно Санкт-Петербург «выпивает» озеро площадью километр на километр и глубиной три метра. Нева служит и важнейшей транспортной артерией. За год по ней проходит более 7000 судов, из них треть-нефтеналивные. Вероятность разлива нефтепродуктов на Неве высокая и составляет 0,025 на 1000 судов. Чем больше чистой воды мы используем, тем больше грязной воды мы производим. В Неву ежегодно спускают 80 тысяч тонн загрязняющих веществ. Больше всего загрязняют: ТЭЦ-2, «Пластполимер», «Обуховский завод». В Ленинградской области загрязнители самые крупные - Кировск, Отрадное, Шлиссерьбург. По своей природе загрязнения разделяют на физические, химические, биологические. Они могут быть естественными и антропогенными, вызванными человеческой деятельностью в окружающей среде. Степень их воздействия на живые организмы зависит от токсичности и устойчивости загрязнителей. Окружающую среду активно загрязняют отходы, выбросы химических производств.  

Способы очистки качества воды в домашних условиях

В день человеку необходимо от 1,5-5 литров воды. Без воды человек может прожить максимум 5 дней.

Свою актуальность вопросы качества питьевой воды в настоящее время не утратили!!!

Проблема экологическая связанная  с сохранением природы, жизни и здоровья человека. Экология представляет собой сложный комплекс, обьединяющий науку, производство, образование, культуру и практическую деятельность человека. Этот факт вызывает необходимость комплексного всестороннего подхода к изучению экологических проблем. Нерациональное природопользование ведет к истощению ресурсов.  

Для нормального функционирования организма нужна вода, не содержащая вредных примесей и механических добавок, хорошего качества.

Цель моей работы: можно ли в домашних условиях определить качество воды?

Задачи:         1) Изучить литературу о значении питьевой воды для здоровья человека.

2) Овладеть простейшими методами анализа воды.

3) Научиться анализировать полученные данные и делать выводы.

4) Изучить качество воды в Неве, Черной речке, Ладожском озере.

Гипотеза: использование воды без предварительной очистки может ли нанести вред организму?

Для исследования я использовал воду из реки Невы, Черной речки и Ладожского озера.  

При выполнении этой работы я использовал следующие методы:    

1) Наблюдение – дает возможность описать физические обьекты и явления, наблюдение свойств воды;

2) Сравнение – установить сходство и различия разных образцов воды;

3) Опыт – цель которого, выявить свойства воды в зависимости от образца;)

4) Анализ – исследование путем рассмотрения отдельных сторон, свойств, составных частей воды;

5) Индукция – способ рассуждения от частных факторов к общим выводам. Данные об опытах анализировались и обобщались;

6) Изучение теории по данной теме;

7) Обобщение – общий вывод;

Качество воды определяется с помощью показателей физических, химических, санитарно-бактериологических.

К физическим относятся: температура, запах, цвет, мутность, прозрачность, электропроводность.

К химическим относятся: водородный показатель(PH), окислительно-восстановительный показатель, жесткость, щелочность, радиоактивность.

К санитарно-бактериологическим относятся: микробиологические и паразитологические.

Требования к питьевой  воде

Прозрачная; бесцветная; без запаха; без вредных по содержанию химических веществ; безвредных по бактериальному составу.

Первая водоочистная станция была построена в СПБ  в 1888 году.  

Способы очистки воды

1) Способ кипячения (удаляет хлор, сероводород, соли кальция и магния, большое количество болезнетворных микробов). Ухудшается химический состав воды. Вредные частицы (калий, ртуть, нитраты, пестициды) не удаляются. Микрорганизмы не гибнут даже при 100 градусах.

2) Способ оттаивания (улучшает качество воды, но оттаивать не более 12 часов).            

3) Замораживание (талая вода дает организму энергетику и выводит из организма шлаки и токсины). Это свойство воды сохраняется 7-8 часов.

4) Фильтрование (улучшает вкус, запах, цвет). Вода очищается от хлора.

Экспериментальные исследования воды в реках и каналах СПБ и результаты исследования.

Опыт 1- определение цвета воды.

Берем стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд наливаем воду из Невы, Черной речки, Ладожского озера по очереди. Смотрим на лист через воду.

Вывод: вода, имеющая оттенок не пригодна для питья, чистая вода    должна быть бесцветная. В воде присутствуют органические соединения.

Опыт 2-определение запаха воды.

Нагреваем воду поочередно из Невы, Черной речки и Ладожского озера до 50-60 градусов. Измеряем термометром.

Когда вода нагрета, при вращательном движении руки определяем запах.

Вывод: если болотный - значит тинистный, илистный; Древесный - мокрая   щепа; неопределенный - неподходящий под предыдущие параметры; В воде присутствуют органические соединения, продукты жизнедеятельности бактерий. Чистая вода не имеет запаха.

Опыт 3- определение кислорода.

Ставим воду в банках на сутки, определяем - чем больше пузырьков, тем больше кислорода в воде.

Вывод: мало пузырьков, значит мало кислорода.

Опыт 4-наличие органических примесей.

Берем воронку – фильтр бумажный, банку с водой из Невы, Черной речки, Ладожского озера. Размешаем воду стеклянной палочкой в банке, сливаем через фильтр. Отмечаем, что осталось на фильтре.

Вывод: в воде присутствуют примеси.

Опыт 5- прозрачность.

Используем прозрачную банку с плоским дном, наливаем воду поочередно из каждой реки. Под банку кладем шрифт высотой 2 мм. Сливаем воду до тех пор, пока не увидим шрифт.

Вывод: измеряем линейкой высоту воды, выразим степень прозрачности воды в сантиметрах. Уменьшение прозрачности свидетельствует о загрязненности. Менее 3 сантиметров - употребление воды ограничено.

Вывод: я могу сказать, что вода в Неве, Черной речке и Ладожском озере не пригодна для питья, т.к она не прозрачная, имеет запах, цвет, мало кислорода, содержит примеси. Можно определить качество воды в домашних условиях.

Экологические проблемы и меры по выходу из   экологического кризиса.

В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы очистки сточных вод. Разрабатываются методы и строятся установки по очистке воды от нефти и нефтепродуктов. Чрезвычайно перспективным направлением является использование городских сточных вод для орошения с\х угодий. Эффективное решение - перевод промышленных предприятий на повторное многократное использование отработанной воды. Способы перевода некоторых отраслей промышленности на полностью безводную технологию. Отказ от использования ложа водоемов для захоронения радиоактивных и отравляющих материалов. Все необходимые средства технического прогресса будут использованы для того, чтобы водные ресурсы полностью обеспечили нужды человечества. Это потребует от науки и техники новых разработок фундаментальных вопросов планетой гидрологии, гидрогеологии.

Заключение: воздействие воды на здоровье человека

Ученые говорят: «Наш город - что – то вроде душегубки, ибо по данным СПБ комитета по статистике за 1993 год уровень смертности с 1989 превысил 10 % , а в 1992 – уже на 27 %. За год -15.000 человек умирают от воды. В питьевой воде обнаружено: 750 антропогенных соединений, приблизительно 600 из них являются концерогенами и обладают мутагенной активностью и практически не обезвреживаются на водопроводных станциях. Ежедневное потребление хлорированной воды укорачивает жизнь на 5- 6 лет. Качество невской и ладожской воды оставляет желать лучшего и если сегодня (что мало вероятно) полностью прекратится сброс в водоемы ядовитых веществ, чтобы восстановить прежнее качество воды понадобится не менее 50 лет»

Статистика говорит: аллергия у каждого пятого ребенка, у каждого 2 взрослого воспаление суставов, новообразования встречаются в Петербурге в 12 раз больше, чем в других городах России. «Новообразование»- рак саркома.

Нева подпитывается водами из рек Волхов, Сясь, Тихвинка. На Волхове стоят Кириши с нефтеперерабатывающим комбинатом. На Тихвинке – аллюминиевый комбинат. Самой грязной Нева оказывается зимой, а особенно в апреле.

Нашу планету можно назвать водной или гидропланетой. Вода явилась основным строительным материалом и средой, которые обеспечили возможность появления жизни на Земле. Таким образом вода - это мы, это все, что нас окружает. Вмешательство и посягательство на изменение ее качеств требуют мудрого и осторожного обращения. Сохранение воды - этого основного фактора жизни - является существенной частью экологии - науки о связях живых организмов с окружающей средой.

Список литературы

1. «Проблемы чистой воды» - Кульский Л.А, Даль В.В.;
2. «Водные ресурсы земли» - Воскресенский К.П.;
3. «Проблемы воды на земном шаре» - Фюрон Р.;
4. «Не пейте сырую воду!» - профессор доктор физико-математических наук Г.А. Скоробогатова и А.И. Калинина;
5. «Основы химического анализа» - В.И. Астафуров;
6. «Окружающая среда Санкт-Петербурга» - М.А. Жевлакова, П.Н. Кириллов, Н.И. Корякина;

Приложение

                             Сброс сточных вод в Петербурге

Очистные сооружения на Красносельской станции