Исследовательская работа "Минеральный источник имени М.В. Ломоносова"

III Международный  Фестиваль «Дети Арктики»

Минеральный источник имени Михаила Васильевича Ломоносова

Проект

                                               Выполнена ученицей 10 класса

                                                                                              муниципального образовательного

                                                                                              учреждения «Луковецкая средняя

                                                                                               общеобразовательная школа»

                                                                                               Холмогорского района

                                                                                               Головниной Алиной Алексеевной

                                                                                               Научный руководитель:

                                                                                               учитель химии, биологии 1 квали-

                                                                                               фикационной категории

                                                                                               МОУ «Луковецкая средняя обще-

                                                                                               образовательная школа»

                                                                                                Холмогорского района

                                                                                                Давлеева Людмила  

                                                                                                                            Александровна.

                                             г Москва  2011г

                                    СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение                                                                                        1 стр

2.Основная часть                                                                                 2 стр

2.1 Методы исследования                                                                         2 стр

2.2 Социологический опрос                                                                  2 стр

2.3 Методика исследования                                                                 3 стр

2.4 Определение органолептических показаний                                                 3 стр

2.5 Определение качества воды методами химического анализа                         4 стр

2.6 Влияние ионов, содержащихся в водах на организм человека.                         8 стр

2.7 Выводы, сделанные нами в ходе исследования                                          9 стр

3.Заключение                                                                                 10 стр

Библиографический список                                                                                                                

Приложение

 Проект «Минеральный источник имени Михаила Васильевича Ломоносова»

Введение                                                                                                                                               Мой родной посёлок Луковецкий находится  в Холмогорском  районе, в 10 километрах от старой деревни Кеницы. Деревня, каких немало на территории Архангельской области. Но мало кто знает, что это родина минеральной воды. Только здесь из естественных, экологически чистых источников, расположенных в уникальной климатической зоне Севера, можно набрать настоящей  воды. Воды, дарующей силу! Воды, возвращающей утраченное здоровье! Сегодня в своей работе я расскажу о воде минеральной.                 Однажды в летний знойный день во время сенокоса мы наблюдали за стадом, которое паслось на берегу Северной  Двины. В полдень все коровы развернулись от реки, и пошли по тропе.  Пошли от воды к воде!  Почему?  Что за воду  животные предпочли речной – об этом и  пойдёт речь в моей работе.                                                                                                                                                 Близ деревни Кеницы располагается минеральный источник, воду которого можно  использовать для  оздоровления людей. Поэтому  работа посвящена исследованию состава и свойств минеральной воды. «Первые же исследования минеральных вод страны связаны с именем великого русского ученого М.В. Ломоносова, который выделял «лекарственные» воды и «врачующие» источники. Уже во второй половине XVIII века, бала создана «география» лечебных вод России» [1]  Здесь же говорилось и об  Архангельских источниках.  Я провела литературный обзор изучения целебных источников    на территории Севера. И выяснила, что в Архангельской области                                                                                                                                                                                                                                                       есть множество мест, обладающих лечебными свойствами. [6]  Область богата минеральными источниками и лечебными грязями, расположенными в прекрасных уголках северной природы, в сосновых борах, на берегах озер.  Бальнеогрязевый курорт «Солониха» в Красноборском районе – один из самых популярных. В его природных источниках с минеральной водой, по преданию, восстанавливали силы дружинники Ермака.   Город-музей Сольвычегодск известен как бальнеологический курорт, прославившийся чудодейственными свойствами минеральных вод и лечебных грязей.  [5]     В хвойном лесу, на берегу живописного озера в 40 км от Архангельска расположен бальнеогрязевый равнинный курорт «Беломорье». Визитной карточкой санатория «Сосновка» в городе Вельск является минеральная вода.  Она поступает из скважины глубиной 350,3 м ,и относится к хлоридо - натриевым рассолам с повышенным содержанием брома. [3]  Новой формой организации оздоровительного отдыха являются детские экологические лагеря в Пинежье, Онеге и Кенозерском национальном парке, которые ежегодно принимают до 1 000 детей из Москвы, Подмосковья, городов и районов Архангельской области.                                                                                                                       Объект исследования – источник, расположенный на территории деревни Кеницы Холмогорского района.

Предмет исследования – состав и свойства минеральной воды из источника.

Цель: Определение физических показателей и химического состава воды минерального источника деревни Кеницы Холмогорского района.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:                                                                         1. Познакомиться с теорией по данной проблеме.                                                                                           2. Ознакомиться с методами исследования.                                                                                                       3. Определить физические и химические показатели воды.

 4. Сравнить показатели с водой минеральной Куртяевской.                                                                     5. Провести опрос жителей деревни Кеницы, Чухчеремы, посёлка Луковецкий, об отношении к минеральному источнику.                                                                                                                                  6. Показать перспективу использования воды.                

Гипотеза: если в составе воды минерального источника  присутствуют ионы хлора, натрия, калия, серы, то данная вода может использоваться для лечения болезней:

1.  желудочно-кишечного тракта        2. печени  и желчных путей

3. сердечнососудистой  системы        4. опорно-двигательного аппарата

5. нервной системы                              6.  центральной нервной системы.

Научная новизна моей работы состоит в том, что впервые проведено исследование воды из источника, и я уверена, что эта бесплатная вода является минеральной, лечебной. Многие люди нашего посёлка об этом не знают.

Практическая значимость

1. Результаты исследования свидетельствуют о том, что вода минеральная и используется  местным населением, с целью исцеления.

2. Даны рекомендации населению по использованию природной минеральной воды.

Основная часть.

Методы исследования.

Социологический опрос. В ходе своей работы я постаралась как можно больше опросить людей старшего поколения деревень Кеницы и Чухчерема. Этим деревням более пятисот  лет. От жителей деревни про источник с минеральной водой я узнала многое. Молва о минеральной чудо воде идет давно.  Без малого  пятьсот лет прошло, как обнаружили этот благодатный источник. Из Никольского монастыря (деревни Чухчерема) ходили монахи за этой «святой» водой и исцеляли каторжных. С давних пор к источнику ходили люди хворые, лечить  и язвы, и чахотку. Запах там был слабо заметный, специфический, но приходящему, силы, здоровье и веру давал.  Эту воду люди прозвали "Живой", "даром Божьим". А только легенды былью стали. Воду эту современные ученые действительно лечебной назвали, минеральной. Невиданная сила в воде этой заключается. Такая, что возвращает старому - молодость, немощному - бодрость, дарит красоту и здоровье.

45 лет назад стал строиться посёлок Луковецкий  именно  на месте такого же источника с живительной водой, как говорят жители деревни  Чухчерема.  С целью сбора информации  местным жителям  задавались следующие вопросы: знают ли они о существовании минерального источника, применяли ли воду, и каков результат?                                                                    Слышали об источнике из 60 опрошенных -51 (85%)                                                                      Опрос 20 человек деревни Кеницы                   лечились и лечатся 19 человек.                                                       Опрос 20 человек деревни Чухчерема              лечились -                 11 человек                                          Опрос 20 человек посёлка Луковецкий            лечились и лечатся 14 человек

 Положительный эффект наблюдали 39 человек, что составляет 88%.

 Я посетила минеральный источник, попробовала воду холодную и солоноватую,   провела анализ минеральной воды этого источника. Приложение 1 (фото 1,2,3)

Методика исследования

1. Отбор проб воды.                                                                                                             Характеристика дна источника. Дно глинистое серого цвета, на дне есть родник. Со дна взята проба почвы. Также проведён забор почвы со дна ручья  7 метров от самого родника (вода вытекает из источника в реку Б. Юра).

Характеристика берега и прибрежной зоны.

Берега как такового нет. Грунт глинистый. Травяной покров сплошной. Кустарники есть только у дороги. От дороги источник находится в 50-ти метрах. Дорога не является функционирующей.

Прибрежно-водная растительность: осока, рогоз, водной растительности нет (приложение1 фото 1).

Использование воды – водозабор для лечения.

Для исследовательской работы мы сделали забор минеральной воды и грязи со дна источника и со дна ручья. (Приложение 1 фото 2, 5)

Забор воды проводился мною непосредственно из источника, в чистые пластмассовые бутылки. Дата и время забора указано на бутылке. Забор почвы (грязи) проводился в пронумерованные банки.

Экологические исследования воды начались непосредственно у источника. Знакомство с водой я начала с определения органолептических показателей.

1.Определение запаха воды. Интенсивность запаха очень слабая. Не поддаётся обнаружению, но обнаружен в лаборатории опытным путём запах специфический (сероводород).

2. Определение мутности воды. Мутность воды отсутствует. Текст можно прочитать при высоте столба воды, равном 20см.

3. Определение вкуса воды. Оценка интенсивности вкуса – слабо солёная, и очень холодная! Температура воды 7 градусов. Приложение 1 (фото 6)

Определение качества воды  методами химического анализа.

Для работы приготовили почвенную вытяжку согласно инструкции экологического практика [4]      (Приложение 1 фото 7,8,9,9а)                                                                                                                                                                      

1.Определение водородного показателя (рН) воды. [4]      Изучение кислотности воды в источнике. Работа выполнялась при использовании тест-комплекта (рН). Пробирку сполоснули несколько раз анализируемой водой, налили 5 мл испытуемого раствора, добавили 3 капли раствора универсального индикатора и встряхнули. Окраску сравнили с контрольной шкалой, тот же самый опыт провели, используя универсальную бумагу. Результат – 5,0-6,0 по контрольной шкале, слабо кислая, близка к нейтральной. (Приложение 2 фото 10,11)

2. Экспресс – метод  «Определение  степени  минерализации»

Налила на  чистое  стекло 2 капли исследуемой воды. Нагревала  на пламени спиртовки до испарения. Исследовала  след от высохшей капли. На месте капли имеется заполнение следа белым налетом - это минерализованная вода. (Приложение 2 фото 12,13)                                                                                                                                        4.Определение хлорид – ионов

 К 5мл Н2О добавили раствор нитрата серебра 1% (АgNO3). Появление белого осадка или творожистых хлопьев свидетельствует о наличии хлорид - ионов. Чем интенсивнее  осадок, тем больше концентрация  ионов хлора в воде. Отметили приблизительную концентрацию ионов хлора: помутнение раствора и постепенное появление белого осадка

Затем провели опыт и с почвенной вытяжкой. В одну  пробирку налили 10 мл анализируемой воды, во вторую 10мл почвенной вытяжки. Добавили по 3 капли раствора хромата калия, перемешали содержимое, затем титровали содержимое раствором серебра до появления неисчезающей бурой окраски. Определили объём раствора, израсходованного на титрование  - 5 мл. Рассчитали массовую концентрацию хлорид-ионов по формуле:                                                                                                                                                                                            

           Vхл × Снс × 35,5 × 1000         5     × 0,05  ×   35,5 × 1000                    

С хл=  ------------------------------  = --------------------------------- =        887,5 мг\л

                           Vа                                             10

где: С хл –концентрация хлорид-ионов; Vхл – объём раствора, израсходованный на титрование; Снс –молярная концентрация раствора нитрата серебра (0,05 моль/л); 35,5 эквивалентная масса хлорид-аниона; 1000 – коэффициент пересчёта единиц измерений из г/л в мг/л; Vа – объём пробы взятый на анализ (10мл) [4]      

вывод:  вода содержит -887,5 мг/л хлорид – ионов.

 Ag +   +  Cl -  🡺 AgCl 🡻  осадок

5. Определение сульфат – ионов   [4]                                                     

К 5 мл  воды добавили раствор BaCl2 . Образовался белый молочный осадок.                                                                                                          

Следовательно, в минеральной  воде присутствуют сульфат – ионы.  

1.Поместили в отверстие мутномера 2 пробирки с рисунком на дне. 1. В одну из пробирок налили анализируемую воду(также проведём опыт и с почвенной вытяжкой)                                            2. Добавим к содержимому пробирки пипетками 2 капли раствора соляной кислоты и 15 капель раствора нитрата бария. 5 минут ждём, образовался  осадок. Встряхиваем пробирку, и пипеткой переносим   образовавшуюся суспензию во вторую (пустую) пробирку до тех пор, пока в первой пробирке не появилось изображение точки на дне. Измерила высоту столба суспензии в первой пробирке (h1) 20 мм.  По данным практикума (стр 99 [4] ) «при высоте столба менее 40мм пробу необходимо разбавлять чистой водой», я разбавила в 8 раз исследуемый раствор. Продолжаем переносить суспензию во вторую пробирку до тех пор, пока в ней не скроется изображение рисунка. Измерила высоту столба суспензии во второй пробирке (h  - 410) рассчитываем по формуле высоту столба суспензии   (Приложение 2 фото 17)

            h1 + h 2            80 + 44

h  = --------------    =   -----------  = 62 мм   62мм = 52 мг\л увеличиваем в 8 раз  приблизительно 416 мг\л (415 мг/л)

                2                     2                                                                                                                                                  Ba  2+ +   SO4  2- 🡺 BaSO4🡻 осадок

Вывод: массовая концентрация сульфат-аниона в воде -   415  мг/л, в почве - 405  мг\л

6.Определение нитрат-ионов. Добавлялся р-р дифениламина 3 капли, в растворе синяя окраска отсутствует. Вывод – нитратов в исследуемом растворе нет.( Приложение .2 фото16)

7. Определение жёсткости воды. [4]                                                                                                                   К солям жёсткости относятся, главным образом соли кальция и магния (Саи Mg)

К анализируемому раствору 5 мл прибавляем  по каплям р-р титранта на белом фоне появляется нежно розовый цвет раствора.(Приложение 2 фото 15,18) капли добавляли до сиренево-синего цвета.(приложение 2 фото 18) Капли сосчитали. 1 капля = 1,0 ммоль\л  Проведя опыты с титрантом [4] (титрование трилоном Б в аммонийном буфере (pH=10) с индикатором эриохром черный Т),  я определила величину общей жёсткости  получила следующие результаты жёсткость воды равна  17 ммоль\л.. Также проводила титрование готовым титрантом из лаборатории «ЭХБ» 1 капля соответствует 1 ммоль\л, результат – 17 ммоль\л. Жесткость определяется как способность воды образовывать пену с мылом. В нашем случае мыло в воде не пенится.  В России жесткость воды выражают в ммоль/л. В жесткой воде обычное натриевое мыло превращается (в присутствии ионов кальция) в нерастворимое «кальциевое мыло», образующее  хлопья. По значению общей жесткости природные воды делят на группы:[10]

1 ммоль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Простой расчет показывает, что 1 ммоль/л отвечает содержанию в одном литре воды 20,04 мг/л Ca2+ или 12,16 мг/л Mg2+.  Количественно жесткость воды в России выражают единицами жесткости. За единицу жесткости принимают жесткость воды в одном литре которой содержится один миллимоль (ммоль) эквивалент ионов Са2+ или Mg2+. Числовое значение жесткости, выраженное в ммоль/л, совпадает со значением в моль/м3. Одна единица жесткости соответствует массовой концентрации ионов Са2+, равной 20, 4 мг/л или ионов Mg2+, равной 12, 15 мг/л.

Вывод: исследуемая вода – очень жёсткая.   (жёсткость – 17 ммоль\л)                                                                                                                                                                                                                                                   8.Качественное обнаружение катионов тяжелых металлов.

1. Обнаружение свинца. В пробирку с водой 5 мл внести по 1 мл 50% раствора уксусной кислоты и перемешать. Добавить по 0.5 мл 10% раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе ионов свинца выпадет желтый осадок хромата свинца.

Вывод – осадка не обнаружено, свинец отсутствует. 

2.Обнаружение общего железа. В пробирку поместить 10 мл исследуемой воды, прибавить 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0.5 мл раствора роданида калия. При содержании железа в воде 0.1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное. Предельно допустимая концентрация общего железа в воде водоемов и питьевой воды составляет 0.3 мг/л.                                                                                                                                Вывод – не появилось  слабо розовое окрашивание, соли  железа отсутствуют.

3. Обнаружение катионов меди.

В фарфоровую чашку помещается 3 – 5 мл исследуемой воды, осторожно выпаривается досуха и на периферийную часть наносится капля концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно – синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов меди. Предельно допустимая концентрация меди в воде составляет 0.1 мг/л.    Вывод – синяя окраска отсутствовала, ионов меди нет.                                                                                  

Проведён сравнительный анализ исследуемой воды по полученным результатам с водой Куртяевской бутилированной. Приложение № 3

 В результате сравнения   мы делаем вывод о большом сходстве  составов Куртяевской и Кеницкой воды.

Выводы, сделанные нами в ходе исследования:

Наш источник расположен вдали от города и промышленных предприятий. Вода в источнике деревни Кеницы содержит свой уникальный минеральный состав. Это родник бьющий непосредственно из земных недр. В результате исследования минеральной воды нами сделаны следующие выводы:                                                                                               Исходя, из классификации минеральных вод было выявлено, что вода минерального источника является  холодной, так как, температура воды 7 градусов. «Минеральные воды из холодных источников, в отличие от минеральных вод из теплых источников, сохраняют свои лечебные свойства в течение длительного времени».[3]                                                                                                                                                                                 Поэтому срок реализации Кеницкой воды – 12 месяцев в плотно закупоренной таре и без доступа ультрафиолета. Температура минеральной воды - важный лечебный фактор. Если температура воды выше 50-55° С, ее нужно охлаждать, а холодные воды подогревают. Изучаемая вода имеет хорошие физико-химические показатели. Прозрачный цвет воды, запах сероводорода – очень слабый, на вкус  солёная, при отстаивании появляется  слабый осадок. Активная реакция воды близка к нейтральной или слабо - кислой с рH 5 – 6. Для выполнения поставленной цели были использованы выше описанные физико-химические методы анализа.

Проведя химические опыты, мы установили, что  вода является минеральной. Гипотеза подтверждена. По химическому составу вода  является хлоридно-сульфатной кальциево-натриевой без специфических компонентов и свойств, по органолептическим свойствам, представляющая собой прозрачную бесцветную жидкость солёного вкуса. В ней присутствуют сульфаты, хлориды, натрий, калий, кальций.  Указанная минеральная вода показана при следующих заболеваниях: хронические гастриты с нормальной, повышенной и пониженной секреторной функцией желудка; язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки; хронические колиты и энтероколиты; хронические заболевания печени и желчевыводящих путей; хронические панкреатиты и заболевания мочевыводящих путей, сердечнососудистой  системы, опорно-двигательного аппарата, нервной системы,  последствия травм центральной нервной системы.

Заключение.                                                                                                                                         Шло время, сменяли друг друга эпохи, неприметный поселок Луковецкий стал популярной российской здравницей. А Кеницкие минеральные источники, ставшие национальным  достоянием, включены в Государственный Кадастр природопользовательных зон России. Это моя мечта!

Волшебная вода существует не только в сказках и былинах. Она существует и в реальности,  в Архангельской области. Имя ей – минеральная вода. Зачем ехать на курорты, за тридевять земель, платить огромные деньги, если рядом есть такой источник.  Одним из преимуществ лечения на местных  курортах является то, что лечение больного, происходит в условиях привычного для него климата. Он не теряет время на акклиматизацию в начале лечения. Вместе с тем это может иметь очень большое значение для состояния здоровья после окончания лечения. Организм больного, возвратившегося домой с южного курорта, приспособился к теплому, мягкому климату. Резкая смена климатических условий зимой, ранней весной и поздней осенью для жителя Севера нередко связана с простудными заболеваниями, что может вызвать нежелательное действие на основное заболевание, по поводу которого он лечится на курорте.

Лучше нашей  минералки не найдешь! Минеральную воду природного источника и грязь рекомендуем использовать в натуральном виде. Советуйтесь с врачом. Напиток из лечебного минерального источника нельзя подвергать никакой специальной обработке, чтобы не уничтожить полезные для здоровья компоненты. Минеральная вода является своего рода природным лекарством, созданным самой природой. Исследование минеральной воды является актуальной и значимой темой, так как в настоящее время   ситуация на рынке минеральных вод по данным  Госторгинспекции, просто угрожающая. Наши магазины заполнены  бутылками с водой, которая даже отдаленно не является минеральной. В большинстве регионов обнаружена фальсифицированная минеральная  вода, которая вредна для здоровья. Зачем нам сомнительная вода, если есть наша проверенная. Опрос населения подтвердил, что  многие люди, страдающие тем или другим заболеванием, принимали эту воду и излечивались: 5 человек – язва желудка и двенадцатипёрстной кишки, 7 человек  лечились грязью и излечили экзему, 6 человек 2 раза в год проводят лечение суставов пьют воду и делают грязевые аппликации (Брындиков А.Я), ( презентация). А городские дачники круглый год ездят за водой на источник.

Не упустите и Вы свой шанс!

Материалы исследования можно использовать на уроках химии  при изучении регионального компонента – по теме « Минеральные источники Севера».

Возможно дальнейшее исследование  сходств и отличий  воды Кеницкой  с  различными   минеральными  водами  из магазина,  и  с водой  санатория Беломорье.

Я намерена  обратиться  в центр  природных ресурсов  с  предложением – провести исследования Кеницкой  минеральной воды.  Может и  в Холмогорском районе в деревне Кеницы   будет возможность  построить санаторий!

К работе прилагается  рекламный лист. 

Библиографический список

1. Байкова В.М. “Экскурсии по химии в природу”. Пособие для учителей и учащихся  Карелия. 1979 г. Петрозаводск.109с
2. Выголов В.П., Удралова Н.В. В край белых ночей. М. Профиздат                                   1986.  320с
3. Лидин А. «Минеральные воды» издательство Феникс 2009г  256с
4. А.Г. Муравьёв, Н.А. Пугал, В.Н. Лавров Экологический практикум Крисмас + Санкт-Петербург 2003г 180с.
5. Слёзкин А. Сольвычегодск и его окрестности «АСТ» 2006г  64с
6.  Тамм Е.И  Энциклопедия туриста  М.  Большая Российская энциклопедия 1993г 610с
7. Широкова В. Что есть что. Вода. Москва. Слово. 2001. 50с
8. Авдеев А.Г., Авдеева В., Савиткин Н.И. Минеральная вода – чудесный дар природы. Химия в школе. № 2. 2007.
9. E-mail marcwater@onego.ru

      10.  http://www.novedu.ru/nitrat1.htm