Проектно - исследовательская работа на тему «Качественный анализ родниковой воды»

Открытый региональный конкурс  проектно-исследовательских работ школьников

«Паруса науки»

Проектно - исследовательская работа на тему

«Качественный анализ родниковой воды»

Работу выполнил

Иванов Семен Михайлович

ученик 9 класса

(8-906-244-34-81)

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

«Рассветовская средняя общеобразовательная школа»

МО Лодейнопольский муниципальный район

Ленинградской области

(8(81364)35-168; rassvet.school@rambler.ru )

Научный руководитель:

Плотникова Екатерина Сергеевна,

(8-904-611-31-53; caterini@mail.ru)

Февраль, 2020 год

Оглавление

Введение ……………………………………………………………………............……...........3

Глава 1. Сбор сведений о воде…………………………………………………….……… стр.6

Глава 2. Методика исследований………………………………………………….....….... стр.7

Глава 3. Выводы………..……………………………………………………………......... стр.12

Заключение…………………………………………………………………………............стр.12

Список используемых источников……………………………………………..............…стр.14

Список Интернет-ресурсов………………………………………………………..............стр.14

Введение

Актуальность темы.

Самое привычное и самое невероятное вещество на Земле – вода. Значение воды невозможно переоценить в жизни всего живого на планете, она присутствует в каждом мгновении нашего существования. Являясь преобладающим элементом в составе любого организма, вода руководит и его жизнедеятельностью.

Вода – самое распространенное вещество на планете. Она занимает большую часть нашей планеты. Все живые организмы почти на 90 % состоят из воды.

Организм взрослого человека примерно на 65 % состоит из воды. Она входит в состав клеток, тканей, органов. В организме вода может быть свободной, составляя основу внутриклеточной и внеклеточной жидкости, входить в состав белков, жиров и углеводов и связанной в составе коллоидных систем. Большая ее часть заключена в клетках организма, а остальная - в межклеточной тканевой жидкости, крови, лимфе, пищеварительных соках и секретах различных желез. В крови содержание воды достигает 81%, мышцах – 75%, костях - 20%. Вода служит средой для различных биохимических реакций, происходящих в организме человека в процессе различных видов обмена веществ. Она участвует во всех физико-химических процессах в организме и необходима для введения питательных веществ в растворенном виде в кровь, для ассимиляции и диссимиляции, удаления в растворенном и полурастворенном виде конечных продуктов обмена и обеспечения теплового баланса организма путем испарения.

Потребность человека в воде строго соответствует количеству теряемой организмом жидкости. В нормальных условиях потери воды у взрослого человека за одни сутки в среднем составляют более нескольких литров.

Необходимость воды для обеспечения жизнедеятельности человека обусловлена ролью, которую она играет в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, эстетических потребностей человека. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением её необходимого качества.

 Большие запасы воды на нашей планете создают впечатление о её неисчерпаемом изобилии. Но, разное состояние и различные качества воды, а также особенности её кругооборота на Земле приводят к тому, что лишь незначительная часть водных запасов оказывается доступной и пригодной для практического использования.

По своему назначению вода из природного источника может быть столовой, лечебно-столовой и лечебной. К природным столовым относятся воды, содержание минеральных солей в которых не превышает 1 г/л. Их используют для утоления жажды. Воды с содержанием солей от 2-8 г/л – это лечебно-столовые воды. Лечебно-столовые воды применяются по назначению врача, но могут использоваться при несистематическом употреблении в качестве столового напитка. Воды с содержанием солей от 8-12 г/л относятся к лечебным. Их используют только по назначению врача.

Подземные воды – это единственный вид полезных ископаемых, запасы которых могут возобновляться в процессе эксплуатации, поскольку они являются сложной динамической системой, взаимодействующей с окружающей средой.

Несмотря на все это, на нашей планете возникла проблема чистой воды.

И проблема количества и качества воды год от года приобретает все большую биоценотическую и экономическую остроту, причем вызвана она хозяйственной (а чаще бесхозяйственной) деятельностью людей.

Воду из родника жители нашего села используют для питья, не смотря на ее соленный вкус. В церковные праздники за водой приезжают жители из других сел и городов.

По этой причине  объектом исследования является Святой источник Иконы Божьей Матери "Живоносный Источник" в Введено-Оятском (Введенском Островском) женском монастыре, который располагается на берегу реки Оять в Доможировском сельском поселении Ленинградской области в 200 км к востоку от Санкт-Петербурга.

Благодаря славе, приобретённой им ещё в дореволюционные годы, а также находящемуся на его территории чудодейственному источнику, сегодня он входит в число наиболее посещаемых паломнических центров России.

Истинная вера пришла в эти края ещё в XI веке, о чём свидетельствуют памятники христианской культуры, обнаруженные во время раскопок многочисленных прибрежных курганов.

В период XII-XIII вв. христианство уже стало основной религией местного населения, состоявшего главным образом из карелов, а ещё через столетие здесь начался бурный рост монастырей. К началу XIX века его результатом стало образование на Русском Севере 105 пригородных и городских обителей, а также не менее 150 лесных, ставших прибежищем многочисленных иноков-пустынножителей.

История Введено-Оятского монастыря неразрывно связана с именем прославленного святого Русского Севера - преподобного Александра Свирского. Кстати, и первое упоминание о монастыре встречается именно в житии, составленном вскоре после его блаженного успения, что косвенным образом позволяет судить о времени основания монастыря и сделать вывод, что произошло это событие не позже рубежа XIII и XIV веков.

Характерной особенностью раннего периода деятельности Введено-Оятского монастыря являлось одновременное проживание на его территории монахов и монахинь. Этому не следует удивляться, поскольку в эпоху Средневековья подобная практика была отнюдь не редкостью. Звали его Островным монастырём, поскольку в периоды весенних разливов реки он действительно оказывался со всех сторон окружённым водой.

На протяжении всех лихолетий, обрушившихся на обитель вплоть до большевистского переворота 1917 года, спасала её и помогала выстоять под ударами судьбы главная святыня ─ бивший из земли святой источник. Введено-Оятский монастырь благодаря этой, ниспосланной ему милости Божьей всегда являлся центром паломничества не только жителей близлежащих городов и сёл, но и богомольцев, съезжавшихся со всей России.

Это и не удивительно, ведь, согласно легенде, пережившей многие века, забил он на том самом месте, где некогда явилась смиренным инокам Сама Божья Матерь и, благословив их, укрепила на дальнейшие подвиги благочестия и веры. Съезжавшиеся и сходившиеся со всех концов страны паломники своими скромными, но многочисленными пожертвованиями помогали монастырю выстоять в годину лихих времён.

Богослужители монастыря утверждают, что вода из источника обладает замечательными свойствами. Это редкая, йодисто-радоновая минеральная вода со стабильной, вне зависимости от сезона, температурой — 12 градусов. В ней присутствуют почти все элементы периодической таблицы Менделеева

Самое же главное — целебные силы монастырской воды. В монастыре нет медикаментов. От всех болезней прописывают одно средство — источник. Попить святой водицы или искупаться помогут избавиться от любых недугов, даже таких тяжелых как рак.

Предметом  исследования являются вещества, входящие в состав родниковой воды.

Цель исследования: определение состава и свойств родниковой воды.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературные источники о значении воды и экологических проблемах.

2. Изучить методы определения рН, обнаружения ионов аммония, сульфат-ионов, хлорид - ионов в воде; определения органолептических показателей воды;

3. Провести анализ родниковой воды.

Место исследования: химическая лаборатория муниципального казённого общеобразовательного учреждения «Рассветовская средняя общеобразовательная школа» муниципального образования Лодейнопольский муниципальный район Ленинградской области.

Глава 1. Сбор сведений о воде

Нами были рассмотрены различные книги и статьи по теме: значение питьевой воды, проблемы загрязнения воды. Методики проведения анализа воды.

Например:

Боровский Е.Э. «Вода в природе. Дефицит чистой пресной воды» говорит о роли воды в биосферных процессах, об ее функциях. Она обладает очень высокой теплоёмкостью, теплотой плавления и испарения. Самым большим поверхностным натяжением, диэлектрической проницаемостью и растворяющей способностью. Так же он отмечает основные причины дефицита пресной воды и пути их преодоления. Среди главных причин дефицита – антропогенное химическое загрязнение воды.

В издании «Химия: Проектная деятельность учащихся», автор Ширшина Н.В. приведены примеры исследовательских работ. А также описана методика определения рН.

Курлыкова С.В. в своей книге «Опыты по очистке воды» затронула проблему качества питьевой воды. В ней приведены способы очистки питьевой воды и оценка качества очистки различными способами.

В издании Р. Давлетшина «Вода – от реки до реки» описаны источники загрязнения пресной воды: промышленными и бытовыми отходами. Также рассказывается о системах очистки воды. о проблемах, связанных с очисткой воды.

В своей работе мы использовали материалы интернет-сайтов. Где описаны различные методики анализа воды и методики написания исследовательских работ.

Глава 2. Методика исследований

1. Определение органолептических показателей качества воды.

Органолептические показатели - это именно те ее признаки, которые воспринимают органы чувств человека. Данные свойства  оцениваются по интенсивности восприятия. В определении таких свойств участвуют обонятельные, вкусовые и зрительные, органы чувств. Получаемые ими ощущения обусловлены как физическими характеристиками воды, так и наличием в ней каких-либо посторонних  химических веществ.

К ним относятся запах, вкус, цвет и прозрачность, т. е. те свойства, которые могут быть определены органами чувств человека. Мутная, окрашенная в какой-либо цвет или имеющая неприятный запах и вкус вода неполноценна в санитарно-гигиеническом отношении даже в том случае, если она безвредна для организма человека. Это обусловлено тем, что к мутной, окрашенной и неприятно пахнущей воде человек испытывает неприятное чувство, достигающее иногда отвращения.

Цель работы: знакомство с органолептической оценкой качества воды.

Материалы и оборудование: пробирки, экран с темной и белой стороной, штатив для пробирок.

Ход работы:

Заполнили пробирку исследуемой водой на высоту 10-12 см.

Определили мутность воды, рассматривая пробирку на темном фоне при достаточном боковом освещении и цветность воды, рассматривая пробирку на белом фоне экрана.

Мутность в пробирке очень слабая.

По  цвету жидкость оказалась бесцветной.

Для определения запаха налили в пробирку исследуемую воду и закрыли пробкой. Через 10 минут открывали пробку пробирки и определяли запах воды.

При определении запаха руководствовались таблицей.

В результате исследования качество воды оказалось на 0 баллов.

Наличие хороших органолептических свойств воды делает такую воду пригодной для употребления человеком. Так, хорошие органолептические свойства воды очень сильно влияют на функциональность всех систем организма человека. Чистая приятная на вкус вода серьезно повышает остроту зрения и увеличивает частоту сердечных

2. Определение рH.

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Значение рН воды водоёмов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения разрешается в пределах 6,5-8,5.

Цель работы: изучение кислотности воды в источнике как фактора, характеризующего экологическое состояние водоема и качество воды.

Материалы и оборудование: исследуемая вода, пробирки, универсальная индикаторная бумага, контрольная шкала образцов окраски растворов для определения рН.

Ход работы:

В пробирку налили 10 мл испытуемой воды.

Опустили  в пробирку универсальную индикаторную бумагу.

Сравнили  её окраску со шкалой.

Водородный показатель исследуемой воды рН = 6 , значит среда раствора слабокислая.

3.  Обнаружение хлорид - ионов в воде

Цель работы:  получить сведения о наличии в воде хлорид – ионов путем их определения.

Материалы и оборудование: водные растворы;  раствор нитрата серебра (Ag NO3); пробирки.

Ход работы:

Налили в пробирку 2мл испытуемого раствора

Долили к нему 1мл  раствора нитрата серебра (Ag NO3).

В результате реакции в пробирке выпал белый осадок. Это говорит о наличии хлоридов в исследуемом растворе.

4. Обнаружение ионов аммония в воде

Цель работы: получить сведения о наличии в воде ионов аммония.

Материалы и оборудование: водные растворы; концентрированный раствор едкого натра (NaOH), цинковая пыль, спиртовка, зажим, фенолфталеиновая бумага, лакмусовая бумага, дистиллированная вода, пробирки.

Ход работы:

Налили в пробирку 1мл испытуемого раствора

Добавили к нему 1мл концентрированного раствора NaOH и добавили немного цинковой пыли.

Для ускорения реакции смесь подогрели.

Имеющиеся ионы аммония в растворах восстанавливаются до аммиака. Аммиак определяется по покраснению бесцветной фенофталеиновой бумаги или по покраснению лакмусовой бумаги, смоченных в дистиллированной воде и внесённых в пары.

При внесении фенолфталеиновой бумаги в пары, она цвет не изменила. Это значит, что ионы аммония в исследуемой воде отсутствуют.

5. Обнаружение сульфат - ионов в воде

Цель работы: получить сведения о наличии в воде сульфат- ионов.

Материалы и оборудование: водные растворы: 10% раствор соляной кислоты (HCL), гидроксид бария (Вa(OH)2), пробирки.

Ход работы:

Добавили в пробирку с исследуемой водой 10 капель раствора соляной кислоты и 2 капли раствора гидроксида бария,

Наблюдаем  в течение 3 мин. за помутнением раствора.

Имеющиеся сульфаты в растворах проявляются в соединении сульфат бария (BaSO4), который даёт белый осадок.

В результате проведения опыта осадок в пробирке не образовался. В исследуемом образце воды сульфаты не обнаружены

6. Определение количественного содержания минеральных солей в воде.

Цель работы: определить количество минеральных солей в воде

Ход работы:

В фарфоровую чашку налили 20 мл исследуемой воды. И стали упаривать воду над пламенем спиртовки.

После полного упаривания  на стенках фарфоровой чашки образовались кристаллы соли. Взвесили соль. Получили массу 0,15 г.

Таким образом выяснили, что в одном литре минеральной воды содержится 7,5 г соли.

После проведения всех вышеперечисленных исследований мы получили следующие результаты:

• по физико-химическим показателям: по цветности, мутности, запаху, прозрачности вода из родника является пригодной для питья.
• по содержанию анионов вода так же является пригодной для питья, так как ионы аммония не обнаружены.
• по содержания минеральных солей вода является лечебно-столовой. Поэтому рекомендуется употреблять ее по назначению врача или в непостоянной форме.

Глава 3. Выводы

На основе полученных данных можно сделать следующие выводы.

Нами были изучены литературные источники о значении воды и экологических проблемах.

Мы научились определять ионы, рН. Эти знания нам пригодятся в дальнейшем изучении химии.

Провели анализ воды из святого источника, узнали о ее пригодности к употреблению.

Многое узнали о значении пресной и питьевой воды для человека.

Заключение

Чистая пресная вода – большая ценность, и, к сожалению, ее природные ресурсы исчерпаемы. Воду нужно беречь и защищать от загрязнений, помня, что она – важная составная часть среды обитания человека.

Охрана вод представляет собой систему мероприятий, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения и истощения вод, их рациональное использование. Благодаря специальным мерам охраны обеспечивается экологическое благополучие водных ресурсов. Водное законодательство регулирует не только водопотребление, но и условия, которые должны соблюдаться на территориях, прилегающих к водоемам.

Несколько десятилетий назад реки благодаря самоочищающей функции справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах страны в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом. Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания.

Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки и вторичной, биологической. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования.

Даже современные очистные сооружения справляются со своей задачей только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому даже после очистки сточные воды необходимо разбавлять чистой водой в 6-12 раз. Только при таком условии сохраняется нормальная жизнедеятельность водных экосистем.

В защите водных ресурсов от загрязнения важное значение имеет комплекс мер, который включает в себя создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод. Должен быть строгий контроль за качеством воды в источниках, где происходит забор и разработка методов качественной очистки.

Необходимо подчеркнуть, что одной из основных мер борьбы с загрязнением служит прекращение рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Одни и те же водотоки и водоемы, при возможности, не должны одновременно использоваться для водозабора и приема сточных вод.

Природа несправедливо распределила пресную воду на поверхности суши. На севере, где мало солнца и почва не особенно плодородная, воды много. На юге — в украинских и приволжских степях, в пустынях Средней Азии много солнца и почва плодородная, а воды мало. Иногда там, где земля богата углем и рудой, где самое подходящее место для развития промышленности, тоже оказывается мало воды. Чтобы напоить иссушенные зноем земли и обеспечить водой промышленность, проводят каналы на десятки и сотни километров. Их сооружение обходится дороже, чем постройка плотин и водохранилищ. Во многих местах подземные воды приходится выкачивать с помощью насосных станций. Словом, вода — дорогой «материал», и, чем больше расстояние, на которое приходится ее доставлять, тем она дороже.

Мы можем прорыть каналы, создать водохранилища и использовать подземные воды. Это обеспечит орошение полей и снабжение водой городов и промышленности. Нам не грозит недостаток пресной воды, но нам угрожает нечто более страшное — недостаток чистой воды.

Полезная, нежная, просто безбрежная.

Жизнь нам дарящая, гордая, властная.

Холодная, жгучая, в гневе могучая

В мир ты приходишь рекой, океанами.

В доме встречаешь открытыми кранами.

Каплей росы, что укрыла трава,

Слезным дождем, что нам шлют небеса.

Жизнь на Земле без тебя невозможна

И будем действовать мы осторожно,

Чтоб сохранилась твоя чистота –

Незаменимая наша вода.

Список используемых источников

1. Боровский Е.Э. Вода в природе. Дефицит пресной воды. – М.: Чистые пруды, 2009г.
2. Блинова А.Ф. «Вода: известная и неизвестная», учебно-методическая газета для учителей химии, 2008г, №14.
3. Гусева Н.Е., Проскурина И.Н.. Разработка химического эксперимента с экологическим содержанием// Химия в школе – 2002г. - №10.
4. Исаев Д.С. Анализ загрязнений воды// Химия в школе. – 2001г. - №5.
5. Курлыкова С.В. «Опыты по очистке воды»
6. Назарова Т.С. Химический эксперимент в школе. – М.: Просвещение, 1987.
7. Тяглова Е.Ф. Исследовательская деятельность учащихся по химии. - М.: Глобус,2007- с.
8. Харьковская Н.Л., Асеева З.Г. Анализ воды из природных источников// Химия в школе. – 1997. - №3.
9. Шабрева Е.В. Современные экологические проблемы с точки зрения химика// Химия в школе. – 1997. - №1.
10. Ширшина Н.В. Химия: Проектная деятельность учащихся/ - Волгоград: Учитель, 2008г.

Список Интернет-ресурсов

1. https://www.syl.ru/article/338107/vvedeno-oyatskiy-monastyir-svyatoy-istochnik-foto-adres

2. https://www.liveinternet.ru/users/3569123/post121638955

3. https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2013/01/11/zhivi-rodnik-zhivi-issledovanie-kachestva-rodnikovoy-vody