ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «Проблема загрязнения водных источников соединениями железа»
проект на тему

ЗАОЧНЫЙ КОНКУРС ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ «ЭКОЛОГИЯ ГЛАЗАМИ МОЛОДЁЖИ» СРЕДИ УЧРЕЖДЕНИЙ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Проблема загрязнения водных источников соединениями железа»

Номинация «Главный источник нашей жизни - вода»

г. Калининск

                                                                        2017 г.

Содержание

                                                                                                             стр.

Введение……………………………………………………………………….3

Основная часть………………………………………………………………   4-12

    1. Краткий экологический обзор состояния малых рек области………    4

2. Методика  проведения отбора  пробы воды ……………………………7

3. Определение физических показателей качества воды …………………8

4. Определение содержания в  воде  катионов  железа Fe3+ и Fe2+             11

5. Сравнение показателей проб речной и водопроводной воды  ………  12

Заключение. Вывод…………………………………………………………… 13

Литература……………………………………………………………………... 14

                                                          2

Введение

Цель проекта: изучить способы отбора, консервации проб воды определить органолептические свойства исследуемых образцов.

Задачи проекта:

• изучить показатели качества и органолептические свойства речной воды;

• выявить закономерности изменения содержания загрязняющих веществ;

• научиться проводить анализ проб воды;

• научиться сравнивать полученные результаты, делать выводы;

• познакомить администрацию техникума с результатами исследований;

Этапы проекта:

1. Изучение и подборка материала.

2. Краткий анализ экологической обстановки малых рек Саратовской области (по литературным источникам).

3. Забор пробы воды из р.Гуселки  на анализы.

4. Практические и лабораторные работы по определению физических показателей, качественных и количественных анализов воды.

   Объект исследования: вода из реки Гуселки, водопроводная вода нашего техникума.

Методика исследования: наблюдение и мониторинг окружающей среды, химический анализ  проб воды из реки Гуселки, водопроводной воды нашего техникума.

Тип проекта: творческий, информационно-исследовательский, экспериментальный.

                                                           3

«Вода! Ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь»

Антуан  де Сент-Экзюпери

        В пределах Саратовской области протекает 358 рек длиной более 10 километров каждая, в том числе 58 рек длиной более 50 километров. Общая протяженность малых рек составляет 12331 километр. (Справка «Российская газета»).  

           Основная масса  рек нашего края относится к малым. Они играют важную хозяйственную,  климатическую и целебную роль.  Реки: Елшанка, Курдюм, 1-я и 2-я Гуселка, Черниха, Петровка, Березина, ручьи Слепышев, Минаев, Дудаковский, Алексеевский, Сеча, Маханный, Глебучев, Белоглинский, Хмелевский, Трещиха, Токмаковский, Залетаев - все это дети родников.  К сожалению, чистая ключевая вода, дающая жизнь рекам и ручьям, проходя по территории города «разводится» таким количеством загрязненных сточных вод, что от нее мало что остается. От истоков и до устья водотоки увеличивают свой расход в основном за счет утечек и сбросов хозяйственно-бытовых и сточных вод. В некоторых водотоках, таких как  Глебучев и Белоглинский овраги, реки Черниха и Березина, ручьи Назаровский, Токмаковский, Залетаевский и Мутный ключ, сточные воды составляют основную долю их расхода. В пределах городской территории берега и русла рек завалены мусором, превращены в свалки. Приходится признать, что загрязнение и замусоривание водотоков имеет в Саратове, да и не только в нем, давнюю традицию.

           Однако экологическое состояние малых рек резко ухудшается. Процессы загрязнения водных источников повсеместны, а их последствия чрезвычайно опасны для человека, растительного и животного мира. Борис Софинский, руководитель общественной организации "Союз юных экологов Саратовской области": - С малыми реками - проблемы

                                                           4

гигантские. Увы, их не могут должным образом контролировать. И нарушения со стороны граждан и различных предприятий зачастую оказываются безнаказанными. От пригородных речек Елшанка, Гуселка уже вообще мало что осталось. Картина страшная. На Медведице очень много сельских хозяйств, которые сбрасывают отходы в речку. Были даже случаи массовой гибели рыбы. По берегам несанкционированные водопои скота. Хопер мелеет на глазах. Мы каждый год ходим по этой реке и видим, как на ней появляются небольшие островки. Исчезают притоки малых рек - совсем крохотные речушки. Многие есть на карте, но когда мы отправляемся в походы, их уже не находим.                                         "Гуселки Первая и Вторая - многострадальные речки, протекающие по Ленинскому, Кировскому и Волжскому районам Саратова. Местные жители считают Гуселку грязным оврагом и стараются завалить ее мусором. За десять лет засыпано около 150 метров поймы реки в Северном поселке".     К сожалению, областные власти средств на сохранение малых рек почти не выделяют. А экологические акции по спасению наших рек финансируют… иностранцы. Например, проект "Речная лента", в рамках которого саратовцы провели массовые акции по очистке берегов пригородных речек, финансировали голландцы. Проект "Река к реке" полностью финансировался американцами».

       Вот почему актуальная проблема чистой воды всегда ассоциируется с проблемами здоровья людей и качества жизни, всегда рассматривается как  неотъемлемое право человека на чистую окружающую среду. В нашей стране была принята государственная программа рационального использования природных ресурсов и охрана окружающей среды. Одной из целей этой программы является снижение до более безопасных величин в отношении  здоровья населения допустимых уровней загрязнения  атмосферного воздуха, воды, почвы.                                       5

        Использование водных ресурсов и качество вод, содержание в них железа и прочих примесей строго учитывается водным кадастром. Регулярно издается обзор состояния загрязнения природной среды на территории  страны.

        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/л 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.

Тема исследования свойств и состава воды всегда была актуальна. Поэтому  мы решили исследовать свойства воды, содержания железа в реке Гуселки и сравнить полученные данные с водопроводной водой в нашем учебном заведении.  

6

Отбор и консервация проб воды

Для характеристики химического состава воды исследуемого объекта используется средняя проба, при этом берется около 1 л воды. Для отбора и хранения проб применяются полиэтиленовые или стеклянные бутылки из прозрачного, бесцветного, химически стойкого стекла. Используемая посуда тщательно моется концентрированной соляной кислотой, синтетическими моющими средствами, водопроводной водой, а затем ополаскивается дистиллированной водой. Прежде чем брать пробу, посуду несколько раз ополаскивают водой, подлежащей отбору. Проба отбирается непосредственно в бутылку, которая при необходимости прикрепляется к шесту или тросу с дополнительным грузом. При отборе указывается точное место взятия пробы, дата, время и номер бутылки.

Отбор проб из рек и ручьев. Средняя проба берется в местах наиболее сильного течения (лучше в фарватере), в верхней трети общей глубины (20-30 см от поверхности воды). Если есть промышленный сток. То желательно отбор пробы производить в местах полного смешения потоков.

Консервация воды. Для получения достоверных результатов анализ воды необходимо делать очень быстро. Биохимические процессы в пробах можно приостановить охладив воду до 3-4°С.

Прозрачность. Этот показатель обусловлен цветом и мутностью воды, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Мерой прозрачности служит высота водяного столба, сквозь который можно различить на белой бумаге шрифт определенного размера и типа. Метод дает ориентировочные результаты.

Оборудование:  стеклянный цилиндр (градуированный в сантиметрах) высотой 30-50 см  и  внутренним диаметром 2,5 см.  Шрифт с высотой букв 3,5 мм.

                                                           7

Цвет (окраска). Чистая природная вода почти бесцветна. Наличие окраски поверхностных вод обычно связано с присутствием гуминовых веществ   и соединений железа. При загрязнении сточными водами можно наблюдать окраску,  не  свойственную природным водам. Определение цвета воды, содержащей большое количество взвешенных веществ, проводится после отстаивания или фильтрования, но не более чем через 2 часа после отбора пробы.

                                                               8

Оборудование: цилиндр из бесцветного стекла с плоским дном, градуированный в сантиметрах.

Запах. Этот показатель обусловлен наличием в воде летучих пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем или со сточными водами. На запах подземных и поверхностных вод влияет присутствие в них органических веществ.

                                                     9

Оборудование:  конические колбы с широким горлом и вместимостью 500 мл, мерный цилиндр вместимостью 250 мл, баня водяная, термометр лабораторный (от 0 до 60 °С ).

1) запахи естественного происхождения (присущие живущим и отмершим организмам, обусловленные влиянием почв и иных природных факторов): землистый, гнилостный, тухлый, травянистый, плесневелый, торфяной и другие.

2) запахи искусственного происхождения (обусловленные влиянием промышленных стоков, обработкой воды химическими реагентами и т. п.): хлорфенольный, ацетоновый, спиртовой, уксусный, бензиновый, хлорный.

Интенсивность запаха оценивается при 20 и 60°С по 5-балльной шкале:

10

По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 запах воды должен быть не более 2 баллов.

ВЫВОД:  определив органолептические свойства воды из реки Гуселки, мы пришли к выводу, что эта вода не пригодна для хозяйственно- питьевого использования и подлежит тщательной очистке.

                                     Изучение содержания железа в воде.

Методика проведения исследований.

Для обнаружения наличия железа в воде провели следующие качественные реакции:

1. Для обнаружения катионов железа Fe2+ использовали раствор красной кровяной соли: К+ + Fe2+ + [Fe(CN)6]3-- —» KFe[Fe(CN)6] J. (Выпадение синего осадка).

2. Для обнаружения катионов железа Fe3+ использовали желтую кровяную соль: К+ + Fe3+ + [ Fe (CN)6 ]4-- —» KFe[ Fe (CN)6 ]J. (Выпадение синего осадка).

                                                                11

3. Для обнаружения катионов железа Fe3+ используют раствор роданида калия: Fe3+ + SCN--- —» FeSCN2+ (Раствор приобретает интенсивно - красный цвет).

4. Для обнаружения катионов железа Fe2+ и Fe3+ используют раствор NaF. (Выпадает осадок).

5. Для обнаружения катионов железа Fe2+ и Fe3+ используют раствор К3Р04. (Выпадает осадок).

Обработка и анализ результатов исследования

                                                           12

Вывод. Исследования показали, что в пробах воды, взятых из реки Гуселки, несмотря на цветность воды, катионов железа не обнаружено, что свидетельствует о наличии в речной воде других соединений железа, которые не дают выше перечисленных качественных реакций. В пробах воды, взятых из-под крана, концентрация катионов железа достаточно высока, что является следствием попадания в воду растворимых соединений железа в результате коррозийных процессов в системе водоснабжения.

Заключение

На основе полученных результатов оказалось, что концентрация железа превышена в водопроводной воде, которую мы используем не только в бытовых, но и в пищевых целях. Чтобы не был нанесен ущерб нашему здоровью, следует употреблять воду из других источников, или использовать фильтры для очистки воды, которые задерживают частицы железа.

            13

Список литературы

1. Цитович И.К. Курс аналитической химии. Санкт-Петербург - Москва. Краснодар. 2004.

2. Коростелев Н.Б. Охрана природы – охрана здоровья. –М: Медицина, 2013.

3. Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 10. / Под ред. В. П. Шабан. — Л.: Гидрометеоиздат, 1966. — 528 с.

4. Боголюбов А.С. Экосистема. - М., 2001.

Интернет ресурсы:

1. https://rg.ru/gazeta/rg-svolga-saratov/2007/10/25.html

2. http://yandex.ru/clck/jsredir?bu=uniq1512743363643322169&from=yandex.ru

3. http://yandex.ru/clck/jsredir?bu=uniq1512754053417255283&from=yandex.ru

Методика:

                                                             14