«Мониторинг качества питьевой воды станицы Михайловской»
проект по экологии на тему

«Мониторинг качества питьевой воды станицы Михайловской»

Содержание работы:

Глава 1.Теоретическая часть

Строение и свойства воды (стр.3-4)

Значение воды в природе(стр.5)

Виды загрязнений и методы очистки(стр.6)

Глава 2. Практическая часть

2.1 Методика проведения работы(стр.9-11)

2.2 Результаты исследования(12-13)

Вывод(стр.14)

Заключение(стр.15)

Список литературы(стр.16)

Глава 1. Теоретическая часть

Строение и свойства воды

Вода — единственное вещество природы, которое в земных условиях существует в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком, газообразном. Температуры кипения и плавления взяты за опорные точки температурной шкалы Цельсия. Это 0 °С — температура плавления льда и 100 °С температура кипения воды.

Плотность воды 1 г/см. Плотность льда 0,92 г/см. Лед, плавая на воде, спасает водоемы от вымерзания в зимнее время. В 1793 году французский химик Антуан Лавуазье доказал, что вода это химическое соединение водорода с кислородом — оксид водорода.

Соединение двух атомов водорода с атомом кислорода приводит к заполнению электронной оболочки кислорода посредством образования электронных пар. Ковалентная обеспечивает создание очень устойчивой молекулы воды, при этом молекула поляризована. Около кислорода избыточный отрицательный заряд, около водорода избыточный положительный заряд. Смещение водородной части молекулы в сторону кислородной приводит к образованию электронного диполя.

Молекула воды имеет форму тетраэдра, атом кислорода расположен в центре, а в вершинах тетраэдра с одной плоскости два атома водорода в другой плоскости, не поделенные электронные пары 2s и 2р атома кислорода. Составляющие данную молекулу атомы имеют малые атомные радиусы, в результате чего длина Н - О связи в молекуле воды составляет 0,096 нм. Обладая свойством смачиваемости, вода легко проникает в мельчайшие поры. Итак, молекула воды имеет малые размеры, прочную химическую связь, большую величину диэлектрической проницаемости.

Атомы водорода, ковалентно связанные с атомом кислорода в молекуле воды, оказываются почти лишенными своей электронной оболочки и легко вступают во взаимодействие с электронной оболочкой атома кислорода, другой молекулы. Такая водородная связь приводит к образованию пространственных структур - ассоциатов, выражающихся общей формулой (Н2O). Возможны ассоциаты, состоящие из двух, трех или более молекул воды. Водородные связи слабее ковалентных, поэтому они могут создать прочный каркас из молекул воды. При различных температурах и агрегатных состояниях вода включает различные структурные образования: при 0°С чаще встречаются тримеры, при 4°С димеры, водяной пар на 90% состоит из одиночных молекул.

Универсальная структура воды обеспечивает ей возможность переходить из одного агрегатного состояния в другое. Это осуществляется при таянии, испарении, кипении, конденсации, замерзании.

Свойства воды

Физические свойства:

Вода - прозрачная жидкость, не имеющая ни запаха, ни вкуса. Масса 1 мл чистой воды принята за одну единицу массы и называется граммом. Малая теплопроводность воды и большая теплоемкость обуславливают ее использованием в качестве теплоносителя. Из-за высокой теплоемкости она в зимнее время долго остывает, а летом медленно нагревается, являясь, таким образом, естественным регулятором температуры на земном шаре. Особые свойства воды, отличающие ее от других тел, называют аномалиями воды:

При нагревание воды от 0°С до 4°С вода уменьшается в объеме, достигая максимальной плотности 1г/мл.

Вода при замерзании расширяется, а не сжимается, как все другие тела, плотность ее при этом уменьшается.

Температура замерзания воды с увеличением давления понижается, а не повышается, как следовало ожидать.

Вследствие дипольного момента вода обладает большой растворяющей и диссоциирующей cпособностью, чем другие жидкости.

Вода обладает самым большим поверхностным натяжением после ртути. Поверхностное натяжение и плотность определяют высоту, на которую может подняться жидкость в капиллярной системе при фильтрации через простые преграды.

Значение воды в природе

Вода - важнейший минерал на Земле, который нельзя заменить никаким другим веществом. Она составляет большую часть любых организмов , как растительных , так и животных, в частности, у человека на её долю приходится 60-80% массы тела. Вода является средой обитания многих организмов, определяет климат и изменение погоды, способствует очищению атмосферы от вредных веществ, растворяет, выщелачивает горные породы и минералы и транспортирует их из одних мест в другие.

Водообмен – это поступление воды в растения и отдача её растением, необходимые для его жизнедеятельности ( обмена веществ, роста, развития, размножения). Чтобы понять, как поддерживается водный режим растений , нужно разобраться в таких физических процессах, как осмос и диффузия. Осмос можно рассматривать как своеобразную диффузию, при которой диффундируют только молекулы воды, а молекулы всех остальных веществ и взвешанные в воде частицы не проходят через полунепроницаемую мембрану. Молекулы воды передвигаются из того места, где их много, туда, где их концентрация ниже, и при этом мембрана избирательно пропускает только молекулы воды.

Итак, вода насыщает атмосферу кислородом. С появлением фотосинтезирующих живых организмов парниковый эффект на нашей планете стал гаситься, за счёт выделения кислорода из океана сине-зелеными водорослями и поглощения углекислого газа из атмосферы. Это послужило катастрофой к переходу восстанавливающей атмосферы в окислительную, что вызвало к жизни новые формы организмов. Вода – причина эволюции на Земле. Круговорот воды – это сложный процесс , состоящий из нескольких основных звеньев: испарения , переноса водяных паров воздушными потоками, выпадения осадков, поверхностного и подземного стока вода попадает в океан.

Виды загрязнений вод и методы очистки

Водоём или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или наземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ – загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счёт увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щёлочи, глинистые частицы ), так и органической природы ( нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами. Наибольшие потери нефти связанны с её транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - всё это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам с бытовыми и ливневыми стоками. Объём загрязнения из этого источника составляет два миллиона тонн нефти в год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0.5 миллионов тонн нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде плёнки, образуя слои различной мощности. По цвету плёнки можно определить её толщину. Нефтяная плёнка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света.

Плёнка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды – для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов.

Глава II. Практическая часть.

Исследовательская работа проводилась по двум направлениям:

Сравнение образцов воды по некоторым параметрам: цвет, запах, наличие осадка после отстаивания.

Определение жесткости воды: сравнение кипяченной и некипяченой воды.

Все исследования проводились на территории прудов в ст.Михайловской,

МАОУ СОШ №12 в кабинете химии №20.

Исследования проводили: ученики 8 «Б» класса под руководством учителей химии и биологии школы №12.

Методика проведения.

Сравнение чистой и загрязненной воды.

Цель работы: определить качество воды из разных водных источников.

Материалы: образцы воды из близлежащих природных источников, желательно с явными признаками загрязнений; вода, используемая для питья в МЛ№8, химические стаканы (200 мл); индикаторная бумага, тиоцианат аммония, азотная кислота (концентрированная), перекись водорода, хромат калия.

Ход работы:

Наливаем в пронумерованные пробирки воду: из пруда ст.Михайловкой и водопровода школы №12 , прошедшую очистку фильтром.

Оцениваем запах воды по шкале (табл.1).

Таблица 1. Оценка запаха воды:

Пруды ст.Михайловкой

Различают травянистый, болотный, гнилой, тухлый, затхлый, землистый запах. Запахи химических веществ: хлора, горюче-смазочных материалов.

Водопроводная вода школы №12

Оцениваем цвет и прозрачность: если видны изменения в цвете воды (стакан ставят на чистый лист белой бумаги), но их описывают словами: зеленоватый, светло-коричневый и т.д.

После проведения опытов нашей группой было определено, что вода из пруда имеет зеленоватый цвет, мутная,не пригодная для питья. В воде мы обнаружили кусочки песка, прикормки для рыбы.

Вода из водопровода не имеет таких показателей, как прудовая вода. Она прозрачно-голубоватого цвета, не имеет запаха и вкуса.

Определение жесткости воды.

Цель работы: сравнить жесткость различных образцов воды.

Материалы: образцы воды различной степени жесткости: водопроводная кипяченная и некипяченая, кусочки хозяйственного мыла, пробирки.

Ход работы:

В пронумерованные пробирки наливают три образца воды по 10-15 мл. 1 пробирка - водопроводная некипяченая вода. 2 - водопроводная кипяченная вода.

В каждую пробирку кидают кусочек мыла и сильно встряхивают пробирку (около 5 минут). Дают отстояться и описывают внешний вид полученных растворов: есть ли осадок в виде хлопьев, много осадков или мало, раствор почти прозрачный и т.д.

Результат исследований качеств питьевой воды

Сравнение образцов воды

Определение жесткости воды:

Вода, поступающая в водопроводную сеть должна соответствовать ГОСТ стандарту: она не должна содержать вредных микробов, вредных минеральных и органических веществ. Она должна быть прозрачной, бесцветной, без вкуса и запаха, кислотность 6,5-9,5 рН. Содержание катионов железа может быть до 0,3 мл/г; хлорид ионов до 350 мл/г.

Содержание катионов железа в водопроводной и прудовой воде более 10 мг/л, так как раствор после проведения качественной реакции окрасился в красный цвет.

Содержание хлорид ионов в воде более 100 мг/л, так как после проведения качественной реакции выпал белый осадок.

Содержание катионов свинца обнаружены только в прудовой воде их концентрация более 100 мг/л, так как после проведения качественной реакции, полученный раствор был желтого цвета.

Вывод

После определений качеств питьевой воды из различных источников были получены следующие результаты.

Водопроводная вода МАОУ СОШ № 12 почти не имеет запаха, прозрачный оттенок с взвешанными частичками, прозрачность 57 см, кислотность 7,0 рН. Содержание катионов железа более 10 мг/л, а хлорид-ионов более 100 мг/л, содержание катионов свинца не обнаружено. Этот образец воды не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам: прозрачность и содержание катионов железа,но как мы посчитали,для питья она пригодна.

Прудовая вода имеет отчетливый запах, коричневатый оттенок, прозрачность 70 см, кислотность 8,0 рН, содержание катионов железа более 10 мг/л, хлорид ионов более 100 мг/л, катионы свинца более 100 мг/л. Этот образец воды не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам: запах, цвет, прозрачность, содержание катионов железа и содержание катионов свинца.

Ни одна из проб воды взятых из разных источников для исследования полностью  не соответствует государственному стандарту. Но следует отметить,что питьевая вода вполне пригодна для питья.

Употребление такой питьевой воды серьезно не может отразиться на здоровье сотрудников и учеников.

Заключение:

Решение проблемы плохого качества питьевой воды имеет две стороны.

Во-первых, сюда относится экологические и социальные проблемы станицы Михайловкой, общее загрязнение рыбного пруда (образец прудовой воды брался на анализиз пруда №9). Станица вырабатывает большое количество отходов производства, и подавляющая часть этих загрязнений попадает в воду.Чтобы улучшить положение необходимы целенаправленные и продуманные действия администрации не только ст.Михайловкой,и всего Краснодарского края, так как, по нашему мнению, такой же мониторинг будет прослеживаться во всех школах и гимназиях края.Во-вторых, существует проблема устаревших коммуникаций – ржавые трубы. Вода, прошедшая очистку в очистных сооружениях, проходя по таким трубам, снова загрязняется. Поэтому нужна замена старых труб на новые по всему городу. Все предложенные мероприятия требуют больших финансовых затрат и совместных действий администрации городов и станиц.

В связи с этим администрацией были приняты меры по улучшению качества воды – поставлен бытовой фильтр. Фильтрованная вода была также проанализирована: она соответствует государственному стандарту по всем показателям, кроме запаха (табл.1). Поэтому работа по улучшению качества питьевой воды будет продолжена.

Список литературы:

1. Алексеева А.И., Николаева В.В. География: население и хозяйство России. – М.: Просвещение, 2011.
2. Бочкарева Н.Ф. Экология России. 8–9 классы. – Калуга: Золотая аллея, 2008 г.
3. Бурштейн Л.М. Обыкновенное чудо – вода. – М.: Детский экологический центр, 1997.
4. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2008
5. Энциклопедия для детей. – М.: Аванта, 2000.