Проект по определению качества воды
проект по экологии (11 класс)

Муниципальное общеобразовательное учреждение

 Глуховская средняя школа Воскресенского района Нижегородской  области

Исследовательский проект на тему

«Определение  качества воды с помощью цифровой лаборатории PASCO»

                                                                          Выполнили: ученицы 11 класса

                                   Саукова Наталья Андреевна, 17 лет ;

Воробьева Валерия Дмитриевна, 17 лет

Руководитель:

Леганова Наталья Николаевна,

учитель биологии

МОУ Глуховской СШ

Село Глухово  Воскресенского района

                                                         2021

Оглавление

I.Введение. Актуальность данного исследования……………………….3-4

II. Основная часть.

Обзор литературы

1. Загрязнение воды …………………………………….................................5

2.Влияние загрязненной воды на здоровье человека………………………5

3.Требования к качеству воды……………………………………………….6

Экспериментальная часть

1. Методика «Состав и качество воды»………………………………7-8
2. Качества воды, определенные с помощью комплекта

      датчиков цифровой лаборатории PASCO…………………………9

III. Заключение………………………………………………………………10

IV.Выводы………………………………………………………………….....11

Литература……………………………………………………………………12

Приложения ………………………………………………………………….13-16

  I.Введение. Актуальность данного исследования. 

В настоящее время качество питьевой воды нередко не соответствует определенным нормам. Вода вследствие загрязнения, некачественной очистки имеет примеси веществ, отрицательно влияющие на здоровье и самочувствие людей. Зачастую люди в нашей сельской местности не знают о том, какого качества вода течет у них из кранов и колонок; не знают, можно ли пить воду из колодцев, вырытых  много лет назад, из родников. Мы заинтересовались  этим вопросом и предложили своим одноклассникам провести небольшое исследование качества воды в  населенных пунктах, где они проживают. Для своего проекта мы использовали имеющееся в школе оборудование – цифровую лабораторию PASCO.

Цель данного исследования: изучить качество питьевой воды и пригодность ее использования.

 Объект исследования: вода водопроводная из различных населенных пунктов Воскресенского района

Методы исследования: эксперимент, изучение литературы, изучение интернет-ресурсов.

Сроки реализации проекта: сентябрь2020- декабрь 2020

Задачи:

1.   Узнать, какие требования предъявляются к питьевой воде.

2. Выяснить каким образом качество воды влияет на различные живые организмы.

3.Определить с помощью мультидатчика воды цифровой лаборатории PASCO, в каких населённых пунктах вода наиболее пригодна для использования .

 Актуальность данного исследования.

Хотя в природе имеются миллионы и миллиарды тонн свежей и чистой воды, её совсем немного, когда речь идет о возможности напоить человечество. В природе вода встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях, в виде льда и снега, воды и пара. Вода содержится в тех или иных пропорциях во всех натуральных продуктах. Она как универсальный растворитель не может быть заменена ни одним другим веществом, способным обеспечить в полном объеме выполнение всех физиологических функций в организме. В воде содержатся колоссальные запасы пищи и минерального сырья. Реки, моря и океаны – это не только пути сообщения, но и источники тепла и энергии. Они определяют состояние погоды, урожай и климат на всем земном шаре.

. Россия занимает первое место в мире по запасам пресных вод – здесь сосредоточено более 20% мировых ресурсов. Речной сток составляет 4270 км3 в год (10% мирового речного стока), то есть 30тыс. м3 воды на каждого жителя. Кроме того, в России действует более 2000 водохранилищ объемом более 1 млн. м3 каждое и 37 крупных систем межбассейнового распределения стока. Тем не менее, проблема загрязнения водоемов и нехватки питьевой воды – в России одна из самых актуальных.

Вода "из-под крана" используется нами повсеместно. По данным лаборатории питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, 90% водопроводных сетей подают в дома воду, не отвечающую санитарным нормам. Главная причина наличия в водопроводной воде вредных для здоровья нитратов, пестицидов, нефтепродуктов и солей тяжелых металлов - это катастрофическое состояние водопроводных и канализационных систем. Соединение канализационных вод с выбросами предприятий дает добавочный эффект: к перечисленным выше химическим составляющим питьевой воды добавляются и бактерии - кишечные палочки, патогенные микроорганизмы, холерный вибрион и т.д. Поэтому актуальность данной проблемы очень высока.

II. Основная часть.

1.Был проведен обзор литературы по изучению влияния качества питьевой воды на здоровье, нормативов качества питьевой воды.

Загрязнение воды

Человеческому телу необходима вода, но ему необходима не любая, а химически чистая вода, которая на 100% состоит из молекул воды. Такую чистую воду можно получить из двух источников. Прежде всего, она содержится в свежих овощах и фруктах. Природа дистиллирует в них воду естественным образом. Второй способ ее получения – парообразование.

Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками стало мировым бедствием, ибо ни в одной стране проблема очистки сточных вод до сих пор не решена полностью. А недостаток и низкое качество воды сказываются на уровне жизни населения, здоровье людей.

Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, её охрану и информацию о качестве воды – одно из основных прав человека, защищающее не только его здоровье, но и жизнь.

Большая часть воды является загрязненной. Сейчас практически невозможно отыскать реки, озера, пруды, которые хотя бы в незначительной степени не были загрязнены.

 Влияние загрязненной воды на организм человека

По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушением санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 миллиарда человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды.

По оценке ООН, до 80% химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники. Ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс.км3 воды.

Серьезную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она несет большое количество соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. Чтобы очистить воду, получаемую из различных источников, и сделать ее более или менее пригодной для употребления, ее приходится сильно хлорировать. Для этого на водоочистных предприятиях применяют неорганический хлор, назначение которого – противодействовать развитию болезнетворных бактерий. Для фильтрации воды и очистки ее от грязи также используются квасцы и другие неорганические вещества.

Все эти вещества, очищая воду, оказывают определенное негативное воздействие на наш организм. Но наихудшим из этой когорты «защитников», через которые пропускается питьевая вода, является фторид натрия NaF. При попадании такой воды в организм в первую очередь происходит нарушение функционирования артерий, которые из-за воздействия фторида натрия преждевременно стареют и разрушаются. Отрицательным воздействиям этого ядовитого вещества подвергаются также сердце, легкие, печень и многие другие важные органы нашего тела. В таблице приведены заболевания, часто возникающие из-за загрязнения питьевой воды.

Табл.1

Заболевания, появляющиеся при воздействии химических элементов,

 находящихся в питьевой воде

Также мы нашли информацию о том, какие нормативы устанавливаются к качеству воды.

(См.приложение 4).

Табл.2 Требования к качеству воды

2.Экспериментальная часть.

  Исследование качества питьевой воды

Для исследования качества воды мы попросили учащихся из нашего класса принести из дома по 0,5 литра воды из водопровода.

проба 1 – вода  с. Глухово;

проба 2. – вода д. Белоусово

проба 3.  – вода п. Воскресенское

проба 4. – вода п. Красный Яр

проба 5. - вода д. Черново

проба 6. – вода с. Воздвиженское

Для определения качества воды мы использовали несколько методик.

1)Методика  "Состав и качество воды"

Суточный обмен воды в организме человека составляет 2,5 л, поэтому от её качества сильно зависит состояние человека, его здоровье и работоспособность. Различные вещества, присутствующие в воде, придают ей запах, делают её то сладковатой, то солёной, а то и горькой. Существует 5-балльная шкала оценки интенсивности запаха и привкуса питьевой воды. При сомнении в качестве питьевой воды для очистки её от примесей следует использовать специальные фильтры.

Метод физического изучения воды включает:

• Исследование прозрачности воды
• Определение в воде взвешенных частиц
• Цвет
• Запах и др.

Данные показатели определяются по специальным методикам, описанным в различных источниках литературы (например, С.В.Дружинин "Исследование воды и водоемов в условиях школы", 2018).

Результаты наших исследований приведены в таблице 3.

Табл.3.Органолептические показатели воды

Вывод: Вода в пробах 1,2, 4,5,6 по органолептическим показателям пригодна для питья; в пробе 3 есть отклонения по запаху и цвету.

2).Качества воды, определенные с помощью комплекта датчиков цифровой            лаборатории PASCO.

Комплект датчиков PASCO включает в себя:

-Беспроводной цифровой датчик pH

-Цифровой мультидатчик: Соленость/Температура/Электропроводность 

-Цифровой оптический мультидатчик растворенного кислорода 

-Цифровой датчик скорости потока и температуры 

-Цифровой датчик термоклина 

Комплект датчиков PASCO: «Качество воды» позволяет проводить эксперименты по изучению качества воды различных источников. Беспроводные датчики в составе позволяют проводить эксперименты без привязки к месту и времени, быстро, удобно и фиксировать параллельно несколько измерений, а также дают возможность подключения напрямую к компьютеру или любому мобильному устройстве. Для сбора, отображения и анализа данных использовали ПО SPARKvue.

Из множества показателей мы выбрали несколько наиболее важных.

  1.Водородный показатель (рН)

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

 Кислотность воды природных водоемов может изменяться под влиянием промышленных выбросов (оксиды серы, азота, углерода) и сточных вод. На кислотность вод природных водоемов оказывает характер грунтов местности. Понижение или повышение кислотности воды вне указанных пределов создает условия, непригодные для жизни растений и животных, особенно простейших. При значении водородного показателя ниже 4,5 погибают такие неприхотливые рыбы как голец; при значениях 5 в водоеме исчезает щука и окунь; при рН 5,5 погибают лосось, плотва и форель.

2. Напряжение ИСЭ

Характеризует ионный состав воды. По стандарту ВОЗ этот показатель не должен быть выше + 60 мВ. Превышение стандарта вызывает трудности в работе ферментов и вызывает негативные изменения в организме. Внутриклеточная вода имеет заряд -100 – 50 мВ. В этих пределах должна быть и водопроводная вода. Какие значения напряжения могут иметь некоторые жидкости видно на рисунке.

По этому показателю  также можно определить сравнительную жесткость воды. Чем больше показатель напряжения в мВ, тем больше жесткость воды.

3. Насыщение воды растворенным кислородом.

Также является очень важным показателем, от значения которого зависит жизнедеятельность и распространение живых организмов в открытых водоемах. По нормативам этот показатель не должен быть меньше 50 %.

Табл.3 Качества питьевой воды, определенные с помощью датчиков PASCO

Вывод: по некоторым показателям вода в пробах 1,3,5 не соответствует допустимым нормам.

Заключение

 1.Вода  в пробе 1– вода  с. Глухово;

  - Соответствует норме по большинству показателей; но есть небольшие отклонения по напряжению, можем предположить повышенную жесткость воды. Вода пригодна для употребления в пищу и для хозяйственных нужд.

2.Вода в  пробе 2 – вода д. Белоусово

 -По всем показателям соответствует норме. Вода пригодна для употребления в пищу и для хозяйственных нужд..

3.Вода в пробе 3  - вода п. Воскресенское

  - Не соответствует норме по pH, является слабокислой. Также есть небольшие отклонения по органолептическим показателям.  Вода  условно пригодна для употребления в пищу и для хозяйственных нужд.

4.Вода в пробе 4 – вода п. Красный Яр

По всем показателям соответствует норме. Вода пригодна для употребления в пищу и для хозяйственных нужд.

5.Вода в пробе 5  - вода д. Черново

Не соответствует норме по pH и насыщению кислородом, является слабокислой

Вода условно пригодна для употребления в пищу и для хозяйственных нужд.

6.Вода в пробе 6  – вода с.Воздвиженское

-По всем показателям соответствует норме. Вода пригодна для употребления в пищу и для хозяйственных нужд.

Подводя итоги, можно сделать вывод, что наиболее высокое качество воды в д. Белоусово, п. Красный Яр и с.Воздвиженское.

 Вода в селе Глухово соответствует нормативам, но с небольшими отклонениями,  поэтому я без опасений буду использовать ее для своих нужд. Для населения других деревень мы подготовили рекомендации по улучшению качества воды.

Общие выводы:

 Вода — это основа жизни. Мы постоянно взаимодействуем с ней — пьем, используем в приготовлении еды, моемся, поливаем ей растения... Именно поэтому качество воды так важно — даже относительно небольшое количество вредных примесей может нанести большой ущерб здоровью, если контакт с токсинами происходит регулярно. Но определить чистоту этой живительной жидкости «на глазок» невозможно — многие вредные вещества, растворенные в ней, совершенно невидимы. Чтобы не сомневаться в качестве воды, необходимо провести ее подробную экспертизу. В России существует немало нормативных документов, которые регламентируют качество воды различных типов и назначений. Такой серьезный и детальный подход объясним. Последствия использования воды, не соответствующей нормам, самые плачевные — от развития хронических желудочно-кишечных заболеваний и аллергий до тяжелых пищевых отравлений и инфекций.

Рекомендации населению.

 Для сохранения качества воды необходимо:                                

 1.Своевременная очистка колодцев.                                            

 2.Своевременная замена водопроводных труб.                              

 3.Содержание насосов в водонапорных башнях в соответствии с санитарными    нормами.                                                                          

  4.Нельзя допускать застоя воды, водозабор должен быть постоянным.

       Наши планы

-продолжить мониторинговые исследования качества питьевой воды из разных  открытых источников;

-провести сравнительный анализ полученных результатов;

-исследовать пробы воды с помощью спектрометра PASCO;

-провести  исследование в условиях лабораторий, обеспеченных соответствующим оборудованием и реактивами.

Литература

1.Исаев Д.С. Анализ загрязнений воды // химия в школе. – 2001, №5 с.77.

2.Гусева Н.Е., Проскурина И.Н. Разработка химического эксперимента с экологическим содержанием// Химия в школе 2002 №10 с.72.

3.П.Р.Таубе, А.Г.Баранова Химия и микробиология воды. «Высшая школа» 1993.

4.Морозов В.Е. Сборник элективных курсов, «Учитель», Волгоград, 2007.

5.Харьковская Н.Л, Асеева З.Г. Анализ воды из природных источников// Химия в школе 1997 №5 с.61.

6.Цитцер О.Ю. Проблема опасных токсических веществ// Химия в школе 2003 №9 с.8.

7.Пугал Н.А., Евстигнеев В.Е. Методические рекомендации по проведению экологического практикума. ООО «Химлабо», 2008.

8.Дружинин С.В. "Исследование воды и водоемов в условиях школы", 2008.

 Интернет – ресурсы

Приложения

1. Мультидатчик воды цифровой лаборатории PASCO

2. Пробы воды

2. Работа с мультидатчиком по определению качества воды

3. Примеры цифровых показателей воды, полученных с помощью мультидатчика воды

4.

Табл.2 Требования к качеству воды