проект «Вода-основа всего живого»
проект по географии на тему

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение основная общеобразовательная школа № 1

Российский национальный конкурс водных проектов старшеклассников.

Тема:

Работу выполнили:

Учащиеся 9 В класса

Зарудная Анастасия,

Поплавская Анна

Руководитель проекта:

Луценко Вера Михайловна

Учитель географии

г-к. Железноводск 2013 год

Оглавление.

1. Научная аннотация
2. Введение
3. Актуальность
4. Причины загрязнения воды
5. Источники загрязнения
6.   Влияние качества воды на здоровье человека.

Заболевания, вызванные плохим качеством воды

7. Методы улучшения качества воды
8. Исследования
9. Результаты исследований
10. Выводы и предложения
11. Литература

1. Научная аннотация.

В своем исследовательском проекте «Вода-основа всего живого» мы хотели показать, что чистая вода жизненно необходима людям, но, к сожалению, не вся вода, текущая в наших трубах пригодна для питья. Людям приходится искать выход из этого положения: приобретать дорогостоящие фильтры и т.д. Так как серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды.

Были поставлены цели:

Изучить общее состояние воды в г.-к. Железноводске (наличие запаха, кислотность, жесткость, цвет, соответствие государственным стандартам).

Предложить пути решения этой проблемы.

Для достижения этих целей нами была изучена научная литература, проведены исследования: установление общего качества воды, определение ее жесткости, установление кислотности, определение катионов железа, ионов хлора и т.д.

Результаты исследования показали, что для питья пригодна только вода, прошедшая дополнительную очистку.

Что может улучшить состояние воды в городе? На наш взгляд это может быть увеличение штрафов за загрязнение водоемов, замена труб в домах, находящихся в аварийном состоянии, проведение акций, направленных на сохранение в чистоте водных ресурсов страны и города.

Работа сопровождается фотографиями, таблицами. Работа включает в себя семнадцать листов формата А4.

"Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!  Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь...

С тобой возвращаются к нам силы,

с которыми мы уже простились".

 (Антуан де Сент-Экзюпери)

2. Введение.

На долю воды приходиться примерно 70% поверхности земного шара, а мир страдает от жажды, потому что основная масса воды солёная.  В ней столько соли, что можно покрыть всю сушу слоем 200м. Пресной  воды совсем немного.

Без воды наше существование невозможно. А без хорошей воды невозможно комфортное существование. Парадоксальный факт: вода необходима для жизни, но она же является и одной из главных причин заболеваемости в мире.

На протяжении всей своей жизни человек ежедневно имеет дело с водой. Он использует ее для питья и пищи, для умывания, летом – для отдыха, зимой – для отопления. 
Для человека вода является более ценным природным богатством, чем уголь, нефть, газ, железо, потому что она незаменима.

3.Актуальность.

Вода - важнейший минерал на Земле, который нельзя заменить никаким другим веществом. Вода – основа всех жизненных процессов. Вода присутствует во всей биосфере: в водоемах, воздухе, почве. Она составляет большую часть любых организмов, как растительных, так и животных. Вода – причина эволюции на Земле. Она является средой обитания многих организмов, определяет климат и изменение погоды, способствует очищению атмосферы от вредных веществ, растворяет.

Самая актуальная проблема  современности – это загрязнение водоемов и нехватка питьевой воды в России. Более половины жителей земли, т.е. 3,5 млрд. человек, пользуются источниками воды, не проходящей даже минимальной очистки.

Актуальная проблема чистой воды всегда ассоциируется с проблемами здоровья людей и качества жизни, всегда рассматривается как неотъемлемое право человека на чистую окружающую среду. Серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. Эпидемиологи установили прямую связь роста числа заболеваний  с ухудшением качества питьевой воды.

Приступая к написанию данной работы,  мы ставили  перед собой цель ещё раз поднять всем хорошо известную проблему водных ресурсов.

Объектом экологического исследования были выбраны воды города.

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены газы и соли, находятся твердые взвешенные частички. Это природная жесткость воды. Кроме природных примесей на качество воды 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.

4.Причины загрязнения воды.

        Водоём или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние 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: неорганических (минеральные соли, кислоты, щёлочи, глинистые частицы) и органических (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды). Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения. Это соединения мышьяка, свинца, ртути, хрома, меди. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. В связи с быстрыми темпами урбанизации несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водный бассейн и почва загрязняются бытовыми отходами.

Жесткость воды - это соли кальция и магния, растворенные в воде. В отличие от хлора, источником этих солей являются не станции обеззараживания или котельные, а сама природа. Грунтовые воды, проходя через известковые породы, вымывают и растворяют в себе минеральные вещества, в том числе соли кальция и магния. То есть вода имеет повышенную жесткость уже в момент ее забора. Жесткая вода мало пригодна для стирки. Накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя, она ухудшает еще и моющие свойства мыла. Катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки и повышая расход моющего средства, т.е. жесткая вода плохо мылится.  Жесткость питьевой воды по действующим стандартам должна быть не выше 7 мг-экв/л, и лишь в особых случаях допускается до 10 мг-экв/л. Для производственных целей использование жесткой воды недопустимо. 

5.Источники загрязнения.

Все источники загрязнения воды бывают естественного происхождения и антропогенного. Также они делятся на поверхностные, подземные или искусственные.

        Поверхностные источники это: моря, реки, озера, родники, ледники и снежники. В своих хозяйственно-бытовых и производственных целях мы применяем воду, полученную из пресных водоемов. Однако открытая поверхность делает их уязвимыми к засорению и загрязнению извне. Степень загрязненности поверхностных источников колеблется в зависимости от выпадения атмосферных осадков, таяния снегов и попадания загрязнений.

Основными источниками загрязнения выступают сточные воды, кислотные дожди, твердые бытовые отходы, это могут быть несанкционированные вредные выбросы заводов или следствие проведения сельхозработ. Опасность промышленных и бытовых стоков состоит в том, что, попадая в воду, они образуют новые соединения, влияние на организм которых еще не известно.

Сброс сточных вод, содержащих синтетические моющие средства, особенно вреден. Накопление неорганических веществ отрицательно влияет на водных обитателей, снижает содержание кислорода и приводит к образованию мертвых зон. Фосфаты, содержащиеся в порошках, попадая в водоемы, начинают действовать на водоросли как удобрения. Вследствие чего они разрастаются, а погибая, выделяют огромное количество метана, сероводорода и аммиака, убивающих все живое.

Сельское хозяйство с его пестицидами, минеральными удобрения и химикатами наносят огромный ущерб водным ресурсам страны, ведь с подземными водами они попадают в водоемы, откуда вода идет на хозяйственно-бытовые нужды. Особенно остро эта проблема стоит в сельской местности. 90% всего сельского населения использует загрязненную воду.

Источники загрязнения воды могут быть даже у нас дома – это водопроводные трубы. При прохождении через них вода вступает в реакцию с металлом и образует соединения, опасные для организма человека. Ранее для системы водоснабжения использовались черные стальные трубы, но они очень сильно подвержены коррозии. Им на смену пришли  оцинкованные стальные трубы, но они подтвердили свою эффективность только в условиях известково-углеродного равновесия.

Пластиковые трубы казалось более надежные, но при их производстве используют органические вещества, которые могут попадать в воду. К тому же микроорганизмы имеют способность размножаться в порах труб. Поэтому получать питьевую воду высокого качества без вредных веществ и примесей без установки системы водоочистки и водоподготовки просто невозможно.

6.Влияние качества воды на здоровье человека.

Заболевания, вызванные плохим качеством воды.

Серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несёт большое количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород.

Эпидемиологи установили прямую связь роста заболеваний  с ухудшением качества питьевой воды. Длительное употребление воды с повышенным содержанием железа (>0,3 мг/л) увеличивает риск инфаркта и негативно влияет на репродуктивную функцию организма. Избыток марганца (>0,1 мг/л) поражает костную систему. Высокое содержание хлоридов и сульфатов повышает риск появления желчно- и мочекаменной болезней. Хром, свинец, кадмий, накапливаясь, способствуют развитию онкологических заболеваний и расстройству нервной системы.

Как известно, с водой мы получаем до 25% суточной потребности химических веществ. «Химия», попадающая в организм с водой, имеет большую физиологическую ценность, чем поступающая с продуктами питания. Под воздействием нитратов (>44,6 мг/л) снижается артериальное давление. А жёсткость воды, которую до последнего времени всерьёз никто не воспринимал, теперь усиленно привлекает к себе внимание в связи с выявленной обратной зависимостью между жёсткостью и смертельностью от сердечно-сосудистых заболеваний.

Каждый год в реки всего мира сбрасывается до 450 млрд м3 бытовых и промышленных отходов, поэтому вода содержит более 13000 токсических элементов: каждые 8 секунд от болезней, вызванных грязной водой, умирает ребёнок. Также утверждено, что 85% всех заболеваний в мире передаётся водой. Ежегодно 25 миллионов человек умирают от этих заболеваний.

7.Методы улучшения качества питьевой воды.

• улучшающие органолептические свойства воды, т.е. свойства, воспринимаемые органами чувств человека: запах, привкус, окраска, мутность, температура, пленки и др.;
• обеспечивающие ее эпидемиологическую безопасность;
• методы кондиционирования подземных вод;
• улучшающие ее газовый состав после удаления сероводорода, кислорода, метана, свободной углекислоты и других веществ;

К методам, улучшающим органолептические свойства воды, относят осветление, обесцвечивание и дезодорацию. Осветление воды предполагает удаление из нее взвешенных и коллоидных веществ. Осветление и обесцвечивание воды проводят с помощью метода коагуляции, методов отстаивания и фильтрации.

Эпидемиологическую безопасность воды обеспечивают с помощью методов хлорирования, озонирования, элекроимпульсной обработки, ультрафиолетового облучения. В ходе предварительного хлорирования воды в нее добавляется хлор с целью прекращения роста бактерий, растений или животных организмов, окисления органического вещества или уменьшения запаха.

Более экологически чистым и эффективным является метод озонирования воды. Озонирование предполагает добавление озона к воде или сточным водам с целью дезинфекции, удаления неприятного вкуса или запаха. длительного времени.

К методам кондиционирования подземных вод относятся умягчение, обессоливание и опреснение и некоторые другие методы. Умягчение воды имеет целью снижение жесткости воды посредством удаления из нее ионов кальция и магния.

8.Исследования.

Исследования проводились в г. Железноводске Ставропольского края. Материалом для исследования служила вода, взятая из разных источников.

Исследовательская работа проводилась по двум направлениям:

1. Сравнение образцов воды по некоторым параметрам: цвет, запах, рН среды, наличие осадка после отстаивания, наличие некоторых катионов и анионов.

2. Определение жесткости воды.

Определение  качества воды из разных водных источников.

Цель нашей работы была определить качество воды из разных водных источников.

Порядок работы:

1). Наливаем в пронумерованные пробирки воду: из водоема (озеро), из водопровода, прошедшую очистку фильтром.

2). Оцениваем запах воды по шкале (см. приложение, таблица1).

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

 3). Оцениваем цвет и прозрачность: если видны изменения в цвете воды (стакан ставят на чистый лист белой бумаги), то их описывают словами: зеленоватый, светло-коричневый и т.д. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органических и неорганических. Определяют следующим образом: на дно цилиндра кладут кольцо из проволоки (или рисуют черным карандашом на белой бумаге) и доливают воду до тех пор, пока кольцо видно. Высота столба в (см), при котором кольцо становиться невидным и является мерой прозрачности.

 4). Определяем рН среду: для определения используют индикаторную бумагу. Цветность определяют в сравнении с эталоном чистой воды (после фильтрации).

5). Определение катионов железа (III).

1.1. 20 г. тиоцината аммония растворить в дистиллированной воде и довести до 100 мл.

2. К 10 мл. пробы воды прибавить одну каплю азотной кислоты, затем 2-3 капли перекиси водорода и ввести 0,5 тиоцината аммония.

3. При концентрации катионов железа (III) более 2,0 мг/л - розовое окрашивание содержимого пробирки. При концентрации катионов железа (III) более 10 мл/г - красное. Fe3++ ЗСNS Fe(СNS)з красный.

Определение катионов железа также проводим по визуальным наблюдениям. Высокое содержание железа в воде вызывает отложение осадка в трубах и их зарастание, а также ухудшает вкус питьевой воды (присутствует привкус ржавчины), а также после "железной" воды остаются желтые разводы на сантехнике и пятна на одежде.

6). Определение ионов хлора.

      1. К 10 мл пробы воды добавляют 3-4 капли азотной кислоты и приливают 0,5 мл раствора нитрата серебра.

      2. Если концентрация хлорид-ионов более 100 мг/л, то образуется белый осадок. При концентрации >10 мг/л - помутнение раствора. Cl- + Ag+ > AgCl (белый осадок).

7). Определение катионов свинца:

      1. 10 г К2СrO4 растворяют в 90 мл дистиллированной воды.

      2. В пробирку помещают 10 мл пробы воды, прибавляют 1 мл раствора реагента.

      3. Если в результате реакции образуется желтый осадок, то содержание катионов   свинца более 20 мг/л.    Рb2+ + СrО2- > РbСrO4 желтый.

Все опыты проводились под наблюдением учителя химии

Ковардова Ильи Андреевича.

Определение жесткости воды.

1. Определение общей жесткости воды мыльным раствором.

Цель работы: сравнить жесткость различных образцов воды.

Порядок работы:

1). В пронумерованные пробирки наливают три образца воды различной жесткости (водопроводная кипяченая и некипяченая) по 10-15 мл. 1 пробирка - водопроводная некипяченая вода. 2 - водопроводная кипяченая вода.

2). 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.

3). Результаты занести в таблицу.

2. Определение гидрокарбонатной жесткости воды

Цель работы: по количеству затраченной кислоты определить гидрокарбонатную жесткость воды.

Порядок работы:

1).Мерной колбой отобрать 100 мл анализируемой воды, перенести в коническую колбу для титрования.

2).Добавить 3-4 капли метилоранжа и титровать раствором HCl (в бюретке) до перехода окраски из желтой в оранжевую. Титрование проводят 3 раза до получения сходящихся результатов (отличающихся на 0,1 мл).

3).Вычислить средний объем соляной кислоты Vсред(HCl).

4).Рассчитать гидрокарбонатную жесткость воды в моль/л.

                                                 сн (НСl) · Vсред(HCl) · 1000

                        Жводы =                                 Vводы

9.Результаты исследований.

Исследовательская работа проводилась по двум направлениям:

1. Сравнение образцов воды по некоторым параметрам: цвет, запах, рН среды, наличие осадка после отстаивания, наличие некоторых катионов и анионов.

2. Определение жесткости воды.

В ходе исследований по первому направлению было проведено сравнение качества воды из разных источников, результаты занесены в таблицу1.  Сравнение результатов производили с контрольным образцом – вода питьевая столовая.

Таблица 1

 Сравнение образцов воды

Озерная (городское озеро) вода имеет отчетливый запах, светло-коричневый оттенок, прозрачность 50 см, кислотность 8,0 рН, содержание катионов железа более 2 мг/л, хлорид ионов более 100 мг/л, обнаружены катионы свинца их концентрация более 100 мг/л, так как после проведения качественной реакции, полученный раствор был желтого цвета. Этот образец воды не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам: запах, цвет, прозрачность, содержание катионов железа, свинца.

Водопроводная вода имеет слабый запах, бесцветна, прозрачность более 100 см, кислотность 7,0 рН. Содержание катионов железа более 10 мг/л, хлорид-ионов более 100 мг/л, содержание катионов свинца не обнаружено. Этот образец воды не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам:  содержание катионов железа.

Фильтрованная вода не имеет запаха, бесцветна, прозрачность более 100 см, кислотность 6,0. Содержание катионов железа менее 10 мг/л, хлорид-ионов менее 100 мг/л, содержание катионов свинца не обнаружено. Этот образец воды  не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам: содержание катионов железа.

По второму направлению работы было проведено определение жесткости воды двумя методами. Результаты занесены в таблицу.

Результаты исследования жесткости воды мыльным раствором

Определение жесткости мыльным раствором показало, что наибольшее количество мыльного раствора требуется для прудовой и водопроводной воды, что свидетельствует об их наибольшей  жесткости.

Определение гидрокарбонатной жесткости производилось раствором соляной кислоты. Результаты определения гидрокарбонатной жесткости     ( таблица 4) позволяют сделать вывод, что наибольший объем соляной кислоты требуется для титрования  водопроводной воды, наименьший – для питьевой столовой.                        

Результаты определения гидрокарбонатной жесткости

Вычислив по расчетной формуле жесткость воды и сравнив показатели  с данными значениями общей жесткости (см. приложение, таблица 5), определили тип образцов воды: фильтрованная вода является мягкой, прудовая - средней жесткости, водопроводная – жесткой.

Типы природной воды по значению общей жесткости

10.Выводы и предложения

 1. В ходе исследования были изучены данные о значении воды и ее загрязнителях.

2. Проведено сравнение качества воды из разных источников по физико-химическим параметрам.

3.Определена жесткость воды.

Проведенные исследования качества воды, используемой в городе Железноводске, показывают, что только одна из проб воды взятой из разных источников для исследования соответствует государственному стандарту. Употребление такой питьевой воды не опасно для здоровья людей.

Прудовая вода не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам: запах, цвет, прозрачность, содержание катионов железа и свинца.

Водопроводная вода не соответствует государственному стандарту по следующим параметрам:  содержание катионов железа.

Фильтрованная вода соответствует государственному стандарту.

Решение проблемы плохого качества питьевой воды имеет две стороны.

Во-первых, сюда относится экологическая проблема города, большое  количество бытовых отходов  сбрасывается жителями в озеро. Чтобы улучшить положение, необходимы целенаправленные и продуманные действия администрации города (например,  повышение штрафов за загрязнение озер), профилактические работы в школах с детьми (проведение акций, конкурсов рисунков, старшеклассники могут проводить классные часы в 5-6 классах)

В результате проведенной работы было аргументировано доказано, что вода, поступающая в водопровод пригодна для питья, только после дополнительной обработки.

11.Литература

1. Журнал Юный Эколог, изд.- Москва, 2003 год
2. Журнал Познавательная химия, С-Петербург, 2001 год
3. Хомченко Г.П. Учебник химии – М.: Новая волна, 1996. – 304с
4.   Интернет -источники:

www.tehbez.ru/Docum/DocumShow_DocumID

www.aquakultura.ru/articles/details

www.o8ode.ru/article/answer…pitevoi_vody

www.feng-shui-club.narod.ru/aqua/hard