Юные исследователи окружающей среды
статья по химии на тему

Юные исследователи окружающей среды.

В МБОУ СОШ № 9 станицы Новосергиевской Крыловского района большое внимание уделяется внедрению исследовательских методов обучения в образовательный процесс. Важной педагогической задачей учителя химии, в ходе научно-исследовательской работы, является развитие у детей наблюдательности, умения замечать любые изменения объекта. И, пожалуй, ничто так не раскрывает талант ребёнка, как участие в исследовательской деятельности. Именно эта форма работы, как никакая другая, позволяет учащимся с признаками одарённости реализовать свои возможности, продемонстрировать весь спектр своих способностей и получить удовольствие от проделанной работы.

В рамках Года экологии учащимися 11 класса была проведена научно-исследовательская работа «Качественное исследование водопроводной воды станицы Новосергиевской и реки Кавалерка». Среди поставленных в работе задач были исследование качества водопроводной и речной воды методами органолептического и химического анализа, сделать вывод о пригодности для питья водопроводной воды, поставляемой централизованным способом жителям станицы Новосергиевской.

Согласно всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, её охрану и информацию о качестве воды – основные права человека, защищающие не  только его здоровье, но и жизнь. Примерно 70 – 80% всех имеющихся заболеваний вызваны загрязнённой питьевой водой. Такая вода сокращает жизнь человека на треть. В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4. 1074-01 (Россия) питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

При проведении опытов в качестве исследуемых образцов учащимися были взяты образцы водопроводной воды, талой, речной воды из реки Кавалерка и бутилированной воды, продаваемой в магазинах.

При загрязнении вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Диагностика цвета – один из показателей качества воды. Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений. Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами. Запах воды водоёмов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (водоёмов хозяйственно-питьевого назначения) после её хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запаха воды при 200 и 600С. Характер и интенсивность запаха определяют по предлагаемой методике (см. таблицу).

Таблица. Характер и род запаха воды естественного происхождения.

В водопроводной воде, как и в речной, присутствует характерный жёлтый оттенок, в талой – слабо-серый, в бутилированной окраска отсутствует. То есть в трёх из четырёх случаев присутствовал показатель определённого вида загрязнения. Опыт по определению запаха воды показал, что водопроводная вода имеет сильный неприятный сероводородный запах, что может служить причиной отказа от питья, у речной – запах древесный, землистый, рыбный, легко обнаруживаемый и делающий повод относиться к воде с неодобрением, остальные образцы запаха не имели.

Для питья можно использовать только нейтральную воду. Для определения кислотности воды используется универсальная индикаторная бумага, при помощи которой возможно измерить водородный показатель (рН) воды. В нейтральной воде рН=7 (как в бутилированной). Как показали исследования, рН станичной водопроводной воды равен 8, талой – 6, речной – 9.

Организм человека нуждается в систематическом снабжении минеральными солями, поэтому очень важно, чтобы они в достаточном количестве присутствовали в питьевой воде. Но следует помнить, что избыток минеральных солей в питьевой воде вреден для организма человека. Они могут вызывать нежелательные, и даже тяжелые патологические реакции. Минеральные соли практически отсутствовали в талой воде, в небольшом количестве присутствовали в образцах с водопроводной и бутилированной водой, очень много их содержал образец с речной водой.

Окисляемость воды – это сложный санитарный показатель, который характеризует способность веществ, присутствующих в воде, взаимодействовать с сильными окислителями. С практической точки зрения окисляемость отражает степень загрязнения объекта водопользования органическими соединениями и выражается в миллиграммах кислорода на литр воды (мг О2/л). Определить точное количество миллиграмм кислорода в воде в школьной лаборатории, прямо скажем, затруднительно. Но дать воде качественную характеристику по этому показателю абсолютно реально. Для этого приготавливается насыщенный раствор перманганата калия и вносится по капле в исследуемые образцы воды. Через 60 минут оценивается изменение цвета раствора, которое и рассказывает о степени окисляемости воды. Минимальное загрязнение органическими соединениями имеют талая и бутилированная вода, водопроводная вода -  умеренно загрязнена (красная окраска), а в речной воде органические соединения присутствуют в большом количестве (оранжевый цвет).

Все исследуемые образцы содержали хлориды, что объясняется присутствием в породах наиболее распространенной на Земле соли – хлорида натрия. Питьевая вода не должна содержать ионы меди во избежание интоксикации – в этом плане все исследуемые образцы воды безопасны.

Природная вода, проходя через горные породы, обогащается солями кальция и магния. Если содержание солей в воде незначительно, то воду называют мягкой, в противном случае – жёсткой. Жёсткая вода затрудняет приготовление пищи, в ней плохо завариваются чай, кофе. Постоянное употребление жёсткой воды может привести к отложению солей в организме человека. В такой воде плохо мылится мыло, а ткань, впитывая соли, становится жёлтой и быстро ветшает. Жёсткая вода не пригодна для использования в паровых котлах и системах отопления, так как при её нагревании соли кальция и магния на внутренних стенках, образуя накипь. Накипь имеет низкую теплопроводность, поэтому затрудняет нагревание воды. Это вызывает увеличение расхода топлива. Кроме того, из-за накипи металл котла перегревается и быстрее изнашивается. Талая, водопроводная и бутилированная воды мягкие, а речная – довольно жёсткая.

Большое значение для здоровья и жизни человека имеет присутствие нитратов и нитритов в воде. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При длительном употреблении питьевой воды, содержащей значительные количества нитратов, возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Снижается способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма. Нитриты значительно опаснее нитратов, поэтому их содержание в воде контролируется более строго. Талая, водопроводная и бутилированная воды не содержат нитрит- и нитрат-ионы, а речная содержит.

Результаты, полученные учащимися в ходе проведённых опытов, позволили сделать вывод, что питьевая (водопроводная) вода в станице Новосергиевской, поставляемая централизованным способом, не пригодна для питья, так как цвет, запах, кислотность и содержание сероводорода, органических веществ не соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01. Такая водопроводная вода может использоваться для хозяйственных нужд, например, для приготовления пищи или в процессе стирки, так как является достаточно мягкой.

Учащиеся провели соцопрос жителей станицы, в результате которого предлагалось ответить на вопрос: «Какую воду вы пьёте?» Результаты представлены на диаграмме.

Учащимися были предложены рекомендации по улучшению качества воды. Так, в отношении водопроводной воды, необходимо исследовать изношенность водопроводных труб, произвести замену железных труб на трубы из пищевого пластика. Очистка воды – один из путей решения проблемы загрязнения воды. В первую очередь работники МУП «Водоканал» должны позаботиться установкой качественных очистных сооружений. Также с загрязнениями питьевой воды помогут бороться бытовые фильтры, которые очистят её в доме.

Как показали исследования, вода реки Кавалерка загрязнена пестицидами, которые поступают в неё с дождевыми и талыми водами, смывающими их с полей, при авиа- и наземной обработке сельскохозяйственных угодий. Поэтому, лучше заменить синтетические минеральные удобрения на органические, например, использовать навоз. Следующим шагом на пути оздоровления реки Кавалерка должно стать обновление условий жизнедеятельности экосистемы. Добиться этого можно за счёт улучшения санитарного состояния реки, расчистки русла, создания водоохранных и противоэрозийных лесонасаждений.

Несмотря на то, что проблема загрязнения воды в настоящее время достигает угрожающих масштабов, решить её вполне возможно. Для этого каждый человек должен приложить некоторые усилия, бережнее относиться к природе.  

С данной исследовательской работой учащиеся приняли участие во II краевой научно-творческой олимпиаде школьников и студентов младших курсов ВУЗов Краснодарского края «Экология и техносферная безопасность», проводимой Кубанским Государственным Университетом. Победив на первом этапе, были приглашены в вышеназванный ВУЗ на конференцию, по итогам которой были награждены почётными грамотами за активное участие.

О.А. Дзюба

учитель химии МБОУ СОШ № 9

станицы Новосергиевской

МО Крыловский район