Экспериментально - исследовательская работа на тему " Опыты на определение качества воды"

ГБОУ ЛНР « ГЕОРГИЕВСКАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА  І – ІІІ СТУПЕНИ № 2 ЛУТУГИНСКОГО РАЙОНА» 1 Конкурс « Юный первооткрыватель» Номинация « Я и природа» Экспериментально ­ исследовательская работа Опыты на определение качества воды Выполнил: Кулаков Станислав Олегович ученик 6 класса ГБОУ ЛНР « Георгиевская ООШ  І –ІІІ ст.№ 2 Лутугинского района» Руководитель: Архипова В.А. 2016 СОДЕРЖАНИЕ 2 ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………….3 РАЗДЕЛ 1 ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА……………………………………5 1.1. Вода – важный природный ресурс………………………………………..6 1.2. Влияние качества воды на здоровье человека……………………………7 РАЗДЕЛ 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ……………………………9 2.1. Определение цвета воды…………………. …………………………………9 2.2.  Определение запаха воды..………………………………….……………..10 2.3.  Органолептический метод определения вкуса…………………………...10 2.4. Определение жесткости воды……………………………………………..11 2.5. Определение рН – среды……………………………………………………11 2.6. Качественная реакция на тяжелые металлы………………………………12 ВЫВОДЫ………………………………………………………………………...13 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………..14 ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………….15 3 ВВЕДЕНИЕ Вода, у тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что необходимо для жизни: ты сама жизнь.  Антуан де Сент­Экзюпери.  Вода – самое удивительное вещество в мире. Не секрет, что организм человека на две трети состоит из воды, а часть из неё ежедневно расходуется. Как же пополнить её запасы в организме? И сколько воды человеку требуется ежедневно и, главное, какая вода нам необходима. Именно от питьевой воды зависит здоровье человека. Если снизить суточное потребление воды на 3­ 5 %,   это   приведёт   к   ухудшению   самочувствия,   быстрой   утомляемости   и преждевременному   старения   тканей   и   кожи.   При   дефиците   воды   в   10% повышается   риск   многих   заболеваний.   Хронический   же   недостаток   воды способен привести к развитию уже серьёзных недугов.      В среднем за свою жизнь человек выпивает 35­ 40 т. воды, вместе с которой   в   организм   попадают   около   50   кг   различных   микроэлементов. Французский   микробиолог   Луи   Пастер   больше   века   назад   сказал,   что «человек выпивает 90% своих болезней». В наше время ситуация не очень изменилась. По данным Всемирной организации здравоохранения, 85% всех заболеваний в той или иной степени связаны с питьевой водой. Поэтому важно не просто ежедневно пить воду, а пить воду хорошего качества. [ 4].      Бытует   мнение,   что   родниковая   вода   безупречно   чиста   и   всегда пригодна для питья. У нас дома есть колодец, из которого мы пьем воду и 4 меня заинтересовал вопрос: « А пригодна ли эта вода для питья »?  Поэтому родилась идея исследовать эту воду, чтобы знать, можно ли ее пить.  Цель работы : изучение физических свойств воды, химических показателей. Задачи: 1. Овладеть простейшими методами анализа воды. 2. Освоить навыки ведения экспериментальных наблюдений и оформление  результатов. 3. Научиться анализировать полученные данные и делать выводы.      При выполнении данной работы я  использовал следующие методы: 1. Наблюдение.  2. Сравнение. 3. Опыт. 4. Анализ. 5 РАЗДЕЛ 1 ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА Жизнь зародилась в воде и без воды невозможна. Жизнь — это и есть вода! Часто люди говорят: «Я не люблю воду. Я люблю кофе, чай». А ведь мы все на 70­80% состоим из воды. Рождаясь, мы на 90% вода, в процессе жизни человек   высыхает.   Другими   словами:   «Старость   —   это   всегда   сухость!». Процесс старения — процесс потери влаги организмом. Посмотрите вокруг, сколько сегодня молодых людей, которые выглядят старше своих лет, только потому, что они с детства пьют все что угодно, только не воду. Приведем некоторые цифры. Человек, по сути, одушевленная вода — кровь на 85% состоит из воды, мышцы — на 75%, мозг ­85%, сердце — на 75%, легкие — на 86%, почки — на 83%, глаза — на 95%, кости — на 22%. Чем больше влаги в клетках и тканях, тем здоровее и моложе человек себя чувствует, и соответственно выглядит. Вода внутри нас находится внутри и снаружи   клеток,   эти   две   жидкости   находятся   в   состоянии   постоянного обмена.   Она   несет   клеткам   питательные   вещества,   активизирует   их деятельность, восстанавливает работу клеток, помогает им освободиться от шлаков и токсинов. Вода   нам   ежедневно   необходима   как   растворитель   питательных веществ.   Человек,   по   сути,   является   сосудом   с   водой.   Как   в   природе существует круговорот воды, также он существует и внутри каждого из нас. Вода внутри так же застаивается, засоряется, очищается, испаряется. Основа 6 здоровья человека — постоянное пополнение запасов свежей полезной воды. Как это сделать? Ответ прост — для поддержания хорошего самочувствия взрослому человеку ежедневно необходимо выпивать не менее 30 мл на 1 кг веса чистой сырой (!) воды. Мы — аквариум с рыбками­клеточками. Они плавают в воде. Хотелось бы Вам, что бы Ваша вода была хорошего качества? [6]. 1.1. Вода – важный природный ресурс Вода   –   это   одно   из   наиболее   распространенных   веществ   на   земле   и самая распространенная на земле жидкость. Каждый человек знает, что без пищи можно прожить несколько недель, а без воды несколько дней. Вода нужна нам везде: для промышленности и сельского хозяйства, для пищи и домашнего быта. Вода   занимает   71   %   поверхности   Земли.   97   %   водных   ресурсов относятся к соленым и только 3 % — к пресным водам. Вода содержится также   в   почве   и   в   горных   породах,   в   растениях   и   животных.   Большое количество воды постоянно находится в атмосфере. Вода — один из самых ценных природных ресурсов. Одно из главных свойств воды — ее незаменимость. Сама по себе питательной ценности она не имеет, но ей принадлежит исключительная роль в процессах обмена веществ, составляющих   основу   жизнедеятельности   всего   живого   на   Земле, определяющих его продуктивность. [3]. К   пресным   водам   суши   относятся   ледниковые,   подземные,   речные, озерные, болотные воды. Возобновимым ресурсом стратегического значения в последние   годы   становится   питьевая   вода   хорошего   качества.   Дефицит   ее объясняется   значительным   ухудшением   общей   экологической   ситуации вокруг   источников   данного   ресурса,   а   также   ужесточением   во   всем   мире 7 требований   к   качеству   потребляемой   воды,   как   для   питья,   так   и   для высокотехнологичных производств. Основная   часть   запасов   пресных   вод   суши   сконцентрирована   в ледниковых   покровах   Антарктиды   и   Арктики.   Они   представляют   собой огромное   хранилище   пресных   вод   планеты   (68   %   всех   пресных   вод).   Эти запасы сохраняются многие тысячелетия. Пресные поверхностные воды обладают значительной способностью к самоочищению,   которое   обеспечивают   Солнце,   воздух,   микроорганизмы   и растворенный   в   воде   кислород.   Тем   не   менее,   пресная   вода   становится основным дефицитом на планете. Пресная   вода   распределена   по   Земле   неравномерно.   Проблема снабжения населения питьевой водой стоит очень остро и в последние годы все сильнее обостряется. Около 60 % поверхности Земли составляют зоны, где пресная вода или отсутствует, или остро ощущается ее недостаток, или она отличается низким качеством. Примерно половина человечества ощущает дефицит питьевой воды. Пресные   поверхностные   воды   (реки,   озера,   болота,   почвенные   и грунтовые воды) подвергаются наиболее сильному загрязнению. Чаще всего источниками загрязнения являются недостаточно очищенные или совсем не очищенные сбросы производственных объектов (в том числе опасных), сбросы больших городов, стоки со свалок.[ 5]. 1.2. Влияние качества воды на здоровье человека По данным Всемирной организации здравоохранения, около 80% всех инфекционных болезней в мире связанно с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно­гигиенических норм водоснабжения. 8 В   мире   2   млрд.   человек   имеют   хронические   заболевания   в   связи   с использованием загрязненной воды. Загрязняются и грунтовые воды. Сейчас подземные источники, используемые для   питьевой   воды,   содержат   осадочные   продукты   сельскохозяйственных химикатов,   пестицидов,   поступающих   вместе   со   стоками   с   полей, растворителей, хлорированных углеводородов химической промышленности. По данным ВОЗ от использования недоброкачественной питьевой воды ежегодно   в   мире   страдает   каждый   десятый   житель   планеты.   Поэтому   в комплекс   мероприятий,   направляемых   на   предупреждение   негативных последствий   влияния   питьевой   воды   на   здоровье   человека,   ведущее   место должно занимать гигиенически обоснованное водоснабжение. По   оценке   экспертов   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 постоянно   несет   большее   количество   различных   элементов   и   соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом   направляемых   на водоносных   пород. предупреждение негативных последствий влияния питьевой воды на здоровье   В   комплекс   мероприятий, человека,   ведущее   место   должно   занимать   гигиенически   обоснованное водоснабжение. [ 7]. 9 РАЗДЕЛ 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ            Вода должна иметь безвредный химический состав, т.е. не содержать (токсичные,   канцерогенные, вредные   ограничивающие  потребление воды в быту.   радиоактивные)   вещества, Вода   должна   быть   безопасной   в   эпидемиологическом   отношении,   т.   е.   не содержать патогенных бактерий. Вирусов, простейших и яиц гельминтов. Судить о качестве воды и ее соответствии или несоответствии установленным нормам   можно   только   на   основании   максимально   полного   химического   и бактериологического   анализа.   Только   на   основе   анализа   можно   делать окончательный вывод о той проблеме или комплексе проблем, с которыми придется иметь дело.      Я взял два разных образца воды (из колодца и водопровода)   и попробовал выяснить, какая вода лучше и результаты оформил в таблице. .[Приложение А]. 2.1. Определение цвета воды 10         Определить цвет воды. Чистая вода бесцветная, а если вода имеет оттенок, то это значит, что вода непригодна для питья. Присутствие  в воде растворенного железа и марганца ­ такая вода  первоначально прозрачна, но при   отстаивании   или   нагреве   приобретает  желтовато  ­  бурую окраску,  что является   причиной   ржавчины   подтеков   на  сантехнике.   При   повышенном содержании   железа   вода   также   приобретает       характерный   «железистый» привкус. [ 1]. Берём пробирку и наливаем в неё по очереди каждый из образцов и с обратной стороны приложить к ним лист бумаги.  Вода в образцах № 1( вода из колодца) и №  2 ( вода из водопровода) была прозрачная. Образцы оставил на   сутки   на   столе.   На   второй   день   я   увидел,   что   водопроводная   вода приобрела   буроватую   окраску,   вода   из   колодца   осталась   прозрачной.   Это значит, что трубы, по которым течет вода, покрыты ржавчиной.  Вывод:  Все   образцы   прошли   это   испытание,   но   для   водопроводной   воды желательно фильтрование.[Приложение Б]. 2.2. Определение запаха воды Характер запаха определяют ощущением воспринимаемого запаха (землистый,   хлорный,   нефтепродуктов   и   др.).   Запах   определяют   при температуре   20  0  .   В   колбу   с   притертой   пробкой   наливают   воду.   Колбу закрывают и содержимое перемешивают, после чего открывают и определяют характер и интенсивность запаха по пятибалльной шкале. [1]. 11 В нашем случае, в колбе №1( колодезная вода) – запах не ощущается­   0 баллов. Колба № 2 ( водопроводная вода) – запах очень слабый, почти не ощущается ­ 1 балл. Запах хлора .  В этом нет ничего удивительного, потому что, это водопроводная вода. Вывод: все образцы прошли это испытание. 2.3. Органолептический метод определения вкуса Органолептическим методом определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса. Различают 4 вкуса: солёный, кислый, горький, сладкий. Остальные вкусовые   ощущения   считаются   привкусами   (солоноватый,   горьковатый, металлический, хлорный и т.п.) При определении вкуса и привкуса анализируемую воду набирают в рот (после определения запаха) и задерживают на 3–5 секунд, не проглатывая. После определения вкуса воду сплевывают. [1]. Оценка   результатов:   интенсивность   вкуса   и   привкуса   оценивают   по   5­ балльной шкале. Для питьевой воды допускаются значения показателей вкуса и привкуса не более 2 баллов. В образце № 1 вода без вкуса, в образце № 2 – очень слабый 1 балл. Вывод: колодезная и водопроводная вода пригодны к употреблению. 2.4. Определение жесткости воды Для   того,   чтобы   определить   жесткость   воды   необходимо     добавить мыльного раствора и взболтать. Если пена обильная – вода мягкая, если пена не растёт “свернулась” – вода жёсткая. [ 2].   В нашем случае пена была обильная в образце №1 и в образце № 2. [Приложение В]. Вывод: вода в обоих случаях мягкая. 2.5. Определение  рН –  среды 12 В природных водах рН колеблется в пределах от 6,5 до9,5. норма – 6,5–8,5. если рН воды ниже 6,5 или выше 8,5, то это указывает на её загрязнение сточными водами.  Необходимо   отобрать   пробу   воды.   Смочить   индикаторную   бумагу   в исследуемой   воде   и   цвет   её   сравнить   со   стандартной   бумажной   цветной индикаторной шкалой. Время выдержки бумаги в воде около 20 секунд.    pH определяется с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой. а) Если концентрация ионов водорода Н+ и гидроксид­ионнов ОН– в воде одинакова, её рН=7, водная среда считается нейтральной; б)   Если   ионов   Н+   больше,   чем   гидроксид­ионов,   то   рН<7,   вода   имеет кислотную реакцию; в) Если же концентрация гидроксид­ионов превышает концентрацию ионов Н+,   то   рН>7,   такая   вода   обладает   основной,   или   щелочной   реакцией.   В колодезной   воде   рН   составил   чуть   больше   7   слабо   щелочная   среда,   в водопроводной воде –рН 8. Тоже слабо щелочная среда. И можно определить щелочность с помощью метилоранжа. К 100 мл воды добавили по 3 капли индикатора метилоранжа. [ 2]. Индикатор показал в обоих случаях щелочную реакцию (желтый цвет). [Приложение Г]. Вывод: вода в обоих образцах имеет щелочную реакцию не больше 8. Она пригодна для питья. 2.6. Качественная реакция на тяжелые металлы 13 К   исследуемым   образцам   воды   добавляем   раствор   сульфида   натрия (Na2S), по каплям. С большинством катионов металлов сульфид натрия дает осадки или разлагающиеся соли. Значит в воде есть тяжелые металлы. [2]. Я взял образцы воды № 1 и № 2 и добавил сульфид натрия, перемешал. Осадка не наблюдал.  Вывод:   значит   вода   в   обоих   случаях   не   содержит   тяжелые   металлы. [Приложение Д]. ВЫВОДЫ Вода   имеет   очень   большое   значение   в   жизни   растений,   животных   и человека. Совершенно очевидна потребность населения в чистой, прозрачной, без цвета, вкуса и запаха, питьевой воде. В своей работе я подобрал и освоил методики эксперимента, позволяющие выявить физико­химические свойства воды.   Провел   исследование   качества   питьевой   воды   из   колодца   и водопроводной  воды. Полученные результаты проанализировал  и пришел к выводу: 14 вода из колодца, прохладная, прозрачная, без запаха и вкуса, мягкая, 1. имеет слабо щелочную реакцию и не содержит тяжелых металлов. В целом она пригодна для питья;  2. водопроводная вода имеет буроватую окраску из –за ржавчины труб, по которым она течет, имеет слабый запах хлора, без вкуса, мягкая, имеет слабо щелочную реакцию, не содержит тяжелых металлов. Вывод: вода питьевая, но лучше использовать фильтрование или кипятить воду перед употреблением. Цель   работы   достигнута.   Колодезная   вода   по   показателям   близка   к водопроводной,   только   чище.   Получен   ответ   на   вопрос,   поставленный   в начале работы « А пригодна ли эта вода для питья »?  Живая природа создала и поддерживает всю систему жизнеобеспечения человека на Земле. Пища, чистая  пресная вода, кислород воздуха, озоновый экран   над   Землей,   защищающий   от   губительного   коротковолнового космического   излучения   Солнца,   плодородная   почва,   биологические круговороты веществ, перерабатывающие отходы жизнедеятельности, целый ряд   составляющих   климата   –   это   те   основные   ресурсы   и   условия существования   человека,   которые   обеспечиваются   биосферой,   биология человека   приспособлена   именно   к   современному   этапу   исторического развития жизни на планете.    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вода   питьевая.   Методы   определения   вкуса,   запаха,   цветности   и мутности. – Москва: ИПК издательство стандартов, 1985. – С. 323 – 326 2. Майстренко   Н.В.,   Хамитов   Р.З.,   Будников   Т.К.   Эколого   – аналитический мониторинг супертоксикантов / Н.В. Майстренко, Р.З. Хамитов, Т.К. Будников. – Москва: Химия, 1996. – 319 с. 15 3. Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире / И.В. Петрянов. – Москва: Педагогика, 1981. – С. 83 4. Сергеев   Б.Ф.   Занимательная   физиология   /   Б.Ф.   Сергеев.   –   Москва: Молодая Гвардия, 1969. – 336 с. 5. Вода   –   важный   природный   ресурс.   [Электронный   ресурс]   /   Режим доступа: http://ohrana­bgd.narod.ru/jdtrans/jdtrans_108.html  6. Значение   воды   в   жизни   человека.   [Электронный   ресурс]   /   Режим доступа: http://bioenergy.org.ua/voda­v­zhizni­cheloveka 7. Руководство по обеспечению качества питьевой воды. Том 1: 3­ издание доступа: [Электронный Режим     ресурс]   /   http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3ruprelim_1to5.pdf ПРИЛОЖЕНИЕ А Исследование качества воды Анализы Показатели воды № 1 вода из колодца № 2 водопроводная вода Цвет воды Прозрачная Буроватая Запах воды Без запаха (0 баллов) Очень слабый запах хлора ( 1 балл) 16 Вкус воды Без вкуса ( 0 баллов) Очень слабый привкус хлора ( 1 балл) Жесткость Вода мягкая Вода мягкая рН ­ среда Слабо щелочная рН =7 Слабо щелочная рН = 8 Метилоранж ­ желтая Метилоранж ­ желтая Тяжелые металлы Осадка нет Осадка нет ПРИЛОЖЕНИЕ Б Определение цвета воды 17 № 1 № 2 № 1 – вода из колодца        № 2 – водопроводная вода ПРИЛОЖЕНИЕ В Определение жесткости воды 18 № 1 № 2 № 1 – вода из колодца         № 2 – водопроводная вода ПРИЛОЖЕНИЕ Г Определение  рН –  среды 19  № 1  № 1 № 2 № 1 № 2 № 1 – вода из колодца                  № 2 – водопроводная вода ПРИЛОЖЕНИЕ Д Качественная реакция на тяжелые металлы 20 № 1 № 2 № 1 № 2 № 1 – вода из колодца        № 2 – водопроводная вода