Исследовательская работа " Влияние химического состава на здоровье человека"

VII Межрегиональные Мартыновские чтения Тема исследовательской работы:  Влияние химического состава воды  на здоровье человека Ученицы 9 «Б» класса МОУ «СОШ с. Сторожевка» Татищевского района Саратовской области Кустовой Кристины Руководитель: учитель экологии МОУ «СОШ с. Сторожевка» Стрелкова Татьяна Васильевна 2015 – 2016 учебный год Содержание работы 13 4­5 5 Аннотация I Введение 1.1.Актуальность     выбранной темы                                                  4 1.2.   Цель и задачи исследования                                                       4 1.3 Методы  исследования 1.4. Анализ литературы по данной теме                                              5 II Основная часть 2.1 Результаты анкетирования 2.2. Исследование физических свойств 2.2.1.Определение прозрачности воды 2.2.2.Определение цветности воды 2.2.3. Определение запаха воды 2.2.4 Определение рН воды 2.3. Определение жёсткости воды 2.4. Исследование химического состава воды 2.5.Влияние химического состава воды на здоровье человека 2.6. Динамика заболеваний жителей с. Сторожевка III Заключение 3.1.Вывод по результатам исследования 3.2.Способы очистки воды 3.3. Рекомендации по употреблению воды IV Используемые источники V Приложения Приложение №1 Анкета и результаты анкетирования Приложение №2 Практическая работа №1 Исследование химического состава воды Приложение №3  Практическая работа №2 Определение жёсткости воды 6­12 6 6­7 6 7 7 7 7 7­8 8­9 9 10­11 10 10­11 11 12 13­20 Приложение №4 Фотографии Аннотация Свою   работу   я   посвящаю   самому   удивительному   и   очень   важному веществу, без которого не могут существовать организмы на нашей планете. Вода – это основа здоровой жизни. Цель моего исследования: изучить физические свойства и  химический состав воды, которую мы употребляем и как влияет химический состав на здоровье  человека.   Для  исследования  я  взяла  5 проб   воды  из  источников, которыми   пользуются   жители   села   и   моя   семья.   Исследовала   физические свойства воды ( прозрачность, цвет, запах), определила рН воды, жёсткость и 2химический   состав.   Из   информационных   источников   нашла   материал   о влиянии   химического   состава   воды   на   состояние   здоровья   человека, сопоставила с полученными данными и сделала соответствующие выводы По   органолептическим   показателям   все   исследуемые   пробы   вод соответствуют     нормам СанПина, т.е.  прозрачные,  бесцветные, без  резкого запаха. По химическому составу они содержат ионы: SO32­ ; SO42­ ; Cl­ ;   S2­ ;K+ Ca2+ ,Na+  Наибольшей жёсткостью из всех исследуемых проб обладает вода из под крана и Усовского родника. Лучшей по всем показателям является вода из Вязовского родника и кипяченая вода. Эту воду пьют моя семья, и многие жители нашего села. Я теперь убедилась в том,  что воду, которую мы пьем, не причинит  вреда здоровью моей семье и  друзьям.   I Введение Вода – бесценный природный дар, необходимый для жизни всего живого на Земле. Каждый из нас нуждается в чистой воде. Она – основа здоровой жизни. Ведь обходиться без воды человек не может, поэтому важно знать, что мы пьем и используем для приготовления пищи 1.1 Актуальность темы Я   считаю,   что   выбранная   тема   моей   работы   является актуальной. Проблема качества питьевой воды для людей наиболее важна, так как человек ежедневно использует её.   Без пищи человек может прожить до сорока  дней, а без воды лишь восемь.   Люди не задумываются над тем, какую воду   они   пьют   и   используют   для   приготовления   пищи,   чем,   возможно, 3приносят вред своему здоровью. Судя по историческим свидетельствам, ещё Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека. До 30% заболеваний на земле возникает из­за плохой питьевой воды и неисправности канализации.   Как определить качество питьевой воды, чтобы быть уверенным, что воду, которую мы пьем, не причинит  вреда здоровью моей семье и  друзьям? Эту проблему я постараюсь разрешить в ходе исследовательской работы.   В   ходе   исследовательской   работы   мною   была   выдвинута   следующая гипотеза: допустим, что воду, которую мы пьём, не достаточно качественная, тогда  я смогу определить присутствие в ней вредных веществ и принять меры по   улучшению   её   состава,   чем   буду   способствовать   укреплению   здоровья членов моей семьи и друзей. 1.2.  Цель   исследования:   исследовать   физические   свойства   и химический состав воды, которую мы употребляем и как влияет химический состав на здоровье человека. Для достижения этой цели я наметила план действий и поставила ряд задач: 1. Из литературных источников и Интернет ресурсов найти данные о влиянии химических примесей в воде на здоровье человека 2.     Провести   тестирование   и   опрос   среди   жителей   нашего   села   и школьников о знаниях состава питьевой воды и влиянии  его на наше  здоровье 3.Подобрать   методику   для   исследования  физических   свойств   и химического состава воды из разных источников в лабораторных условиях. 4.Провести исследовательскую работу: ­ Определение  жесткости воды ­ Исследование физических показателей воды   ­ Исследование химического состава воды 5.Узнать   у   работников   Сторожевской   амбулатории   о   заболеваниях, которые прогрессируют среди школьников. 6.Сделать выводы   о влиянии минерального состава питьевой воды на здоровье человека, довести эти сведения до   членов моей семьи и учащихся нашей школы, разработать рекомендации по улучшению качества воды. 41.3.Методы   исследования: анализ   литературы,   статей   из   Интернета, опрос и тестирование членов семьи, жителей села и школьников, наблюдение, исследование   минерального   состава   питьевой   воды   по   методикам, предложенным   в   книге   «Химия.   Предметные   недели   в   школе»   Л.Г. Волыновой, самоанализ и самооценка. 1.4.Анализ   литературы по теме.   Существует обширная литература, посвящённая   данной   теме.   Наиболее   подробно   представлен   материал   по требованиям к качеству питьевой воды и влиянию её минерального состава на здоровье человека  в книге Ицковой А.И. «Наш быт глазами врача». Главные ионы   пресных   вод   перечислены   в   книге   Дерпгольца   В.Ф.   «Мир   воды». Предельно   допустимые   концентрации   элементов   состава   воды   я   нашла   на сайтах Интернета.   II Основная часть 2.1.Результаты тестирования Я провела тестирование и опрос членов моей семьи, жителей села и школьников   о знаниях  минерального состава питьевой воды, воздействии его  на здоровье человека и способах улучшения качества воды. Оказалось, что большинство опрошенных знают составляющие качества питьевой воды, но не знают   о   воздействии   его   на   здоровье   человека   и   из   способов   улучшения качества   предлагают   кипячение,   использование   фильтров.  Жители   нашего села  пожилого возраста предпочитают пить кипяченую воду, родниковую, а молодежь   и   школьники   –   газированную.   Употребление   газированной   воды приводит к развитию желудочно­кишечных заболеваний. (Приложение№1) 2.2.Исследование физических свойств  воды По   результатам   тестирования   я   решила   исследовать   воду   из   тех источников, которыми пользуются жители села и моя семья.: ­ Проба №1 – Усовский родник 5­ Проба №2 – Вязовский родник ­ Проба №3 – отстоявшаяся вода; ­ Проба №4 – вода кипячёная ­ Проба № 5 – вода из­под крана Исследование физических свойств я  провёла органолептическим путём.          2.2.1.Определение прозрачности воды  Прозрачность воды я определила путём чтения текста через слой воды в стакане. Для этого в химический стакан наливала воду, ставила его на газету и смотрела: можно ли прочитать текст. Оказалось, что прочитать текст можно через слой воды высотой  более    35 см., значит, исследуемая вода пригодна для питья. 2.2.2.Определение цветности воды.  Сравнивала   цвет   пробы   воды   с   цветом   такого   же   объёма дистиллированной   воды   при   дневном   освещении.   Сравнивая   цвет   в   двух стаканах, сделала вывод, что он одинаков, то есть цвета вода не имеет. 2.2.3.Определение запаха воды.    В   колбу     с   притертой   пробкой   наливала   пробы   вод   и   сильно встряхивала   в   закрытом   состоянии.   Быстро   открывала   колбу,  осторожно, неглубоко вдыхая воздух,  определяла характер запаха и его интенсивность. Вывод: Все пробы не имеют резкого запаха, в родниковых водах ощущался запах свежести, посторонний запах – в кипячёной воде. 2.2.4. Определения рН воды Для   определения   рН   воды   использовала   универсальный   лакмусовый индикатор. Слабощелочную среду имеет вода из Усовского родника и  вода из­под   крана,   нейтральную   среду   имеет   вода   из   Вязовского   родника,   а остальные имеют слабокислую среду. (Приложение №2) 2.3. Определение жёсткости воды  Жесткость определяла путём добавления к исследуемым пробам вод мыльного раствора до образования стойкой пены. 6Исследование   показало,   что   самой   жёсткой   водой   является   вода   из Усовского родника и  вода из­под крана. В этих же пробах обнаружены ионы кальция. (Приложение №3) 2.4.Определение химического состава воды Для   исследования  качества   питьевой   воды  я   использовала   методику, предложенную в  книге «Химия. Предметные недели в школе» Л.Г. Волыновой и под руководством учителя биологии провела исследование.   Для   исследования   химического   состава  я   использовала   реактивы: ВаСl2, KMno4, AgNO3, NaOH, HCl, H2SO4, лакмус. Оборудование: набор пробирок, спиртовка, держатель, спички, колбы, стеклянная палочка.   Для   определения   хлорид­ионов,   сульфат,   сульфит,   сульфид­ионов, ионов   аммония,   ионов   кальция,   калия,   натрия   использовала   качественные реакции. Результаты занесла в таблицу и сделала вывод (Приложение №2) ­ вода из Усовского родника содержит: SO32­ ; SO42­ ; Cl­ ;  S2­ ;K+ ;Ca2+ ­ вода из Вязовского родника содержит: SO32 ; SO42­;   Na+ ­ вода отстоявшая содержит: SO32 ; SO42­;   K+ ­ вода кипячёная содержит: SO32 ; SO42­;   K+ ­ вода из­под крана содержит: SO32 ; SO42­;   K+  ;Ca2+ 2.5. Влияние химического состава воды на здоровье человека  Из   информационных   источников   нашла   материал   о   влиянии химического   состава   воды   на   состояние   здоровья   человека,   сопоставила   с полученными данными и сделала соответствующие выводы.    Из   курса   биологии   нам   известно,   что   кальций   является   составной частью   костной   ткани   (зубы,   кости),   участвует   в   сокращении   мышц,   в процессе   свёртываемости   крови,   в   сердечной   деятельности.   Избыточное содержание кальция и магния в воде связано с понятием «жёсткость воды». Норма   жёсткости   питьевой   воды   до   10   градусов   жёсткости.   Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме   и,   в   конечном   итоге,   к   заболеваниям   суставов   (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. Ионы   кальция   обнаружены   в   исследуемых   пробах   вод   из   под   крана   и 7Усовского   родника,   поэтому   советуем   с   осторожностью   употреблять   эту воду. Мягкая   вода   приводит   к   повышению   пульса,   кровяного   давления   и содержания в крови холестерина.  Калий и натрий  (ПДК по 200 мг/л) также необходимы для нормальной жизнедеятельности   организма,   т.к.   они   являются   компонентами   калий­ натриевого насоса ­ это структура на мембране каждой клетки, благодаря которой   в   клетку   проникают   вещества   из   межклеточной   жидкости,   а   из клетки   выводятся   продукты   ее   жизнедеятельности.   Кроме   того,   особенно важен   калий   для   сердечнососудистой   деятельности,   т.к.   он   нормализует давление крови и работу сердца.    Наличие   в   воде   хлоридов   и   сульфатов   природного   происхождения придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.    Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечнососудистой системы, мочекаменной болезни. 2.6.Динамика заболеваний жителей с. Сторожевка Я обратилась к работникам Сторожевской амбулатории, чтобы узнать   какие   заболевания динамику   заболевании   жителей   нашего   села, прогрессируют. Участковый врач  Беликова О.Б. указала на рост заболеваний желудочно­кишечного  тракта, заболеваний опорно­двигательной системы, но на первом месте стоят заболевания дыхательных путей. Одной из причин этих заболеваний   является   наличие   в   воде   хлоридов,   сульфатов,   карбонатов, сульфидов. Эти ионы были обнаружены в наших исследуемых пробах.  8III. Заключение  3.1.Результаты исследования Выдвинутая гипотеза в ходе исследовательской работы подтвердилась. Я теперь убедилась в том,  что воду, которую мы пьем, не причинит   вреда здоровью моей семье и  друзьям.   По   органолептическим   показателям   все   исследуемые   пробы   вод соответствуют     нормам СанПина, т.е.  прозрачные,  бесцветные, без  резкого запаха. По химическому составу они содержат ионы: SO32­ ; SO42­ ; Cl­ ;   S2­ ;K+ Ca2+ ,Na+  Наибольшей жёсткостью из всех исследуемых проб обладает вода из под крана и Усовского родника. Лучшей по всем показателям является вода из Вязовского родника и кипяченая вода. Эту воду пьют моя семья, и многие жители   нашего   села.   Вязовский   родник   «Коренушка»   находится   в Татищевском районе, имеет удачное месторасположение и обустроен. 3.2.Способы очистки воды  Важное значение для нашего здоровья имеет вода, которую мы пьем. Не каждая вода может служить для питья. Поэтому прежде чем пить воду из родника,   колодцев   или   открытых   водоемов,   ее   необходимо   обработать простейшим способом кипячения. Еще   в   древности   люди   замечали,   что   вода   при   соприкосновении   с серебром   долго   не   портится.   Поэтому   я   бы   рекомендовала   вам   запастись водой   с   опущенным   в   нее   серебряным   предметом:   монетой,   колечком, сережкой. Для   очистки   воды   строятся   водоочистительные     станции   с   медленнодействующих   и использованием   различных   фильтров, быстродействующих.   Для   окончательного   обеззараживания   воды 9применяются   химические   вещества,   убивающие   бактерии:   озон,   хлор, белильная кислота. Для   устранения   жесткости   воды,   которая   приводит   к   развитию почечнокаменной болезни, используются физический и химический методы.  Широкое применение в производстве получил метод ионного обмена. Смягчающее действие ионитов сводится к тому, что ионы магния и кальция переводятся в нерастворимое соединение. Вода – бесценный природный дар, необходимый для жизни всего живого на   Земле.   Поэтому   каждый   человек   должен   нести   ответственность   в законодательном   порядке   за   нарушение   правил   водопользования,   каждый человек должен экономно и бережно использовать водные ресурсы. 3.3.Рекомендаци  по употреблению воды.   Для   сохранения   своего   здоровья   можно   воспользоваться   такими рекомендациями:    ­   брать воду из проверенных, оборудованных источников.     ­ пить воду отстоявшуюся, кипяченую      ­ использовать ионно­обменные фильтры для умягчения воды.        ­   при   первых   симптомах   заболеваний,   желательно   обратиться   к специалисту.     ­ бережно и экономно использовать водные ресурсы. 10IV. Используемые источники 1. 2. Дерпгольц В.Ф. Мир воды. ­ Л.: Недра, 1979.­254 с. Ицкова А.И. Наш быт глазами врача.­ 2­е изд., перераб. и доп.­ М.:Медицина.1991.­144 с. 3. Книга для чтения по неорганической химии. Книга для учащихся. В 2 ч.1./Сост.В.А.Крицман.­3­е изд. перераб. ­ М.: Просвещение.1993.­192 с 5.Химия.   Предметные   недели   в   школе:   планы   и   конспекты мероприятий/авт.­сост. Л.Г.Волынова и др.­ Волгоград: Учитель,2007.­142  6.Элективные   курсы   (химия)/   Министерство   образования   Саратовкой области. – ГОУ ДПО «СарИПКиПРО». – Саратов, 2007 – 44с. 7.www  8.www   .  himik    .  ru  .  MK   .  ru V. Приложения 1.Приложение №1 Результаты анкетирования № п/п 1 2 Название источника Среди жителей села Кипяченная вода Родниковая   с.Вязовка 43% 20% вода 11   учащихся Среди школы 15 % 12 %вода Родниковая с.Усовка Профильтрованная вода Газированная вода Отстоявшаяся вода Вод из под крана «Малиновый» родник «Серебряный родник» 7% 10% 8% 5% 3% 2% 2% 8 % 6 % 44  % 7 % 4 % 2% 2% 3 4 5 6 7 8 Вывод:  жители   нашего   села     пожилого   возраста   предпочитают   пить кипяченую   воду,   родниковую,   а   молодежь   и   школьники   –   газированную. Употребление газированной воды приводит к развитию желудочно­кишечных заболеваний Приложение №2  Практическая     работа   №1  Исследование   химического   состава воды. Цель работы: Выявить наличие химических веществ в исследуемых пробах воды  Реактивы: ВаСl2, KMno4, AgNO3,  конц.NaOH, HCl, конц.H2SO4, лакмус, дистиллированная вода Оборудование:   набор   пробирок,   спиртовка,   держатель,   спички, конические колбы, колба с притёртой пробкой, стеклянная палочка, мерный цилиндр.  Ход работы 1.   Определение  SO42­:   К   10   мл   пробы   приливаем   1   мл  BaCl2. Наблюдаем,   помутнение   с   выпадением   осадка   в   воде   Усовского   родника, слабое   помутнение   в   воде   Вязовского   родника,   в   отстоявшей   воде,   в кипячёной, в воде из­под крана 2. Определение  SO32­ : К 10 мл пробы приливаем 1 мл KMno4. Из всех проб   только   отстоявшаяся   и   кипяченная   воды   обесцветились.   Это подтверждает наличие ионов SO32­ . 123. Определение S2­: К 10 мл пробы добавляем несколько капель нитрата серебра AgNO3. Вода Усовского родника помутнела. Это говорит о том, что в этой воде присутствуют сульфиды 4. Определение  NH4 +: К 10 мл пробы добавляем   концентрированный раствор  NaOH   и подогреваем. Запах аммиака не наблюдался ни в одной из проб 5. Определение  Na+    К+  : Опускаем стеклянную палочку в пробирку с водой   и   вносим   в   пламя   спиртовки.   Наблюдала   ярко­желтое   окрашивание пламени   в пробах воды   из­под крана и Вязовского родника,   в остальных пробах   ­фиолетовое   окрашивание.   Ионы  Na+  дают   жёлтое   окрашивание пламени, а ионы  К+   фиолетовое. 6.Определение  Ca2+:   В   каждую   из   пробирок   наливаем   конц.  H2SO4. Выделение газа наблюдается в пробах №1и №5. Значит, в воде из под крана и в воде из Усовского родника присутствуют ионы кальция. 7. Определение  Cl­: К 10 мл пробы приливаем 1 мл  AgNO3. Выпадает белый осадок в воде Усовского родника 8.Определение  pH  воды   с   помощью   универсального   лакмусового индикатора. Слабощелочную среду имеет вода из Усовского родника и  вода из­под   крана,   нейтральную   среду   имеет   вода   из   Вязовского   родника,   а остальные имеют слабокислую среду. Результаты исследования химического состава воды Название ионов SO4 2­ SO3 2­ Родник  Родник  отстоявшая кипячёная  Из­под крана с.Усовка с.Вязовка Выпадение осадка Слабое Слабое Слабое Слабое помутнение. помутнение помутнение помутнение Слабое изменение Слабое изменение Обесцвеч. обесцвеч Слабое изменение 13окраски окраски KMno4 KMno4 окраски S2­ NH4 + Na+ Ca2+ Cl­ К+ pH + ­ + + + 7 ­ ­ + ­ 6 ­ ­ ­ + 5 ­ ­ ­ + 5 ­ ­ + + ­ 7 Вывод: ­ вода из Усовского родника содержит: SO32­ ; SO42­ ; CL­ ;  S2­ ;K+ ;Ca2+ ­ вода из Вязовского родника содержит: SO32 ; SO42­;   Na+ ­ вода отстоявшая содержит: : SO32 ; SO42­;   K+ ­ вода кипячёная содержит: SO32 ; SO42­;   K+ ­ вода из­под крана содержит: SO32 ; SO42­;   K+  ;Ca2+ Приложение №3  Практическая работа №2 Определение жесткости воды. Цель: определить жесткость воды, взятой из разных источников. Оборудование: мерный цилиндр, коническая колба, бюретка с мыльным раствором, пробы воды из исследуемых источников. Ход работы: 1. колбу. 2. Мерным цилиндром налить 10 мл исследуемых проб в коническую Добавить 1 мл мыльного раствора в колбу. Продолжать добавлять мыльный раствор, пока не образуется устойчивая пена. 14Проба №1 – Стойкая пена образовалась при добавлении 7 мл мыльного раствора Проба №2 – Стойкая пена образовалась при добавлении 3 мл мыльного раствора Проба №3 – Стойкая пена образовалась при добавлении 3 мл мыльного раствора Проба №4 –. Стойкая пена образовалась при добавлении 3 мл мыльного раствора Проба №5 –. Стойкая пена образовалась при добавлении 7 мл мыльного раствора Вывод:   самой   жесткой   водой   оказалась   вода   из­под   крана   и   из Усовского родника. Диаграмма жесткости воды. 1516Приложение №4  Исследование физических свойств воды            17Определение рН  воды               Исследование химического состава воды           1819