Исследовательская работа: "Безопасная вода: Миф или реальность?"

Российский национальный конкурс водных проектов старшеклассников Безопасная вода: миф или реальность?                                                                                                                                      Автор:                                                                           Амаев Шамиль Саид – Ахмедович                                                ученик 8 «а» класса МОУ «Партизанская СОШ»                                                                   Руководитель:                                                             Макаренкова Светлана Владимировна,                                                         учитель химии МОУ «Партизанская СОШ» 1 Целинный район,   с. Троицкое, 2011 год 2 3 Содержание       1.Введение……………………………………………………………………3­4 стр.                Цель и задачи исследования……………………………........................5 стр. 2.  Методика исследований…………………………………….....................5 ­7 стр. 3.   Результаты исследований…………………………………....................7 стр. 3.1 Результаты  органолептических показателей ………………………7­8 стр. 3.2 Результаты химических показателей ………………………………..8­9 стр. 3.3 Санитарно­гигиенические  требования  к отбору, хранению и       транспортировке проб воды…………………………..9­10 стр. 3.4 Зависимость между качественным составом воды, уровнем и характером заболеваемости населения ………………………………10 стр. 4.   Выводы …………………………………………………………………..11 стр. 5.   Список литературы …………………………………………………….11 стр. 6.   Приложение………………………………………………………………12стр 1. Введение  Вода – самое распространенное вещество на Земле: ¾ поверхности планеты покрыто морями, океанами, реками, ледниками. Вода в больших количествах содержится в земной коре. Общее содержание воды на земном шаре составляет около 16 млрд. км3 – 0,25% маны 4 планеты.   13   млрд.   км3  рассредоточено   в   глубинных   слоях.   Большая   часть   оставшейся разницы   входит   в   состав   горных   пород   и   минералов.   1385     млрд.   км3  составляет гидросферу Земли. Значительное  количество воды содержит атмосфера. В ней постоянно находится в виде водяного пара до 13 000 км3  воды. Помимо того, вода входит в состав горных пород минералов (глина, гипс), в состав почвы, находится во всех растительных и животных организмах, достигая в некоторых случаях 99% их веса. 1.1. Вода и ее профессии Вода – одно из наиболее важных веществ на Земле. Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2­3 дней. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды больше в 2 раза по весу, чем питательных веществ. Если количество воды в человеческом организме уменьшится на 1­2% (0,5л) – человек  испытывает  лишь жажду, на 5% (2­2,5л) – кожа сморщивается, во рту пересыхает, сознание затемняется; на 14­15% (7­ 8л) – человек умирает. Все живые существа на земле содержат воду в большем или меньшем количествах. Например, медуза содержит 97% воды. Человек весом 70 кг содержит до 4­х ведер воды (45­50 кг), включая ткани и кости. А трехдневный зародыш – 97%, восьмимесячный – 81%, новорожденный – 80%, годовалый ­66%. Все жизненные процессы в человеческом организме протекают с участием воды Вода природная широко используется в трех важнейших областях с/х, в энергетике, на водном транспорте. Но у нее есть и другие профессии: 1. Вода – целитель.  2. Вода – землекоп.  3. Вода – измеритель. 4.  Вода тушит пожары. 5. Вода взрывает.  6. Вода угрожает. 1.2. Запасы воды на Земле Гидрологи в шутку называют Землю мокрым шаром во влажной оболочке. Да, воды на Земле много   ­ 1454 км, но у этого океана на долю пресной воды, не считая  пока недоступных для водопровода полярных льдов, приходится всего 0,3%. Эти крохи люди уже давно бы израсходовали, если бы на планете не шел вечный круговорот воды. Если подсчитать все элементы баланса пресных вод, то окажется, что водных ресурсов в России 5 не так уж и много. Особенно печально то, что водные ресурсы неравномерно распределены по территорииРоссии. В   Республике   Калмыкия   имеется   1536   артскважин   и   1879   шахтных   колодцев   в большинстве   случаев   с   водой   низкого   качества.   В   Республике   Калмыкия,   являющейся самым засушливым регионом Р.Ф, остро стоит  проблема водообеспечения населения и, не имея достаточного количества собственных водоисточников, в основном обеспечивается водой из бассейнов сопредельных рек: Волги, Кубани, Дона, Кумы и Терека. Подземные воды в основном на хозяйственные нужды и сельхозводоснабжение. Обеспечение населения Республики   Калмыкия   питьевой   водой   остается   неудовлетворительным.   На   санитарно­ химические и бактериологические показатели качества водопроводной воды существенно влияет, так называемое, вторичное загрязнение питьевой воды, зависящее от технического состоянияспублике всегда существовало и существует много проблем, связанных с водным фактором. Для   обеспечения   водой   населения   и   объектов   экономики   в   республике   создан сложный водохозяйственный комплекс. В его составе функционирую 144 водохранилищ  и прудов.   Действуют   оросительно­обводнительные   системы.   Население   снабжается   водой для хозяйственно­питьевых целей из 51 централизованных систем водоснабжения и трех групповых водопроводов. В республике всегда существовало и существует много проблем, связанных с водным фактором.  Но,   на   наш   взгляд,   наиболее   жизненно   важной   проблемой   остается   обеспечение населения питьевой водой, отвечающей критериям безопасности по химическому составу и количеству потребления. На   территории   села   Троицкое   имеются   водоисточники,   которые   в   наибольшей степени используются нашими жителями для хозяйственно­питьевых нужд: так, например, вода   из   прудов   Курдюковский,   Центральный   применяется   в   хозяйстве   и   для   полива огородов. В питьевых целях, жители нашего села, используют воду следующих источников:     распределительная сеть ОАО «Союзшахтосушение»,  артскважина ОАО «Рудо­Алко»,  родник «Курдюковский»,  вода артскважин №1,№9. №2(жители района БАМа) Цель и задачи исследования Цель исследования – определить качественный состав воды исследуемых источников. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 6 1..Изучить литературные источники о свойствах воды и экологических проблемах;        2.Провести анкетирование среди местного населения с целью выяснения, вода какого источника пользуется большим спросом; 3. Изучить органолептические свойства воды исследуемых  водоисточников:  а) вкус;  б) запах;   в) цвет. 4. Провести химический анализ проб воды исследуемых водоисточников :  А) наличие хлоридов;б) наличие железа;в) наличие сульфатов; г) жесткости воды;   д) рН воды.   5.Выявить в результате проведения исследования наиболее «безопасную» питьевую воду.   6.Посетить Троицкую районную больницу и выявить зависимость между качественным составом воды, уровнем и характером заболеваний населения. Объект  исследования:   пробы воды, взятые с исследуемых источников водоснабжения: родник «Курдюковский», Курдюковский пруд, Центральный пруд, распределительная сеть ОАО «Союзшахтосушение», артскважина ОАО»Рудо­Алко», артскважина №1, №2, №9). Место проведения исследовательской работы – МОУ «Партизанская СОШ». 2 .Методика исследований. 2.1.Анкетирование Анкетирование – это один из методов научного исследования, который мы применили при  выполнении работы. Сущность данного метода заключается в сборе необходимой  информации по изучаемой проблеме через непосредственный контакт с учащимися МОУ  «Партизанская СОШ» и их семьями. Анкетирование проводилось с целью выяснения  следующих вопросов: 1. Какие экологические проблемы представляют наибольшую угрозу для жизни  бедующих поколений? 2. Вода какого источника водоснабжения пользуется большим спросом?  2.2.Определение органолептических  свойств воды 2.2.1. Определение запаха воды Запах воды определяют при комнатной температуре и при нагревании до 600  С. Открывают бутыль, в которой доставлена проба, и слегка вдыхают воздух у самого её горлышка. Запах при нагревании выявляют в широкогорлой колбе, в которую вносят 100­ 120 мл исследуемой воды. Затем колбу накрывают часовым стеклом, нагревают до 600 С, слегка перемешивают воду вращением и, сдвигая стекло определяют воздух. Характер и силу запаха оценивают по пятибалльной шкале (таблица 3 Приложения).  7 2.2.2. Определение вкуса и привкуса воды Для определения вкуса (привкуса) воды около 15 мл её набирают в рот и держат несколько   секунд.   Проглатывать   воду   не   следует.   Интенсивность   вкуса   и   привкуса оценивается в баллах: отсутствие привкуса – 0, очень слабый привкус – 1, слабый – 2, заметный – 3, отчетливый – 4 и очень сильный – 5 баллов. Допускается использование воды с оценкой до 2 баллов. 2.2.3. Определение цвета воды Определение цвета исследуемых образцов воды мы проводили путем качественного анализа, т.е сравнивали на белом фоне окраски профильтрованной исследуемой воды и дистиллированной,   налитой   слоем   одинаковой   высоты   в   два   бесцветных   цилиндра   с плоским   дном.   Цветность   воды   выражают   в   терминах:   бесцветная,   светло­желтая, зеленоватая   и   другие   цвета.   Для   объективного   измерения   окраски   воды   сравнивают исследуемую   пробу   с   окраской   приготовленных   стандартных   растворов   и   выражают   в градусах. Цветность воды устанавливали по Таблице 4 (Приложения). Цветность хорошей воды составляет 200С, а допустимой – до 350 С.  2.3. Определение химических примесей в воде водоемов  и водоисточников При химическом исследовании воды устанавливают наличие или отсутствия в ней  химических примесей и определяют их количество. В лабораторных условиях проводят  качественные и количественные анализы. 2.3.1.Определение реакции воды Реакцию воды мы определяют с использованием индикаторной универсальной бумажки для этого полоску индикаторной бумаги погрузить в испытуемую жидкость. Извлечь полоску и немедленно сравнить полученную окраску со шкалой, на которой указана интенсивность окраски и соответствующее значение рН. 2.3.2.Определение окисляемости воды 10   мл   исследуемой   воды   налить   в   пробирку,   прибавить   0,5   мл   разведенной   1:3 серной   кислоты   и   1   мл   0,01   н.раствора   КMnO4.   После   перемешивания   содержимого пробирку   оставить   в   покое   на   20   минут   при   температуре   выше   200  С   и   определить приближенное значение окисляемости, выраженное в миллиграммах кислорода на 1 л воды, пользуясь таблицей 5 (Приложения). 2.3.3.Определение хлоридов в воде В пробирку налить 10 мл исследуемой воды, добавить 2 капли разведенной азотной  кислоты и 3 капли 10%­го азотнокислого серебра. Образование белой мути указывает на  8 присутствие в воде хлоридов. Приближенное содержание хлоридов можно определить по  степени мутности или объему выпавшего осадка (таблица 6 Приложения). 2.3.4.Определение сульфатов в воде Налить в химический стакан 10 мл исследуемой воды. Мутную воду предварительно отфильтровать. Исследуемую воду подкислить 2 каплями соляной кислоты и добавить 5 капель раствора хлористого бария. Содержимое стакана смешать. Наличие мутного слоя и осадка говорит о присутствии в воде сульфатов.  2.3.5.Определение железа в воде Принцип метода, посредством которого мы определяли наличие в исследуемой воде железо, основан на взаимодействии окисного железа в сильно кислой среде с роданистым аммонием с образованием окрашенного в красный цвет соединения.  Ход определения: налить в пробирку 10 мл исследуемой воды и добавить 2 капли концентрированной азотной кислоты. Добавить 1­2 капли 3 % ­ой перекиси водорода и 4 капли   50%­го   раствора   роданистого   аммония.   Приблизительное   содержание   железа определяют по таблице 7 (Приложения). 2.3.6.Определение жесткости с помощью мыльного раствора Этим методом определяют общую жесткость.  Ход определения: берут в пробирку 5 мл испытуемой воды и добавляют пипеткой  по каплям мыльный раствор, закрывают пробкой и после каждой прибавленной капли  встряхивают. Мыльный раствор добавляют до появления стойкой пены, не исчезающей в  течение 5 мин. Для перерасчета в мг­экв/л полученную величину делят на 2,8. Расчеты  проводят по таблице 8 (Приложения). 3.Результаты  исследований. 3.2. Результаты анкетирования В   проведенном   анкетировании   приняло   50   респондентов.   Результаты   анкетирования показали,   что   в   качестве   наибольшей   угрозы   для   жизни   будущих   поколений   учащихся нашей школы обозначили следующие проблемы:  аварии на атомных станциях – 80,7%, загрязнение питьевой воды – 21,6%, промышленное загрязнение – 16,7%, выхлопные газы – 9,9%, дыры в озоновом слое – 9,1%, исчезновение лесов,   биологических   видов,   живой   природы   –   5,9%,   глобальное   потепление   –   3,5%, загрязнение в результате с/х деятельности – 0,9%. Среди семей наших учащихся для хозяйственно­питьевых целей в большем объеме используется вода следующих источников: 9 Распределительная сеть ОАО «Союзшахтосушение» ­ 29,5%, Артскважина ОАО «Рудо­ Алко»   ­   19,2%,   Артскважина   №1   –   18,6   %,   Артскважина   №2   –   16,7   %,   Родник «Курдюковский» ­ 9,1%, Центральный пруд – 6,9% На   основании   результатов   анкетирования   сравнительный     анализ   качества   воды   был проведен   для   восьми   источников   водоснабжения   –   родник   «Курдюковский»,   распределительная   сеть   ОАО Курдюковский   пруд,   Центральный   пруд, «Союзшахтосушение»,  артскважина ОАО»Рудо­Алко», артскважина №,. №2, №9 4.3. Исследование органолептических свойств воды  Результаты по исследованию качества воды центрального хозяйственно­питьевого водоснабжения мы свели в таблице 1­ 3 с целью сравнения полученных данных 4.2.Органолептические показатели Таблица 1. Показатели Запах, баллы Привкус, баллы Цветность, градусы0 а н и ж а в к с т р А ) М А Б ( 1 № 1 0­1 0 10 ) М А Б (     2 № а н и ж а в к с т р А 2 1­2 1 10 ) р т н е ц . г р у р и Х (     9 № а н и ж а в к с т р А 3 2­3 2 10     ) р д и а в е а п а Ч   , а в о к и л е Д л у (   . » е и н е ш у с о т х а ш з ю о С « 4 0­1 0 10 ) в о п а р а Ш   ь л е т а м и н и р п д е р п (   » о к л А ­ о д у Р « 5 0­1 0 » й и к с в о к ю д р у К « к и н д о Р   6 0­1 0 <10 <10   д у р п й и к с в о к ю д р у К 7 2­3 ­ 30   д у р п й ы н ь л а р т н е Ц 8 1­2 ­ 80 10 На основании таблицы 1  можно утверждать, что качество воды таких источников водоснабжения,   как   артскважина   №9,   Курдюковский   и   Центральный   пруды, характеризуется превышением гигиенических регламентов по запаху и привкусу, также вода прудов отличается повышенной цветностью.  4.3. Исследование химических  свойств воды Таблица 2 Безвредность  питьевой воды по химическому составу 1 7 2 7 3 7 >30 >30 >30 4 8 20 0,8 0,8 0,8 0,35 5 8 >30 0,8 6 8 10 0,32 7 8 20 4,8 8 9 >30 6,0 показатели Водородный показатель Общая жесткость0 Окисляемость КМnO4, мг/л Анализируя   данные   таблицы   2,   можно   отметить,   что   значение   рН   для   всех исследуемых проб воды лежат в пределах допустимого значения (рН = 6­9).  Таблица 3 показатели Fe Сульфаты (SO4 2­) Хлориды  Содержание неорганических веществ 1 0,10 + 2 0,10 + 3 0,10 + 4 5 6 7 <0,05 <0,05 <0,05 <0,25 + + + + 8 0,25 + >100 >100 >100 >100 >100 >100 >100 >100 Из   проведенной   таблицы   3     видно,   что   качество   исследованных   проб характеризуется   превышением   регламентов   по   комплексным   показателям   содержания неорганических веществ. 4.4. Санитарно­гигиенические  требования  к отбору, хранению и       транспортировке проб воды. При   выполнении   исследовательской   работы   мы   посетили   санитарно­гигиеническую лабораторию  Центра Госсанэпиднадзора, работники которой предоставили нам данные по нормам   химического   состава   питьевой   воды,   провели   разъяснительную   работу   по санитарно­гигиеническим требованиям к отбору, хранению и транспортировке проб воды. Санитарно­гигиенические  требования к отбору проб воды. 11  Перед взятием пробы бутыль ополаскивают не менее двух раз исследуемой водой, наполняют не до самой пробки (оставляя некоторый объем на расширение воды при нагревании), плотно закупоривают и наклеивают этикетку с обозначением номера пробы, места и даты взятия.   Для полного лабораторного анализа берут не менее 5 л воды, для сокращенного — не менее 2 л, для исследования упрощенными методами — около 1л.  Дать краткое описание водоема и местных условий, могущих оказать влияние на  качество воды; если проводили полевое исследование воды, краткие данные о нем;  должность и место работы лица, взявшего пробу.  По   схеме   краткого   анализа   определяются   следующие   показатели: органолептические  (запах,  вкус,   цветность,  прозрачность,   муть,  осадок,  видимые невооруженным   глазом  ­водные   организмы);   химические   (окисляемость, растворенный кислород, биологическая потребность в кислороде, аммонийный азот, азот нитритов и нитратов, общая и бикарбонатная жесткость, сульфаты, хлориды,   железо); бактериологические (микробное число, коли­индекс);   Пробы из колодцев, рек, озер и прудов следует брать на глубине 0,5— 1 м от  поверхности и в 1—2 м от берега.  сведения о ветре и осадках в день взятия пробы из рек, прудов и озер; температура  воды и воздуха в момент взятия; для какой цели и по чьему заданию направляется  проба; краткое описание водоема и местных условий, могущих оказать влияние на  качество воды; если проводили полевое исследование воды, краткие данные о нем;  должность и место работы лица, взявшего пробу, его  4.5.Зависимость между качественным составом воды, уровнем  и характером заболеваемости населения. В процессе выполнения исследовательской работы мы также посетили Троицкую районную больницу с целью определения зависимости между качественным составом воды и уровнем и характером заболеваемости населения. Так, по данным районной больницы в структуре заболеваний превалируют в порядке убывания: 1.кариес (90% младших школьников и 45% старших классов) 2.онкологические заболевания (185 человек онкобольных и 82 человека имеют предраковое состояние) 3.гипертония (176 человек, из них 39 уже перенесли инсульт) 4.болезни желудочно­кишечного тракта (168). 5.сахарный диабет ( 121 взрослый и 1 ребенок) 12 6.микронутриентная недостаточность (119) 7.заболевание мочеполовой системы (82) 8.врожденые аномалии сердца (23 ребенка). Эти   данные   лишь   малая   часть   того   огромного   числа   различных   заболеваний,   которые связаны с употреблением некачественной воды. Выводы 1.   В   процессе   выполнения   исследовательской   работы   нами   была   собрана   и   изучена соответствующая научная литература. 2.Вода   распределительной   сети   ОАО   «Союзшахтосушение»   и   «Рудо­Алко»   пользуются большим спросом среди местного населения. 3.   Значение   органолептических   показателей     водных   систем   не   соответствуют установленной норме по запаху и привкусу, также вода прудов отличается повышенной цветностью. 4. Исследуя химический  состав проб воды,  определили,  что вода всех  водоисточников характеризируется повышенной общей жесткостью от 20 до 30 и выше при норме 19,50 (исключение – вода родника «Курдюковский», значение общей жесткости соответствует нормам   ГОСТа),   наблюдается     превышение   гигиенического   регламента   перманганатной окисляемости воды   только у Курдюковского и Центрального прудов, значение данного показателя   качества   воды   и   других   источников   водоснабжения   лежат   в   пределах допустимой нормы. 5. Установили опытным путем, что жители нашего села не получают воду,   соответствующую ГОСТу «Вода питьевая». Пробы воды Курдюковского и Центрального  прудов не соответствует санитарно­гигиеническим нормам и являются непригодными для  питья, их использование возможно только в хозяйственно­технических целях.        6.     Среди изученных нами источников водоснабжения вода распределительной сети ОАО «Союзшахтосушени» и «Рудо­Алко» отличаются более приемлемыми показателями качества питьевой воды (это подтверждается и большим спросом у населения) 7.   Выявлена   прямая   зависимость   между   качественным   составом   воды   и   уровнем   и характером заболевания населения. Список литературы: 1. БелоцветовА.В,   Бесков   С.Д,   Ключников   Н.Г.   Химическая   технология   –М. :Просвещение, 1976. 13 2. Гроссе Э, Вансмантель Х. Химия для любознательных. – 2­е изд. – Л.:Химия, Ленинградское отделение, 1985. 3. Некрасов Б.В. Основы общей химии. – Т.1. – М.:Просвещение, 1997. 4. 4.  Суворов  А.В.,  Никольский  А.Б. Общая химия.   – 2­е  изд, исправ.  –  СПб.: Химия, Санкт­Петербургское отделение, 1995. 5. Финкельштейин Д.Н. Чистота веществ – М.: Атомиздат, 1975. 6. Фримантл М. Химия в действии. – Т.2. – М.: Мир, 1991. 14 15 16 17 18 19 20