Исследовательская работа "Какую воду мы пьём"

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение «Лицей №5» Школьная научно­практическая конференция «Шаги в науку» Исследовательская работа Какую воду мы пьем Выполнила: ученица 1 в класса Скороходова Валерия Учитель: Фогель Светлана Сергеевна, учитель начальных классов высшей квалификационной категории Оренбург 2018 г. 2 Содержание Введение..............................................................................................................................................4 I Теоретическая часть. Сведения о воде...........................................................................................6 1.1 Как вода попадает в наши квартиры...........................................................................................6 1.2 Общее представление о составе воды.........................................................................................7 1.3 Оценка качества воды...................................................................................................................8 II Практическая часть. Исследование свойств воды........................................................................9 2.1 Исследование физических свойств воды....................................................................................9 Определение запаха и привкуса воды...............................................................................................9 Определение сухого остатка............................................................................................................10 Определение рН (водородного показателя)...................................................................................10 2.2 Исследование жесткости воды разных районов г. Оренбурга................................................12 2.3 Определение сульфатов.............................................................................................................12 2.4 Определение хлоридов...............................................................................................................13 2.5 Результаты исследований...........................................................................................................13 Заключение........................................................................................................................................14 Список использованной литературы...............................................................................................16 3 Введение Все   мы   на   70%   состоим   из   воды,   вода   является   источником   жизни   и средой обитания для большинства живых организмов на планете. Количество и качество воды определяют, какой будет жизнь человека. Ни для кого не секрет, что   сегодня   на   Земле   осталось   не   так   много   запасов   чистой   питьевой   воды вследствие технического прогресса, загрязнения окружающей среды сточными водами   и   других   результатов   человеческой   деятельности.   Поэтому   контроль качества воды приобретает особую актуальность. Ведь мы есть то, что мы едим и пьем.  Цель работы:  изучить качество воды, поступающей по водопроводам в разные районы г.Оренбурга. Задачи работы: 1.  Изучить показатели, определяющие качество питьевой воды. 2.   Провести   лабораторные   исследования   по   некоторым   показателям, определяющим качество питьевой воды в разных районах г.Оренбурга. 3.     Оценить   состав   и   свойства   питьевой   воды   согласно   нормам, определяющим качество питьевой воды, поступающей в водопроводные сети. 4.  Сделать выводы о том, какую воду мы пьем, и можно ли пить воду из­ под крана, не устанавливая дорогостоящие фильтры для очистки воды. Объект   исследования:  питьевая   вода   из   водопроводной   сети Дзержинского, Промышленного и Центрального районов г.Оренбурга. Предмет исследования: состав и свойства воды. Методы исследования: ­ органолептический метод (определение запаха, привкуса воды); ­ гравиметрический метод (определение сульфатов и сухого остатка путем взвешивания); ­ потенциометрический метод (определение рН); 4 ­ титриметрический метод (определение жесткости, хлоридов). Полученные   результаты   исследования   воды   составляют  практическую значимость моей исследовательской работы. Теоретическая значимость моей исследовательской работы заключается в изучении состава воды, которую мы пьем, в сравнении состава разной воды и оценки её качества.   Перспективу  моей   исследовательской   работы   я   вижу   в   рассмотрении качества  воды водопроводной  и воды из скважины и воды, расфасованной в емкости (бутиллированной воды). Кроме того, я хочу сделать выводы о том, есть ли смысл покупать дорогую воду. 5 I Теоретическая часть. Сведения о воде 1.1 Как вода попадает в наши квартиры Вода   –   самое   распространенное,   но   все   еще   до   конца   не   изученное вещество.   Она   необходима,   чтобы   восполнить   водный   баланс   в   организме (человек   в   сутки   должен   выпивать   до   3   л   воды),   минеральной   водой   лечат заболевания   кишечника   и   почек,   обливание   холодной   водой   помогает справиться с болезнями сердечно­сосудистой системы, успокоить нервы, да и просто поднять настроение. Человек может прожить несколько месяцев без еды, но не больше 2 недель без воды.  Отдыхая на берегу водоема, мало кому придет в голову утолить жажду из него же. В то же время, ко многим из нас вода в квартиру попадает именно из поверхностных водных источников. Так как же вода из водохранилищ, озер и рек доходит до нашего крана? Вначале вода поступает на станцию водоподготовки. Там происходит ее очистка   до   состояния,   пригодного   для   питья.   Это   глобальное   превращение включает в себя несколько этапов, на каждом из которых вода лишается тех или иных   видов   загрязнителей.   Применяется   и   механическая   очистка,   которая очищает воду на начальном этапе и удаляет из нее грубый мусор: песок, ил. Широко используется очистка при помощи различных химических реагентов. Так же в обязательном порядке вода подвергается процессу обеззараживания. 6 Далее вода поступает на насосную станцию, откуда мощные насосы  распределяют ее по всему городу. И вот, вода бежит по ветвистой системе  трубопровода в наши дома.  1.2 Общее представление о составе воды Вода, которая не вредит здоровью человека и отвечает требованиям  действующих стандартов качества, называется питьевой водой. Состав воды, которую мы пьем очень, сложен и многообразен. В её состав  входят различные соли (хлориды, сульфаты, нитраты, нитриты, сульфиды,  фосфаты). В состав этих солей могут входить различные металлы (медь, цинк,  свинец, ртуть, кадмий, молибден, мышьяк и др.). Содержание солей кальция и  магния в воде характеризуют жесткость воды. А все соли в сумме составляют  сухой остаток (общую минерализацию) воды. Кроме того, в воде могут  присутствовать сложные органические вещества и микроорганизмы. 7 1.3 Оценка качества воды Для того, чтобы мы могли использовать воду для питья и приготовления пищи,   все   вещества,   присутствующие   в   воде   должны   соответствовать определенным нормам. На основании законов Российской Федерации в нашей стране разработан документ,   согласно   которому   нормируются   все   вещества,   содержащиеся   в питьевой   воде   ­  СанПиН   2.1.4.1074­01   «Питьевая   вода.   Гигиенические требования   к   качеству   воды   централизованных   систем   питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения». Согласно   этому   документу,   питьевая   вода  должна   быть   безопасна   в эпидемическом   и   радиационном   отношении,   безвредна   по   химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Каждое вещество, входящее в состав воды, имеет свои нормы. Всего в воде можно определить более 70 различных веществ. В нашей стране за состоянием питьевой воды ведет строгий, постоянный контроль Роспотребнадзор и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии».  8 II Практическая часть. Исследование свойств воды 2.1 Исследование физических свойств воды Моя мама является заведующей лабораторией исследования воды ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области». Под её контролем специалисты лаборатории проводят лабораторные исследования и ведут строгий контроль за состоянием воды всей Оренбургской области.  В   лаборатории   находится   много   различного   оборудования,   с   помощью которого можно определить все вещества, которые нормируются по СанПиН 2.1.4.1074­01: запах, вкус, сульфаты, рН, хлориды, сухой остаток, все металлы, аммиак, нитриты, нитраты и многое другое. С участием моей мамы и специалистов лаборатории мы и решили провести практическую   часть   моей   исследовательской   работы,   и   определить концентрацию нескольких веществ, содержащейся в воде разных районов нашего города различными методами. Определение запаха и привкуса воды Определение запаха и привкуса воды проводят по ГОСТ Р 57164­2016 «Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности».   Согласно   этой   методике   воду,   около   100  мл,   помещают   в   колбу   с притертой   пробкой   вместимостью   250  мл.   Колбу   закрывают   пробкой, содержимое   несколько   раз   перемешивают   вращательными   движениями.   не взбалтывая,   после   чего   колбу   открывают   и   определяют   характер   и интенсивность запаха. 9 Вкус   определяют  следующим   образом:  около  30  мл   воды  помещают   в стаканчик   вместимостью   50  мл.   Испытуемую   воду   набирают   в   полость   рта малыми порциями, не проглатывая, задерживают 3­5 сек и выплевывают.  Оценивают запах и привкус 2­3 специалиста по пятибальной шкале. Определение сухого остатка ГОСТ 18164­72 «Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка» ­ методика, по которой мы определяли общее содержание всех солей, присутствующих в воде.  250  мл  воды выпаривают в предварительно высушенной до постоянной массы   фарфоровой   чашке.   Выпаривание   ведут   на   водяной   бане   с дистиллированной водой. Затем чашку с сухим остатком помещают в термостат при 110 °С и сушат до постоянной массы. По разнице масс с учетом формулы, рассчитывают сухой остаток каждой пробы. Определение рН (водородного показателя) У каждой воды есть свой рН, который показывает кислая или щелочная  воды, либо она нейтральная. Определение этого показателя в бытовых условиях  можно проводить с помощью специальных индикаторных полосок. 10 В   лаборатории   определение   этого   показателя   проводят   по   ПНД   Ф 14.1:2:3:4.121­97   «Методика   выполнения   измерений   рН   в   водах потенциометрическим методом». Мы проводили данные исследования с помощью прибора – рН­метра. 11 Анализируемую пробу объемом 30 мл мы помещали в химический стакан и замеряли рН каждой пробы. 2.2 Исследование жесткости воды разных районов г. Оренбурга Жесткость воды – это совокупность солей кальция и магния в воде. От этого показателя во многом зависят вкусовые качества воды. Если жесткость маленькая, вода будет невкусной. Если величина жесткости велика, вода будет иметь горький вкус, от такой воды будет образовываться большая накипь на чайнике,   стиральной   машине.   Такая   вода   будет   неблагоприятно   влиять   на здоровье человека. Данный показатель мы определяли по ГОСТ 31954­2012 «Вода питьевая. Методы определения жесткости». В   колбу   вместимостью   250   мл   мы   налили     100   мл   пробы   воды,   5   мл буферного раствора, добавили  индикатор  и титровали раствором трилона Б до перехода окраски из розовой в фиолетовую. По формуле рассчитали величину жесткости. 2.3 Определение сульфатов Определение этого показателя можно проводить различными методами. Мы использовали гравиметрический метод (весовой) по ГОСТ 4389­72 «Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов». Определение  основано на осаждении в кислой среде данных солей. К 100 мл воды в стакан добавляют 2­3   капли   раствора   метилового   оранжевого   и   соляную   кислоту     до   розовой окраски раствора. Смесь нагревают до кипения и выпаривают до 50  мл. Дают отстояться   раствору,   фильтруют   через   фильтр.   Фильтр   промывают   водой, которую затем кипятят. В кипящий раствор при помешивании приливают 10 мл 12 горячего раствора хлористого бария. На следующий день раствор фильтруют через плотный фильтр. Фильтр с осадком помещают в тигель, просушивают, затем прокаливают в муфеле   при   температуре   800   °С.   Охлаждают   в   эксикаторе,   взвешивают.   По разнице в весе по формуле рассчитывают содержание сульфатов. 2.4 Определение хлоридов В каждой воде обязательно присутствую соли, которые называются  хлоридами. Их роль в качестве воды также велика, как и роль величины  жесткости. Определение хлоридов в лаборатории проводят по ГОСТ 4245­72  «Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов». Мы налили в колбу 10 мл воды, добавили 1 мл раствора хромовокислого  калия. Затем титровали пробу раствором азотнокислого серебра до появления  слабого оранжевого оттенка. По необходимой формуле рассчитали содержание  хлоридов в каждой пробе. 2.5 Результаты исследований Определяемый показатель Запах Привкус Сухой остаток рН Норма по  СанПиН 2.1.4.1074­ 01 2 балла 2 балла 1000 мг/л Вода район 0 балл 0 балл 650 мг/л 6­9 7 мг/л Дзержинский Промышленный Вода район Центральный Вода район 1 балл 0 балл 780 мг/л 8,0 мг/л 0 балл 0 балл 710 мг/л 7,2 мг/л По данным исследованиям видно, что по физическим свойствам вода из разных районов нашего города почти не отличается.  Определяемый Норма по  Вода Вода Вода 13 показатель Сульфаты Жесткость Хлориды СанПиН 2.1.4.1074­ 01 500 мг/л 4 мг/л 350 мг/л Дзержинский район Промышленный район Центральный район 250 мг/л 4 мг/л 150 мг/л 450 мг/л 7 мг/л 330 мг/л 380 мг/л 6 мг/л 300 мг/л По результатам данных исследований видно, что самую хорошую воду, с наименьшим   содержанием   солей,   пьют   жители   Дзержинского   района г.Оренбурга. На втором месте стоит вода из Центрального района. Наименее качественная вода в Промышленном районе.  Но   вся   вода,   исследованная   нами,   соответствует   нормам.   Поэтому   у жителей   г.Оренбурга   нет   необходимости   устанавливать   в   своих   квартирах дорогостоящие фильтры. Заключение В начале моей исследовательской работы я поставила перед собой цель исследовать   качество   воды   разных   районов   г.Оренбурга   по   некоторым показателями сравнить её с нормами. Для достижения этой цели я провела лабораторные исследования качества воды. Результатом моей работы стала таблица сравнения качества воды разных районов г. Оренбурга, которой может пользоваться любой житель и без опасения для своего здоровья пить воду из­под крана. Я считаю, что поставленная в начале работы цель мною достигнута. Перспективу  моей   исследовательской   работы   я   вижу   в   рассмотрении других   объектов   исследования.   В   будущем   я   планирую   сравнить   качество городской   воды,   воды   из   скважины   любого   района   Оренбургской   области   и качества   воды,   которая   продается   в   магазинах   г.Оренбурга.   Возможно, 14 содержание солей в этой воде будет меньше, и я пойму, почему люди покупают воду, а не пьют её из­под крана. 15 Список использованной литературы 1. ГОСТ Р 57164­2016 Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности. – М.: ФГУП Стандартинформ, 2016. – с.17 2.   ГОСТ   4245­72   Вода   питьевая.   Методы   определения   содержания хлоридов.– М.: Издательство стандартов, 1994.  – с.226 3. ГОСТ 31954­2012 Вода питьевая. Методы определения жесткости. –М.: ФГУП Стандартинформ, 2013. – с.19 4.   ГОСТ   31940­2012   Вода   питьевая.   Методы   определения   содержания сульфатов. М.: ФГУП Стандартинформ, 2013. – с.15 5. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121­97 Методические рекомендации по применению методики выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом. – М.: ФГБУ «ФЦАО», 2016. – с.16 6.   СанПиН   2.1.4.1070­01   Питьевая   вода.   Гигиенические   требования   к качеству   воды  централизованных  систем  питьевого  водоснабжения.  Контроль качества. М.: Минздрав России, 2002. – с.103   7.   Скиба   Т.М.  Весёлая   энциклопедия   для   девочек   и   мальчиков.   300 вопросов­300 ответов. – Ростов н/Д: Владис,2017. – с. 160 16