366317, Чеченская республика, Курчалоевский район, с/п Аллерой, ул. С.Б.Абуева, д. 10, электронный адрес: alleroy_sh1@mail.ru

Научно-исследовательская работа по теме:

«Химический анализ водопроводной воды»

Выполнили:

Галаева Мата Салмановна, ученица 9 А класса

Расуева Раяна Тахировна, ученица 9 А класса

Руководитель:

Матиев Зайнди Султанович, учитель химии

С. Аллерой, 2022

Оглавление

Введение. 3

1.    Теоретическая часть. 5

2.    Практическая часть. Материалы и оборудование. 7

Заключение. 11

Список использованных источников. 12

Введение

Вода является источником всего живого на земле. От качества питьевой воды зависит здоровье человека. Экология воды в настоящее время имеет огромное значение. На территории Кемеровской области сосредоточенно  около 1/3  основных производственных фондов Западной Сибири. Высокий уровень концентрации тяжелой, преимущественно горнодобывающей и металлургической промышленности, обусловленный, прежде всего богатством природных ресурсов региона, его разнообразной минерально-сырьевой базой нанесли неповторимый вред окружающей среде, создали экологически опасные условия жизни населения, нарушили экологическое единство человека с природой. Проблема водопользования, обеспечение водой народного хозяйства и питьевой водой населения  Кемеровской области за последние десятилетия беспрецедентно обострилось. За последние 30 лет из 905 рек в Кузбассе уничтожено хозяйственной деятельностью около 200, которые ранее питали чистой водой главную водную артерию региона – реку Томь. Вода реки Томи загрязнена фенолами, концентрация которых превышает 2-3 ПДК выше города Новокузнецка, а концентрация хлорорганических соединений в паводковый период составляет 15-17 ПДК, концентрация нефтепродуктов превышает 6-7 ПДК, высокие концентрации взвешенных веществ, соединений азота, тяжелых металлов. Неблагоприятная ситуация с бактериальным загрязнением. Это связано с тем, что на берегах Томи и ее притоках размещены и эксплуатируются сотни животноводческих комплексов, большинство которых не имеют никаких очистных сооружений. В водоемы области и почву поступает около 2 млн. тонн органических веществ; более 85 тыс. тонн общего азота; более 50 тыс. пятиокиси фосфора, тысячи тонн пестицидов и гербицидов. На многих водозаборах водопроводная вода даже после обработки не достигает стандартной степени чистоты.

Цель: исследовать водопроводную воду “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой для определения ее качества и сравнительного анализа.

Задачи:

1.                  изучить научную литературу по теме исследования;

2.                  изучить значение воды для существования человечества;

3.                  выбрать объекты исследования;

4.                  подобрать и освоить методики и оборудование для экспериментов;

5.                  определить характер среды водопроводной воды “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой

6.                  проанализировать полученные результаты;

7.                  провести сравнительный анализ проб между собой.

Объект исследования: водопроводная вода, используемая в “Аллероевская СШ №1” и питьевая вода  с. Аллерой , дистиллированная вода как контрольный образец.

Предмет исследования: химические свойства воды.

Оборудование и реактивы: Цифровая лаборатория Releon, датчики для определения pH, хлорид и нитрат ионов, химические стаканчики.

Гипотеза: Нами была сформулирована гипотеза о том, что водопроводная вода “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой  содержит высокий уровень pH.

Альтернативная гипотеза: Водопроводная вода “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой соответствует допустимым нормам.

Актуальность исследования. Вода – единственное вещество, встречающееся в огромных количествах в естественных условиях во всех трёх агрегатных состояниях – твердом, жидком, газообразном [1]. Значение воды в жизни человека трудно переоценить. Достаточное поступление воды в организм является одним из основных условий хорошего самочувствия и здоровья. Академик В.И. Вернадский считал, что «вода и живое вещество-генетически связанные части организованности земной коры. Таким образом вода – самое важное вещество на Земле [4]. Чистая вода доставляет питательные вещества во все клетки, выводит токсины, шлаки и излишки солей, способствует понижению кровяного давления, регулирует температуру тела и обеспечивает молодость и красоту кожи. Вода необходима для нормального пищеварения, участвуя в обмене веществ, эта уникальная жидкость позволяет уменьшить жировые накопления и снизить вес. Потеря воды для организма, опаснее, чем голодание: без пищи человек может прожить больше месяца, без воды не более нескольких суток.

Длительное использование питьевой воды с нарушением гигиенических требований по химическому составу приводит к развитию различных заболеваний у людей.

Мы решили исследовать кислотность водопроводной воды “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой, потому что нам было интересно что мы пьем каждый день. В своей работе мы проанализировали литературу по выбранной теме, изучили методики определения химических свойств воды. Предположили какие ионы могут быть в пробах воды. Сформулировали гипотезы. Составили план работы. И провели практическую работу. Результаты оформили в таблице и графиках.

1.                  Теоретическая часть

Водородный показатель. Показатель pH считается одним из важнейших показателей качества питьевой воды. Он показывает кислотно-щелочное равновесие и влияет на то, как будут протекать химические и биологические процессы. Современный человек живет в загрязненной окружающей среде. Многие приобретают и употребляют пищу, изготовленную из полуфабрикатов. Кроме этого, практически каждый человек ежедневно подвергается стрессовому воздействию. Все это оказывает влияние на кислотно-щелочное равновесие среды организма, смещая его в сторону кислот. Чай, кофе, газированные напитки снижают показатель pH в организме. Величина pH определяется количественным соотношением в воде ионов H⁺ и OH^-, образующихся при диссоциации воды. Если ионы OH^- в воде преобладают – то есть pH > 7, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов H+ - pH < 7 – кислую. В дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга и pH будет приблизительно равен 7. При растворении в воде различных химических веществ, как природных, так и антропогенных, этот баланс нарушается, что приводит к изменению уровня pH [2].

В зависимости от уровня pH воды можно условно разделить на несколько групп: 1). Сильнокислые воды < 3; 2). Кислые воды 3-5; 3). Слабокислые воды 5 – 6,5; 4). Нейтральные воды 6,5 – 7,5; 5). Слабощелочные воды 7,5 – 8,5; 6). Щелочные воды 8,5 – 9,5; 7). Сильнощелочные воды > 9,5.

Обычно уровень pH находится в пределах, при которых он не влияет на потребительские качества воды. В речных водах pH обычно находится в пределах 6,5 – 8,5, в болотах вода кислее за счет гуминовых кислот – там pH 5,5 – 6,0, в подземных водах pH обычно выше. При высоких уровнях (pH > 11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Влияет pH на жизнь водных организмов. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень pH в диапазоне от 6 до 9 единиц [2].

Рис. 1. Использование датчиков pH-метра.

2.                  Практическая часть. Материалы и оборудование

Согласно с Государственным стандартом минеральные вещества не должны превышать 1 г/л. Кислотность воды в единицах рН должна быть в пределах 6,5-9,5. Содержание нитрат-ионов в воде не должно превышать 45 мг/л. Предельная допустимая концентрация хлорид-ионов составляет 350 мг/л. Вода должна отвечать бактериологическим требованиям и не превышать допустимые показатели по токсичным химическим соединениям. Для приготовления пищи может быть использована вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, вредных минеральных и органических примесей, если она прозрачна, бесцветна, не имеет привкуса и запаха [2].

Для определения характера среды (pH), содержания хлоридов и нитратов использовали цифровую лабораторию Releon с датчиками pH, хлорид-ионов и нитрат-ионов соответственно.

Отбор проб водопроводной воды проводился 1 декабря 2022 года в “Аллероевская СШ №1”  и у нас дома в “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой. Забор воды производили в очищенных пластиковых бутылках в объеме 0,5 л. В качестве контрольного образца была использована дистиллированная вода.

Пробы воды наливали в химические стаканы в объеме 0,4 л и проводили дальнейшие измерения. Время измерения каждого образца составляло 2 минуты. Датчик фиксировали значение каждую секунду. После 2 минут измерений из полученных данных находили среднее значение.

Для статистической обработки и графического изображения данных использовали Excel. Сводные данные результатов исследования представили в таблице 1. Также наряду с этим представлены диаграммы с результатами (рис. 1-3).

Рис.2. Измерение времени и температуры.

Результаты исследования

В результате проделанной работы нами были определены следующие химические характеристики водопроводной воды “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой, которые представлены в таблице 1 и рисунках 1-3. 

Как видно на рис. 1 (образец 1 - школьная вода / образец 2 - аллероевская вода) нами установлено, что характер среды исследованной водопроводной воды в  пробах соответствует слабощелочной среде и составляет 7.8 (образец 1) и 6.8 (образец 2). Данные значения показателя pH находятся в пределах допустимой нормы.

График 1. Характер среды водопроводной воды “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой

Рис. 3. Измерение результатов образцов.

Таким образом содержания pH превышающий  уровень ПДК не установлено. Следовательно, гипотеза о  высоком уровне pH в исследованных пробах воды не  подтвердилось, а подтвердилась альтернативная гипотеза о  том, что водопроводная вода МБОУ “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой  соответствует нормативным требованиям.

Выводы. Мы осуществили все задачи по намеченному плану, в ходе работы исследовали химические свойства водопроводной воды в “Аллероевская СШ №1” и с. Аллерой  потребляемой у нас дома с. Аллерой. В своей работе мы опровергли выдвинутую гипотезу о высоком уровне pH воды и подтвердили альтернативную гипотезу. Методы исследования качества воды, изученные и апробированные нами, можно использовать для исследования химических свойств воды, например, на базе школьной химической лаборатории.

Результаты проделанной исследовательской работы были представлены в 8-11 классах на уроках по химии, а также были проведены мастер-классы по исследованию воды.

Заключение

Качество питьевой воды в настоящий момент оставляет желать лучшего. Мы считаем, что решению этой проблемы стоит уделить намного больше внимания и сил, постараться устранить проблему настолько, насколько это возможно. Ведь вода - это великая ценность для человечества, и в век информационных технологий, развитой промышленности и постоянного роста численности населения не пора ли задуматься о том, что все природные блага мы не получаем в наследство от своих предков, а берем взаймы у своих потомков. И от качества той питьевой воды, которая течет из под крана, напрямую зависит здоровье нас и наших детей.

Проблема улучшения качества питьевой водой имеет общегосударственное значение и требует комплексного решения.

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку, и это является основной задачей государства.

Список использованных источников

1.                  Загрязнение питьевой воды. Виды примесей. Магомадова. М.А. [и др]// Естественные науки на службе общества: сборник научных трудов естественнонаучного направления ЧГУ, ГГНИ, ЧГПИ и КНИИ РАН посвящённый 35-летию образования биолого-химического факультета и факультета географии и геоэкологии Чеченского государственного университета.  Грозный, 2009-С

2.                  Методические рекомендации для проведения лабораторных работ по экологии. «ПРИРОДОВЕДЕНИЕ И ШКОЛА». 2018.

3.                  Методические рекомендации для проведения лабораторных работ по экологии. Releon.

4.                  Роль солевого и изотопного состава воды на жизнедеятельность живых организмов. /Родченко. М.Б. [и др.]//Человек и природа. Проблемы экологии Юга России: сборник научных докладов II международный конференции. Тамань-Краснодар, 2008

Скачано с www.znanio.ru