Анализ содержания поллютантов в родниковых водах

26

Ежегодная областная научно-практическая конференция

«Молодость - науке» памяти А.Л. Чижевского

Секция: Химия

Анализ содержания поллютантов в родниковых водах

(Город Калуга, микрорайонКубяка)

Автор работы:

Демидов Роман, ученик9 класса

МБОУ «Средняя общеобразовательная

школа №46» г. Калуга

Научный руководитель:

Громова Юлия Сергеевна, учитель химии

МБОУ «Средняя общеобразовательная

школа №46» г. Калуга

г. Калуга, 2014 г.

Оглавление

Введение

стр.

3

1. Теоретическая часть

5

1.1. Значение воды для живых организмов (зачем мы пьем воду)

5

2. Биоэкологическое состояние водоемов (какую воду мы пьем)

7

2. Родники и их роль в жизни человека

10

2. Практическая часть

2.1. Проведение анкетирования. Выбор родников

14

14

2.2. Проведение аналитической работы. Анализ полученных данных

17

Заключение.Выводы

21

Рекомендации

21

Список литературы

22

Приложения

23

Введение

Вода (H₂O) - химическое соединение водорода с кислородом; оксид водорода. Чистая вода - бесцветная жидкость без запаха и вкуса.Вода - самое распространенное в природе вещество, на ее долю приходится около 71 % поверхности Земли. Вода - это важнейшее составляющее живого вещества, без которого жизнь невозможна. Она составляет около 75% общей массы тела человека, а химический состав крови человека очень близок к химическому составу морской воды, где первоначально развивалась жизнь [1].

Поллютанты - вещества антропогенного происхождения, загрязняющие среду обитания живых существ. Различают поллютанты промышленные (выбросы газов СО, S0₂, NH₃), сельскохозяйственные (стоки животноводческих комплексов и т. п.), бытовые (стоки, содержащие моющие средства и др.).

Актуальность работы: Гидрогеологические особенности города Калуги и его пригородов характеризуются обилием родников, как восходящих, так и нисходящих. Некоторые родники расположены на улицах города и активно посещаются горожанами, а в частности учениками нашей школы.

Социологический опрос калужан в 2013 году позволил выявить 45 наиболее посещаемых и популярных родников, которые и явились объектами экологического мониторинга, проводимого специализированными службами совместно с экологическим Фондом и городским комитетом по экологии. На сегодняшний день родники регулярно посещают около 69 тысяч калужан, что в 4 раза больше, чем 10 лет назад. Посещение родников - это не только использование альтернативных источников чистой питьевой воды. Исследования российских, немецких и швейцарских ученых свидетельствуют о благоприятном влиянии родниковых вод на человека, находящегося в условиях антропоэкосистемы, так как они имеют сбалансированный состав минеральных солей.

Количество кислорода, растворенного в воде, имеет большое значение для оценки качества состояния водоема. Его снижение указывает на резкое изменение биологических процессов в водоемах, а также на загрязнение водоемов веществами, биохимически интенсивно окисляющимися.

Цель исследования: Провести анализ родниковых вод микрорайона Кубяка на содержание в них кислорода, а, следовательно, на загрязненность воды органическими веществами.

Гипотеза: Предположительно, не все родники данного микрорайона «чистые». Следовательно, и воду из них не желательнопить в некипяченом виде.

Методы исследования:анализ содержания растворенного кислорода по Винклеру.

Практическая значимость: Полученные результаты помогут выяснитьвозможность использования водыиз родников, расположенных в микрорайонеКубяка, для пищевых целей.

1. Теоритическая часть

   1. Значение воды для живых организмов (зачем мы пьем воду)

Вода в живом организме играет очень важную и первостепенную роль. Она необходима для осуществления всех биохимических, физико-химических и физиологических процессов в любом живом организме. Без нее не возможно протекание процессов жизнедеятельности всех живых организмов - обмена веществ и энергии. С помощью воды клетка организма пополняется всеми необходимыми компонентами, а все ненужные с ее помощью выводятся из организма.

При нормальном водном балансе организма, в условиях нормального климата, человеческий организм теряет жидкость в результате работы органов дыхание (легких), и органов мочеиспускания (почек). Небольшое количество воды теряться через кожу и кишечник. То количество воды, которое потребляется живым организмом, равно выводимому количеству. Вода, испаряясь, принимает участие в процессе поддержание температуры тела и принимает участие в процессе теплоотдачи.

Организм восполняется водой в результате ее употребления, либо через продукты питания. Приблизительная суточная норма потребления взрослого человека в условиях отсутствия, каких-либо нагрузок, в условиях умеренного климата 1,5-3 л. Но эта цифра может меняться, в зависимости от температуры среды в которой находиться организм, физиологического состояния и физических нагрузок.

Вода занимает второе место по значимости после кислорода. Она приминает участие в преобразовании пищи в энергию, выводит шлаки, токсины из организма. Доказано что человек может прожить без пищи 28 дней, а без воды всего лишь 7 дней. При недостаточном потреблении воды человеком, теряется вес, нарушается деятельность сердечно - сосудистой, а также эндокринной системы. Нехватка воды сопровождается жаждой и понижением работоспособности и ухудшением общего состояния организма. Потеря воды сопровождается понижением артериального давления, и увеличение вязкости крови. Что сопровождается нарушением снабжения организма кислородом и энергией. При недостаточном потреблении воды, организм сам старается восполнить эту нишу и забирает ее из клеток. Что провоцирует засолению организма, появляются камни в желчном пузыре и почках.

При избыточно потреблении организмом воды, возникают проблемы с системой пищеварения, увеличивается нагрузка на работу почек и сердца. Организм старается избавиться от лишней воды при помощи процесса потоотделения. Вместе с тем почки начинают активно работать, и вместе с водой организм покидают ценные минеральные вещества, что влечет нарушение солевого баланса.

Так что стоит подчеркнуть главное, что вода нужна для правильной работы организма, но в разумных дозах. Установлена средняя норма потребления и выделения организмом воды, и эта цифра 2-2.5 л. Так что не следует слишком «пересушивать» или «переливать» свой организм, а следует правильно поддерживать водный баланс организма в течение дня [10].

2. Биоэкологическое состояние водоемов (какую воду мы пьем)

Академик Владимир Иванович Вернадский писал: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты: нет природного тела, которое могло бы сравняться с ней по влиянию на ход основных самых грандиозных глобальных проблем. Вода - своеобразный минерал, обеспечивающий существование живых организмов на Земле…».

Гидросфера начала формироваться на Земле более 4 млрд. лет назад. По современным представлениям гидросфера, атмосфера и земная кора возникли почти одновременно. Средняя толщина земной коры в 10 раз больше средней толщины гидросферы.

Гидросфера на нашей планете - это основная часть ее поверхности: более 350 млн. км² (более 75% ее площади), поэтому Землю можно назвать «голубой планетой». Пресной воды на планете только лишь 20 млн. км³, 97% которой содержится в ледниках и полярных шапках, легкодоступной пресной воды приблизительно 50 тыс. км³ (всего воды 1390 млн. км³).

В России запас поверхностных пресных вод равен 28 тыс. км³, из которых 23 тыс. км³ содержится в озере Байкал.

Роль воды на нашей планете огромна, ценность ее безгранична.

Именно в воде первоначально зародилась жизнь. Многие ученые высказывают суждение о том, что кровь человека и животных повторяет химический состав той среды, из которой в далеком прошлом произошла жизнь.

Значение воды для живых организмов и человека:

- все без исключения живые существа содержат в своем организме приблизительно 80% воды (по весу). Без воды жизни нет (при обезвоживании организма на 10% человек теряет сознание, а на 12% - погибает).

- вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов.

- вода как «жизненный» растворитель, т.е. растворитель, в котором осуществляются все жизненно важные процессы.

- мировой океан является легкими планеты, поскольку продуцирует своим фитопланктоном половину всего кислорода планеты.

- мировой океан является регулятором климата на нашей планете, т.к. холодные воды на полюсах поглощают СО₂ из воздуха и отдают его в нагретых тропических и экваториальных водах.

- мировой океан является самым сильным поглотителем солнечной энергии.

Поскольку вода является хорошим растворителем полярных и ионных соединений, природная вода представляет собой сложную многокомпонентную систему, в состав которой входят минеральные вещества, коллоидные и крупнодисперсные частицы, в том числе и микроорганизмы[4].

Питьевая вода - вода, которая используется для хозяйственно-питьевого снабжения населения, - должна отвечать определенным требованиям, которые отражены в СанПиН 2.1.4.10749-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды», нормах Европейского Сообщества (ЕС) - директива «По качеству питьевой воды, предназначенной для потребления человеком» 98/83/ЕС, в международных рекомендациях Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) «Руководство по контролю качества питьевой воды» 1992 г.

Основные требования к питьевой воде состоят в том, что она должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

При некоторых незначительных отличиях в этих требованиях только такая вода обеспечивает здоровье людей. Повышенное содержание нетоксичных солей или присутствие органических, биологических и неорганических загрязнений в количествах, превышающих указанные в данных нормах значения, приводит к появлению различных заболеваний [5].

Большая часть пресной воды, используемой для хозяйственно-питьевых нужд, берется из поверхностных водоемов и перед распределением потребителям подается в очистные сооружения, где качество повышается, если это необходимо, а также производится ее хлорирование или другая дезинфекция (озонирование, обработка УФ-лучами). Очистка воды до заданных концентраций по различным загрязнителям осуществляется многочисленными методами, которые были разработаны ранее, совершенствуются и создаются в настоящее время.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предупреждает, что 80 % заболеваний на планете вызваны потреблением некачественной питьевой воды. Проблема чистой воды стоит перед многими странами.

В России каждая пятая проба водопроводной воды не соответствует санитарно-химическим нормам, каждая восьмая - микробиологическим, а 90% питьевой воды в стране не соответствует рекомендуемым санитарным нормам, химическим и микробиологическим стандартам. Эту воду используют 70% городов и населенных пунктов. Больше всего нам портит жизнь хлор, используемый для дезинфекции воды. Хотя вначале он спасает от инфекций, однако потом он его производные начинают медленно убивать нас, так как обладают канцерогенным, мутагенным эффектом, влияют на наследственность.

Перед употреблением водопроводную воду надо очищать. Для освобождения от хлора воду целесообразно отстаивать (от нескольких часов до суток). Для освобождения от микробов и хлора воду необходимо кипятить не более 1-3 мин. Сырую воду можно пить только в крайних случаях. Нежелательно использовать для приготовления пищи горячую водопроводную воду, т.к. она более химически агрессивна из-за содержания присадок.

В последнее время стали использовать различные бытовые фильтры для доочистки воды. Фильтр должен удалить микробы, хлор и его производные, тяжелые металлы, нефтепродукты, нитраты и нитриты, пестициды. Однако опасно и вторичное загрязнение воды микроорганизмами, осевшими на самом фильтре.После фильтров, как бы хороши они не были, воду рекомендуется кипятить.

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод сегодня оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее воздействие хозяйственной деятельности человека[4].

3. Родники и их роль в жизни человека

Родни́к (исто́чник, ключ, крини́ца) - естественный выход подземных вод на земную поверхность на суше или под водой (подводный источник) [3].

Образование источников может быть обусловлено различными факторами:

• пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа (например, речными долинами, балками, оврагами, озёрными котловинами),

• геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород),

• фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и др.

Родники бывают: восходящими - напорными и нисходящими - безнапорными; временно действующими (сезонными) и постоянно действующими и др.

По температуре родники делятся на холодные, тёплые, горячие, кипящие.

По классификации советского гидрогеолога А. М. Овчинникова выделяется три группы источников в зависимости от питания водами верховодки, грунтовыми или артезианскими водами[3].

Источники первой группы, питающиеся верховодкой, располагающиеся обычно в зоне аэрации, имеют резкие колебания дебита</ (вплоть до полного иссякания), химического состава и температуры воды.

Источники, питающиеся грунтовыми водами, отличаются большим постоянством во времени, но также подвержены сезонным колебаниям дебита, состава и температуры. Они подразделяются на эрозионные (появляющиеся в результате углубления речной сети и вскрытия водоносных горизонтов), контактные (приуроченные к контактам пород различной водопроницаемости) и переливающиеся (обычно восходящие, связанные с фациальной изменчивостью пластов или с тектоническими нарушениями).

Источники артезианских вод отличаются наибольшим постоянством режима; они приурочены к областям разгрузки артезианских бассейнов.

Химический и газовый состав воды источников разнообразен; он определяется, главным образом, составом разгружающихся подземных вод и общими гидрогеологическими условиями района.

Долгое время слова "родник", "ключ", "источник" были синонимами и очень часто объединялись понятием "колодезь". Под этим же понятием речь часто шла и о копаных колодцах. Издавна в Калужской губернии родники называли ещё "крупцами", а в Тульской губернии родниковые ручьи в районах карста называли "прожорами".

Единичные и разрозненные сведения об естественных выходах подземных вод встречаются ещё в писцовых книгах XV-XVII веков: Каменском ключе (территория современного Малоярославецкого района), Баеве (Басове) колодце (ныне территория Жуковского района) и ряде других.

В журнале "Урания" встречается рассказ о том, как Пётр I в 1722 году посещал железоделательные заводы Марселиса, а заодно и находящиеся недалеко источники на р. Истья, которые император использовал для лечения и даже сравнивал с марциальными водами.

В XVIII веке академик Зуев, участник так называемых "академических" экспедиций описал ряд родников Калужского наместничества: "Гнилой ключ", "Здоровец" в Калуге и некоторые другие[2].

Сегодня, в современных водопроводных системах как больших городов, так и маленьких поселков роль родников стала очень скромна и невелика. Города и поселки, промышленные и сельскохозяйственные предприятия получают воду из централизованных систем водоснабжения. Они питаются подземными (обычно им отдается предпочтение) или поверхностными источниками. На всем пути от водоприемников до водоразборных кранов вода надежно защищается от загрязнения. За качеством воды ведется постоянный строгий контроль (ГОСТ «Вода питьевая»).

Несмотря на это, посещение родников - это не только использование альтернативных источников чистой питьевой воды. Исследования российских, немецких и швейцарских ученых свидетельствуют о благоприятном влиянии родниковой воды на здоровье человека, находящегося в условиях антропоэкосистемы. Частое посещение родников и длительное (не менее 30 минут) пребывание возле родника способствует снятию психического напряжения, нормализации артериального давления, стабилизации деятельности вегетативной нервной системы. Это связано с благоприятной шумовой гаммой родника, окружающим ландшафтом и аурой, которую создает родник в месте своего выхода из-под земли.

Результаты многолетнего исследования воды родников г. Калуги свидетельствуют об отсутствии в ней пестицидов. Концентрация тяжелых металлов в воде незначительна и в течение всего срока наблюдения была во много раз ниже предельно допустимой. Родниковая вода содержит микроэлементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Однако при кипячении минеральный состав родниковой воды значительно меняется. Кипячение родниковой воды является, к сожалению, обязательным условием ее безопасного употребления в связи с попаданием в воду значительного количества болезнетворных микроорганизмов.

В ходе многолетнего экологического мониторинга отмечено ухудшение качества родниковой воды по мере приближения к городской черте и центру города. Вода из родников, расположенных на территории города Калуги, характеризуется повышенным содержанием нитратов, общей микрофлоры и бактерий группы кишечной палочки. Источниками их поступления в родниковую воду являются загрязненная территория, свалки мусора, канализационные коллекторы.

Большинство родников в городе и пригороде имеют территорию водосбора, находящуюся под огородами и сельхозугодиями. Особенно сильно страдают нисходящие родники, питающиеся, в основном, атмосферными осадками. После кислотных дождей концентрация нитратов в воде нисходящих родников увеличивается в десятки раз. В целом мы отмечаем ежегодное снижение концентрации нитратов в родниковой воде, что является результатом уменьшения экологически опасных производств, экологического образования населения, проведения работ по благоустройству родников. Особенно это характерно для родников, которые освящены православной церковью и считаются целебными. Эти родники, оборудованы, благоустроены, и чистота вокруг них поддерживается прихожанами. Например, на роднике в деревне Ждамирово концентрация нитратов снизилась за последние пять лет в 7 раз и сегодня в три раза ниже предельно допустимой. То же самое наблюдается в воде святого родника «Здоровец», что в Березуйском овраге». Но на сегодняшний день концентрация нитратов в нем превышает допустимый уровень, а присутствие триады азота свидетельствует о продолжающемся поступлении загрязнений. Из 34 обследованных родников 16 (47,1 %) страдают хроническим общим микробным загрязнением воды и присутствием кишечных палочек в пределах или выше допустимых значений. В некоторых родниках, особенно находящихся на склонах оврагов, количествобактерий кишечной палочки и других патогенных микроорганизмов в воде приближается к значениям, характерным для сточных вод.

Особую тревогу у населения вызывает увеличение содержания нефтепродуктов в городских родниках. В воде 26 (76 %) родников обнаружены нефтепродукты, в 14 (41 %) случаев концентрация нефтепродуктов близкакпредельно допустимой. Это очень тревожный симптом. Он, по нашему мнению, связан со значительным увеличением автотранспорта на улицах города, увеличением количества автозаправочных станций, авторемонтных мастерских, стихийных автостоянок, гаражных кооперативов.

Уничтожение газонного покрова на улицах города и во дворах, разрушение дворовой инфраструктуры неупорядоченным движением автотранспорта ведут в целом к ухудшению экологической обстановки в городе, снижению процессов самоочищения почвы, а, следовательно, ухудшению качества родниковой воды. Из обследованных родников только 10 (29 %) соответствуют требованиям СанПин 2.1.4.1175-02.

Результаты исследования показывают, что родники испытывают агрессивное влияние города. Качество воды в них подвержено постоянным изменениям в зависимости от погодных условий. Родниковая вода на современном этапе развития научно-технического прогресса несет в себе потенциальную опасность. Поэтому вода родников, расположенных на территориикрупногогорода, более не может быть альтернативой водопроводной воде [9].

2. Практическая часть

2.1. Проведение анкетирования, выбор родников

Перед началом исследования, с целью выявления наиболее популярных у населения микрорайона Кубяка родников, был проведен опрос среди учащихся 9-х классов (148 человек приняло участие в опросе) МБОУ «Средней общеобразовательной школы № 46» г. Калуги. Учащимся предлагались следующие вопросы:

-Кипяченую или сырую воду вы пьете?

- Какую воду вы пьете: из-под крана, покупную или родниковую?

- На какой родник вы ходите за водой?

Результаты опроса были обобщены в таблицы и диаграммы.

Таблица 1.Кипяченую или сырую воду вы пьете?Только кипяченую

Только сырую

И сырую и кипяченую

82 чел.

2 чел.

64 чел.

55,4%

1,4%

43,2%

Таблица 2. Какую воду вы пьете: из-под крана, покупную или родниковую?Покупаем воду

Пьем из-под крана

Ходим за водой на родник

32 чел.

69 чел.

47 чел.

21,6%

46,6%

31,8%

Таблица 3. На какой родник вы ходите за водой?Д. Галкино

Р. Терепец. Правый берег,

ул. Терепецкая

д. Ермолово (южная окр.)

д. Ермолово (северная окр.)

Прочие родники

3 чел.

10 чел.

14 чел.

16 чел

4 чел.

6,4%

21,3%

29,8%

34,0%

8,5%

Диаграмма 1. Кипяченую или сырую воду вы пьете?

Из диаграммы 1 следует, что большее число опрошенных учащихся пьют только кипяченую воду (55,4%).

Диаграмма 2. Какую воду вы пьете: из-под крана, покупную или родниковую?

Из диаграммы 2 видно, что на родник за водой ходят только 31,8% опрошенных учеников, а основная часть пьет воду из под крана.

Диаграмма 3. На какой родник вы ходите за водой?

Из диаграммы 3 видно, что большее число учащихся 9-х классов, употребляющих родниковую воду, набирают ее на роднике, находящемся в северной части д. Ермолово (34%), а также в южной части д. Ермолово (29,8%). Некоторые из опрошенных учащихся посещают другие родники города Калуги.

Таким образом, были определены наиболее посещаемые учащимися 9-х классов родники:

1.Родник в деревне Галкино (северная часть Калуги, между микрорайонами Кубяка и Северный);

2. Родник в северной части деревни Ермолово (рядом с микрорайоном Кубяка);

3. Родник в южной части деревни Ермолово;

4. Родник на правом берегу р. Терепец (между микрорайонами Кубяка и Терепец).

Вода из данных родников и послужила объектом исследования.

2. Проведение аналитической работы. Анализ полученных данных

Концентрация растворенного кислорода в воде зависит, кроме того, от природных факторов - атмосферного давления, температуры воды, содержания растворенных солей. Концентрация кислорода в воде для питьевого и бытового использования должна быть не менее 4 мг/л в любой период года.

Для определения количества кислорода, растворенного в воде, широко используется метод Винклера, сущность которого заключается в определении свободного кислорода путем титрования с использованием в качестве титранта тиосульфата натрия.

Снижение содержания свободного кислорода в источниках указывает на резкое изменение биологических процессов, происходящих в водоемах, вследствие загрязнения их органическими соединениями различного происхождения.

Принцип метода определения основан на использовании растворенного кислорода, содержащегося в определенном объеме воды, для окисления гидроксида марганца (II) в гидроксид марганца (III).

Химизм процесса[6]:

MnSO₄ + 2NaOH = Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

4Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Mn(OH)₃

Гидроксид марганца (III), в свою очередь, окисляет в кислой среде KI с образованием свободного йода в количестве, эквивалентном кислороду.

2Mn(OH)₃ + 3H₂SO₄ + 2KI = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + I₂ + 6H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Предел (точность) обнаружения кислорода по этому методу составляет 0,05 мг/л[3].

Оборудование, реактивы и материал

1) склянки с притертой пробкой на 120 мл;

2) пипетки на 1 мл, 2 мл;

3) конические колбы на 250 - 300 мл;

4) бюретка для титрования;

5) мерные колбы на 50 мл, 500 мл;

6) сульфат или хлорид марганца (II) раствор. Растворяют 200 г MnSO₄·2H₂O (или 240 г MnSO₄·4H₂O или 182 г MnSO₄·H₂O или 212,5 г MnCl₂·4H₂O) в дистиллированной воде и доводят объем до 1/2 л. Фильтруют через бумажный фильтр. Разбавленный раствор в кислой среде при добавлении KI не должен выделять свободного йода;

7) щелочной раствор KI: а) растворяют 75 г KI в 50 мл дистиллированной воды. При подкислении разбавленный раствор не должен выделять йод; б) растворяют 250 г NaOH или 350 г KOH в 250 мл дистиллированной прокипяченной воды (для удаления СО₂). Оба раствора смешивают и доводят объем до 1/2 л;

8) серная кислота плотностью 1,84 г/мл, разбавленный раствор 1:1;

9) тиосульфат натрия Na₂S₂O₃·5H₂O, 0,01 н;

10) крахмал, 1%-ный раствор.

Материал: вода из родников, расположенных в микрорайоне Кубяка.

Ход работы

Пробы воды отбирают в прокалиброванные стеклянные емкости с притертой пробкой вместимостью 120 мл. Склянки опускают на глубину родника (или набирают воду до горлышка), вынимают и сразу закрывают пробкой, чтобы под пробкой не образовались пузырьки воздуха.

После этого сразу же на месте отбора фиксируют кислород, для чего в склянки при помощи пипетки на 1 мл, погружая ее до дна, вносят 1 мл раствора MnSO₄илиMnCl₂. Другой такой пипеткой в верхнюю часть склянки вносят 1 мл щелочного раствора KI. Склянку осторожно закрывают пробкой, при этом из склянки выливают 2 мл исследуемой воды, т.е.столько, сколько налили реактивов. Затем жидкость перемешивают перевертыванием. В таком состоянии оставить пробу для транспортировки.

Перед титрованием (осадок должен хорошо осесть) приливают 2 мл H₂SO₄ (1:1). Раствор H₂SO₄вносят пипеткой в нижнюю часть склянки, при этом часть жидкости переливается через край. Закрывают склянку пробкой по тем же правилам и перемешивают до растворения осадка Mn(OH)₃.

После этого всю пробу переливают в коническую колбу для титрования вместимостью 250 - 300 мл и быстро титруют 0,01 н раствором тиосульфата натрия при непрерывном помешивании до слабожелтого цвета, после чего прибавляют 1 мл раствора крахмалаи продолжают титровать до исчезновения синей окраски[6].

Расчет содержания растворенного кислорода в воде Х (мг/л) производится по формуле:

, где

А - объем тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, мл;

Н - нормальность Na₂S₂O₃ с учетом поправки;

V₁ - объем пробы в склянке, мл (120 мл);

V₂ - объем реактивов, добавленный до образования Mn(OH)₂, (2 мл);

1000 - перерасчет на 1 л;

8 - эквивалентная масса кислорода, соответствующая 1 мл 1 н раствора Na₂S₂O₃.

, где

К - поправочный коэффициент.

Таблица 4. Данные титрования проб воды тиосульфатом натрияп/п

Родник

V (исслед. р-ра), мл

V (Na₂S₂O₃) ср, мл

1.

д. Галкино

120

12,0

2.

Р. Терепец. Правый берег,

ул. Терепецкая

120

4,7

3.

д. Ермолово (южная окр.)

120

6,7

4.

д. Ермолово (северная окр.)

120

7,0

Таблица5. Полученныерезультаты исследования образцов родниковой воды на содержание свободного кислорода по методу Винклерапроб

Родник

Содержание растворенного кислорода в образце, мг/л

Содержание растворенного кислорода

ПДК, мг/л

Заключение

1

д. Галкино

4,8

4

Соответствует

2

Р. Терепец. Правый берег,

ул. Терепецкая

1,9

Не соответствует

3

д. Ермолово (южная окр.)

2,7

Не соответствует

4

д. Ермолово (северная окр.)

2,9

Не соответствует

Диаграмма 4. Данные исследования содержания свободного кислорода в пробах родниковой воды

Исходя из данных диаграммы 4 видно, что к норме близко содержание кислорода в пробах № 1 и 4. Но, в целом наблюдается снижение содержания свободного кислорода в родниковых водах из-за наличия в воде загрязнителей.

Общий вывод по проведенному исследованию

Полученные результаты исследования показывают, что чистота воды в 3 пробах из четырех ниже предельно допустимой нормы. Возможно, это может быть связано с тем, какой по чистоте водоем находится рядом сданным родником.

Воду как из родников, так и взятую из любых других источников, нужно обязательно кипятить. При употреблении загрязненной воды могут возникать различные заболевания (таблица Приложение 3).

Заболевания, представленные в таблице, вызваны, в основном, неочищенными и недостаточно очищенными стоками промышленности, сельского хозяйства и хозяйственно-бытовыми, попадающими в природные водные объекты, откуда осуществляется забор воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

В то же время необходимо отметить, что в некоторых географических районах имеются природные очаги патогенных микроорганизмов в атмосфере, почве, воде, растительном и животном мире. Есть географические районы с повышенным природным радиоактивным фоном. В отдельных регионах встречаются заболевания, вызванные недостатком, избытком или дисбалансом микроэлементов в воде. Высока вероятность и того, что часть заболеваний населения вызвана недостатками технологического процесса приготовления воды питьевого качества и вторичным загрязнением воды в процессе ее обработки и транспортирования по распределительным сетям.

Но основной причиной ухудшения экологической обстановки в местах компактного проживания населения, увеличения числа онкологических и других заболеваний, связанных с употреблением воды, следует считать неочищенные и недостаточно очищенные сточные воды промышленности, сельского хозяйства и коммунально-бытовой сферы, сбрасываемые в природные водоемы. Эти стоки несут в природные системы огромные количества минеральных и органических веществ, влияние которых на экологические системы, мягко сказать, негативно [11].

Планируется продолжение данной работы. В следующей работе будет проведено исследование воды из рек Терепец и Яченка, которые протекают рядом с исследуемыми родниками. Результаты планируемого исследования будут сравнены с результатами данной работы.

Заключение. Выводы

Для выполнения данной работы нами были взяты пробы из четырех родников, расположенных по берегам рек Яченки и Терепца. Эти реки с юга и северо-запада омывают территорию микрорайона Кубяка. Родник №1 находится вблизи реки Яченки, которая еще не так загрязнена, как река Терепец, вблизи которой расположены родники № 2, 3, 4. Сточные, снеговые и талые воды, сбегающие по склонам и проникающие через грунт попадают в источники и оказывают существенное влияние на чистоту родниковой воды, иногда делая ее не пригодной для употребления даже в кипяченом виде.

В результате проведенного исследования методом Винклера нами было установлено, что в трех источниках из четырех содержание кислорода ниже допустимого уровня. Данные результаты свидетельствуют о высокой антропогенной нагрузке, т.к. все источники находятся рядом с массовой высотной застройкой. Река Терепец фактически превратилась в сточную канаву северной части г. Калуги. Источник №1 расположен выше по течению реки Яченки и менее страдает от антропогенной нагрузки.

Дополнительно следует отметить, что родники № 2,3,4 по данным санэпиднадзора не соответствуют и по микробиологическим параметрам, что вполне объясняет и низкое содержание в них свободного кислорода. В этих родниках регулярно отмечается повышенное содержание клеток кишечной палочки и других патогенных микроорганизмов, а также нитратов.

Рекомендации

Процессы воздействия человека на окружающую природу с каждым годом все более усиливаются. Увеличение отходов, расширение производства моющих веществ, организация не санкционированных свалок мусора, пищевых отходов и их концентрация в крупных населенных пунктах резко снижает комфортность проживания человека. Использование родников в окрестностях города Калуги становится все более проблематичной. Сегодня в г. Калуге (и окрестностях) населением используется около 40 родников[7,8]. Однако соответствуют санитарным требованиям всего 10, что составляет только 25%.

Учитывая данные результаты исследования нельзя рекомендовать воду (большинства источников) к применению в пищу в сыром виде. Воду, взятую из любого источника, обязательно надо кипятить!

Список литературы

1. Ершов А.В., Новиков В.Н., Королев В.Б., Выпханова Г.В. Современная экология. Междисциплинарный понятийно-терминологический словарь-справочник. Калуга. - 2003. - 237 с.

2. Меленчук В.И. К истории изучения родников в бассейнах Верхней Оки и Десны на территории Калужской области//ИЗВЕСТИЯ КАЛУЖСКОГО ОБЩЕСТВА ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ. Книга восьмая. (Сборник научных трудов) Под ред. С.К. Алексеева и В.Е. Кузьмичева Калуга: КГПУ им. К.Э. Циолковского - 2008 C. 67-73.

3.Овчинников А. М. Общая гидрогеология. М., 1954.

4.Роева Н.Н., Кривов С.И., Громова Ю.С. Краткий курс экологии. Учебно-практическое пособие для бакалавров. - М.: «Эйдос», 2001. - 144 с.

5. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования - М.: ДеЛипринт, 2004. - 328 с.

6. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: ВЛАДОС, 2001. - 288 с.

7. www.kp40.ru/

8. www.kaluga-poisk.ru/

9.ecoanalyt.ru/othod-gorod/

10.nnm.me/

11. ecoflash.narod.ru/bolezn_water.htm

Приложение 1

1. Карта-схема микрорайона Кубяка и микрорайона Северный

Красными квадратами условно обозначены места расположения родников.

Приложение 2.

Итоговые результаты исследования родников Калуги и пригорода[7, 8]Местоположение и описание Родников

Соответствие СанПин 2.1.4.544-96

«Здоровец» Березуевский овраг.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Бывшее подворье Лаврентьевского монастыря.

Не соответствует: очень высокое содержание нитратов, микроорганизмов и кишечной палочки.

Площадка на пересечении улиц Садовой, Нижнесадовой, Широкой.

Не соответствует: высокое содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

За домом № 12 по ул. Садовой.

Не соответствует: присутствие кишечных палочек.

Железняки (спуск от д. №3б по ул. Парковой).

Не соответствует: очень высокое содержание нитратов, микроорганизмов и кишечных палочек.

д. Черносвитино.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Деревня Карачево, центр, недалеко от 60-х домов, левый берег Яченки.

Не соответствует: очень высокое содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Гремучий родник. Около 300 м к северо-западу от северной окраины деревни Карачево.

Соответствует.

Деревня Горенское, 170 м к северу от центральной части, пойма оврага.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Ул. Терепецкая, правый берег Терепца, 20 м от русла, спуск от дома № 36.

Не соответствует: незначительно превышен норматив по нитратам.

Конец ул. Терепецкой рядом с д. № 41 и 43.

Соответствует.

Деревня Ермолово, спуск от Азаровского детского дома.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов.

Деревня Ермолово, напротив ул. Кибальчича.

Не соответствует: повышенное содержание общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Бывшая деревня Азарово, 15 м вниз от конца ул. Чистые Ключи.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Бывшая деревня Азарово, между д.17 и д.19 по ул. Чистые Ключи.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Спуск от дома № 9 по ул. Яновских (бывшая деревня Азарово).

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Деревня Косарево, северо-восточная окраина.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Деревня Кукареки, центр.

Соответствует. Отличается очень низкой жесткостью.

Бушманов ключ. Левый берег Киевки напротив д. №68 по ул. Хрустальной.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Святой родник, Ждамирово.

Соответствует, но содержание нитратов на пределе нормативного значение.

Турынино, 220 м вниз от дамбы на ул. Советской.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов.

Турынинские Дворики, 50 м по склону Калужки.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Левый склон Киевки, 70 м от русла.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Правый берег Оки, к северо-востоку от деревни Пучково, низовье.

Соответствует.

Деревня Пучково, правый склон оврага, 1 м над дном.

Не соответствует: высокое содержание общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Правый берег Оки, 350 м на север напротив ул. Беляева.

Соответствует.

Водозабор «Покровские ключи».

Соответствует.

Деревня Колюпаново (родник по ул. Заречной не существует).

Соответствует.

Деревня Квань, недалеко от д.16 по ул. Трамплинной.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

пос. Ольговка, возле пруда.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Деревня Воровая, недалеко от д. №69.

Не соответствует: повышенное содержание общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Деревня Желыбино, д. №19-23.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Деревня Квань, спуск от д.7 по ул. Трамплинной.

Не соответствует: повышенное содержание нитратов, общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Верхняя Вырка.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

пос. Бабенки.

Не соответствует: большое количество общих микроорганизмов и кишечных палочек.

Приложение 3.

Виды загрязнений и вызываемые ими заболевания, а также методы устранения из воды загрязнений, лежащие в основе работы бытовых фильтров [11]