Исследовательская работа: 'Оценка качества питьевой воды и здоровье человека'

Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся

«ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА - XXVIII»

(ЮНК - Обнинск)

Направление: химия

Тема: «Оценка качества питьевой воды и здоровье человека»

Куликов Михаил

Республика Калмыкия, Целинный район, с. Троицкое

МОКУ «Партизанская СОШ»

10 класс

Научный руководитель:

Макаренкова Светлана Владимировна, учитель химии и биологии.

г. Обнинск, 2012/2013 учебный год

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………3-6 стр.

1. Состав воды ………………………………………………………………………3-4 стр.

   2. Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды …….3-4 стр.

   3. Влияние качества питьевой воды на здоровье человека ………………………...4 стр.

   4. Запасы воды на земле ………………………………………………………………5 стр.

Цель и задачи исследования……………………………............................................5-6 стр.

1. Основная часть ……………………………………………………………………..6-8 стр.

   1. Методика исследований …………………………………………………………...6 стр.

      1. Анкетирование ………………………………………………………………….6 стр.

      2. Определение органолептических свойств воды ……………………………6-7 стр.

      3. Определение качества воды методами химического анализа ……………....-8 стр.

2. Результаты исследований…………………………………....................................9-12 стр.

2.4. Санитарно-гигиенические требования к отбору, хранению и транспортировке проб воды…………………………………………………………………………..........13 стр.

2.5. Компоненты, придающие отрицательные свойства воде при их содержании выше нормативов ……………………………………………………………………………...13 стр.

2.6. Зависимость между качественным составом воды, уровнем и характером заболеваемости населения ……………………………………………………………...14стр.

3. Заключение………………………………………………………………………..15-16 стр.

4. Рекомендации местному населению …………………………………………….......16стр.

Список литературы ………………………………………………………………...........17стр.

Приложение………………………………………………………………………………18стр.

Введение

Вода - самое удивительное, самое распространенное и самое необходимое вещество на Земле.

Известный советский учёный академик И. В. Петрянов свою научно-популярную книгу о воде назвал «Самое необыкновенное вещество в мире». А «Занимательная физиология», написанная доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде - «Вещество, которое создало нашу планету».

Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы /9/.

Наш организм, как и все живые существа, в том числе и микробы, и вирусы, состоит на 2/3 из воды. При этом она постоянно используется организмом для протекания различных химических процессов. Поэтому нехватку воды приходится постоянно восполнять для поддержания постоянства внутренней среды, в том числе и водной, так как это является главным условием жизни, нарушение которого приводит к заболеваниям. Значит, для человека очень важно то, что он пьет.
Нашему организму ежедневно требуется около 2- 3 л воды. С пищей мы получаем примерно 1,5 л, ещё 0,5 л поставляет сам организм. Поэтому чем больше мы пьем чистой, качественной воды, тем сильнее помогаем нашему организму выводить шлаки и другие вредные вещества.

Потеря воды для организма, опаснее, чем голодание: без пищи человек может прожить больше месяца, без воды не более нескольких суток /2/.

1. Состав воды.

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества - соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода - дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л).

Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000-20000, а в воде океанов - около 35000 мг/л. Вода соленых озер -200000 мг/л и более /8/.

1.2. Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды.

При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды.

Группа подземных вод подразделяется:

1. Артезианские воды - воды, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Пористые грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и, следовательно, очищающее действие. При соответствующем длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает средних температур почвы (8-12 градусов) и свободна от микробов. Благодаря этим свойствам (практически постоянная температура, хороший вкус, стерильность) артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения. Химический состав воды, как правило, остается постоянным /7/.

2. Инфильтрационная вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха /7/.

3. Родниковая вода - подземная вода, самоизливающаяся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега) /7/.

1.3 Влияние качества питьевой воды на здоровье человека.

Вода может оказывать на здоровье людей не только положительное, но и отрицательное влияние. Прежде всего, это связано с качеством употребляемой воды.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) - 85% всех заболеваний в мире передается водой. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей. Ежегодно 25 миллионов человек умирает от этих заболеваний.

Вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Существуют основные показатели качества питьевой воды. Их условно можно разделить на группы:

1. Органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность)

2. Токсикологические показатели (алюминий, свинец, мышьяк, фенолы,

пестициды)

3. Показатели, влияющие на органолептические свойства воды (рН, жесткость

общая, нефтепродукты, железо, марганец, нитраты, кальций, магний,

окисляемость перманганатная, сульфиды)

4. Химические вещества, образующиеся при обработке воды (хлор остаточный

свободный, хлороформ, серебро)

5. Микробиологические показатели (термотолерантные колиформы или Е.соli,

ОМЧ) /7/.

Очень опасно присутствие в питьевой воде микроорганизмов, особенно бактерий из группы кишечных палочек и энтеровирусы, поражающих желудочно-кишечный тракт, а

также вирус гепатита. Чтобы обеззаразить воду от микроорганизмов, её хлорируют.

Хлором обеззараживают воду, поскольку он - способен уничтожать болезнетворные микроорганизмы. Однако с некоторыми соединениями, находящимися в воде, хлор вступает в реакцию. В результате образуются гораздо более неприятные соединения, чем сам хлор. Они придают воде неприятный запах, влияют на печень и почки /2/, /3/, /5/.

Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно- кишечного тракта /2/, /3/, /5/.

Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде так называемую

жесткость. Постоянное употребление внутрь 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 /2/, /3/, /5/.

Вода также отвечает за зубы человека. От того сколько фтора содержится в воде зависит частота заболеваемости кариесом.

При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов, снижает способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма.

Многие химические вещества чаще всего вызывают рак либо воздействуют на печень и почки и как следствие - на кровь, поскольку почки и печень - "очистные органы человеческого организма".

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода - одно из непременных условий сохранения здоровья людей /5/, /9/.

1.4. 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 не так уж и много. Особенно печально то, что водные ресурсы неравномерно распределены по территории России /13/.

Тема воды очень важна и актуальна для всего мира. Необходимость воды для обеспечения жизнедеятельности человека обусловлена ролью, которую она играет в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, рекреационных, эстетических и других потребностей человека. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением её необходимого качества. Развитие промышленности, транспорта, перенаселения ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы

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 сельхоз. водоснабжение. 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 состояния водоснабжения. В Республике 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 оросительно-обводнительные системы. Население снабжается водой для хозяйственно-питьевых целей из 51 централизованных систем водоснабжения и трех групповых водопроводов. В республике всегда существовало и существует много проблем, связанных с водным фактором /14/.

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 хозяйственно-питьевых 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 «Рудо-Алко»,

• родник «Курдюковский»,

• вода артскважин №1,№9. №2(жители района БАМа)

Цель и задачи исследования

Цель исследования - изучить экологическое состояние качества питьевой воды исследуемых источников.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературные источники о свойствах воды и экологических проблемах;

2. Провести анкетирование среди учащихся школы с целью выяснения у них уровеня знаний о качестве питьевой воды и влияния её на организм человека.

3. Изучить органолептические свойства воды исследуемых водоисточников:

• прозрачность; цветность; запах.

4. Провести химический анализ проб воды исследуемых водоисточников :

• водородный показатель рН;

• масса растворимых в воде примесей;

• карбонатной жесткости;

• определение нитратов и нитритов;

• наличие хлоридов, меди, железа, органических веществ.

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.

7. Дать рекомендации местному населению.

Объект исследования: пробы воды, взятые с исследуемых источников водоснабжения: родник «Курдюковский», артскважина №2, «Калм. алкоголь».

Место проведения исследовательской работы - МОКУ «Партизанская СОШ».

I. Основная часть

1.1. Методика исследований.

1.1.1. Анкетирование

Для того чтобы выяснить уровень знаний учащихся школы о качестве питьевой воды и влиянии её на организм человека, мы провели анкетирование среди школьников. Всего было проанкетировано 150 человек.

1) Какую воду вы пьёте?

2) Какие вредные элементы содержит вода, которую вы пьёте?

3) Что вы думаете о качестве питьевой воды, которую мы используем?

4) Влияет ли вода на здоровье человека?

5) На какие органы отрицательно влияет вода, которую вы пьете?

1.1.2. Определение органолептических свойств воды

1.1.2.1. 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 1. Приложения) /4/.

1.1.2.2. Определение прозрачности воды

Для определения прозрачности воды использовали прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который налили воду, а под него подкладывали стандартный шрифт. По нахождению максимальной высоты столбцы столбца, при которой можно прочитать шрифт, оценивали прозрачность. Если прозрачность воды меньше 31 см, то она непригодна для питья. Прозрачность воды составила больше 35 см., значит, вода пригодна для питья /12/.

1.1.2.3. Определение цвета воды

Для определения цветности воды исследуемую воду налили в стеклянный цилиндр и рассмотрели ее на фоне белого листа бумаги при дневном освещении сверху и сбоку( таблица 2. Приложение) /4/.

1.3. Определение качества воды методами химического анализа.

При химическом исследовании воды устанавливают наличие или отсутствия в ней химических примесей и определяют их количество. В лабораторных условиях проводят качественные и количественные анализы /1/

1.3.1.Определение реакции воды

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH около 7). В пробирку наливали 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл фенолфталеина, перемешивали и по окраске раствора оценивали величину pH /12/:

Окраска раствора

Величина рН

Розово-оранжевая

около 5

Светло-желтая

6

Светло-зеленая

7

Зеленовато-голубая

8

1.3.2. Определение массы растворенных в воде примесей (общей минерализации)

Отмерили цилиндром 100 мл исследуемой воды. Установили на плитку фарфоровую чашку, предварительно взвешенную, и постепенно вливали воды. Довели выпаривание до конца. Взвесили чашку после выпаривания. Разница в весе показала массу растворенных веществ. Умножили ее на 10 и получили содержание растворенных веществ в г/л /12/.

Вес фарфоровой чашки:

1. До выпаривания - 40 г

2. После выпаривания - 300 мг

3. 300х10=3 (г/л)

1.3.3. Определение нитратов и нитритов.

Предельно допустимая концентрация (ПКД) нитритов (NO₂ ^-) в питьевой воде составляет 3,3 мг/л, нитратов (NO₃ ^-) - 45 мг/л.

На предметное стекло положили 3 капли раствора дифениламина, приготовленного на концентрированной серной кислоте и 2 капли исследуемой воды. В присутствии нитрат- и нитрит- ионов появляется синее окрашивание, интенсивность которого зависит от их концентрации /13/.

1.3.4. Определение хлоридов.

Концентрация хлоридов в источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

В пробирку отобрали 5 мл исследуемой воды и добавили 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра /1/. Приблизительное содержание хлоридов определяли по осадку или помутнению по таблице:

Определение содержания хлоридов.

1.3.5. Обнаружение меди.

ПДК меди составляет 0,1 мг/л.

В фарфоровую чашку поместили 3-5 мл исследуемой воды, осторожно выпарили досуха и нанесли на периферийную часть пятна каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии Cu²⁺ /4/.

Cu²⁺+4NH₄OH → [Cu(NH₃)₄]²⁺+4H₂0

1.3.6. Обнаружение железа.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в питьевой воде 0,3 мг/л. В пробирку поместили 10 мл исследуемой воды, прибавили 1 каплю концентрированной азотной кислоты, 0,5 мл раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия /11/.

1.3.7. Обнаружение органических веществ.

Налили пробирку 5 мл исследуемой воды и добавили 3 капли 1%-го раствора KMnO₄. Наблюдали за изменением окраски. Окраска сохранилась, не наблюдалось ее побурения /13/.

1.3.8. 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 /6/.

1.3.9.Определение карбонатной жесткости воды

Для определения карбонатной жесткости (временной) нальем в склянку 10 мм анализируемой воды и добавим 5-6 капель фенолфталеина. Возникновение розовой окраски говорит о наличии карбонат-ионов. Если окраска не появляется, то карбонат-ионы в пробе отсутствуют /6/.

2. Результаты исследований.

2.1. Результаты анкетирования

Для того чтобы выяснить уровень знаний учащихся школы о качестве питьевой воды и влиянии её на организм человека, мы провели анкетирование среди школьников. Всего было проанкетировано 150 человек.

1) Какую воду вы пьёте?

• Сырую воду - 21 %

• Кипячёную - 40 %

• Профильтрованную - 30 %

• Затрудняюсь ответить - 9 %

2) Какие вредные элементы содержит вода, которую вы пьёте?

• Соли - 10 %

• Железо и кальций - 17 %

• Загрязнения бактериями и микробами - 9 %

• Пью очищенную воду - 20 %

• Затрудняюсь ответить - 46 %

3) Что вы думаете о качестве питьевой воды в нашем селе?

• Низкое - 14 %

• Высокое - 35 %

• Соответствует нормам - 40 %

• Затрудняюсь ответить - 11 %

4) Влияет ли вода на здоровье человека?

• Да - 40 %

• Нет - 50 %

• Затрудняюсь ответить - 10 %

5) На какие органы отрицательно влияет вода, которую вы пьете?

• На печень - 18 %

• На почки - 31 %

• На пищеварительную систему - 21 %

• На сердце - 5%

• Затрудняюсь ответить - 25 %

Среди семей наших учащихся для хозяйственно-питьевых целей в большем объеме используется вода следующих источников:

Распределительная сеть ОАО «Союзшахтосушение» - 29,5%, Артскважина ОАО «Рудо-Алко» - 19,2%, Артскважина №1 - 18,6%, Артскважина №2 - 16,7%, Центральный пруд - 6,9%, Родник«Курдюковский» - 9,1%.

На основании результатов анкетирования сравнительный анализ качества воды был проведен для трех источников водоснабжения - родник «Курдюковский», артскважина №1, «Калм. алкоголь».

2.2. Исследование органолептических свойств воды

2.2.1. Определение запаха воды

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Определение запаха основано на органическом исследовании характера и интенсивности запаха воды при 20⁰С. Результаты исследования показали, что посторонних запахов ни в одной из исследуемых проб воды не обнаружено.

2.2.2. Определение прозрачности воды

Таблица 1.

Пробы воды

Степень прозрачности

Артскважина №1

читается с трудом на расстоянии 24,7 см.

«Калм.алкоголь»

читается с трудом на расстоянии 27см.

Родник «Курдюковский»

26,4 см.

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количество взвешенных частиц глины, песка микроорганизмов, содержание химических соединений.

Исследуя прозрачность воды, мы должны знать, что чем больше высота столба воды в цилиндре, тем выше степень прозрачности.

Анализируя данные таблицы 1, мы видим, что пробы воды «Калм.алкоголь» самая прозрачная, степень прозрачности - 27 см. Самая мутная - водопроводная : артскважина №1, степень прозрачности - 24,7 см.

2.2.3. Определение цвета воды

При загрязнении водоема вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20см, для водоемов культурно-бытового назначения - 10см.

Проделав следующий опыт, мы увидели, что пробы воды: «Калм.алкоголь» и родник «Курдюковский» оказались бесцветными, а водопроводная вода: артскважина №1 - имела незначительный оттенок.

2.3. Исследование химических свойств воды

Таблица 2

2.3.1. Определение реакции воды при помощи фенолфталеина

Пробы воды

Окраска раствора

Величина рН

Артскважина №1

Розово - оранжевая

Около 5

«Калм.алкоголь»

Светло - желтая

6

Родник «Курдюковский»

Розово - оранжевая

Около 5

Таблица 3

Определение реакции воды при помощи универсальной индикаторной бумаги

Пробы воды

Окраска универсальной индикаторной бумаги

Величина рН

Артскважина №1

Светло-зеленая

7

«Калм.алкоголь»

Зеленая

8

Родник «Курдюковский»

Желтая

6

По реакции среды (рН) питьевая вода должна иметь реакцию среды 6-9, уменьшение рН(подкисление) воды приводит к повышению содержания в ней различных тяжелых металлов( свинца, железа, меди и т.д), обладающих токсичными действиями на организм человека. Анализируя данные таблиц 2-3, можно отметить, что значение рН для всех исследуемых проб воды лежат в пределах допустимого значения (рН = 6-8).

Таблица 4

2.3.2. Определение массы растворенных в воде примесей (общей минерализации)

Пробы воды

Вес фарфоровой чашки до выпаривания, г.

Вес фарфоровой чашки после выпаривания, г.

Масса растворенных в воде примесей, г/л

Артскважина №1

56,20

56,27

1,4

«Калм.алкоголь»

56,20

56,23

0,6

Родник «Курюковский»

56,20

56,21

0,2

Хорошая питьевая вода имеет сухой остаток до 1г/л. По данным таблицы 4 видно, что общая минерализация артскважины №1 составляет 1,4 г, отсюда можно сделать вывод, что водопроводная вода считается условно пригодной для питья. Эту воду можно использовать для полива и технических нужд, а для питья предпочтительно применение очищенной воды.

Таблица 5

2.3.3. Определение нитратов и нитритов

Пробы воды

Окраска воды до реакции

Окраска воды после химической реакции

Артскважина №1

Бесцветная (прозрачная)

Бесцветная (прозрачная)

«Калм.алкоголь»

Бесцветная (прозрачная)

Бесцветная (прозрачная)

Родник «Курюковский»

Бесцветная (прозрачная)

Бесцветная (прозрачная)

В присутствии нитрат - и нитрит- ионов появляется синее окрашивание, интенсивность которого зависит от их концентрации.

По данным таблицы 5 видно, что окрашивание во всех 3-х пробах не произошло, значит вода не содержит нитрат- и нитрит- ионов.

2.3.4. Определение хлоридов

Концентрация хлоридов в источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

Приблизительное содержание хлоридов определяли по осадку или помутнению по таблице:

Таблица 6.

Определение содержания хлоридов.

Пробы воды

Осадок или помутнение

Концентрация хлоридов

Артскважина №1

Белый объемистый осадок

Более 100

«Калм.алкоголь»

Сильная муть

10-50

Родник «Курюковский»

Слабая муть

1-10

По результатам исследования было выявлено,что пробы воды: «Калм.алкоголь», родник «Курюковский» - вода соответствует нормам СанПиНа (10-50 мг/л). А в водопроводной воде: артскважина №1 содержится большое количество хлоридов, в ходе химических исследований выпал большой объемистый осадок. Хлориды воздействуют на кожу и волосы, разрушают белок в нашем организме, а также способствую возникновению такой болезни как цирроз печени.

2.3.5. Обнаружение меди

ПДК меди составляет 0,1 мг/л.

В результате нашего эксперимента при наличии в пробах воды меди должно появиться интенсивно-синее или фиолетовое окрашивание.

Cu²⁺+4NH₄OH → [Cu(NH₃)₄]²⁺+4H₂0

В нашем исследовании появления окраски не произошло, значит, ионы Cu²⁺ отсутствуют.

2.3.6. Обнаружение железа

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности.

Таблица 7.

Пробы воды

Окраска

Концентрация железа, мг/л

Артскважина №1

Розовая

Более 0,1 мг/л

«Калм.алкоголь»

Бесцветная (прозрачная)

Не обнаружено

Родник «Курюковский»

Бесцветная (прозрачная)

Примерно 0,01 мг/л

По данным таблицы 7 розовое окрашивание появилось в пробе воды: артскважина №1, что свидетельствует о содержании железа равным 0,1 мг/л, т.е. меньше ПДК.

2.3.7. Обнаружение органических веществ

Окраска проб воды после добавления KMnO₄ сохранилась, не наблюдалось ее побурения. А это значит, что в воде отсутствуют органические вещества и поэтому она пригодна для питья.

2.3.8. Определение сульфатов в воде

В результате нашего эксперимента в пробах воды мы обнаружили наличие мутного слоя и осадка, что говорит о присутствии в воде сульфатов.

2.3.9. Определение карбонатной жесткости воды

В результате данного эксперимента мы обнаружили, что розовая окраска проявилась в пробе водопроводной воды: артскважина №1, что говорит о наличии карбонат-ионов. В других же пробах воды: «Калм.алкоголь» и родник «Курдюковский» окраска не появилась, значит карбонат-ионы отсутствуют, что свидетельствует о мягкости воды.

2.4. Санитарно-гигиенические требования к отбору, хранению и транспортировке проб воды.

При выполнении исследовательской работы мы посетили санитарно-гигиеническую лабораторию Центра Госсанэпиднадзора, работники которой предоставили нам данные по нормам химического состава питьевой воды, провели разъяснительную работу по санитарно-гигиеническим требованиям к отбору, хранению и транспортировке проб воды.

Санитарно-гигиенические требования к отбору проб воды.

• 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.

• 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, коли-индекс);

• 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 /15/.

2.5. Компоненты, придающие отрицательные свойства воде при их содержании выше нормативов.

1. Присутствие в воде железа не угрожает нашему здоровью. Однако повышенное его содержание в воде ( более 0,3 мг/л ) в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, органических комплексных соединений или в виде высокодисперсной взвеси придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает её вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение.

При употреблении для питья воды с содержанием железа выше норматива человек рискует приобрести различные заболевания печени, аллергические реакции и др /3/, /5/.

2. Повышенное содержание марганца в воде оказывает мутагенное действие на человека. При уровнях в системе водоснабжения, превышающих 0,1 мг/л, марганец приводит к появлению пятен на сантехническом оборудовании и белье, а также неприятного привкуса напитков /3/, /5/.

3. Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта. Вода, в 1 л которой хлоридов больше 350 мг, а сульфатов больше 500 мг, считается неблагоприятной для здоровья /3/, /5/.

4. Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде так называемую жесткость. Постоянное употребление внутрь 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 /3/, /5/.

2.6. 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 желудочно-кишечного тракта (168);

5. Сахарный диабет ( 121 взрослый и 1 ребенок);

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, как мы считаем, связаны с употреблением некачественной воды.

3. Заключение

1. В процессе выполнения исследовательской работы нами была собрана и изучена соответствующая научная литература;

2. По результатам анкетирования видно, что многие школьники недостаточно информированы о последствиях воздействия некачественной воды на организм каждого из нас. Ребята недооценивают наносимый вред, такой питьевой водой человеческому организму и не каждый из них связывает имеющиеся заболевания, различные недомогания с качеством питьевой воды.

3. Значение органолептических показателей исследуемых водных систем соответствуют установленной норме по запаху, прозрачности и цветности, лишь водопроводная вода из артскважины №1 немного мутноватая из-за присутствия в ней некоторых химических соединений.

4. Исследуя химический состав проб воды, определили, что значение рН всех водоисточников лежит в пределах допустимого значения (рН=6-8).

5. По содержанию растворенных в воде примесей общая минерализация артскважины №1 составляет 1,4 г/л, когда хорошая питьевая вода имеет сухой остаток до 1 г/л. Следовательно, данную водопроводную воду можно считать условно пригодной для питья и использовать только для полива и технических нужд.

6. В водопрводной воде - артскважина №1 содержится большое количество хлоридов, а также обнаружено железо. В ходе химических исследований выпал большой объемистый осадок и в реакции на железо вода окрасилась в розовый цвет, мы считаем, что наличие этих компонентов зависит от того, что вода, поступая из башни, по водопроводным трубам подвергается хлорированию. Хлориды воздействуют на кожу и волосы, разрушают белок в нашем организме, а также способствую возникновению такой болезни как цирроз печени. Присутствие в воде железа не угрожает нашему здоровью, но придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус и, накапливаясь в организме, может привести к заболеваниям печени, аллергическим реакциям.

7. Вода «Калм.алкоголь» и родник «Курдюковский» характеризуется мягкостью, а в водопроводной воде были обнаружены карбонат-ионы, что свидетельствует о карбонатной жесткости. Такая вода нежелательна, как для употребления внутрь, так и для наружного применения. Она плохо усваивается организмом, откладывается в различных органах и тканях (суставы, сосуды) человека, затрудняя их нормальное функционирование.

8. По другим химическим показателям все исследуемые пробы воды соответствуют ГОСТу.

9. Среди изученных нами источников водоснабжения вода «Калм.алкоголь» и родник «Курдюковский» отличаются более приемлемыми показателями качества питьевой воды (это подтверждается и большим спросом у населения).

10. Выявлена прямая зависимость между качественным составом воды и уровнем и характером заболевания населения.

Рекомендации местному населению

1. Для того чтобы избавиться от хлора, воду перед употреблением надо либо отстаивать в открытом сосуде не менее 1 часа, либо кипятить. Газообразный хлор полностью улетучивается из открытого сосуда. Соли хлора хорошо выпадают в осадок при замораживании и последующем размораживании /13/ .

2. Улучшить качество питьевой воды можно с помощью фильтров.

Не следует приобретать очень дорогие иностранные фильтры, которые убирают из нее не только органические примеси, ржавчину, бактерии, хлор и тяжелые металлы, но также и минеральные соли /13/.

3. С осторожностью следует относиться к фильтрам, где в качестве одного из очищающих элементов применяется серебро. Далеко не всем этот благородный металл показан.

4. Если в доме нет очистителей воды, то рекомендуется взять на заметку следующие рецепты И. П. Неумывакина.

На 1 л воды - 1-2 чайные ложки яблочного уксуса и меда, 3-5 капель 5%-ного йода (в такой среде микробы погибают за несколько минут). 10-15 листьев рябины на 1-3 л воды делают ее чистой через 2 часа (даже болотную, охотники это знают). Листья можно использовать повторно, только надо осторожно промыть чистой водой и затем уже настаивать не менее 3 часов. Листья высушивают в тени и для хранения складывают в деревянный ящик или картонную коробку/13/.

5. Если рядом нет проверенного родника и возникают сомнения в хорошем качестве водопроводной или ключевой воды, то надо ее вскипятить, остудить и залить кислые ягоды - клюкву, бруснику, облепиху, кожуру или сердцевину яблок и т. д. После того как вода немного настоится, ее можно пить. Очень полезны также настои малины, шиповника, черной смородины. Простая кипяченая вода - мертвая, в ней нет энзимов, а минеральные микроэлементы видоизменены/13/.

Список литературы:

1. Алимарин И.П. Методы обнаружения и разделения элементов (практическое пособие). М. 1994.

2. Виталий и Татьяна Тихоплав. Вода ключ к здоровью человека. - М: Астрель, 2007.

3. Гигиеническая оценка вредных веществ в воде, под ред. Г.Н. Красовского, М., 1987.

4. Девяткин В.В., Ляхова Ю.М. "Химия для любознательных».

5. Краткая медицинская энциклопедия. - М., 2001г.

6. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Т.1. - М.:Просвещение, 1997.

7. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01, М.: Минздрав России, 2002 г.

8. Речкалова Н. И., Сысоева Л. И.: Какую воду мы пьём. - Журнал. Химия в школе, 2004.

9. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная - М.: Знание, 1987. - 176.

10. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. - 2-е изд, исправ. - СПб.: Химия, Санкт-Петербургское отделение, 1995.

11. Фримантл М. Химия в действии. - Т.2. - М.: Мир, 1991.

12. "Химическая энциклопедия" т.1 М.: Советская энциклопедия, 1988 стр. 394-397

Интернет ресурсы:

Приложение

Таблица 1. Определение запаха воды

Таблица 2.Влияние неорганических и органических веществ, бактерий и вирусов на организм человека

Название вещества, бактерии или вируса

Органы и системы человека, на которые влияют эти соединения

Неорганические вещества

Кадмий

Почки

Медь

Почки, печень

Мышьяк

Кожа, кровь; канцероген

Нитраты и нитриты

Мутации

Ртуть

Почки

Свинец

Почки, замедление развития

Органические вещества

Бензол

Канцероген

Пестициды (ДДТ, анахлор, гептахлор)

Канцероген

Соединения хлора (винилхлорид, дихлорэтан)

Кровь, почки, печень

Фенол

Печень, почки, обмен веществ

Толуол

Нервная система, почки, печень

Бактерии и вирусы

Кишечная палочка

Желудочно-кишечный тракт

Энтеровирусы

Желудочно-кишечный тракт

Вирус гепатита

Печень

Таблица 3. Нормативы качества воды для хозяйственно-бытовых нужд, принятые в России.

Показатель

Единицы измерения

СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода.

Руководство ВОЗ

Директива ЕС 98/83/ЕС

Органолептические показатели

Запах

баллы

2

отс

приемлем.

Привкус

баллы

2

отс

приемлем.

Цветность

градусы

20

15

приемлем.

Мутность

ЕМФ

2.6

приемлем.

Обобщенные показатели

Водородный показатель

единицы рН

6.0 - 9.0

6.5 - 8.5

6.5 - 9.5

Общая минерализация

мг/л

1000

Жесткость общая

мг-экв/л

7.0

10

Сероводород

мг/л

0,003

Нефтепродукты

мг/л

0,1

Неорганические вещества

Аммоний по азоту

мг/л

2,0

0,2

Алюминий

мг/л

0,5

0,2

0,5

Железо

мг/л

0.3

0,2

Магний

мг/л

20-85

Кальций

мг/л

30-140

50

Марганец

мг/л

0.1

0,1

0,05

Медь

мг/л

1,0

2,0

Нитраты

мг/л

45

45

50

Нитриты

мг/л

3,0

3,0

0,5

Свинец

мг/л

0,03

0,05

0,01

Сульфаты

мг/л

500

400

250

Фториды

мг/л

1,5

1,5

1,5

Хлориды

мг/л

350

250

250

Хлор

мг/л

в пределах 0.3 - 0.5

0.2 - 0.5

Микробиологические показатели

Общие колиформные бактерии

число бактерий в 100 мл

отс.

отс.

Общее микробное число

число образующих колонии бактерий в 1мл

50

Таблица 4. Заболевания, возникающие при токсическом воздействии химических элементов и субстанций, находящихся в питьевой воде.

Значение некоторых микроэлементов для нормальной жизнедеятельности человека.

Оптимальная по составу питьевая вода имеет такие показатели:

- кальций (для поддержания структуры костей и зубов, обеспечения прочности межклеточных связей, для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости мышц, для хорошей свертываемости крови) - 30 - 50 мг в 1 л воды (кальция должно быть больше магния),

- магний (для углеводного, белкового и фосфорного обмена; соединения магния снимают спазмы, расширяют сосуды, понижают возбудимость центральной нервной системы, усиливают желчеотделение и моторную деятельность кишечника) - 30 - 50 мг в 1 л воды,

- натрий (помогает регулировать обмен веществ, обладает сосудорасширяющим действием) - до 80 мг,

- калий (регулирует процессы кровообращения) - до 80 мг,

- сульфаты - до 50 мг,

- хлориды - до 50 мг (играет важную роль в обеспечении осмотического давления межклеточной жидкости и крови и поддержании водно-электролитного баланса),

- бикарбонаты - до 200 мг

Что попадает в организм с водой за 50 лет?

• 16 кг хлоридов (два ведра хлорки)

Вред: хлорированная вода плохо влияет на пищевод и желудок, способствует повышению давления, обострению астмы, атеросклерозу и ишемии сердца. Вызывает кожные раздражения, аллергию. По данным учёных Колумбийского университета (США), у тех, кто употребляет хлорированную воду, на 44% увеличивается риск заболевания раком желудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря.

Что делать: ставьте фильтр с активированным углём (он полностью удаляет хлор) или кипятите воду. В чистом виде (из-под крана) её лучше не употреблять.

• 2 кг нитратов

Вред: нитраты, которые накапливаются в воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений, вызывают у человека кислородное голодание, рак желудка, отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов. Плюс зубы получают ненужные удобрения каждое утро и вечер. Это вызывает кариес и приводят к болезням дёсен.

Что делать: готовить еду на бутилированной воде, её же использовать в качестве питьевой. И ещё купите себе пасту с большим содержанием фтора, он отобьёт нитратную атаку на зубы. Но обязательно посоветуйтесь со стоматологом, не повредит ли вам избыток фтора.

• 14 г железа (гвоздь)

Вред: избыток железа в организме влияет на почки. Вода в повышенным содержанием в ней этого химического элемента отвратительна на вкус, у неё мутный бурый цвет.

Что делать: воду кипятить! А для очистки использовать фильтры, удаляющие из воды соли жесткости, растворенное железо, а также нерастворимые примеси.

• 23 г алюминия (алюминиевая ложка)

Вред: алюминий накапливается в печени, а также в жизненно важных областях головного мозга, приводя к тяжёлым расстройствам центральной нервной системы. Особенно опасен для мужчин после 30-ти лет, чья печень уже тронута алкоголем.

Что делать: в случаях, когда заболевания уже проявились, кипячением воды ситуацию уже не исправить. Переходите на употребление бутилированной воды, минералки.

1.Определение органолептических свойств воды:

Определение запаха воды

Определение прозрачности воды

Результат исследования (слева направо): родник «Курдюковский», «Калм. алкоголь»,

артскважина №1.

Определение цвета воды

Окраска воды (слева направо): артскважина №1, «Калм. алкоголь», родник «Курдюковский»

2. Определение качества воды методами химического анализа

Определение реакции воды

Определение pH с помощью универсальной индикаторной бумаги (слева направо): родник «Курдюковский», «Калм. алкоголь», артскважина №1.

Определение pH с помощью фенолфталеина (слева направо): артскважина №1, «Калм.алкоголь», родник «Курдюковский».

Результат исследования (слева направо): артскважина №1, «Калм. алкоголь», родник «Курдюковский».

Определение общей минерализации воды

Выпаривание воды

Результат исследования

Определение нитратов и нитритов

Результат исследования (слева направо): артскважина №1, «Калм. алкоголь», родник «Курдюковский».

Определение хлоридов

Результат исследования

(слева направо): артскважина №1, «Калм. алкоголь», родник «Курдюковский».

Обнаружение меди

Артскважина №1

«Калм.алкоголь» Родник«Курдюковский»

Результат исследования

Обнаружение железа

Результат исследования (слева направо): родник «Курдюковский», «Калм. алкоголь», артскважина №1.

Определение органических веществ

Результат исследования (слева направо): артскважина №1, «Калм. алкоголь», родник «Курдюковский».

Определение сульфатов в воде

Результат исследования (слева направо): артскважина №1, «Калм. алкоголь», родник «Курдюковский».

Определение карбонатной (временной) жесткости воды

Результат исследования (слева направо): «Калм. алкоголь», артскважина №1, родник «Курдюковский».