Сравнительный анализ воды Карабудахкентского района

Министерство образования и науки РД
Республиканский эколого–биологический центр
Республиканский конкурс, посвящённый Всемирному дню воды
Номинация : Исследовательская работа
« Сравнительный анализ воды
Карабудахкентского района»
Выполнила: ученица 10 х/ б класса
Карабудахкентской гимназии
Гамзатова Зульфират Казбековна
Научный руководитель: учитель
биологии
Саидова Зарипат Ибнуяминовна
Карабудахкент 2014
1
Содержание:
Аннотация.
I. Введение.
1. Цель работы
2. Задачи
3. Этапы работы
4. Методы работы над проектом
II. Основная часть.
1. Исследование
2. Место проведения
3. Сроки проведения
III. Ход работы
1. Гипотеза
IV. Практическая часть
1.
Методика « Состав и качество воды».
V. Заключение.
 Выводы
 Результаты
 Практические рекомендации.
VI. Список литературы.
VII. Приложение
2
Аннотация
Цели моей работы - провести качественный анализ проб воды и дать экологическое
обоснование полученным результатам, проверить, удовлетворяет ли родниковая вода
некоторым требованиям СанПина;
донести полученную информацию до сверстников и взрослых, заставить их задуматься
о бережном отношении к воде.
В своей работе я использовала следующие методы и приёмы: проводила опыты, вела
наблюдения, а также посетила источник «Бекенез».
Неиссякаемый источник - «Бекенез».
С давних времен, Карабудахкент сравнивали с раем, где все ее уголки красивые,
уютные места, где издавна осуществлялась история, и возрождалась культура простора
нашего села. Красота его природы- все это наше богатство - всеобщее историческое
культурное наследие.
Главная достопримечательность нашего села, который можно назвать одним из чудес
света, который занимает второе место в Европе по дебиту воды, является источник
«Бекенез»
Источник «Бекенез» находится на небольшой ложбине, образованный слиянием
нескольких оврагов. Родник при выходе образует озеро, вытянутое по течению длиной
25 м и шириной 28м, глубина резервуара достигает до 1 м. Объем воды 700 м3, смена
воды происходит за 6 минут. Высота здания 8,5 м, глубина 1,5м
Эксплуатация началась в 1936 г. 1940 г «Бекенез» снабжал водой завод- двигатель
«Строй», который являлся важным стратегическим объектом государственного
значения, поскольку производил детали для оборонной промышленности. Во время
ВОВ источник «Бекенез» дважды подвергался бомбардировке немецкой авиации.
Источник находится под усиленной военной охраной, где у каждого вентиляционного
отверстия стояли военные, а чуть выше построена сторожевая будка, откуда обзор
резервуара был четко виден .
3
Введение
Вода "из-под крана" используется нами повсеместно. По данным лаборатории
питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, 90%
водопроводных сетей подают в дома воду, не отвечающую санитарным нормам.
Главная причина наличия в водопроводной воде вредных для здоровья нитратов,
пестицидов, нефтепродуктов и солей тяжелых металлов - это катастрофическое
состояние водопроводных и канализационных систем. Соединение канализационных
вод с выбросами предприятий дает добавочный эффект: к перечисленным выше
химическим составляющим питьевой воды добавляются и бактерии - кишечные
палочки, патогенные микроорганизмы, холерный вибрион и т.д. Поэтому актуальность
данной проблемы очень высока. Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно
выраженных вкуса и запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и
жесткость
воды
удовлетворяют
ПДК, то
вода централизованного источника
водоснабжения пригодна к применению.
Цель работы:
1. Провести качественный анализ проб воды и дать экологическое обоснование
полученным результатам.
2. Проверить, удовлетворяет ли родниковая вода некоторым требованиям СанПина.
Задачи:
1. Произвести отбор образцов воды.
2. Подобрать
химические
реакции,
с
помощью
которых
будем
определять
качественный состав воды.
3. провести сравнительный анализ физических и химических показателей воды;
4. Провести исследования и проанализировать полученные результаты.
Этапы работы над проектом.
1 этап - теоретический. Подбор литературы по теме.
2 этап – практический. Практическое исследование.
3 этап – обработка результатов. Подведение итогов.
4
Методы работы над проектом:
1.Наблюдение.
2.Исследование (качественный анализ воды, химический анализ воды)
Исследование
Объектами послужили образцы из источников: с. Карабудахкент источник «Бекенез»,
с.Какашура - источник «Хурса», с.Гелли источник «Геллинский» которые не
подвергались никакой предварительной обработке и фильтрации, чтобы была
возможность составить объективную картину состояния воды, используемой в быту.
Место и сроки проведения: сбор материалов проводились на родниках «Бекенез»,
«Хурса», «Гелли». Сентябрь-декабрь 2013г
Ход работы
1. Гипотеза. Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно выраженного вкуса и
запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и жесткость воды
удовлетворяют ПДК, то вода централизованного источника водоснабжения пригодна к
применению.
Методика "СОСТАВ И КАЧЕСТВО ВОДЫ"
Суточный обмен воды в организме человека составляет 2,5 л, поэтому от её качества
сильно зависит состояние человека, его здоровье и работоспособность. Различные
вещества, присутствующие в воде, придают ей запах, делают её то сладковатой, то
солёной, а то и горькой. Существует 5-балльная шкала оценки интенсивности запаха и
привкуса питьевой воды. При сомнении в качестве питьевой воды для очистки её от
примесей следует использовать специальные фильтры.
Метод физического изучения воды включает:

Исследование прозрачности воды

Определение в воде взвешенных частиц

Запах

Вкус.
Данные показатели определяются по специальным методикам.
5
Метод химического анализа включает определение:

Ионов в воде с помощью качественных реакций

рН, водородного показателя

Жесткости воды титриметрическим методом.
Определение ионов
Большинство известных элементов, входящих в состав вод в сравнительно больших
количествах, существуют в виде ионов. Для доказательства наличия этих ионов в воде
использовалась
методика
качественного
химического
полумикроанализа.
Качественный анализ пробы воды проводился на наличие в воде: катионов магния,
железа(II,III), кальция, свинца, меди; анионов брома, йода, хлора, сульфата.
Жесткость воды.
Жесткость воды обуславливается присутствием в ней солей кальция и магния. Это
общая жесткость. Она складывается из карбонатной (временной, обусловленной
присутствием гидрокарбонатов кальция и магния) и некарбонатной (постоянной,
обусловленной присутствием хлоридов кальция, Mg2+ и Fe2+). Оставшиеся в растворе
после кипячения соли обуславливают постоянную жесткость воды. Общая жесткость
воды я определила следующим образом. В коническую колбу ёмкостью100 мл с
исследуемой водой, прибавляю 5 мл аммиачного буферного раствора(NH4OH+NH4Cl)
для установления щелочной реакции, а затем 7-8 капель индикатора (эриохрома
черного). Проба окрашивается в интенсивный вишнево-красный цвет. Раствор
перемешиваю и медленно титрую 0,05 нормальным раствором трилона "Б" до
изменения окраски пробы от вишневой до синей. Это происходит из-за того, что
трилон "Б" в щелочной среде взаимодействует с ионами кальция и магния, образуя
комплексное неокрашенное соединение и вытесняя индикатор в свободном виде.
Расчет общей жесткости производят по формуле:
X= (V*N) / V1
где: V - объем раствора трилона "Б", израсходованного на титрование, мл.
N - нормальность раствора трилона "Б", мг экв/л (0.05)
V1- объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл.(100 мл)
6
Запах. Интенсивность запаха оценивается при 20 и 600С0. 100 мл исследуемой воды
при комнатной температуре наливают в коническую колбу, накрывают часовым
стеклом, встряхивают вращательными движениями, сдвигают стекло и быстро
определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 600С на
водяной бане и таким же способом оценивают запах. Данные по исследованию
представлены в таблице
Вывод: Во всех пробах запах отсутствует – это свидетельствует о хорошем качестве
воды.
Цветность. В пробирку наливают пробу воды высотой 10 см. Цветность определяют
при рассеянном свете (смотрят сверху и сбоку пробирки). Сравнивают с такой же
пробиркой с дистиллированной водой в качестве эталона. Для питья вода должна иметь
цветность не более 35 град.
Вывод: Родниковая вода оказалась бесцветнее, чем водопроводная. Данные показатели
ниже ПДК.
Прозрачность. Воду хорошо перемешивают и наливают в цилиндр ( с внутренним
диаметром 2,5 см, высотой не менее 30 см, с дном из плохо отшлифованного стекла),
который ставят над шрифтом на высоте 4 см. Просматривая шрифт сверху через столб
воды и, сливая (или доливая) воду, находят высоту столба, ещё позволяющую читать
шрифт.
30 см и выше – хорошая прозрачность.
10 см и менее – воды не пригодна для питья.
Вывод: Вода из родника «Бекенез» самая прозрачная из исследуемых образцов.
Водопроводная вода наименее прозрачна, но нет превышения ПДК.
Определение хлоридов: Для определения хлорид – ионов к 54 мл исследуемой
воды добавляли 3 капли 10 % раствора AgNO3 . В воде родника «Гелли» я увидела
слабое помутнение. Значит содержание хлорид – ионов от 1 до 10 мг на 1 л воды.
При проведении опыта с водой родника «Гелли» результат, то есть слабое
помутнение. Исследуя водопроводную воду я вновь увидела знакомый результат –
слабое помутнение.
Вывод: во всех исследуемых водах наличие хлорид – ионов.
Приведем пример качественной реакции на наличие Cl- :
FeCl3 + 3AgNO3 =3AgCl ↓+ Fe (NO3)3
Cl- + Ag+ = AgCl ↓
7
Водородный показатель.
Я взяла немного универсальной индикаторной бумаги и исследовала водородные
показатели питьевой воды. Затем сравнила с данными проведенных исследований с
помощью лакмусовой бумажки.
Вывод: Водородный показатель воды из источников, можно сказать, что вся
исследуемая вода нейтральна.
Определение железа.
В начале опыта я в пробирку поместила 2,5 мл исследуемой воды, добавила 2 капли
концентрированной азотной кислоты. Затем к полученному раствору добавила 2 капли
перекиси водорода и примерно 0,1 мл. раствора роданида калия. Провела наблюдение
за полученным результатом. При содержании 0,1 мг/л железа появляется розовое
окрашивание, а при более высоком - красное.
ПДК железа, не влияющая на санитарный режим водоема и родниковой воды - 0,5
мг/л, ПДК в питьевой воде 0,3 мг/л. Первый опыт на определение содержания железа я
ставила на воде родника «Бекенез». Результатом явилось слабо-розовое окрашивание
раствора. Так были проделаны опыты со всеми остальными исследуемыми водами.
Вывод: Во всех исследуемых пробах воды как родниковой, присутствуют катионы
железа.
Сравнительный анализ данных, полученных в ходе исследования.
Он приведен в таблице "Соответствие физико-химических показателей пробы воды
требованиям ГОСТ".
Краткая теория
1. Гипотеза. Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно выраженных вкуса и
запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и жесткость воды
удовлетворяют ПДК, то вода централизованного источника водоснабжения пригодна к
применению.
2. Изучение научной литературы.
Был проведен обзор литературы по изучению влияния качества питьевой воды на
здоровье, нормативов качества питьевой воды и образования мутагенов в результате
хлорирования воды.
3. Методика "СОСТАВ И КАЧЕСТВО ВОДЫ"
8
Суточный обмен воды в организме человека составляет 2,5 л, поэтому от её качества
сильно зависит состояние человека, его здоровье и работоспособность. Различные
вещества, присутствующие в воде, придают ей запах, делают её то сладковатой, то
солёной, а то и горькой. Существует 5-балльная шкала оценки интенсивности запаха и
привкуса питьевой воды. При сомнении в качестве питьевой воды для очистки её от
примесей следует использовать специальные фильтры.
4. Качественное определение химических элементов воды
Наличие в воде ионов кальция я смогла определить, добавив к 10мл. водной вытяжки
несколько капель 10% раствора соляной кислоты и прилив 5мл. 4%оксалата аммония,
раствор мутнеет, что свидетельствует о ничтожно малой доле содержания в воде ионов
кальция
В водную вытяжку я прилила 10% раствор азотной кислоты и 2 капли раствора нитрата
серебра, произошло образование белого хлопьевидного осадка, что помогло мне
определить наличие хлорид-ионов в количестве десятых долей процента.
Ионы Pb2+ определяют ионами S2- , образуется чёрный осадок
Pb2+ + S2- = PbS
Ионы Cu2+ тоже при взаимодействии с ионами S2- образуют чёрный осадок.
Cu2+ + S2-
=
CuS
Ионы SO42- определяют ионами Ba2+
Выпадает осадок белого цвета.
Ионы Br, Cl, Y определяют ионами Ag
Cl- + Ag+ = AgCl выпадает осадок белого цвета
Br- + Ag+ = AgBr выпадает осадок светло-жёлтого цвета
Y- + Ag+ = AgYвыпадает осадок жёлтого цвета
Выводы.
В ходе проведенного исследования было установлено:

Показатель мутности отсутствует

Каких-либо взвешенных частиц в воде не обнаружено

Проба воды не обладала привкусом и запахом

Качественный анализ пробы воды дал отрицательный результат на наличие в
воде: катионов магния, железа(II,III), свинца, меди; анионов, брома, йода;
сульфатов

Жесткость воды была получена в пределах 4-4.5 моль/литр.
9
Таким образом, можно сделать вывод о том, что пробы воды, взятые из источников:
с.Карабудахкент- источник«Бекенез», с.Какашура- источник «Хурса», с.Геллиисточник «Геллинский» соответствуют требованиям ГОСТ согласно тем критериям, по
которым проводилось исследование, а, значит, наша гипотеза подтвердилась.
В результате проделанной работы решены все поставленные задачи в ходе изучения
основных родников Карабудахкентского района.
Нами сделаны следующие выводы:
1. При изучении качественного состава родниковых вод были опытным путем
определены хлорид-ионы, водородный показатель и катионы железа (III). При
изучении органолептических показателей родниковых и водопроводной вод были
опытным путем определены запах, цветность и прозрачность.
2. При проведении сравнительного анализа физических и химических показателей
родниковой
воды установлено, что вся исследуемая вода соответствует
государственным стандартам, то есть не превышает ПДК. Следовательно, такую
воду можно применять без предварительной очистки.
3. В ходе изучения литературы мы много нового узнали о родниках, методах
исследования родниковой воды, факторах, влияющих на качественный и
количественный состав родниковой воды, влиянии отдельных микроэлементов на
здоровье человека.
Норма хлорид-ионов наблюдается в пробах водопроводной и родниковой воды из
родников Карабудахкентского района. Хлорид-ион — самый распространенный в
организме человека анион, который играет важную роль в обеспечении осмотического
давления межклеточной жидкости и крови и поддержании водно-электролитного
баланса. Роль рН в нашей жизни исключительно велика. Наш организм нормально
функционирует только тогда, когда способен поддерживать определенный уровень рН
в крови и в других тканевых жидкостях. По данным японских исследователей питьевая
вода с pH выше 6,5-7 увеличивает показатели продолжительности жизни населения на
20-30%.
Практические рекомендации.
В ходе обзора литературы по данной теме, а также в результате наших исследований
можно дать практические рекомендации по использованию родниковой воды.
Польза родниковой воды:
10
- благодаря естественной фильтрации, она полностью сохраняет свои природные
качества, структуру и свойства;
- ее не обеззараживают хлором, не озонируют, не подвергают иному физикохимическому воздействию, не добавляют микроэлементы и всевозможные добавки;
- в ней много кислорода.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. «Вода и жизнь на Земле» - М; Наука, 1981.
2. Петрянов И.В. «Самое необыкновенное вещество в мире », М, Педагогика, 1975г.
3. Синюков В.В. «Вода известная и неизвестная», М, Знание, 1987г.
4. Вода питьевая. Государственные стандарты. Методы анализа. М: ИПК.
Издательство стандартов, 1996.
5. ГН-1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде
водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН
2.1.5.1315-03
6. Руководство по контролю качества питьевой воды. - ВОЗ. - Женева. -1994.-T. l -c .255.
7. СП-1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества СанПиН
2.1.4.1074-01.
Приложение №1
Рис 1. Качество воды.
11
Таблица №1
Санитарно-гигиеническое исследование Сентябрь 2013г
Результаты исследований
Гигиеническ
Определяемые
«Бекенез «Хурси» «Гелли»
ий норматив »
показатели
20.09.13
Единицы
18.09.13 06.09.13 измерени методы
г
г
я
исследован
ий
г
Запах
2
2
2
2
баллы
Привкус
2
2
2
2
баллы
Цветность
20 (35)
9
10
9
град
Мутность
2.6 (3,5)
0,5
0,2
7,7
ЕМФ
Нитраты
45
0,1
0,1
0,1
Мг/л
Нитриты
Не более 3
0,002
0,002
0,003
Мг/л
Железо
0,3 (1)
0,25
0,21
2,7
Мг/л
Хлориды
350
53
41
49
Мг/л
0,002
0,01
0,002
Мг/л
5
0,31
0,35
0,36
Мг/л
Сухой остаток
1000
450
550
270
М г/л
Жесткость
7 (10)
4,3
4
2,7
ож
Аммиак(поазот Не более 2
НД на
у)
Окисляемость
Перманганатн
ая
общая
Таблица № 2
Санитарно-гигиеническое исследование Октябрь 2013г
Результаты исследований Октябрь 2013 г
Гигиеническ
Определяемые
«Бекенез «Хурси» «Гелли»
ий норматив »
показатели
24.10.13
Единицы
НД на
23.10.13 03.10.13 измерени методы
г
г
я
исследован
ий
г
Запах
2
2
2
2
Привкус
2
2
2
2
Цветность
20 (35)
10
10
9
12
Мутность
2.6 (3,5)
1,2
0,3
0,7
Нитраты
45
0,1
0,1
0,1
Нитриты
Не более 3
0,002
0,002
0,002
Железо
0,3 (1)
0,25
0,1
0,1
Хлориды
350
53
36
49
0,02
0,02
0,03
5
0,38
0,38
0,35
Сухой остаток
1000
430
340
450
Жесткость
7 (10)
3,1
3,5
4,2
Аммиак(поазот Не более 2
у)
Окисляемость
Перманганатн
ая
общая
Таблица №3
Санитарно-гигиеническое исследование Ноябрь 2013г
Результаты исследований Ноябрь 2013 г
Определяемые
Гигиеническ «Бекенез»
«Хурси»
«Гелли»
ий норматив 24.11.13г
14.11.13г 13.11.13г
показатели
Единицы НД на
измерен
методы
ия
исследо
ваний
Запах
2
2
2
2
Привкус
2
2
2
2
Цветность
20 (35)
10
10
10
Мутность
2.6 (3,5)
1,2
1,3
2,2
Нитраты
45
0,1
0,1
0,1
Нитриты
Не более 3
0,002
0,003
0,002
Железо
0,3 (1)
0,21
0,21
0,1
Хлориды
350
52
50
5,3
0,02
0,02
0,02
0,38
0,38
0,33
Аммиак(поазот Не более 2
у)
Окисляемость
5
Перманганатн
ая
13
Сухой остаток
1000
430
640
500
Жесткость
7 (10)
3,1
5,7
4
общая
Таблица №4
Санитарно-гигиеническое исследование Декабрь 2013г
Результаты исследований Декабрь 2013 г
Определяемые
Гигиеническ «Бекенез»
«Хурси»
«Гелли»
ий норматив 09.12.13г
12.12.13г 12.12.13г
показатели
Единицы НД на
измерен
методы
ия
исследо
ваний
Запах
2
2
2
2
Привкус
2
2
2
2
Цветность
20 (35)
10
10
9
Мутность
2.6 (3,5)
0,2
2,1
1,4
Нитраты
45
0,1
0,1
0,1
Нитриты
Не более 3
0,002
0,003
0,002
Железо
0,3 (1)
0,1
0,1
0,1
Хлориды
350
51
52
48
0,03
0,03
0,02
5
0,33
0,36
0,36
Сухой остаток
1000
550
310
410
Жесткость
7 (10)
5,5
2,8
4,3
Аммиак(поазот Не более 2
у)
Окисляемость
Перманганатн
ая
общая
14
Бактериологические исследование
Результаты исследований
Определяемые
Гигиеническ «Бекенез»
«Хурси»
«Гелли»
ий норматив 11.12.13г
14.12.13г 13.12.13г
показатели
Единицы НД на
измерен
методы
ия
исследо
ваний
Общие
Не доп
Не
колиформные
обнаруж
бактерии
ено
Термотолеран
Не доп
20
7
В 100
мл/л
Не
Не
Не
тные
обнаруж
обнаруже обнару
колиформные
ено
но
жено
19
59
70
В 100
мл/л
бактерии
Общее
50
микробное
Кое в 1
мл
число (37)
Колифаги
Не доп
Не
Не
Не
обнаруж
обнаруже обнару
ено
но
Боев 100
мл
жено
Рис.1
Отбор образцов воды с источника « Бекенез»
15
Рис.2 Автор проекта
Рис. 4 Санитарно-гигиеническая лаборатория, где проверяют качество питьевой воды.
Рис .5 Анализ проб воды
16
17