Загрузил nspdonetsk

Первооткрыватель-2020 Ловягина М.А. МБОУ УВК Школьная академия

реклама
Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
учебно-воспитательный комплекс «Школьная академия»
города Бахчисарай Республики Крым
Республиканский конкурс природоведческих исследовательских проектов
«Первооткрыватель» для учащихся 1-4 классов в 2020 году
Номинация «Исследовательский проект»
Секция «Химия в быту»
Тема работы:
«Измерение электропроводности различных видов воды
г. Бахчисарая»
работу выполнила
Ловягина Мария Александровна
18.11.2010 года,
обучающаяся
Муниципального бюджетного
общеобразовательного учреждения
учебно-воспитательный комплекс
«Школьная академия»
г. Бахчисарай Республики Крым
3 – Е класса
Руководитель работы:
Санкичева Алие Рефатовна
учитель начальных классов
+7978 819 68 23
2020 год. Бахчисарайский район
Оглавление
1 Словарь основных понятий, используемых в работе
3
2 Введение
2.1 Вода в жизни человека
3
2.2 Обеспечение водой Крыма
3
2.3 Удельная электрическая проводимость воды
4
3. Практическая часть
3.1 Изучение влияния различных веществ в воде на УЭП
4
3.2 Измерение УЭП водопроводной воды
7
3.3 УЭП проб природной воды в районе Бахчисарайского водохранилища 8
4 Список использованных источников и литературы
9
5 Приложения
10
2
1 Словарь основных понятий, используемых в работе
Качество воды – совокупность ее свойств, обусловленных характером и
концентрацией содержащихся в воде примесей.
Удельная электрическая проводимость – способность вещества
проводить электрический ток или перемещать электрические заряды в нем.
Дистиллированная вода – вода, очищенная от растворённых веществ
(солей) путём перегонки водяного пара и его конденсации.
Пресная вода – вода из источников суши Земли, неморская, с небольшим
содержанием солей – вода рек, озёр, ледников, подземные воды.
Соли – сложные вещества, состоящие из ионов металлов и кислотных
остатков. К ним относятся, например, поваренная соль (натрий хлористый) и
пищевая сода (натрия гидрокарбонат).
2 Введение
2.1 Вода в жизни человека
Вода играет очень важную роль в повседневной жизни человека, она
нужна не только для питья и приготовления пищи, но и для полива
сельскохозяйственных растений, для того, чтобы поить скот, широко
используется на заводах. Много воды в быту расходуется на мытье посуды и
стирку одежды.
Также вода используется для обогрева жилья – она течёт в трубах и
батареях от котельной в квартиру или в системе автономного отопления.
2.2 Обеспечение водой Крыма
В России есть большие запасы пресной воды, но они неравномерные.
Очень много рек и озёр в Сибири. на севере нашей страны. А южные районы
часто засушливые и воды меньше. Наш полуостров Крым со всех сторон
окружён морем (Чёрным и Азовским), а большие, полноводные реки в Крыму
отсутствуют.
Когда Крым входил в состав Украины, его водоснабжение
обеспечивалось на 83,5% из Северо-Крымского канала водой реки Днепр.
Остальные источники для питья и сельского хозяйства были внутренние,
крымские: речные воды – 9,5%, подземные воды – 6,6%, опреснённые морские
воды – 0,4% [1].
После 2014 года, когда Северо-Крымский канал был перекрыт, остались
только крымские источники. Из-за нехватки воды в первую очередь пострадало
сельское хозяйство, особенно Северного Крыма, где практически нет рек. В
этой части Крыма появилась дополнительная проблема: почва стала засоляться
3
морскими водами возле побережья. Раньше днепровская вода вымывала соли из
почвы, теперь происходит наоборот.
2.3 Удельная электрическая проводимость воды
Проблема нехватки пресной воды на полуострове привела к тому, что
учёными изучаются все возможные источники воды и изучается пригодность
воды для нужд людей [2].
Качество воды для питья и сельского хозяйства проверяют по
прозрачности, цвету, кислотности, наличию в воде загрязнений и солей. Вода с
большим количество растворённых солей непригодна для питья человека и
животных, ей нельзя поливать растения, которые привыкли к пресной воде.
Поэтому измерение количества солей в воде очень важно для того, чтобы
определить пригодность воды для бытовых нужд и сельского хозяйства.
Удалить соли из морской воды, чтобы использовать такую опреснённую воду,
можно, но очень дорого и нужны большие затраты электроэнергии. Поэтому
такой способ в Крыму почти не используется. Может быть, более дешёвые
способы удалять соли из морской воды, которой окружён весь полуостров,
появятся в будущем.
Один из быстрых способов оценить засолённость воды, то есть
количество растворённых в ней солей – измерить её удельную электрическую
проводимость. Чем больше в воде растворено солей, тем лучше вода проводит
электрический ток. Специальным прибором – кондуктометром – можно
измерить способность воды проводить ток. Она называется удельная
электрическая проводимость (УЭП) и измеряется в микроСименсах на
сантиметр, сокращённо мкСм/см, или миллиСименсах на сантиметр (мСм/см).
Один миллиСименс = 1000 микроСименсов.
Целью этой работы было измерение удельной электрической
проводимости различных видов воды г. Бахчисарая.
Задачи, которые мы поставили перед собой – научиться определять
УЭП на кондуктометре, изучить, как влияют на УЭП воды различные
вещества, отобрать пробы водопроводной и природной воды в
г. Бахчисарае для их сравнения по электропроводимости.
В своей работе мы использовали водопроводную воду, кондуктометр
Hаnna HI 8733, весы технические с точностью измерения 0,01 грамма, мерный
цилиндр, перегонную установку, соль поваренную, соду пищевую, сахар-песок.
Были отобраны пробы природной воды.
4
3 Практическая часть
3.1 Изучение влияния различных веществ в воде на УЭП
Мы проверили, как добавление в воду различных веществ изменяет её
удельную электрическую проводимость (УЭП). Мы растворяли вещества,
которые есть в каждом домашнем хозяйстве – поваренную соль, пищевую соду
и сахар-песок. Но сначала мы получили воду без солей (обессоленную) с
помощью перегонки.
Для перегонки водопроводную воду наливали в перегонную установку
(Приложение 1) и кипятили на газовой плите. Пар от кипящей воды
поднимался по металлической трубе и после прохождения холодильника
превращался опять в жидкую воду. Соли при этом не испарялись и оставались в
перегонной установке, поэтому полученная вода была без солей. Таким
образом мы получили примерно 3 литра перегнанной (дистиллированной)
воды, её УЭП была равна 6,2 мкСм/см. Это очень малая электропроводимость,
природная вода обычно имеет УЭП в сотни раз больше.
Нам было удобно брать для измерения по 60 мл воды в пластиковый
флакон, этого количества как раз достаточно, чтобы правильно погрузить щуп
кондуктометра. Объём воды мы измеряли стеклянным мерным цилиндром.
Для начала мы изучили, как добавки поваренной соли к
дистиллированной воде изменяют УЭП. В сухих чистых флаконах мы
взвешивали на технических весах добавки соли (мелкая «Экстра) от 0,1 грамма
до 0,4 грамма, приливали во флакон 60 мл воды, закрывали крышкой и
тщательно перемешивали до полного растворения соли, после чего измеряли
УЭП. Результаты измерений занесены в таблицу 1.
Таблица 1 – Зависимость УЭП воды от добавки соли
Добавка соли к 60 мл воды,
грамм
УЭП, мСм/см
0,10
3,91
0,19
6,20
0,30
10,72
0,35
12,30
0,40
14,80
Из таблицы видно, что добавки соли к воде увеличивают УЭП, что можно
также изобразить на графике (диаграмме) для наглядности. График строили на
миллиметровой бумаге (Приложение 5) и в компьютере в программе Excel:
5
Таким же образом изучали и влияние на УЭП и растворённой соды
пищевой – это вещество не только используется в домашнем хозяйстве, но и
есть обычно в природной воде в растворённом состоянии.
Таблица 2 – Зависимость УЭП воды от добавки соды
Добавка соды к 60 мл воды,
грамм
УЭП, мСм/см
0,10
2,80
0,20
4,40
0,30
6,10
0,39
7,20
Из таблицы и графика видно, что добавки соды к воде дают меньшую
элктропроводимость, чем добавки соли:
Например, добавка 0,30 граммов соли к 60 мл воды даёт УЭП 10,72
миллиСименса/см, а такого же количества сода – только 6,10 миллиСименса/см.
Это означает, что если брать растворы воды только с одним каким-то
веществом, то можно предсказывать, какая будет УЭП при добавлении
известной добавки вещества, или наоборот, по измеренной УЭП определить,
сколько вещества в воде растворено. Но если брать воду природную, то точно
это сделать нельзя, потому что в природной воде растворены разные вещества,
с разной способностью изменять УЭП.
Третье вещество – сахар – не давало при растворении сильного
увеличения электрической проводимости воды. Мы подбирали на приборе
подходящий диапазон, и обнаружили, что растворы сахара дают УЭП в
диапазоне микроСименсов/см, а не миллиСименсов/см, то есть примерно в 1000
раз меньше, чем соль и сода.
Таблица 3 – Зависимость УЭП воды от добавки сахара
Добавка соды к 60 мл воды, грамм
0,10
0,20
0,30
0,41
УЭП, мкСм/см
8,4
10,1
8,8
9,9
6
На диаграмме это тоже видно:
Такое разное поведение соли, соды и сахара связано с тем, что соль и сода
в воде распадаются на ионы и именно движение ионов в растворе обеспечивает
электропроводимость. Сахар же на ионы не распадается.
3.2 Измерение УЭП водопроводной воды
В г. Бахчисарае поставка питьевой воды обеспечивается центральным
водопроводом. Мы отобрали образцы питьевой воды из двух районов, а также
пробу «ржавой» воды жёлтого цвета после ремонтных работ в сети
водоснабжения.
Как видно из таблицы 4, УЭП воды из разных районов г. Бахчисарая
несколько отличается, а в «ржавой воде» гораздо больше, вероятно, из-за
«добавки» солей железа из труб, которые повышают электропроводимость.
Таблица 4 – УЭП водопроводной воды г. Бахчисарая
Место отбора воды
ул. Мира, квартира многоквартирного дома
6-й микрорайон, частный дом
ул. Мира, квартира многоквартирного дома
(«ржавая вода»)
Дата отбора
29.02.2020г.
29.02.2020г.
УЭП, мкСм/см
777
836
26.02.2020г.
1149
3.3 УЭП проб природной воды в районе Бахчисарайского водохранилища
Важным элементом в обеспечении крымских потребителей водой, как для
пищевых и бытовых нужд, так и для сельского хозяйства, являются
водохранилища [3]. На окраине Бахчисарая в 1935 году было построено
Бахчисарайское водохранилище. Его называют также Эгиз-Оба по названию
двух рядом стоящих холмов (Эгиз Обалар, Холмы-близнецы на
крымскотатарском языке). Вначале воду этого водохранилища использовали и
для питьевых нужд, и для сельского хозяйства, но со временем из-за
загрязнения питающей его реки Кача стали использовать только для полива [4].
7
Мы отобрали пробы воды из района Бахчисарайского водохранилища, в
трёх местах: из реки Кача, из самого водохранилища возле дамбы и из канала,
по которому вода поступает из Качи в водохранилище (Приложения 2 и 3).
Пробы отбирали в 3 флакона в каждом месте отбора и измеряли УЭП в тот же
день (23.02.2020 г.) Результаты измерений представлены в Таблице 5.
Таблица 5 – УЭП природной воды в районе Бахчисарайского
водохранилища
УЭП, мкСм/см
Место отбора
проба 1
проба 2
проба 3
среднее
р. Кача
760
755
753
756
Водохранилище
457
480
483
473
Канал
606
657
676
646
Из таблицы 5 видно, что электропроводимость воды самого
водохранилища ниже, чем питающего его канала и реки Кача. Это может быть
связано с подпиткой его какими-то водами с малым содержанием солей,
например, дождевой водой в осенне-зимний период. Но точно это пока
неизвестно.
Также видно, что по содержанию солей вода водохранилища даже лучше
водопроводной воды г. Бахчисарая – электропроводимость ниже и солей
содержится меньше. Однако загрязнение водохранилища другими веществами,
кроме солей, может делать эту воду непригодной для водоснабжения города,
это нужно дополнительно проверять другими способами.
А вот для орошения растений в сельском хозяйстве эта вода очень даже
хороша, так как не засоляет почву.
В заключение нужно сказать, что все источники воды в Крыму требуют
тщательного изучения и бережного отношения.
Выводы из нашей работы:
1. Различные вещества, растворённые в воде, в разной степени влияют на
её электропроводимость.
2. Измерение удельной электропроводимости служит простым способом
приблизительно оценить содержание солей в образцах природной и
водопроводной воды и позволяет быстро выявить загрязнение воды, например,
ржавчиной.
3. УЭП образцов из реки Кача и Бахчисарайского водохранилища
находится примерно на уровне водопроводной воды г. Бахчисарая.
8
4 Список информационных источников
1. Павлов И.Е. Вода – жизненно необходимый и дефицитный товар на
примере Крыма / И.Е. Павлов, С.А. Павлова, К.Р. Магдеева, В.В. Ложкин
// Sciences of Europe. – № 11 (11), 2017. – С. 3–5.
2. Иванютин Н.М. Изучение пригодности водных ресурсов юго-восточного
Крыма для питьевых нужд / Н.М. Иванютин, С.В. Подовалова // Экология
и строительство. – №2, 2018. – С. 4–10.
3. Салиев Э.И. Возможности использования ресурсов пресной воды для
централизованного водоснабжения республики Крым / Э.И. Салиев,
А.Е. Сушкова, З.С. Велиляева // Строительство и техногенная
безопасность. – №2 (54), 2016. – С. 50–53.
4. Волосухин Я.В. Сейсмостойкость откосов плотины и дамбы
Бахчисарайского водохранилища в Крыму // Международный научноисследовательский журнал. – № 1 (91), 2020. – С. 57–62.
9
Приложение 1 – Дистилляция воды в перегонном кубе и измерение УЭП
10
Приложение 2 – Карта отбора проб природной воды в районе Бахчисарайского
водохранилища
11
Приложение 3 – Отбор проб воды в реке Кача, Бахчисарайском водохранилище
и канале из Качи в Бахчисарайское водохранилище
12
Приложение 4 – Отобранные пробы природной воды в районе
Бахчисарайского водохранилища
13
Приложение 5 – Диаграммы зависимости УЭП от добавок соли, соды и сахара
14
Скачать