II Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЗАВИСИМОСТЬ СОЛЕНОСТИ И МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ ОТ ЕЁ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Шабалдина А.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

Понять воду - значит понять вселенную,все чудеса природы и саму жизнь.

Масару Эмото

Люди издревле селились около открытых источников воды, т.к. знали, что без воды нет жизни. Со временем потребление человеком природной воды неуклонно возрастало. Люди стали использовать воду для самых разнообразных целей – питья, приготовления пищи, стирки, уборки, во всех отраслях промышленности, для отдыха, для полива и орошения.

Мне стало интересно, а какую воду мы пьем? Ведь свойства воды зависят от многих факторов, в том числе и географического. В данной работе мы рассмотрим свойства воды с точки зрения её происхождения.

Работая над темой, я поставила перед собой цель: на основе теоретических и практических исследований проследить зависимость свойств воды от её происхождения.

Задача исследования

Проследить зависимость состава и свойств воды от её происхождения:

  • рассмотреть химический состав вод;

  • Рассмотреть органолептические показатели вод;

  • Рассмотреть загрязнение вод

  • Практически ознакомиться с методикой анализа качества воды

Объект исследования: вода из разных источников: вода из озера Чаны и вода межпластового происхождения (из водопроводного крана).

Предмет исследования: Состав и свойства воды из разных источников.

Методы исследования: теоретический и практический.

Источники проб воды

Воды в первую очередь делятся на два вида: поверхностные воды (озера, болота и т.д.) и подземные (межпластовые, грунтовые воды). Пробы брали как поверхностных вод (проба из озера Чаны), так и подземных (проба воды из-под крана). Рассмотрим формирование источников проб: Купинский район – это часть Новосибирской области, которая находится на Западно-Сибирской платформе. Западно-сибирскую платформу еще называют плитой. В нижнем палеозое на месте Салаирского кряжа образовались складчатые горы Каледонской складчатости. Предполагают, что горообразовательные процессы коснулись так – же Барабы. К концу Пермского периода на территории нашей области полностью сформировался горный рельеф. Во время Юрского периода современная область Барабы испытывала периодическое поднятие и опускание. Во время опускания наши территории затапливались морскими водами, здесь шел процесс накапливания морских осадочных пород. В конце палеогена вся территория испытала поднятие и освободилась от морских вод. В неогеновый и четвертичный период западная часть области снова погружается, особенно интенсивно погружение в районе озера Чаны. В Четвертичный период на рельеф района влияние оказали оледенения, но ледника на её территории не было. В условиях холодного сухого климата, под действием ветровой деятельности и выветривания происходило накопление толщи лёссовидных суглинков, которые при намокании самоуплотняются. Это приводит к образованию блюдцевидных понижений, куда в последствие происходит сток вод, такие понижения впоследствии превращаются в болота, или небольшие озера. Так же из –за образования лессовидных уплотнений образовывались водоносные слои на территории Барабы. Ко второй половине четвертичного периода рельеф нашей территории приобрел современные очертания. На западе области (территория Барабы ) много озер, что можно объяснить преобладанием равнинного рельефа, который определяет слабый поверхностный сток. Озера разделяют на озера с котловинами просадочного происхождения, пойменного происхождения, озера межгривных понижений, самое крупное - озеро Чаны - тектонического происхождения. Питание озер смешанное: талые, дождевые, подземные воды. Т.к. территория района расположена в полосе умеренного континентального климата, с большим среднегодовым колебанием температур и малым количеством осадков, неравномерно распределившихся по сезонам года озера не получают должного количества осадков. Осадки в области Барабы не превышают 300мм. Это причина того, что вода у нас становится солонее. Так же повышенную соленость воды можно объяснить тем, что здесь подстилающими глинами являются соленосные. Лето у нас характеризуется большим количеством поступающего солнечного тепла, из-за малой облачности. Кроме того преимущественно зеленая поверхность слабо отражает поступающую радиацию (17-18%). В летнее время увеличивается повторяемость континентальных масс тропического воздуха, что повышает температуры. Все перечисленное ранее - причина большого испарения с поверхности озер. В зимнее время температуры воздуха преимущественно не превышают -10 градусов (см. приложение). Определяются низкие температуры малым количеством поступающего тепла, из-за повсеместного снежного покрова, который отражает до 70% солнечной радиации.

Первую пробу мы брали из озера Чаны.

Озеро Чаны – это самое большое озеро в Западной Сибири, одно из крупнейших озер мира. Свое название водоем получил из тюркского языка – чан, или огромный сосуд. По утверждению ученых, озеро Чаны возникло порядка десяти-тринадцати тысяч лет назад (последнее опускание Барабы в четвертичном периоде). Первые известия об озере площадью порядка 12000 квадратных километров появились в исторических документах 16-17 веков. Но более точные данные о водоеме изложены лишь на рубеже 18 и 19 столетий географом Палласом и В. Филимоновым. Сегодня площадь озера насчитывает не более 2 тысяч кв. км., это можно объяснить тем, что осадков на территории барабы выпадает слишком мало, что бы питать такое огромное озеро.

Вторая проба воды – это вода из под крана, т.е. межпластовая.

Район находится в пределах крупного артезианского бассейна. Водоносные горизонты приурочены к четвертичным, неогеновым, палеогеновым, меловым и юрским осадочным отложениям, т.е к отложениям периодов в которые происходило затопление большей части области. Глубина залегания водоносных слоев колеблется от 1 до 2500м (см. приложение). Воды района можно подразделить на несколько видов - минеральные, термальные, грунтовые пресные, солоноватые и соленые, так же воды района богаты щелочными соединениями.

Опыты.

Проба № 1 – проба из озера Чаны, проба № 2 – вода из под крана т.е. межпластовая вода.

Запах воды определяю после кипячения и охлаждения до 20 градусов.

1. Вода из озера Чаны – слабый запах 2. Подземная вода - нет запаха

  1. Цвет воды виден не вооруженным глазом.

Вода из озера Чаны - слева - голубого цвета (это указывает на небольшое загрязнение), вода из-под крана – прозрачная.

  1. Для определения прозрачностиберу прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливается вода. Как у воды из озера Чаны, так и у воды из под крана прозрачность высокая. Проба №1 слева, проба №2 справа.

1. Вода из озера Чаны 2. Подземная вода

  1. Для определения окисляемостиберу 3 пробирки по 10 мл воды из разных источников и добавляю 3 капли 0,03% раствора КМпО4, оставляю на 20 минут.

Результат:

Малиновая окраска сохраняется во всех пробах воды. Значит вода из всех источников удовлетворительная, пригодная для использования.

  1. Для каждой пробы был проведен анализ на определение водородного показателя рН. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют pH:

Результат: Анализ дал понять, что и в той и в другой пробе вода содержит большое количество водорода и является щелочной

Вывод:

В работе мы рассмотрели два вида воды: пробу воды из озера Чаны и пробу воды и под крана, т.е. пробу поверхностных вод и вод подземных.

Обе пробы имеют высокую прозрачность, что указывает на невысокий уровень загрязнения вод. Но проба из озера Чаны имеет слабый запах и голубоватый цвет, что видно из опыта№1 и №2. Это указывает на то, что вода в озере Чаны все-таки имеет малый уровень загрязнения.

Опыт №4 показывает, что и та и другая вода пригодны для питья, так как цвет КМпО4 не изменился ни в одной пробе.

В опыте №5 мы выяснили, что вода из под крана более насыщена водородом.

Из всего этого следует, что поверхностные воды имеют больше примесей и более загрязнены, чем воды межпластового происхождения. Это обусловлено тем, что поверхностные воды имеют смешанное питание и вместе с водами питающих источников в озеро попадают примеси.

Приложение

  1. Водородный показатель (pH).

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH около 7). Значение pH воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5 – 8,5.

1. Приближенное значение pH определяют следующим образом, используя электронно-цифровая лаборатория по химии или универсальный индикатор: для этого в пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют pH:

Водородный показатель определяют по таблице

Окраска пробы воды

Водородный показатель

Розовато-оранжевая

5

Светло-жёлтая

6

Светло-зелёная

7

Зеленовато-голубая

8

   
  1. Запах.

Для определения запаха в 100 мл пробы наливают в колбу, закрывают пробкой, встряхивают, открывают и определяют запах по таблицам.

Характер запаха

Примерный род запаха

Ароматический

Огуречный, цветочный

Болотный

Илистый, тинистый

Гнилостный

Фекальный, сточной воды

Древесный

Мокрой щепы, древесной коры

Землистый

Прелый, гнилостный

Плесневелый

Затхлый, застойный

Рыбный

Рыбы, рыбьего жира

Сероводородный

Тухлых яиц

Травянистый

Скошенной травы, сена

Неопределённый

Не подходящий под предыдущие запахи

Балл

Интенсивность запаха

Качественная характеристика

0

Никакая

Отсутствие ощутимого запаха

1

Очень слабая

Обнаруживается опытным исследователем

2

Слабая

Не привлекает, не обнаруживается, если обратить внимание

3

Заметная

Легко обнаруживается

4

Отчётливая

Обращает на себя внимание, делает воду непригодной для питья (неприятной)

5

Очень сильная

Настолько сильный, что вода совершенно непригодна для питья

Хлориды

Для определения хлоридов в воде к 5 мл исследуемой воды добавляют 2-3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. По мутности раствора и выпавшему осадку оценивают содержание хлоридов.

Мутность раствора, объём осадка

Содержание хлоридов, мг/л

Опалисценция, слабая муть

1-10

Сильная муть

10-50

Хлопья, оседающие не сразу

50-100

Большой объёмистый осадок

более 100

Сульфаты

Мутность раствора, объём осадка

Содержание сульфатов, мг/л

Слабая муть через несколько минут

1-10

Слабая муть сразу

10-100

Сильная муть

100-150

Большой осадок, который сразу садится

на дно

500

Для определения сульфатов в воде к 5 мл исследуемой воды добавляют три капли 10%-ного раствора хлорида бария и три капли 25%-ного раствора соляной кислоты. По мутности раствора и количеству осадка оценивают содержание сульфатов.

Органолептические показатели воды.

1. Содержание взвешенных частиц.

Этот показатель качества воды определяется фильтрованием воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

Для анализа берется 500 мл. воды. Фильтр перед работой взвешивается. После фильтрования осадок с фильтром высушивается до постоянной массы при 105С, охлаждается в эксикаторе и взвешивается. Весы должны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы. Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяется по формуле:

(m1 – m2) • 1000/V,

где m1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г;

m2 – масса бумажного фильтра до опыта, г;

V – объем воды для анализа, л.

ПДК = 10мг/г.

2. Цвет (окраска)

При загрязнении водоема стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10 см. Диагностика цвета – один из показателей состояния водоема. Для определения цветности воды используется стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирается вода и на белом фоне бумаги определяется ее цвет (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый) – показатель определенного вида загрязнения.

3. Прозрачность.

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

Для определения прозрачности воды используется прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливается вода, подкладывается под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0,5 мм, и сливается вода до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряется высота столба оставшейся воды линейкой и выражается степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

  1. Запах.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после ее хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60ْС..

Список литературы

  • Яновский А. Славное море — озеро Чаны

  • https://ru.wikipedia.org/wiki/Чаны_(озеро)

  • Чаны (озеро) — статья из Большой советской энциклопедии.

  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0

16