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

ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ПОСЁЛКАХ КРАСНОЯРСКОГО РАЙОНА САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
Абрамов А.С.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования: Загрязнение водной среды является глобальной экологической проблемой. В водоемах увеличивается содержание веществ антропогенного происхождения, которые являются потенциальной угрозой для живых организмов. Интересным, на наш взгляд, является изучение воздействия загрязнения воды на здоровье человека, поскольку вода служит участником всех биохимических процессов. Этим и объясняется актуальность выбранной темы исследования. В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению, вода из них непригодна для питья.

Практическая значимость: Накопленные в ходе нашего исследования материалы и их анализ позволяют сравнить качество питьевой воды в разны населённых пунктах Красноярского района.

Гипотеза: Техногенное загрязнение воды оказывает влияние на её качество. Центрами такого воздействия являются населённые пункты.

Новизна: Впервые изучено качество воды в посёлках Красноярского района в п. Водино-сад, п.Водино-Подлесное.

Цель работы: проведение анализа качества воды в п. Водино-сад, п.Водино-Подлесное Красноярского района.

Задачи исследования:

  1. Изучить органолептические и химические показатели воды;

  2. На основе полученных данных сделать предположение о качестве воды и её воздействии на здоровье людей;

  3. Предложить рекомендации по улучшению качества питьевой воды.

I.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1.Антропогенное загрязнение пресных водоёмов

В настоящее время загрязнение водной среды приобретает глобальной характер. Это особенно опасно в условиях вероятного нарастания дефицита пресной воды во многих регионах и странах мира. По данным ООН около одного миллиарда человек живет в условиях постоянного дефицита пресной воды, к 2050 году их количество достигнет 6,3 млрд. человек [7], [1].

Территория России – один из наиболее богатых водными ресурсами регионов мира [4], [5]. Однако рост техногенной нагрузки приводит к загрязнению водоемов и истощению запасов пресной воды. В настоящее время все больше внимания уделяется появлению в водоемах веществ антропогенного происхождения, токсичных для большинства живых организмов уже в малых концентрациях [2]. По объему загрязнения, биологической и экологической опасности наибольшую важность представляют ТМ, засоление, сброс сточных вод промышленных предприятий.

1.2.Значение воды в природе

Вода – важный минерал на Земле, который нельзя заменить никаким другим веществом. Вода насыщает атмосферу кислородом, является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли, способствует возникновению жизни на планете. Живые существа содержат до 80-90% воды, а потеря 10–20% приводит к их гибели [8], [11].

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частицы. Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников [10], [6] .

1.3.Источники загрязнения воды

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть попадает в воду в результате естественных выходов в районах залегания. Но основные источники связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию занимают токсичные синтетические вещества. Они находят широкое применение в промышленности, транспорте, коммунально-бытовом хозяйстве [3]. Из других загрязнителей необходимо назвать тяжёлые металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм [14], [9].

Производство без очистных сооружений, применение ядохимикатов, удобрений (азота, фосфора, калия) приводят к загрязнению водного бассейна, в результате попадания ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий, животноводческих ферм в подземные воды, а так же с канализационными стоками, и, частично, с атмосферными осадками. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний [13], [11].

II.МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1.Характеристика района исследования

Исследования проводились в населённых пунктах, расположенных в пределах Красноярского района Самарской области. Район насчитывает около 90 населенных пунктов и его территория района составляет 2310 км2. Имеются городские и сельские поселения. В районе проживает более 53 тыс. человек, согласно переписи населения на 2010 г.

Красноярский район славится своей экономикой. Здесь активно развивается сельскохозяйственное производство зерна, подсолнечного масла, богат ассортимент продукции животноводства. Сельскохозяйственную продукцию производит больше двадцати заводов различного статуса и типажа, а так же около 140 фермерских хозяйств. Садоводческой продукцией занимается крупнейшее предприятие ОООКХ «Старобуянское». Имеются богатые залежи полезных ископаемых, активно добывают нефть (около 300 скважин), щебень и строительный песок.

2.2.Методы исследования

В ходе проведённых исследований анализировались органолептические (определение прозрачности, запаха, цветности, воды) и химические показатели качества воды (водородный показатель (pH), жёсткость, содержание нитратов, хлоридов, сульфатов, карбонатов, сероводорода, органическое вещество) [12]

Органолептические показатели воды

Определение прозрачности воды

Опыт 1

Воду хорошо перемешали и налили в высокий цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см. Цилиндр установили неподвижно над стандартным шрифтом на высоте 4 см. Просматривая шрифт сверху через столб воды и сливая или доливая воду в цилиндр, находим высоту столба воды, позволяющую читать шрифт. Вода прозрачная во всех пробах.

Опыт 2

Определение запаха воды

Интенсивность запаха также оценивается при 200С и 600С по 5–бальной шкале.

100 мл исследуемой воды при комнатной температуре налили в колбу вместимостью 150–200 мл с широким горлом, накрыли пробкой, встряхнули вращательным движением, открыли пробку и быстро определили характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагрели до 600С на водяной бане и также оценивают запах. Все образцы запаха не имели.

Таблица 1

Характер запаха воды естественного происхождения

Характер запаха

Примерный род запаха

Ароматический

Огуречный, цветочный

Болотный

Илистый

Гнилостный

Сточной воды

Древесный

Мокрой щепы, древесной коры

Землистый

Прелый, свежевспаханной земли, глинистый

Плесневелый

Затхлый, застойный

Рыбный

Рыбы, рыбьего жира

Сероводородный

Тухлых яиц

Травянистый

Скошенной травы, сена

Неопределённый

Не подходящий под предыдущие определения

Таблица 2

Интенсивность запаха воды

Балл

Интенсивность запаха

Качественная характеристика

0

Отсутствие ощутимого запаха.

1

Очень слабая

Запах, не поддающийся обнаружению потребителем, но определяемый в лаборатории опытным исследователем.

2

Слабая

Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживается, если на него обратить внимание.

3

Заметная

Запах, легко обнаруживается.

4

Отчётливая

Запах, обращает на себя внимание и делает воду непригодной для питья.

5

Очень сильная

Запах сильный, вода непригодна для питья.

Опыт 3

Определение цветности воды

Цвет испытуемой воды устанавливают, наливая её в стеклянный цилиндр и рассматривая на фоне белого листа бумаги при дневном освещении сверху и сбоку. Все образцы воды бесцветны.

Химические показатели воды.

Опыт 4

Определение жёсткости воды

Расчёт концентрации карбонат– и гидрокарбонат–ионов

Определяли временную жёсткость

В начале определили концентрацию карбонат–ионов: в колбу налили 10 мл воды, добавляют 5–6 капель фенолфталеина. У нас получилась розовая окраска, поэтому пробу титровали 0,05Н раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Расчёт вели по формуле которую вы видите на слайде.

Затем определили концентрацию гидрокарбонат–ионов: к новой пробе воды добавили 1–2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобретает жёлтую окраску пробу титровали 0,05Н раствором соляной кислоты до перехода от жёлтой окраски к розовой. Расчёт вели по формуле которую вы видите на слайде.

Карбонатную жёсткость рассчитывают, суммируя значения концентрации карбонат – и гидрокарбонат–ионов по формуле

Опыт 5

Определение содержания нитратов в воде.

Каплю испытуемой воды поместили на предметное стекло и добавили 3 капли раствора дифениламина в серной кислоте. Появилась синей окраска, значит в воде есть нитраты. Интенсивность окраски зависит от концентрации нитрат–ионов.

Опыт 6

Определение содержания органических веществ в воде

Вода, проходя через почву, растворяет некоторые органические соединения.

В пробирку поместили 12 мл исследуемой воды, прилили пипеткой 23 капли 1% раствора перманганата калия и нагрели до кипения. Исчезновение окраски перманганата калия или побурение исследуемой воды будет указывать на присутствие в ней органических веществ.

Опыт 7

Определение содержания хлорид–ионовв воде

В пробирку налили 5 мл воды и добавили 3 капли 10% раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяли по осадку или помутнению.

Опыт 8

Определение водородного показателя (pH) воды

Налили в пробирку 2 мл исследуемой воды добавить 1–2 капли индикатора (прибор Алямовского). Изменившуюся окраску сравнить со стандартной шкалой.

Опыт 9

Определение содержания сульфат–ионовв воде

В пробирку налили 1 мл исследуемой воды, 5 мл р–ра соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5% раствора хлорида бария, перемешивают.

По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути – концентрация сульфат – ионов.

Опыт 10

Определение содержания сероводорода и его солей в воде

Чистая вода содержит сероводород, это свидетельствует о значительном содержании в ней разложившихся органических веществ.

В пробирку налить испытуемую воду и добавили по каплям раствор йода. О наличии в воде сероводорода свидетельствует помутнение жидкости.

III.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Данные химического анализа воды приведены в табл. 3.

Таблица 3

Качественный анализ воды

Органолептические показатели

Показатели качества воды

Нормы содержания веществ в воде, мг/л /

жёсткость - ммольэкв./л

Водино - сад

Водино –Подлес-ное

1

Прозрачность воды

-

прозрачная

прозрачная

2

Запах

-

древесный

-

3

Цветность воды

-

бесцветная

бесцветная

Таблица 4

Качественный анализ воды

Химические показатели

Показатели качества воды

Нормы содержания веществ в воде, мг/л /

жёсткость - ммольэкв./л

Водино - сад

Водино –Подлесное

4

Водородный показатель (рН)

6,5–8,5

7,2

7,2

5

Жёсткость воды

7

13,3

18,2

6

Содержание нитрат-ионов

45

50

-

7

Содержание хлорид-ионов

350

10

50

8

Содержание сульфат-ионов

500

-

-

9

Содержание карбонат-ионов

-

-

-

10

Содержание сероводорода

-

-

-

11

Содержание органических веществ

-

-

-

В результате физико-химических исследований образцов нами было установлено, что вода по всем показателям, за исключением жёсткости и содержания хлорид-ионов соответствует нормам питьевой воды СанПиН. Это говорит о том, что природа создала сбалансированный источник питьевой воды. Возможно, что вода проходит качественную очистку на очистных сооружениях.

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН=7). Величина рН воды в водоемах хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируются в пределах 6,5–8,5. В большинстве природных вод водородный показатель соответствует этому значению и зависит от соотношения концентраций свободного диоксида углерода и гидрокарбонат-ионов. Полученные данные показывают, что значение данного показателя во всех пробах соответствует норме.

Жёсткость варьируется в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, а также от сезона года. При жёсткости до 4 ммольэкв./л вода считается мягкой; 4–8 ммольэкв./л – средней жесткости; 8–12 ммольэкв./л – очень жесткой. Величина жёсткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммольэкв./л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы – до 10 ммольэкв./л. Можем отметить, что по воде около автодороги превышение значения данного показателя составляет 2,8 раза, по воде, взятой пос. Малая Царевщина – в 3,1 раза, пос. Водино – 1,9–2,6 раза.

Употребление жёсткой воды приводит к возникновению заболеваний почек, приводит к отложению камней, поэтому необходимо перед употреблением умягчать воду.

В исследуемых образцах, за исключением воды, взятой из пос. Водино (Подлесное), обнаружены нитрат-ионы. Причём, их содержание приближается к значениям ПДК, или превышает их в 2,2 раза (около автодороги). Загрязнение воды нитрат-ионами носит техногенный характер возможно связано с тем что раньше здесь находились сельско хозяйственные угодья колхоза и интенсивное использование азотных удобрений привело к загрязнению почвы. Из почвы нитраты попали в подземные воды. Употребление воды, содержащей нитрат-ионы приводит к возникновению онкологических заболеваний.

Содержание хлорид-ионов в исследованной воде не превышает значений ПДК по воде (350 мг/л), что соответствует норме, поскольку в природной воде данные ионы всегда встречаются. В то же время употребление воды с содержанием Cl- приводит к возникновению ряда заболеваний, например онкологических, поэтому необходимо перед употреблением очищать воду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наши исследования показали, что вода по всем показателям, за исключением жёсткости, содержания нитрат-ионов и хлорид-ионов соответствует нормам питьевой воды СанПиН. Это говорит о том, что природа создала сбалансированный источник питьевой воды.

Употребление жёсткой и воды с повышенным содержанием нитрат-ионов и хлорид-ионов влияет на здоровье населения, поэтому необходимо очищать воду от данных примесей.

Для улучшения качества питьевой воды следует её кипятить перед употреблением, для приготовления пищи и питья использовать отстоявшуюся воду, контролировать санитарное состояние водоемов и водозаборов, соблюдать чистоту и не мыть машины на данных территориях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Банников, А. Г. Основы экологии и охрана окружающей среды / А.Г. Банников. – М.: Колос, 1996. 304 с.

  2. Бучельников, М. А. Химическое загрязнение ряда водоемов г. Новосибирска / М.А. Бучельников // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2012. – №2. – С. 345–348.

  3. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. Справочные материалы / Т.В. Гусева, Я.П. Молчанова, Е.А. Заика, В.Н. Винниченко, Е.М. Аверочкин – М.: Изд-во «Эколайн», 2000. 74 с.

  4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2011 году. – М.: НИА-Природа, 2012. – 351 с.

  5. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2012 году. – М.: НИА-Природа, 2013. – 450 с.

  6. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды / Под ред. Л.К. Исаева – СПб.: Эколого-информационный центр «Союз». 1998. 896 с.

  7. Методические основы оценки антропогенного влияния на качество поверхностных вод. – Л.: Гидрометиздат, 1981. 285 с.

  8. Одум, Ю. Экология. М.: Мир, 1986. 329 с.

  9. Орлов, Д. С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб.пособие для вузов / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская – М.: Изд-во «Высшая школа», 2002. 333 с.

  10. Охрана окружающей среды / Под ред. С.В. Белова. – М.:Изд-во «Высшая школа», 1991. 319 с.

  11. Родзин, В. И. Основы экологического мониторинга / В.И. Родзин. – М.: Изд-во «Мир», 1988. 260 с.

  12. Семенов, А. Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / А.Д. Семенов. – Л., 1977. – 218 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Определение общей жёсткости воды

Приложение 2

Определение содержания нитрат-ионов в воде

Приложение 3

Определение содержания хлорид-ионов в воде

Приложение 4

Определение содержания органических веществ в воде

19