close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Районная учебно-исследовательская конференция
«Юность Поморья»
Направление: экология
«Исследование жесткости воды из колодцев
поселка Липовик и деревни Ныкола»
Исследовательская работа
Выполнена учениками 10 класса
муниципального бюджетного
образовательного учреждения «Двинская
средняя общеобразовательная школа»
Холмогорского района
Плахиным Вадимом Александровичем,
Азановой Татьяной Андреевной
Научный руководитель - учитель
химии муниципального бюджетного
образовательного учреждения «Двинская
средняя общеобразовательная школа»
Холмогорского района
Сумарокова Ольга Дмитриевна
с. Холмогоры, 2012
Оглавление
1. Введение………………………………………………………………………………..3
2. Основная часть…………………………………………………………………………4
2.1. Значение воды для живых организмов……………………………………………..4
2.2. Анализ качества воды………………………………………………………………..5
2.3. Жесткость воды………………………………………………………………………7
2.4. Виды колодцев……………………………………………………………………….8
2.5. Практическая часть работы………………………………………………………… 9
3. Заключение……………………………………………………………………………..11
4. Библиографический список …………………………………………………………..12
5. Приложения ……………………………………………………………………………13
5.1. Приложение № 1 «Строение шахтного колодца»………………………………….13
5.2. Приложение № 2 «Виды колодцев»…………………………………………………14
5.3. Приложение № 3 «Экспериментальная часть работы»…………………………….15
2
Введение
Вода, важнейший компонент окружающей среды. Она занимает 70% поверхности земного
шара. К сожалению, из-за загрязнения окружающей среды, в настоящее время пресная
вода становится одним из самых дефицитных даров природы. Какую воду мы пьем? Как
она влияет на наше здоровье? Эти вопросы актуальны для населения всего земного шара.
Для бытового и промышленного потребления требуется чистая вода, не содержащая
вредных примесей, не слишком жесткая, в которой нет болезнетворных бактерий. На
качество воды влияют различные факторы, в том числе и ее жесткость.
Цель работы: Исследовать жесткость воды в колодцах п. Липовик и д. Ныкола,
Гипотеза: Так как поселок Липовик находится на слабых и средних грунтах (гипс,
известняк), мы предположили, что вода в колодцах этого населенного пункта более
жесткая и, ее употребление, приводит к увеличению риска заболевания желудочнокишечного тракта. Грунты в районе деревни Ныкола мягкие (суглинок) и, следовательно,
вода в колодцах, находящихся в этой деревне, более мягкая и, ее употребление, приводит
к увеличению риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.
Для подтверждения или опровержения данной гипотезы мы поставили перед собой
следующие задачи:
1.Изучить литературу о колодцах, о значении воды, о жесткости воды, о способах
исследования воды.
2. Овладеть методикой экспериментального определения жесткости воды.
3. Провести экспериментальное исследование воды из трех колодцев п. Липовик.
4. Провести экспериментальное исследование воды из трех колодцев д. Ныкола.
5. Сделать запрос в ФАП п. Липовик и ФАП д. Ныкола о данных по заболеваемости ЖКТ
и серечно-сосудистой системы жителей данных населенных пунктов.
6.Проанализировать выполненную работу и сделать выводы.
Объект исследования: колодцы п. Липовик и д. Ныкола.
Предмет исследования: вода.
Методы исследования:
1.Изучение литературы.
2.Проведение эксперимента.
3.Математическая обработка результатов эксперимента.
4. Анализ полученных в ходе эксперимента данных.
Во время работы с литературными источниками были изучены:
3
1.Журналы «Химия в школе»: №8 2009 год, статья Е. А. Зеленская «Организация
исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время» и № 7 2009 год, статья
Т.Г. Мухаметшиной «Практическая работа «Определение качества водопроводной и
бутилированной воды» в которых изложена методика определения общей жесткости
воды.
2.Учебник «Технология. 10-11 класс. Базовый уровень», практическая работа «Оценка
качества пресной воды», в которой имеется информация о влиянии присутствия
различных веществ в воде на ее цвет и запах.
Также во время работы были изучены Интернет – ресурсы:
1 http://www.ja-zdorov.ru– этот сайт содержит информацию о значении воды для живых
организмов.
2. http://a-water.info/ - данный сайт посвящен проблемам анализа воды, актуальности и
необходимости определения качества воды по различным показателям, имеется
информация о ПДК различных веществ в воде и о последствиях, которые угрожают
здоровью человека, если ПДК превышены.
3. http://ru.wikipedia.org - с этого сайта была использована информация о жесткости воды.
4. http://kolodets.net/chistaya-voda и http://www.allofremont.com/ - на этом сайт содержится
информацию о колодцах, о зависимости качества воды в колодцах от различных
факторов.
Основная часть
Значение воды для живых организмов
Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека.
Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем.
Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические
процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама
принимает участие в целом ряде биохимических реакций.
Вода является важнейшим источником жизни на земле и здоровья каждого из нас.
Регулярное употребление необходимого нашему организму количества воды является
залогом нашего отличного самочувствия и долголетия. Недаром считается, что вода
может творить чудеса, давать жизнь, хлеб, здоровье и радость каждому из нас.
Известно, что вода является главным элементом нашего организма, она содержится
во всех клетках и во всех тканях, участвует во всех основных биологических процессах в
нашем организме, включая обменные процессы, процессы пищеварения, кровообращения
и так далее, поэтому качество воды поступающей в живой организм имеет огромное
значение.
4
Организм новорожденного человека содержит в среднем 84% воды, а взрослого
человека - не менее 75%. Около 40% жидкости внутри нас находится в свободном
состоянии. В организме человека вода присутствует в структурированном виде, благодаря
образованию межмолекулярных водородных связей. Цепочки воды образуют еще более
сложные структуры – кластеры. Именно такая вода полезна для организма. Вода является
хорошим растворителем. Водные растворы имеют важное значение в жизни и
практической деятельности человека. Так, процессы усвоения пищи человеком и
животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворами являются
все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т. д.).
Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода,
но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает
из воздуха. Кроме того, в воде в растворенном виде содержатся различные вещества,
наличие и содержание которых зависит от состава почв, через которые проходит вода, от
состояния окружающей среды.
Таким образом, постоянное пополнение запасов воды в нашем организме является
одним из ключевых требований и абсолютно необходимым фактором для обеспечения
здоровья, и вода при этом должна быть качественной.
Анализ качества воды
Качество воды можно оценить по различным показателям, например:
1. Наличие запаха:
Появление запаха означает присутствие в воде посторонних
загрязняющих веществ. Вода приобретает запах затхлой рыбы, грибов, селедочный запах,
если она загрязнена ароматическими соединениями. Запахи плодов и зеленых яблок
возникают при содержании в воде гексанала. Содержание ионала придает воде запах
цветов фиалок.
2. Прозрачность (мутность):
Органические вещества могут сделать воду мутной и
зеленоватой, глинистые придадут ей желтый или коричневый оттенок.
3. Кислотность рН (норма 6 - 9): Техническое определение кислотности воды— это мера
активности иона водорода (Н+), выраженная в виде логарифма активности этого иона.
Соответственно в воде с кислотностью рН = 7 содержится 10-7 моль/л ионов водорода,
тогда как рН = 6 означает, что в воде находится 10-6 моль/л ионов водорода. Диапазон
кислотности воды составляет от 0 до 14: 0 — максимально кислая среда, кислотность
воды максимальна, 7 — нейтральная среда,14 — максимально щелочная среда.
4. Щелочность (норма 2): Щелочность природных вод в силу их контакта с атмосферным
воздухом и известняками, обусловлена, главным образом, содержанием в них
5
гидрокарбонатов и карбонатов, которые вносят значительный вклад в минерализацию
воды. Щелочность пробы воды измеряется в г-экв/л или мг-экв/л и определяется
количеством сильной кислоты (обычно используют соляную кислоту), израсходованной
на нейтрализацию раствора.
5. Содержание хлоридов (норма до 350 мг/л): Почти все природные воды, дождевая вода,
сточные воды содержат хлорид-ионы. Их концентрации меняются в широких пределах: от
нескольких миллиграммов на литр до довольно высоких концентраций в морской воде.
Присутствие хлоридов объясняется присутствием в породах наиболее распространенной
на Земле соли – хлорида натрия.
ПДК хлоридов в воде согласно СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к
качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»
составляет 350 мг/л. Нет данных о том, что высокие концентрации хлоридов оказывают
вредное влияние на человека. Но, тем не менее, хлориды ухудшают качество воды и
вредят технике, поэтому их нужно определять и удалять. Концентрации хлоридов и их
колебания, в том числе суточные, могут служить одним из критериев загрязненности
водоема хозяйственно-бытовыми стоками.
6.Содержание нитратов (ПДК — 45 мг/л): Нитраты являются солями азотной кислоты, под
воздействием ферментов они восстанавливаются до нитритов, которые взаимодействуют с
гемоглобином крови и окисляют в нём 2-х валентное железо в 3-х валентное. В результате
образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород.
Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия),
в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко падает количество
белка. Высокие дозы нитратов у животных и человека могут вызвать тяжелое отравление
и даже привести к смерти.
7. Жесткость воды(ПДК -7) : Данный показатель определяется содержанием в воде солей
жесткости (кальция и магния). Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мгэкв/л). Различают карбонатную (временную) жесткость, некарбонатную (постоянную)
жесткость и общую жесткость воды.
8. Содержание ионов железа (ПДК -0,3 мг): В природной воде железо содержится в виде
соединений, в которых железо может быть двухвалентным или трехвалентным. В свою
очередь, соединения железа могут образовывать истинные или коллоидные растворы. На
воздухе железо двухвалентное быстро окисляется до железа трехвалентного, растворы
которого имеют бурую окраску.Безвредным для здоровья является концентрация железа в
воде от 0,1 до 0,3 мг/л. Длительное употребления человеком воды с содержанием железа
более 0,3 мг/л приводит к заболеванию печени, увеличению риска инфаркта и т. д.
6
9. Содержание ионов марганца (норма -0,05 мг/л): Избыток марганца (свыше 0,1 мг/л)
приводит к заболеваниям костной системы. Такая вода имеет вяжущий вкус и желтоватую
окраску. Марганец образует темно-коричневые и черные пятна на сантехнике и
осаждается в трубах. Содержание марганца в воде не должно превышать 0,05 мг/л. А для
многих промышленных целей его содержание должно быть еще меньше — 0,01-0,02 мг/л.
10.Окисляемость (наличие органических веществ, норма - 5 мгО2/л): Перманганатная
окисляемость воды — это величина, характеризующая содержание в воде органических и
минеральных веществ, окисляемых (при определенных условиях) сильным химическим
окислителем - перманганатом калия. Этот показатель отражает общую концентрацию
органики в воде. Природа органических веществ может быть самой разной: гуминовые
кислоты почв, сложная органика растений, химические соединения антропогенного
происхождения.
11. Содержание активного хлора: Активный хлор образуется при обеззараживании воды
хлором. Это смесь самих молекул хлора и продуктов его растворения в воде — соляной,
хлорной и т.д. кислот. Кроме того, хлор в воде взаимодействует с органическими
веществами, которые в ней находятся в огромных количествах. Образуются намного
более опасные, чем хлор, соединения.
В питьевой воде содержание активного хлора установлено в пересчете на хлор в пределах
0,3-0,5 мг/л в свободном виде и в пределах 0,8-1,2 мг/л в связанном виде, при меньших его
концентрациях
возможна
неблагоприятная
ситуация
по
микробиологическим
показателям. Активный хлор в указанных концентрациях присутствует в питьевой воде
непродолжительное время (не более нескольких десятков минут) и удаляется даже при
кратковременном кипячении воды.
Таким образом, сравнивая показатели анализируемой воды с допустимыми нормами,
можно сделать вывод о качестве питьевой воды.
Жесткость воды
Подробнее остановимся на рассмотрении такого показателя, как жесткость воды. Вода,
содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в
отличие от мягкой воды, например дождевой, в которой содержится мало солей кальция и
магния.
Различают
гидрокарбонатами
временную
кальция
и
(карбонатную)
магния
(Са(НСО3)2;
жёсткость,
Mg(НСО3)2),
обусловленную
и
постоянную
(некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся
при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4,
MgCl2).Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при
использовании мыла. Использование жёсткой воды, характеризующейся временной
7
жесткостью вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. В то
же время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб.
Мягкая вода прекрасно подходит для водных процедур, купания. Но необходимо знать,
что пить данную воду вредно, существующий недостаток минеральных солей приводит к
заболеванию зубов кариесом, ломкости костей, незначительному увеличению риска
сердечно-сосудистых заболеваний
и существенному снижению сопротивляемости
организма человека разнообразным заболеваниям. Но и жесткую воду принимать внутрь
нежелательно, она откладывается на сосудах, в органах и костях
способствует
образованию мочевых камней. Жёсткость природных вод может изменяться в широких
пределах и, в течение года, непостоянна. Увеличивается жёсткость из-за испарения воды,
уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда, в том числе в ключах и
родниках. Ключ или родник - это небольшой поток воды, который бьет прямо из земли.
Вода из родников является самой замечательной и полезной.. Вкус родниковой воды
обусловлен присутствием солей жёсткости. В России действует бессчетное количество
родников, разнящихся по качеству и составу вод. Родниковые и ключевые воды обладают
лечебными свойствами, оздоравливающими свойствами и приятным вкусом. Свежая и
чистая вода, прошедшая через толстый слой экологически чистых природных
фильтрующих материалов становится чистой, не теряя при этом богатого набора
минеральных солей и кластерной структуры.
Таким образом, жесткость воды обусловлена тем, что вода, являясь хорошим
растворителем, растворяет соли кальция и магния, содержание которых может меняться
под влиянием различных природных факторов.
Виды колодцев
Родниковые воды могут выходить на поверхность земли, а могут залегать глубоко
под землей. В этом случае необходимо выкопать шахтные колодцы. Их строят при уровне
залегания подземных вод до 10 м. Если уровень этих вод ближе 5 м от поверхности,
сооружение колодца облегчается, но вода может оказаться недостаточно чистой. В
зависимости от используемого материала различают деревянные, бетонные, кирпичные и
каменные колодцы. Шахтный колодец состоит из оголовка, ствола и водоприемной части
(Приложение 1). Оголовок — это часть ствола колодца, выведенная выше уровня земли на
0,7 — 0,8 м. Он должен иметь крышку, навес и устройство для извлечения воды ( ведро с
цепью или канатом, соединенным с воротом, насос, журавль и т. п.) (Приложение 2).
Чтобы в колодец не просачивалась загрязненная вода с поверхности, вокруг него делают
глиняный замок глубиной 1 — 1,5 м и шириной 0,5 м. Над глиняным замком устраивают
отмостку из камня, щебня, бетона, древесины и т. п. с уклоном от периметра колодца. В
8
слишком плотной крышке колодца оставляют перекрываемое отверстие для удаления
вредных газов. Ниже оголовка вплоть до уровня воды находится ствол шахты,
переходящий в водоприемную часть.[] Качество природной пресной воды в колодцах
прямо зависит от ряда факторов, это и природные явления, такие как паводки, размыв
грунтовых вод, и факторы, связанные с деятельностью человека, например, выбросы
промышленных предприятий, состава грунта, на котором выкопан колодец. Грунты
бывают нескольких видов: сыпучие грунты - песок, щебень, гравий, галька, имеют
разную крупность и слабо скреплены; мягкие грунты - суглинок и пластичная глина;
слабые грунты – гипс, глинистые сланцы, галечник, шлаки; средние грунты – плотные
сланцы, плотные известняки, песчаники, известковый шпат; крепкие грунты – граниты,
диориты, гнейсы, кварц, полевой шпат.
Таким образом, чтобы наслаждаться чистой водой, при строительстве колодца
необходимо соблюдать все вышеизложенные требования и учитывать различные факторы,
влияющие на качество природных подземных вод.
Практическая часть работы.
В ходе работы определялась жесткость воды из двух колодцев поселка Липовик и
трех колодцев
деревни Ныкола. Методика определения общей жесткости воды
использовалась из журналов « Химия в школе»: №8 2009 год, статья Е. А. Зеленская
«Организация исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время» и № 7
2009 год, статья Т.Г. Мухаметшиной «Практическая работа «Определение качества
водопроводной и бутилированной воды»
Определение общей жёсткости воды
Реактивы и оборудование: пробы колодезной воды, 0,1 н раствор трилона Б, индикатор
кислотный хром темно – синий, аммиачный буферный раствор; коническая колба
вместимостью 250 мл, мерный цилиндр на 100 мл, бюретка градуированная, пипетка. [1]
Для приготовления 1 л 0,1н. раствора трилона Б требуется 18,61 г трилона Б растворить в
небольшом объеме дистиллированной воды, после растворения навески довести объем
раствора до 1 л. Аммиачный буферный раствор готовят сливанием равных объемов 20%ного раствора аммиака и 20%-ного раствора хлорида аммония и затем разбавлением в 5
раз дистиллированной водой. Для приготовления раствора индикатора кислотного хрома
темно-синего требуется растворить 0,5 г индикатора в 10 мл аммиачного буферного
раствора, после чего доводят до объёма 100 мл этиловым спиртом.[1]
Для определения общей жесткости 100 мл исследуемой воды
выливается в
коническую колбу, добавляется 5 мл аммиачного буферного раствора, 8 капель
индикатора кислотного хрома темно-синего и титруется 0,1 н. раствором трилона Б,
9
предварительно определив первоначальный объем трилона в бюретке. Прибавляется
трилон из бюретки по одной капле до перехода розово-красной окраски в синюю, после
этого определяется конечный объем трилона в бюретке и находится объем трилона,
израсходованного на титрование (Приложение 3). Результаты вычисляют по формуле:
Жобщ=
(мг-экв/л)
Где Жобщ – общая жесткость исследуемой пробы воды , мг-экв/л; V-объём
израсходованного 0,1н. раствора трилона Б, мл; 0,1 – нормальность раствора трилона Б;
100 – объём анализируемой пробы, мл. [1]
Колодцы поселка Липовик:
Колодец №1.
Колодец №2.
Проба 1
Проба 2
Проба
3
Проба 1
Проба
2
Проба 3
Первоначальный объем трилона
в бюретке (мл)
Объем трилона в
бюретке после титрования (мл)
Объем трилона, затраченный на
титрования (мл)
9,1
3,4
11,8
31,5
33
38,5
22
4,2
25
25,0
23,2
24,2
12,9
7,6
13,2
6,5
9,8
14,3
Общая жесткость
(мг-экв/л)
Средний
показатель
жесткости (мг-экв/л)
12,9
7,6
13,2
6,5
9,8
14,3
общей
11,2
10,2
Колодцы деревни Ныкола
Колодец №1.
Колодец №2
Колодец №3
Проба
1
Проба
2
Проба
3
Проба
1
Проба
2
Проба
3
Проба
1
Проба
2
Проба
3
Первоначальный
объем трилона в
Бюретке (мл)
Объем трилона в
бюретке
после
титрования (мл)
Объем
трилона,
затраченный на
Титрования (мл)
14,5
17
21,8
11,7
15
17,7
16,9
23,4
22,3
17
21,8
24,5
15
17,7
22
22,8
28,9
28,0
2,5
4,8
2,7
3,3
2,7
4,3
5,9
5,5
5,7
Общая жесткость
(мг-экв/л)
Средний
показатель общей
жесткости(мгэкв/л)
2,5
4,8
2,7
3,3
3,3
4,3
5,9
5,5
5,7
3,3
3,6
5,7
Анализируя полученные в ходе эксперимента данные можно сделать вывод, что вода в
колодцах поселка Липовик жесткая, а в колодцах деревни Ныкола – мягкая.
10
В ходе работы был сделан запрос в ФАПы поселка Липовик и деревни Ныкола о
предоставлении данных о заболеваемости людей, проживающих в данных населенных
пунктах, связанных с ЖКТ и сердечно-сосудистой системой. Предоставленные данные
сведены в таблицу:
Липовик
Ныкола
Всего
жителе
й
Число
заболев
ших
%
заболевши
х
Всего
жителей
Число
заболевших
%
заболевших
ЖКТ
20
12
60
69
7
10,14
Сердечнососудистые
заболевания
20
5
25
69
38
55,07
Анализируя эти данные можно сделать вывод, что среди людей, которые живут в
деревне Ныкола и пьют мягкую воду, немногие имеют проблемы с ЖКТ (10,14%), но
многие болеют сердечно - сосудистыми заболеваниями (55,07%). Многие из живущих в
поселке Липовик, пьющих жесткую воду, наоборот, имеют заболевания, связанные с ЖКТ
(60 %), а количество людей имеющих сердечно - сосудистым заболеваниям значительно
меньше (25%).
Заключение
По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1.Питьевая вода должна соответствовать стандартам качества и для определения качества
воды необходимо проводить анализ воды по различным показателям.
3.Жесткость воды в колодцах зависит от грунта, на котором колодец выкопан.
Выдвинутая в начале работы гипотеза подтвердилась: вода в колодцах поселках Липовик
жесткая, так как они выкопаны на слабых и средних грунтах (гипс, известняк), а вода в
колодцах деревни Ныкола мягкая, так как они выкопаны на мягких грунтах (суглинок).
4.Риск заболевания желудочно-кишечного тракта связан с жесткостью употребляемой
воды. Выдвинутая в начале работы гипотеза подтвердилась: у жителей поселка Липовик,
употребляющих жесткую воду, чаще возникают заболевания, связанные с заболеванием
ЖКТ, чем у жителей деревни Ныкола, употребляющих мягкую воду.
5. Риск сердечно-сосудистых заболеваний также связан с жесткостью употребляемой
воды. Выдвинутая в начале работы гипотеза подтвердилась: у жителей деревни Ныкола,
употребляющих мягкую воду, чаще возникают сердечно-сосудистые заболевания, чем у
жителей деревни Ныкола, употребляющих жесткую воду.
Таким образом, жесткость воды, наряду с множеством других факторов, влияет на
состояние здоровья человека, поэтому питьевая вода должна быть средней жесткости.
11
Библиографический список
1. Зеленская Е. А.. Организация исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время //
Химия в школе. - 2009. - №8. - С. 55 – 59.
2.Мухаметшина Т.Г. Определение качества водопроводной и бутилированной воды // Химия в
школе. – 2009. - № 7. – С. 61 - 63
3. Симоненко В.Д. Оценка качества пресной воды // Технология. 10-11 класс. Базовый
уровень. – 2009
Интернет - ресурсы
« α: Анализ воды » – Консультационно образовательный портал//http://a-water.info/
Жесткость воды//http://ru.wikipedia.org
Полезные Свойства Воды – Польза Воды //http://www.ja-zdorov.ru
Чистая колодезная вода на вашем участке//http://kolodets.net/chistaya-voda
Шахтные колодцы//http://www.allofremont.com/
12
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа