Научно-исследовательская работа "ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОЗЕРА ТРАКТОРНОЕ"

VII открытая научно-практическая конференция «Учение о природе» с региональным и международным участием

ТЕМА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОЗЕРА ТРАКТОРНОЕ

Работу выполнили:

Гласснер Ева,

Ранневой Владислава

Головач Александра

Дмитриева Арина

ученики 8 В класса

Выборгского района,

МБОУ «Первомайского ЦО»

Руководитель

Жамалова Любовь Александровна

учитель химии и биологии

п. Первомайское

Выборгского районаСодержание

№

Раздел

Страница

1

Введение

3

2

Теоретическая часть

5

3

Практическая часть

7

4

Вывод

35

5

Список литературы

37

6

Приложение 1(презентация)

Приложение 2 (карта п. Первомайское)

Приложение 3 (Экологический паспорт)

Приложение 4 (таблица результатов исследования)

-

Введение

Актуальность работы

Там, где вода, там и жизнь - эта простая истина, рожденная на Востоке, стала расхожей фразой, точно отражающей взаимосвязь между водой и жизнью.

97,5 процента водных ресурсов нашей планеты содержат соль, и в таком виде непригодны для употребления человеком. Остающиеся 2,5 процента приходятся на пресную воду, которая используется человеком для питания, удовлетворения потребностей сельского хозяйства, промышленности и других целей. Но доступ к этим ресурсам пресной воды осложнен из-за их нахождения в различных, порой труднодосягаемых природных средах. Две трети пресной воды сосредоточены в ледниках и постоянном снежном покрове, остальная часть содержится в водах озер, рек, болот и "подземных кладовых" (грунтовые воды).

Эти цифры ярко показывают нам, сколь ценной является пресная вода и как бережно следует к ней относиться. Уместно подчеркнуть, что имеющиеся на Земле запасы пресной воды являются более или менее постоянной величиной и не имеют тенденции к самопроизвольному увеличению.

Вопросы сохранения и охраны водных ресурсов были и остаются актуальными как в нашей стране, так и в мире в целом. Интеграция России в мировую экономику требует совершенствования национальной системы слежения за окружающей средой. Основной задачей Федеральной целевой программы «Экология и Природные Ресурсы России» в части особо охраняемых природных территорий (ООПТ) стоит развитие на их сети комплексного экологического мониторинга.

В настоящее время в России чрезвычайно мало озёр, находящихся под регулярным наблюдением.

Большинство российских озер до сих пор остаётся малоизученными. Многие из них с длительной историей существования, имеющие многолетние ряды наблюдений за наземными экосистемами. По расположенным на их территориях водоёмам, флоре и фауне гидробионтов часто отсутствует даже кадастровая информация. Важность проведения анализа природных комплексов не вызывает сомнения, так как даже самые старейшие заповедники России располагают данными за временной интервал, приближающийся к столетию.

Озеро - это сложная экосистема, в которой происходит взаимодействие многих биологических, физических и химических процессов. Все эти процессы строго сбалансированы. Изменение одной из характеристик или процесса имеет каскадный эффект и меняет параметры всей системы.

Проблема: насколько сильно загрязнено озеро Тракторное?

Объект исследования: процесс определения загрязненности озера Тракторное п. Первомайское.

Предмет исследования: методы определения загрязненности озера Тракторное п. Первомайское.

Цель работы: апробировать методы определения загрязненности озера Тракторное п. Первомайское.

Задачи:

1.Изучить историю озера Тракторное ;

2. Определить место расположения озера Тракторное.

3. Охарактеризовать метеорологические условия на территории озера Тракторное.

4. Изучить гидрографические и гидрологические условия.

5. С помощью различных источников определить существующее состояние озера.

6.Провести исследования по определению загрязненности озера Тракторное ;

7.Сделать выводы по итогам работы.

Гипотеза: если исследовать загрязненность озера Тракторное, то можно разработать меры по его очистке

Методы исследования: 

1.визуально-колориметрический

2. титриметрический

3. турбидиметрический

4. термометрический

5. органолептический

6. визуальность

7.цифровые измерительные модули и базовое программное обеспечение системы «PROLog».

Теоретическая часть

Озеро Тракторное

Небольшой ручеёк начинается в северо-восточной части поселка из болота. Узкой еле заметной лентой небольшая речка Змейка подходит к поселку и здесь перекрывается плотиной, образуя озеро Тракторное. В 50-е годы люди хотели иметь посреди поселка водоем для купания и отдыха, для пожарных целей. Но вскоре оно было сильно загрязнено, и лет 20 назад его решили почистить и для этого убрали дамбу на речке, вода ушла, и обнажилось дно озера с руслом речки Змейки. Ил со дна озера увезли на поля, дно засыпали чистым песком. Берег озера благоустроили, сделали зону отдыха. Речку снова перекрыли плотиной, вода заполнила дно озера. Любуясь красотой рек и озер, человек наслаждается творением природы, стремится чаще бывать там, где можно отдохнуть от суеты и будней. Жители поселка Первомайское не исключение. Они часто, особенно в теплое время года, приходят к озеру Тракторное. Но всего через несколько лет озеро уже нельзя было назвать зоной отдыха.

К сожалению, в его водах редко кто купается: небезопасно, да и по берегу не всегда радостно бывает пройти. Большое скопление вдоль береговой линии разлагающихся растений ухудшает состояние вод и привлекает множество насекомых и паразитов. Очень часто можно встретить остатки "пиршеств", разбросанные по берегу озера и в его водах, сломанные и обгорелые деревья.

Главным загрязнителем оказались поля вокруг озера, в избытке удобряемые пометом и химическими удобрениями, которые осенью во время дождей и весной со снегом легко сливаются в озеро и в речку Змейка. В настоящее время происходит заболачивание озера, заиливание родников, питающих его, береговая линия зарастает водной и мелкокустарниковой растительностью, ухудшилось санитарно-химические и микробиологические показатели качества воды и в целом нарушается экологический баланс природно-ландшафтного комплекса. Особенно заилилась левая часть озера, наблюдается намывание грунта, образование островов и заболоченных участков.

В результате интенсивной хозяйственной деятельности, экологические и рекреационные функции озера практически утрачены, воды озера характеризуются как грязные.

Естественное состояние биологического баланса озера нарушено в результате естественного старения водоема (накапливания в водоеме естественной органики: листвы, веток, экскрементов рыб и водоплавающих птиц, отмерших водных растений.

В результате хозяйственно-бытовой деятельности берега захламлены бытовыми отходами и мусором. При разложении, органические вещества интенсивно забирают из воды растворенный кислород, выделяя в воду продукты распада питательные (биогенные) элементы азота, фосфора.

Таким образом, избыток в озере органических веществ и питательных элементов привел к нарушению биологического равновесия и подавлению процесса биологического самоочищения и само обеззараживания озера.

Загрязнение озера в первую очередь отрицательно воздействует на ключевой элемент биологического равновесия и самоочищения водоема - состав полезной микрофлоры водоема (биоценоз). Число полезных микроорганизмов в 1 мл загрязненной воды резко сокращается, обедняется и изменяется их видовой состав, в тоже время в грязной воде активно развиваются потенциально опасные микроорганизмы функционирующие при температуре +30-37 С. Для спасения и восстановления озера необходима интенсивная очистка воды и донных отложений от гниющей органики и биогенных элементов, восстановление кислородного режима и механизмов биологического самоочищения озера.

Практическая часть

Экспериментальное определение загрязненности озера Тракторное.

Изучив экологический паспорт озера Тракторное (Приложение 2), созданный учениками нашей школы в 2009 году мы приступили к исследованию загрязненности озера. Для определения загрязненности озера мырешили провести мониторинг по всем временам года. Подобрали необходимое оборудование, а также создали необходимые условия. Нам потребовалось длительное время на сбор информации. На выполнение работы мы тратили от 3х до 5ти часов, при каждом отборе проб. Свой мониторинг мы вели в три сезона – весну, лето, осень 2018 года. Много времени заняла обработка результатов.

Деятельность человека во многом зависит от количества и качества воды в том или ином регионе. Качество воды для тех или иных целей оценивается через систему ПДК (предельно допустимых концентраций) веществ, как природного происхождения, так и привнесённых человеком. Для оценки содержания веществ в воде используется экспресс-метод. Мы использовали в своих исследованиях следующие методы:

1.визуально-колориметрический (рН, катионы аммония, общее железо, нитраты, ортофосфаты, органическое загрязнение); Колориметрическим (от английского colour – цвет) называется метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения потоков видимого света при их прохождении через исследуемый раствор и раствор сравнения. Определяемый компонент при помощи химико-аналитической реакции переводится в окрашенное соединение, после чего измеряется интенсивность окраски полученного раствора.

2. титриметрический (растворенный кислород, общая и карбонатная жесткости, катионы кальция, хлориды); Титриметрический или объемный метод анализа является одним из методов количественного анализа. В основе этого метода лежит точное измерение объемов растворов двух веществ, реагирующих между собой. Количественное определение с помощью титриметрического метода анализа выполняется довольно быстро, что позволяет проводить несколько параллельных определений и получать более точное среднее арифметическое. Титриметрический метод анализа основан на измерении объема реагента точно известной концентрации, затраченного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом.

3.турбидиметрический (сульфаты); Метод основан на определении сульфат-иона в виде BaSO₄ в соляной среде с помощью гликолевого реагента.

4. термометрический (температура водных проб);

5. органолептический (запах)

6. визуальность (цветность, мутность, прозрачность)

7. цифровые измерительные модули и базовое программное обеспечение системы «PROLog». Эффективно для определения pH использование специального прибора pH-метра, который позволяет измерять pH в более широком диапазоне и точнее, чем с помощью индикаторов. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, и позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов.

Для своих исследований мы использовали следующее оборудование и материалы:

Инновационное - модульная система PROLog

• ПК с установленным ПОPROLog;

• модульсопряженияUSB-200;

• измерительные модули«рН», NH₄⁺ , Ca²⁺, t⁰C, Cl^-;

• USB кабельВ/м-mini–А/м.

Традиционное - лаборатория "НКВ" (ЗАО"Крисмас+")

полевые дневники, карта и план местности,

• лабораторный штатив, муфта и лапка;

• стаканы химические, 100 мл;

• стаканы химические, 50 мл.

Реактивы

• вода дистиллированная;

• соляная кислота, HCl, 0,05 м раствор, 20мл;

• серная кислота, H₂SO₄ , 0,05 м раствор, 20мл;

• гидроксид натрия, NaOH, 0,05 мраствор, 20 мл;

• гидроксид калия, KOH, 0,05 м раствор, 20мл.

• индикаторы;

Выбор местности для взятия проб: для получения наиболее полной информации о качестве воды в озере Тракторное мы наметили 3 места для отбора пробы - дамба, куда стекает вода из озера, где проще подойти к воде, песочный пляж (левый берег) - это место более подвержено к эксплуатации со стороны жителей поселка, правый берег. Отбор проб проводили весной, летом и осенью, чтобы проследить сезонные изменения в озере.

Отбор проб

При отборе проб воды мы использовали посуду из бесцветного химически стойкого стекла. Посуда перед этим была тщательно вымыта дистиллированной водой. При отборе проб мы залили посуду полностью и закрыли пробкой так, что бы ни оставалось пузырьков воздуха. На посуду прикрепила этикетку, с номером участка, где была взята проба. Весной и осенью анализ воды проводился в школьной лаборатории, а летом непосредственно на берегу озера, в месте взятия пробы. К сожалению, не было возможности взять пробу с середины озера.

Методика проведения и результаты работы

1. Модульная система PROLog

Модульная система PROLog является программно-аппаратным, комплексом обеспечивающих сбор и обработку данных экспериментов в области различных дисциплин естественно-научного цикла начальной, основной и средней школы, а также учреждений начального, среднего и высшего профессионального образования. Система PROLog основана на автономных цифровых измерительных модулях (ЦиМ), каждый из которых может быть рассмотрен как самостоятельный регистратор данных, позволяющий записывать и хранить значения измеряемых величин независимо друг от друга. В состав системы могут входить устройства считывания информации:

• персональный компьютер;

• графический модуль отображения информации – МОИ-Г;

• числовой модуль отображения информации – МОИ-Ч.

У каждого ЦИМ есть микропроцессор, который измеряет и записывает измеренные значения (например, температуру, ток, напряжение) в собственную память, независимо от других модулей и устройства считывания информации. Цифровые измерительные модули системы PROLog имеют два USB-разъема, которые одновременно являются и входом, и выходом. При подключении можно использовать любой из них. Эти разъемы позволяют соединять ЦИМ между собой последовательно (по цепочке) и подключать к ПК, МОИ-Г или МОИ-Ч. Система PROLog позволяет подключать любые комбинации ЦИМ в произвольном порядке и произвольном количестве в цепочке. ЦИМ можно произвольно добавлять или исключать из цепочки, при этом это совершенно не влияет на другие входящие в цепочку ЦИМ и их показания. Подключение ЦИМ к ПК, МОИ-Г или МОИ-Ч можно выполнить с помощью USB-кабелей стандарта B/M-B/M, или радиомодулей (РМ) – модулей беспроводной связи. Дальность связи между РМ на открытом пространстве составляет до 30 м. Цифровые модули системы PROLog могут работать в двух режимах:

• «эксперимент при подключенных модулях», т.е. при подключении к ПК или МОИ-Г;

• «Автономный эксперимент», т.е. при подключении только к блоку питания.

В режиме «Эксперимент при подключенных модулях» ПК или МОИ-Г управляют процессом проводимого эксперимента – когда, как и что измерять, с какой частотой, продолжительностью и т.д. В этом режиме информация поступает на ПК или МОИ-Г для ее отображения в режиме реального времени. В режиме «Автономный эксперимент» ЦИМ с помощью ПК или МОИ-Г предварительно программируются в соответствии с задачами эксперимента. Измерения начинаются нажатием на кнопку «Пуск» (Run), которая находится на каждом модуле, или щелчком курсора компьютерной мыши по кнопке Запуск эксперимента в дополнительной панели ПК. При этом все подключенные ЦИМ запускаются одновременно. Результаты измерений сохраняются во внутренней памяти каждого ЦИМ для последующего чтения и отображения через ПК или МОИ-Г.

3. 1. Общие сведения о гидрохимических показателях качества воды и методах их определения

Большинство методов определения показателей качества воды являются химическими, т.к. позволяют определить содержание химических компонентов в составе воды и основаны на химико-аналитических реакциях. Кроме химических (или гидрохимических), еще существуют показатели воды гидробиологические, санитарно-бактериологические, физические и др. Гидрохимические показатели отличаются от других тем, что их, во-первых, гораздо больше, чем остальных, вместе взятых. Например, по действующим нормативам, только обязательному определению при санитарно-химическом контроле подлежат свыше 40 химических веществ (а существуют еще вещества, контролируемые выборочно). А во вторых, на все определяемые химические вещества в воде установлены нормативы допустимого содержания – предельно допустимые концентрации (ПДК).

Рассматривая гидрохимические показатели, различают общие (групповые), а также индивидуальные показатели качества воды. В настоящем руководстве предложен инструментарий для определения не всех, а некоторых, важнейших, гидрохимических показателей, которые позволяют характеризовать экологическое состояние малых рек, а также (что немаловажно) могут быть определены с применением несложного оборудования – портативных химических тест-комплектов и лабораторий. Более обширная информация о гидрохимических показателях и методах их определения, под- готовке реактивов, способах консервации проб и др. приведена в специальном издании – «Руководстве по определению показателей качества воды полевыми методами».

Остановимся на показателях, описанных в настоящем руководстве. К общим показателям относят органолептические показатели (мутность, прозрачность, цветность, запах); рН (водородный показатель), общую жесткость (суммарную концентрацию катионов кальция щелочность и карбонатную жесткость(определяются при выполнении анализа на содержание карбонатов и гидрокарбонатов). К индивидуальным показателям относят содержание компонентов минерального состава (хлоридов, сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов), общего железа, биогенных элементов (нитратов, аммония, ортофосфатов), а также растворенного кислорода и биохимического потребления кислорода. Подробнее сведения о гидрохимических показателях и методах их определения приведены в таблице .

Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем либо со сточными водами. Практически все органические вещества (в особенности жидкие) имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при нормальной (20°С) и при повышенной (60°С) температуре воды.

Цветность – естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может определяться свойствами и структурой дна водоема, характером водной растительности, прилегающих к водоему почв, наличием в водосборном бассейне болот и торфяников и др .Для воды поверхностных водоем этот показатель допускается не более 20 градусов по шкале цветности.

Если окраска воды не соответствует природному тону, а также при интенсивной естественной окраске, определяют высоту столба жидкости, при котором обнаруживается окраска, а также качественно характеризуют цвет воды. Соответствующая высота столба воды не должна превышать: для воды водоемов хозяйственно питьевого назначения – 20 см; культурно-бытового назначения – 10 см. Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности. К ним относятся многие красители и соединения, образующие интенсивно окрашенные растворы.

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей – нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. Мутность можно определять с помощью приборов (фотометрически), а также визуально.

Прозрачность, или светопропускание, которое обусловлено цветом и мутностью воды, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют наряду с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, которые затруднительно обнаружить приведенными выше методами. Прозрачность, в зависимости от условий на водоеме и степени прозрачности воды, определяют приведенным ниже методом с использованием диска Секки, а так- же по высоте столба воды, который позволяет различать на белой бумаге стандартный шрифт. Последний метод (приведенный в ИСО 7027) позволяет судить о прозрачности воды практически в любых условиях и на любом водоеме, независимо от его глубины, наличия мостов, погодных условий и др.

Для всего живого в воде (за исключением некоторых кислотоустойчивых бактерий) минимально возможная величина рН = 5; дождь, имеющий рН <5,5, считается кислотным дождем.

В питьевой воде допускается рН 6,0–9,0; в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – 6,5–8,5. Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонат-анионов и свободного СО₂.

Пониженное значение рН характерно для болотных вод засчет повышенного содержания гуминовых и других природных кислот.

Измерение рН при контроле качества природной и питьевой воды проводится практически повсеместно.

Для определения рН используют рН-метрию и визуальную колориметрию. рН-метрия предполагает измерение водородного показателя с помощью стационарных(лабораторных)приборов–рН-метров, в то время как визуально-колориметрическое определение проводят с использованием портативных тест-комплектов, основанных на реакции универсального или комбинированного индикатора с водородными ионами, сопровождающейся изменением окраски раствора. Точность измерения водородного показателя с помощью рН-метра может быть высока (до 0,1 единиц рН и менее), с помощью визуально-колориметрических тест-комплектов – около 0,5 единиц рН.

В некоторых случаях – для быстрого (сигнального) анализа неизвестных растворов – используется рН-индикаторная бумага, имеющая точность определения рН не более ±1, что недостаточно для выполнения анализа природной и питьевой воды.

Ряд показателей качества воды, так или иначе, связан с определением концентрации растворенных в воде различных минеральных веществ. К таким веществам относятся растворимые соли – хлориды, сульфаты, карбонаты и гидрокарбонаты. Содержащиеся в воде минеральные соли вносят разный вклад в общее солесодержание, которое может быть рассчитано суммированием концентраций каждой из солей. Пресной считается вода, имеющая общее солесодержание, или минерализацию,неболее1г/л. Соответствующими катионами для названных анионов являются калий, натрий, кальций, магний. Минеральный состав воды интересен тем, что отражает результат взаимодействия воды как физической фазы и среды жизни с другими фазами (средами): твердой, т.е. береговыми и подстилающими, а также почвообразующими минералами и породами; газообразной (с воздушной средой) и содержащейся в ней влагой и минеральными компонентами. Кроме того, минеральный состав воды обусловлен целым рядом протекающих в разных средах физико-химических и физических процессов – растворения и кристаллизации, пептизации и коагуляции, седиментации, испарения и конденсации и др. Большое влияние на минеральный состав воды поверхностных водоем оказывают протекающие в атмосфере и в других средах химические реакции с участием соединений азота, углерода, кислорода, серы и др. Концентрации растворенных в воде минеральных солей определяют, как правило, химическими методами –титриметрическим, колориметрическим.

Метод определения сульфат-аниона является турбидиметрическим и основан на реакции сульфат-анионов с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария.

Жесткость воды – одно из важнейших ее свойств, имеющее большое значение для многих аспектов гидрологии, гидробиологии, гидрохимии,приводопользованииит.п.Жесткостьводыобусловленаприсутствиемрастворимыхималорастворимыхсолей-минералов, главным образом кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺). Из всех солей, относящихся к солям жесткости, выделяют гидро-карбонаты, сульфаты и хлориды. Содержание других растворимых солей кальция и магния в природных водах обычно очень мало.

Жесткость, обусловленная хлоридами или сульфатами, называется постоянной, т.к. эти соли устойчивы при нагревании и кипячении воды. Суммарная жесткость воды, т.е. общее содержание растворимых солей кальция и магния, и получила название общей жесткости. Ввиду того, что солями жесткости являются соли разных катионов, имеющие разную молекулярную массу, концентрация солей жесткости, или жесткость воды, измеряется в единицах эквивалентной концентрации – количеством моль/лили ммоль/л. При жесткости до 4 ммоль/л вода считается мягкой; от 4 до 8 ммоль/л – средней жесткости; от 8 до 12 ммоль/л – жесткой; более 12 ммоль/л – очень жесткой (встречается и другая классификация воды по степеням жесткости).

Общая жесткость воды определяется с применением тест-комплекта «Общая жесткость».

Щелочность воды обусловлена присутствием в воде веществ, содержащих гидроксо-анион, а также веществ, реагирующих с сильными кислотами (соляной, серной).

Гидрокарбонаты и карбонаты являются веществами, потребляющими кислоту при титровании. Поэтому они определяются одним методом, основанным на постепенном титровании пробы воды титрованным раствором кислоты. При этом, в зависимости от количества раствора кислоты, затраченного на титрование доопределенных значений рН (о них судят по переходу окраски индикаторов–фенолфталеина и метилоранжа), определяют количества и соотношение в воде всех соединений и их форм, реагирующих с кислотой (гидроксил-, карбонат- игидрокарбонат-анионов).

Присутствие заметных концентраций карбонат-аниона возможно лишь в водах, рН которых более 8,0–8,2. Суммарное содержание солей карбонат и гидрокарбонат-анионов считается карбонатной жесткостью.

Определение карбонатов и гидрокарбонатов, а так же карбонатной жесткости и щелочности является титриметрическими выполняется с помощью тест-комплекта«Карбонаты».

Кроме соединений, составляющих минерализацию воды, в ней присутствуют так называемые «биогены». Биогенами, или биогенными элементами, традиционно считаются элементы, входящие в значительных количествах в состав живых организмов. Круг элементов, относимых к биогенным, достаточно широк, это–азот, фосфор, сера, железо, кальций, магний, калий и др. Вопросы контроля качества воды и экологической оценки водоемов внесли в понятие биогенных элементов более широкий смысл :к ним относят соединения (точнее, компоненты воды), которые, во-первых, являются продуктами жизнедеятельности различных организмов и, во-вторых, являются «строительным материалом» для живых организмов. В первую очередь к ним относятся соединения азота (нитраты, нитриты, органические и неорганические аммонийные соединения), а также фосфора (ортофосфаты, полифосфаты, органические эфиры фосфорной кислоты идр.).

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения водоема в результате распространения фекальных либо химических загрязнений (сельскохозяйственных, промышленных). Богатые нитратными водами сточные канавы ухудшают качество воды в водоеме, стимулируя массовое развитие водной растительности (в первую очередь – сине-зеленых водорослей) и ускоряя эвтрофикацию водоемов. Для определения нитратов

в настоящем руководстве предлагается визуально-колориметрический метод с использованием тест-комплекта «Нитраты».

Содержание ионов-аммония в природных водах изменяется в интервале от 10 до 200 мг/л. Их присутствие в незагрязненных водах связано в основном с процессами разложения белковых веществ, аминокислот, мочевины. Основными источниками поступления ионов аммония являются: поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий в случае использования аммонийных удобрений, а также сточные воды предприятий пищевой, коксохимической и лесотехнической промышленности. Определение катионов аммония проводят визуально-колориметрическим методом на основе реакции с реактивом Несслера с образованием окрашенного в щелочной среде в желтый цвет соединения.

Соединения фосфора. В природных и сточных водах фосфор может присутствовать в разных видах. В растворенном состоянии он может находиться в виде ортофосфорной кислоты (H₃PO₄) и ее анионов (HPO^–, HPO^2–, PO^3–), в виде мета-, пиро- и полифосфатов (эти вещества используют для предупреждения образования накипи, они входят также в состав моющих средств). Кроме того, существуют разнообразные фосфорорганические соединения – нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфолипиды и др. , которые так же могут присутствовать в воде, являясь продуктами жизнедеятельности или разложения организмов. К фосфорорганическим соединениям относятся также некоторые пестициды.

Фосфор является необходимым элементом для жизни, однако его избыток приводит к ускоренной эвтрофикации водоемов. Большие количества фосфора могут попадать в водоемы в результате естественных и антропогенных процессов – поверхностной эрозии почв, неправильного или избыточного применения минеральных удобрений и др.

Фосфаты определяются колориметрическим методом по реакции с молибдатомаммония с применением тест-комплекта«Ортофосфаты».

Железо – один из самых распространенных элементов вприроде. Поэтому неудивительно, что железо в малых концентрациях встре- чается практически во всех природных водах (до 1 мг/л при ПДК на сумму железа 0,3 мг/л) и особенно – в загрязненных водах. Предлагаемый метод определения железа с применением тест-комплекта «Железо общее» является визуально-колориметрическим и основан на способности катиона железа (II) в интервале pH 3–9 образовывать с ортофенантролином комплексное оранжево-красное соединение.

ИССЛЕДОВАНИЯ МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ PROlog

Собрали установку:

подключили кабель В/м-mini–A/M к модулю сопряженияUSB;

подключили модуль сопряжения USB к измерительному модулю«pH»;

открутили колпачок с защитным раствором с нижней части модуля«рН», осторожно извлекли датчик, подняли крышку колпачка вверх по модулю, от- ставьте колпачок с раствором в сторону;

закрепили модуль «pH» в лапке штатива;

опустили измерительный модуль «рН» в стакан с дистиллированной водой и, осторожно помешивая, смыли защитный раствор.

Запустили ПО PROLog и убедились, что измерительный модуль определен.Для

этого нажали кнопку поиск модулей. Через некоторое время с левой стороны экрана появится окно измерительного модуля «рН» .

Нажали кнопку эксперимент при подключенных модулях наглавной

панели инструментов. Открылась дополнительная панель инструментов.

Нажали кнопку настройки эксперимента на дополнительной панели. Это

откроет диалоговое окно.

^{Нажали кнопку установка модуля в окне модуля «рН». Открылось диалого}вое окно

Нажали кнопку калибровка в этом окне, чтобы установить значение7.

Закрыли диалоговое окно установки измерительного модуля«рН».

Исследования и измерения

1. Налили по 20 мл каждого исследуемого раствора в разные химические стаканы.

2. Ввели модуль «рН» в первый раствор.

3. Когда значение рН стабилизировалось, нажали один раз кнопку пошаговый эксперимент. Записали полученное значение в отчетную таблицу.

4. Провели аналогичные измерения для всех исследуемых растворов. Записали значение рН каждого раствора в таблицу. Промываем измерительный модуль перед каждым погружением в новый раствор.

5. В конце эксперимента еще раз промыли модуль «рН» и поместили его в буферный раствор, закрутив крышку до упора.

Аналогично провели измерение температуры, ионов кальция, хлора, аммония.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.

Любое знакомство со свойствами воды начинается с определения органолептических показателей, т.е. таких, для определения которых мы пользуемся нашими органами чувств (зрением, обонянием, вкусом). Органолептическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды и может быть проведена быстро и без каких-либо приборов. К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус, пенистость.

3. 1. 1. Определение запаха.

Запах по характеру подразделяют на две группы, описывая его субъективно по своим ощущениям

1.естественного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности ит.п.);

2.искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды.

характер и интенсивность запаха

Естественного происхождения:

Искусственного происхождения:

• землистый

• гнилостный

• плесневый

• торфяной

• травянистый и др.

• нефтепродуктов (бензиновый идр.)

• хлорный

• уксусный

• фенольный идр.

Интенсивность запаха оценивают по 5-балльной шкале, приведенной в таблице

таблица для определения характера и интенсивности запаха

Интенсивность запаха

Характер проявления запаха

Оценка интенсивности запаха

Нет

Запах не ощущается

0

Очень слабая

Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)

1

Слабая

Запах замечается, если обратить на это внимание

2

Заметная

Запах легко замечается и вызывает не- одобрительный отзыв о воде

3

Отчетливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

4

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

5

Оборудование и реактивы

Колба на 250–500 мл с пробкой.

Выполнение анализа

Заполнили колбу водой на 1/3 объема и закрыли пробкой.

Взболтали содержимое колбы вращательным движением руки.

Открыли колбу и сразу же определили характер и интенсивность запаха, вдыхая воздух, как показано на рисунке. Воздух вдыхайте осторожно, не допуская глубоких вдохов! Если запах сразу не ощущается или возникают затруднения с его обнаружением (запах неотчетливый), испытание можно повторить, нагрев воду в колбе до температуры 60⁰С,опустив колбу в горячую воду. Пробку из колбы предварительно вынули. Интенсивность запаха определите по пятибалльной шкале, согласно таблице.

Определение цветности

Визуальное определение цветности в мутномерной пробирке.

Оборудование и реактивы

Пробирка стеклянная высотой 15–20 см, лист белой бумаги (в качестве фона).

Выполнение анализа

Заполните пробирку водой до высоты 10–12см.Определили цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном). Отметили наиболее подходящий оттенок из приведенных в таблице. либо заполнили свободную графу в таблице.

Цветность воды

Слабо-желтоватая

Коричневатая

Светло-желтоватая

Красно-коричневатая

Желтая

Другая (укажите какая)

Интенсивно-желтая

3. 1. 1. 2. Определение по шкале цветности в градусах

Цветность воды определяют так же в градусах цветности визуально-колориметрическим методом, сравнивая окраску пробы с контрольной шкалой образцов окраски:

0º; 10º, 20º; 30º; 40º; 60º, 100º, 300º, 1000º – в случае модельных эталонных растворов хром-кобальтовой шкалы;

0º; 30º; 100º; 300º, 1000º – в случае пленочной контрольной шкалы.

Определение выполняют с использованием тест-комплекта«Цветность».

Оборудование и реактивы

Хром-кобальтовая шкала цветности модельные эталонные растворы,пробиркаколориметрическая,штативдляпробирок,контрольная шкала образцов окраски проб для визуального колориметрирования.

«Цветность» (пленочная), фильтры «синяя лента», воронка лабораторная п/э.

Выполнение анализа

При наличии взвешенных частиц пробы отфильтровали через бумажный фильтр «синяя лента». Первые порции фильтрата отбросили.

Наполнили колориметрическую пробирку анализируемой водой до края, так чтобы образовался выпуклый мениск. Удерживая пробирку рукой в вертикальном положении, закрыли ее пробкой. Убедились в плотном прилегании уплотнительного кольца.

Извлекли образцы эталонных растворов из упаковки и расположили их на ровной горизонтальной поверхности на белом фоне пробкой вниз.

Пробирку с анализируемой водой перевернули пробкой в низ и сравнили окраску исследуемого образца со стандартной хром-кобальтовой шкалой цветности или пленочной контрольной шкалой образцов окраски проб для визуального колориметрирования. «Цветность», наблюдая окраску воды сверху, на белом фоне, при достаточном освещении. Для исследуемого образца определили ближайшее по окраске полепленочной шкалы или образец окраски раствора хром-кобальтовой шкалы и соответствующее ему значение в градусах цветности.

Определение мутности и прозрачности

В зависимости от степени мутности (прозрачности) воды можно использовать разные методы их определения. Определяем мутность в мутномерной пробирке.

Оборудование и реактивы

Пробирка стеклянная высотой 10–12 см, лист темной бумаги (в качестве фона).

Выполнение анализа

Заполнили пробирку водой до высоты 10–12см.

Определили мутность воды, рассматривая пробирку сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном). Выбрали подходящее значение из приведенных в таблице

Мутность воды

Мутность незаметна (отсутствует)

Слабоопалесцирующая

Опалесцирующая

Слабомутная

Мутная

Очень мутная

3. 1. 1. 2. Определение прозрачности по шрифту

Выполняется с помощью тест-комплекта «Мутность-прозрачность».

Оборудование и реактивы

Стеклянный цилиндр (трубка) для определения прозрачности с внутренним диаметром 25,0 мм и высотой не менее 60 см. Экран для трубки. Пипетка для отбора воды. Шприц с соединительной трубкой. Образец шрифта – четкий шрифт на белом фоне (высота 3,5 мм, ширина 0,35 мм. Линейка, отградуированная в сантиметрах.

Выполнение анализа

Трубку для определения прозрачности закрепили в штативе. Пробу тщательно перемешали и поместили в трубку. Трубку защитите от бокового света экраном и поместите на ламинированный образец шрифта.

Прозрачность пробы наблюдали сверху через открытое отверстие трубки при достаточном освещении от источника, расположенного сверху.

Постепенно понижали уровень пробы, отбирая пипеткой воду до тех пор, пока не станет видимым образец шрифта.

Определили максимальную высоту жидкости h(мм), при которой различима метка, по делениям на трубке.

Полученные данные об измерении высоты жидкости привели с точностью до 10мм.

3. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Определение водородного показателя(рН)

Выполняется с помощью тест-комплекта «рН».

Оборудование и реактивы

Контрольная шкала образцов окраски растворов для определения рН (рН 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10,0; 11,0),пипетка-капельница (0,10 мл), пробирки колориметрические сметкой«5 мл», раствор универсального индикатора.

Выполнение анализа

Колориметрическую пробирку сполоснули несколько раз анализируемой водой. В пробирку налили до метки пробу анализируемой воды(5мл). Добавили пипеткой-капельницей 3–4 капли (око-ло0,10 мл) раствора универсального индикатора и встряхнули пробирку. Окраску раствора сразу же сравнили с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы. Окраску наблюдайте сверху через открытое отверстие пробирки на белом фоне при достаточном освещении.

Определение общей жесткости

Выполняется с помощью тест-комплекта «Общая жесткость».

Оборудование и реактивы

Раствор буферный аммиачный, раствор трилона Б (0,05 моль/л экв., титр.), пипетка-капельница, шприц медицинский для титрования, раствор индикатора хром темно-синего кислотного, склянка с меткой «10 мл», пипетка для титрования.

Выполнение анализа

Мерную склянку ополоснули несколько раз анализируемой водой. В склянку налили до метки анализируемую воду (10,0мл).

Добавили в склянку разными пипетками 6–7 капель раствора буферного аммиачного и 4–5 капель раствора индикатора хром темно-синего.

Герметично закрыли склянку пробкой и встряхнули для перемешивания.

Постепенно титровали содержимое склянки раствором трилона Б с помощью пипетки и шприца до перехода окраски в точке эквивалентности из винно-красной в ярко-голубую, наблюдая окраску на белом фоне при доста- точной освещенности. Периодически встряхивая склянку для перемешивания пробы. Определили объем раствора, израсходованный на титрование общей жесткости (V_ОЖ,мл).Рассчитали величину общей жесткости(С_ож)вмоль/лэкв. Определение карбонатов, гидрокарбонатов, щелочности, карбонатной жесткости

Определение является титриметрическим и выполняется с помощью тест-комплекта «Карбонаты».

Оборудование и реактивы

Пипетка на 2 мл или на 5 мл; пипетка-капельница (0,1 мл) в футляре; раствор индикатора метилового оранжевого ;раствор индикатора фенолфталеина; раствор соляной кислоты (0,05 н, титрованный), склянка с меткой на 10 мл; шприц медицинский (1 мл) с наконечником для титрования.

Выполнение анализа

А. Титрование карбонат-аниона

В склянку налили до метки (10 мл) анализируемую воду.

Добавили пипеткой 3–4 капли раствора фенолфталеина.

Постепенно титруем пробу с помощью мерного шприца с наконечником либо мерной пипетки раствором соляной кислоты (0,05 моль/л) до тех пор, пока окраска побледнеет до слабо розовой (практически бесцветной), и определили объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование по фенолфталеину(V_Ф,мл).

Раствор после титрования карбонат-аниона оставили для дальнейшего определения в нем массовой концентрации гидрокарбонат- аниона.

Б.Титрование гидрокарбонат - аниона

В склянку налили до метки (10 мл) анализируемую раствор после определения карбонат-аниона.

Добавили пипеткой 1 каплю раствора метилового оранжевого.

Постепенно титруя пробу с помощью мерного шприца с наконечником раствором соляной кислоты (0,05 моль/л) при перемешивании до перехода желтой окраски в оранжевую, определяя общий объем раствора, израсходованного на титрование по метилоранжу (V_МО, мл). При использовании раствора после определения карбонат-аниона необходимо определить суммарный объем, израсходованный на титрование карбоната и гидрокарбоната.

Раствор при титровании всегда перемешивали.

С. Определение ионных форм, обуславливающих потребление кислоты на титрование

В зависимости от соотношения между количествами кислоты, израсходованными на титрование по фенолфталеину (V_Ф) и метилоранжу (V_МО), по таблице выбрали подходящий вариант для вычисления ионных форм, обуславливающих потребление кислоты при титровании.

Определение ионных форм, обуславливающих потребление кислоты на титрование

№

Соотношение между V_Ф и V_МО

Вклад ионных форм в потребление кислоты

п/п

V_OH (ОН )–

V_К (СО₃ )2–

V_ГК (НСО₃ )–

1

V_Ф=0

0

0

^VМО

2

2V_ФМО

0

2V_Ф

V_МО–2V_Ф

3

2V_Ф=V_МО

0

^VМО

0

4

2V_Ф>V_МО

2V_Ф–V_МО

2(V_МО–V_Ф)

0

5

V_Ф=V_МО

^VМО

0

0

Расчет карбонатной жесткости

Определили карбонатную жесткость (Ж ) в ммоль/лэкв.

по формуле:

Ж_к = С_кХ 0,0333+С_1к Х 0,0164.

4. Расчет щелочности

Значение свободной щелочности

Определение индивидуальных показателей

Определение нитратов

Определение нитратов с помощью тест-комплекта

Выполняется с помощью тест-комплекта «Нитраты».

Оборудование и реактивы

Вода дистиллированная, контрольная шкала образцов окраски проб для визуального колориметрирования «Нитрат-анионы», пипетка-капельница на 3 мл, порошок восстановителя, пробирки градуированные на 15мл с пробкой, раствор№1(растворα-нафтиламина), раствор № 2 (раствор сульфаниловой кислоты), склянки для колориметрирования сметкой«10мл», флакон для приготовления реактива на нитрат-анионы, шпатель.

Подготовка к анализу

Приготовление реактива на нитрат-анионы .С помощью градуированных пробирок отмеряются равные объемы растворов № 1 и № 2 и смешиваются во флаконе для приготовления реактива на нитрат-анионы. Реактив готовится в количествах, необходимых для проведения анализа, и используется в день приготовления.

Выполнение определения

Градуированную пробирку ополоснули несколько раз анализируемой водой. В пробирку отберите 6 мл анализируемой воды (пробы),прибавили дистиллированную воду до метки «11», перемешали.

К содержимому пробирки добавили 2,0мл свежеприготовленного реактива на нитрат-анионы, закрыли пробирку пробкой и встряхнули для перемешивания раствора.

Прибавили в пробирку около 0,2 г порошка восстановителя, используя шпатель (0,2 г порошка заполняют шпатель на ½ глубины, не образуя«горки»). Закрыли пробирку пробкой и тщательно перемешали.

Оставили пробирку на15 минут для полного протекания реакции, периодически встряхивая содержимое пробирки.

В склянку для колориметрирования перелили раствор из пробирки до метки «10мл», стараясь не допустить попадания осадка в склянку. Провели визуальное колориметрирование пробы. Для этого мерную склянку поместили на белое поле контрольной шкалы и, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определили ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации нитрат-анионов в мг/л.

Определение аммония

Выполняется с использованием тест-комплекта «Аммоний».

Оборудование и реактивы.

Реактив Несслера, сегнетова соль (калий-натрий виннокислый), пипетка-капельница с футляром-пробиркой, пробирка колоримет-рическая с меткой «5 мл», шпатель, контрольная шкала образцов окраски.

Выполнение анализа

Налили анализируемую воду в колориметрическую пробирку до метки «5мл». Добавили в воду шпателем 0,1 г сегнето- вой соли (0,1 г сегнетовой соли заполняет шпатель на 1/4 глубины) и туда же пипеткой – 1 мл реактива Несслера. Содержимое пробирки перемешали встряхиванием. Оставили смесь на 1–2 мин. для завершения реакции.

Провели визуальное колориметрирование пробы. Для этого пробирку с пробой поместите на белое поле контрольной шкалы и, освещая пробирку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации катиона аммония в мг/л.

Примечание. Для более точного определения концентрации аммония мы использовали Модульную систему Пролог

Определение ортофосфатов

Выполняется с использованием тест-комплекта «Ортофосфаты» либо комплекта-лаборатории «Фосфор».

Оборудование и реактивы

Контрольная шкала образцов окраски, мерная склянка с делениями (5; 10; 20 мл) с пробкой, перманганат калия кристаллический, пипетка-капельница на 0,5 мл, пипетка-капельница на 1 мл, раствор восстановителя, раствор для связывания нитритов, раствор молибдата аммония.

Выполнение анализа

Отобрали в мерную склянку 20 мл анализируемой воды (пробы), предварительно ополоснув ее 2–3раза анализируемой водой. При наличии мутности воду необходимо осветлить отстаиванием или фильтрацией. При ожидаемой концентрации ортофосфатов более 5 мг/л рекомендуется отбирать 5 мл (склянкой) или 1 мл пробы, доводя объем раствора в склянке до 20 мл дистиллированной водой. Добавили к пробе пипеткой-капельницей 10 капель раствора для связывания нитритов и затем–другой пипеткой 1 мл раствора молибдата. Склянку закрыли пробкой и встряхнули для перемешивания раствора. Оставили пробу на 5 мин. для полного протекания реакции. Добавили к пробе пипеткой-капельницей 2–3 капли раствора восстановителя. Склянку закрыли пробкой и встряхнули для перемешивания раствора. При наличии в воде ортофосфатов раствор приобретает синюю окраску. Раствор восстановителя содержит соляную кислоту. Оставьте пробу на 5 мин. для полного протекания реакции. Провели визуальное колориметрирование пробы. Для этого мерную склянку поместите на белое поле контрольной шкалы и, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определили ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации ортофосфатов в мг/л. При получении результата анализа учли разбавление пробы чистой водой, введя поправочный коэффициент (например, при разбавлении пробы в 4 раза, т.е. при отборе 5 мл анализируемой воды, полученное по шкале значение концентрации умножили на 4).

3. 1. 1. Определение железа общего

      2. Выполняется с помощью тест-комплекта «Железо общее».

Оборудование и реактивы

Бумага индикаторная универсальная, контрольная шкала образцов окраски, мерная склянка с меткой «10 мл» с пробкой, пипетка-капельница 0,5 мл, 1,0 мл, раствор орто-фенантролина, раствор буферный ацетатный, раствор гидроокиси натрия, раствор соляной кислоты, раствор солянокислого гидроксиламина.

Выполнение анализа

Отобрали в склянку анализируемую воду до метки «10 мл», предварительно ополоснув ее 2–3 раза той же водой. Используя универсальную индикаторную бумагу и пипетку-капельницу, а также, в зависимости от рН среды, растворы гидроксида натрия либо соляной кислоты, довели рН пробы до pH4–5. В склянку пипеткой-капельницей добавили 4–5 капель раствора солянокислого гидроксиламина (около 0,2 мл). Склянку закрыли пробкой и встряхнули для перемешивания раствора. Далее пипетками поочередно добавили1,0 мл ацетатного буферного раствора и 0,5 мл раствора орто-фенантролина. После каждого прибавления склянку закрывали пробкой и встряхивали для перемешивания раствора. Раствор в склянке оставили на15–20 мин.для полного развития окраски.

3. 1. 3. Определение хлоридов

      4. Выполняется с помощью тест-комплекта «Хлориды».

Оборудование и реактивы

Пипетка на 2 мл или на 5 мл с резиновой грушей (медицинским шприцем) и соединительной трубкой, пипетка-капельница, склянка сметкой«10мл» с пробкой; раствор нитрата серебра (0,05г-моль/л) титрованный, раствор хромата калия(10%).

Выполнение анализа

В склянку налили до метки «10 мл» анализируемую воду. Добавьте в склянку пипеткой-капельницей 3 капли раствора хромата калия. Герметично закрыли склянку пробкой и встряхнули, чтобы перемешать содержимое. Постепенно титруем содержимое склянки раствором нитрата серебра при перемешивании до появления неисчезающей бурой окраски. Определили объем раствора, израсходованный на титрование(V_хл,мл).

Определение сульфатов

Выполняется с помощью тест-комплекта «Сульфаты».

Оборудование и реактивы

Мутномер, шприц на 10 мл, пипетка-капельница, пробирки мут- номерные с рисунком-точкой на дне и резиновым кольцом-фиксатором, пробка для мутномерной пробирки, соединительная трубка; раствор нитрата бария (насыщенный), раствор соляной кислоты.

Выполнение анализа

Поместили в отверстие пробирки анализируемую вытяжку до высоты 1 Добавьте к содержимому пипетками 2 капли раствора соляной кислоты и 14–15 капель раствора нитрата бария. Герметично закрыли пробирку пробкой и встряхнули, чтобы перемешать содержимое. Пробирку с раствором оставьте на 5–7 мин. для образования белого осадка или суспензии. Закрытую пробирку снова встряхнули, чтобы перемешать содержимое. Пипеткой перенесли образовавшуюся суспензию во вторую (пустую) пробирку до тех пор, пока впервой пробирке не появится изображение точки на дне^*. Измерили высоту столба суспензии в первой пробирке (h₁,мм). Наблюдение проводили, как показано на рисунке, направляя свет на экран мутномера, установленный под углом 45⁰С. Продолжили переносить суспензию до тех пор, пока в ней не скроется изображение рисунка. Измерили высоту столба суспензии во второй пробирке (h₂,мм). Рассчитали среднее арифметическое значений высоты столба суспензии (h) по формуле. Определили концентрацию сульфат-аниона в мг/л по таблице:

Высота столба суспензии (h), мм

Массовая концентрация сульфат-аниона, мг/л

100

33

95

35

90

38

85

40

80

42

3. 1. 6. Интегральная и комплексная оценка качества воды

Ранее уже упоминалось, что внешний вид водного объекта может дать очень важную информацию о качестве воды в нем. Внешний вид водного объекта можно оценить по наличию или отсутствию пленок и пятен на поверхности воды, нефтяных пятен на берегу, на водных и прибрежных растениях, что в совокупности характеризует уровень его загрязнения.

Уровень загрязнения водного объекта по внешнему виду

Балл

Внешний вид загрязнения

1

Отсутствие пленок и пятен на поверхности воды

2

Отдельные пленки и пятна, в том числе нефтяные, на поверхности воды

3

Пленки нефти на водных растениях

4

Пятна и пленки нефти на большей части поверхности и берегах водного объекта

5

Поверхность воды покрыта нефтью даже во время волнения

Следует отметить, что причиной возникновения пленки на поверхности водного объекта могут быть и естественные природные факторы (например, торфяники). Это относится к уровню загрязненности в 2 балла. Поэтому следует внимательно изучить вид пленок. Торфяные (естественные) пленки обычно отличаются по своей структуре от нефтяных: они не сплошные, а как будто разделены на осколки. Нефтяные пятна обычно сплошные, радужные, при чем под разным углом зрения они переливаются разными цветами радуги, чего обычно не бывает с торфяными пленками. Чтобы более четко определиться в типе загрязнения, следует пошевелить грунт водоема лопатой или палкой за всплывающими пленками.

Для более объективной оценки качества воды обычно отбирается не одна, а несколько проб. Это дает возможность уменьшить неизбежные случайные погрешности при отборе проб и измерениях.

Определение органолептических показателей лучше проводить нескольким участникам. Результат в этом случае должен отражать точку зрения большинства или быть записан после общего обсуждения. После выполнения всех определений обязательно внесите полученные результаты для каждой исследуемой пробы в журнал наблюдения. В ту же таблицу поместили и результаты всех гидрохимических анализов и сравнили их с цифрами «Норматива качества» из Приложения1 "Практического руководства по оценке экологического состояния малых рек".

Каждый из гидрохимических показателей качества воды в отдельности, хотя и несет информацию о качестве воды, все же не может служить мерой качества воды, т.к .не позволяет судить о значениях других показателей, иногда косвенно бывая связан с некоторыми из них.

Вывод по работе

Реки и озера нашей Родины находятся в экологически сложной ситуации. Исследовав воду в озере по некоторым критериям, мы пришла к выводу, что:

1. рН водных проб озера тракторное лежит в интервале 5,0-7,6 (слабо-кислый - слабощелочной)

2. содержание катионов железа в пределах нормы.

3. содержание различных форм азота (нитратов, нитритов, аммония) и фосфора, в норме, наблюдаются незначительные колебания весной и осенью, когда с дождем и снегом в озеро попадают сточные воды органические удобрения с огородов близ лежащих домов.

4. Жесткость большинства водных проб озера незначительна, по классификации "вода мягкая".

5. Содержание органических веществ, характеризуемое перманганатной окисляемостью, в пробах озера, как правило, превышает 15 мг/л, что вызвано естественными причинами - заболоченность водосборной территории.

6. Содержание хлоридов, сульфатов, карбонатов, катионов кальция, катионов магния, значение сухого остатка не противоречат стандартам качества. Несмотря на то, что населённые дома, которые стоят на этом озере значительных загрязнений они не приносят. Несмотря на существенное загрязнение вод людьми и другими объектами, в целом, анализ выявил, что показатели гидрохимического апробирования не являются слишком опасны для самих вод озера и для их использования. Мы думали, что результат будет на критической отметке или превышать норму ПДК. Однако, как выяснилось при исследовании, содержание некоторых веществ в воде озера соответствует нормам. Таким, образом, подтвердилось, что наше озеро хотя и находится в критическом состоянии (вымирает), но вода в нем достаточной чистоты, поэтому в нем большое видовое разнообразие рыб. Мы довольны выполненной работой и считаем, что добилась поставленной цели.

Рекомендации

Инициативная группа исследователей, не только представила результаты исследования, но и предложила пути решения сохранения чистых рек.

1. Необходимо усилить контроль за санитарно - гигиеническим состоянием озер, максимально ограничить поступление в озера хозяйственно бытовых, промышленных сточных вод и стоков животноводческих комплексов.

2. Контролировать, что бы не создавались свалки мусора по берегам озер, загрязняя тем самым поверхностные и грунтовые воды.

3. Продолжить изучение озера Тракторное и речки Змейки как единой экосистемы.

4. Включить в свои исследования методы биоиндикации с использованием донных беспозвоночных животных и высших водных растений.

Литература

• 1. К.С. Лосев «Вода» 1989г.;

• 2. Л. Ильина, А. Грахов «Бесценное Богатство» 1978г.;

• 3. В.В. Михайлова «Источники Водные» 2006г.;

• 4. Архив Краеведческого Музея поселка Первомайское.

• 5. В. И. Карабанова «Кивеннапа - Первомайское»

• Издательство «Дидактика плюс» город Санкт-Петербург. 2001 г.

• 6. Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки/Под редакцией к.х.н. А.Г. Муравьева. – СПб.: «Крисмас+», 2011. – 264 с., илл.

• 7. Н.А. Филиппова . МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭКСПЕРИМЕНТОВ PROLOG . Методическое пособие с инструкциями .ХИМИЯ. Москва Бизнес-Меридиан 2013

Приложение №2

Карта п. Первомайское. - о. Тракторное

Приложение №3

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ОЗЕРА ТРАКТОРНОЕ

    1. Название по карте –нет; местное –Тракторное

     2. Местоположение: область –Ленинградская; район —Выборгский; сельская администрация —Первомайская; ближайший населенный пункт –Первомайское на окраине

     3. Подъезды (подходы) к водоему: автодороги и расстояние до них —шоссе Санкт-Петербург- Выборг в 100 м от нее.

  4. Окружающая местность: слагающие породы –моренные отложения, обнажение пород – отсутствует; почвы – дерново-подзолистые; растительность на берегах —луговая и кустарники.

      5. Котловина и берега озера: границы котловины выражены отчетливо, склоны пологие, берега низкие, острова отсутствуют.

      6. Проточность: озеро проточное, впадает и вытекает речка Змейка есть плотина при выходе речки змейки из озера Тракторное

      7. Характеристика озера. Урез воды – 101 м; форма –неправильная, площадь —40000 м кв; наибольшая длина –200 м; наибольшая ширина – 200 м; наибольшая глубина до дна –3м; средняя глубина — 1,5 м; объем воды – 10 000 м3.

      8. Дно водоема: котлованное, донные отложения —песок

      9. Вода в озере: прозрачность – 150 см; цвет –черновато-прозрачный; мутность — слабая; жесткость – 2,84 моль/дм3 (слабо жесткая); реакция среды (рН) – 7,4.

      10. Растительность прибрежий озера: прибрежные растения – часто встречаются вахта трехлистная, сабельник болотный; надводные растения – часто тростник южный, белокрыльник болотный; растения с плавающими листьями –, кубышка желтая, редко ряска малая и трехдольная. Степень зарастания озера: общая – 12%, надводными растениями – 5%, плавающими – 5%.

      11. Цветение воды: ежегодно.

      12. Животные – обитатели берегов. Ондатра (млекопитающие), ящерица живородящая (пресмыкающиеся), серая жаба, остромордая лягушка (земноводные), сизая чайка, речная крачка,

      13.Обитатели водоема: Рыбы: преобладают окунь и плотва, обычны щука и ерш. Лет 15 назад запустили в озеро мальков карпа и максуна.     

14. Биологический тип озера: эвтрофное.

      15. Загрязнение озера. На северно-западном берегу озера Тракторное находится  тракторный парк и большой гаражный массив, остальные берега заняты огородами и частными строениями, только узкая полоска кустарника отделяет их от озера.

 16. Использование водоема: для рыболовства – в течение всего года (лов удочкой), первые годы после запуска мальков карпа и максуна рыбаки вылавливали крупных рыбин весом до 2-х кг. В настоящее время такие экземпляры почти не встречаются . Для отдыха используется северный берег озера.    

17. Предложения по охране и рациональному использованию озера: соблюдать правила поведения в природе, проводить благоустройство мест отдыха.

 18. Составители паспорта: Зарубина Виктория и Парышева Валерия.

 19. Источник информации: фондовые материалы экологического кружка школьного музея Первомайской школы.

 20. Дата заполнения: 24.09.2009.

Приложение №4

Результаты исследования.

Номер пробы, время отбора.

Характеристика

Единица

измерения

Значение показателя

I

весна

II

лето

III

осень

Норматив качества

Органолептические показатели

Температура

ºC

10

21

18

___

Цветность

Словесное описание, градусы

Слабо-желтоватая

30⁰

Слабо-желтоватая 30⁰

Слабо-желтоватая

30⁰

Качественно

Мутность

Словесное описание

Слабо мутная

Слабо мутная

Слабо мутная

___

Прозрачность

см

30

28

30

29

Запах

Характер Интенсивность

словесное

описание, баллы

Запах древесной гнили и соляры , слабый, 1 б

Травянистый, слабый, 1б

Запах масла соляры, слабый, 1б

Не более

2 баллов

Внешний вид

словесное

описание, баллы

Отдельные пленки и пятна, в том числе масляные, на поверхности воды

2 балла

________

Общие показатели

Водородный показатель

ед. рН

7,29

7,5

7.10

3-9

Общая жесткость

ммоль/лэкв.

2,25

2,25

2,25

10мг/экв.л

Карбонаты

мг/л

0,20

0,20

0,20

100мг/л

Гидрокарбонаты

мг/л

0,05

0,05

0,05

1000мг/л

Нитраты

мг/л

3

2,3

2,9

45мг/л

Аммоний

мг/л

7,4

6,2

6,5

2,5мг./л

Ортофосфаты

мг/л

0, 40

0,29

0,42

3,5мл/л

Железо

мг/л

0,1

0,1

0,1

До 1

Хлориды

мг/л

200

130

130

350мг/л

Сульфаты

мг/л

35

38

38

500мл/л

34

Краткое описание документа:

Озеро - это сложная экосистема, в которой происходит взаимодействие многих биологических, физических и химических процессов. Все эти процессы строго сбалансированы. Изменение одной из характеристик или процесса имеет каскадный

Проблема: насколько сильно загрязнено озеро Тракторное?

Объект исследования: процесс определения загрязненности озера Тракторное п. Первомайское.

Предмет исследования: методы определения загрязненности озера Тракторное п. Первомайское.

Цель работы: апробировать методы определения загрязненности озера Тракторное п. Первомайское.

Задачи:

1.Изучить историю озера Тракторное ;

2. Определить место расположения озера Тракторное.

3. Охарактеризовать метеорологические условия на территории озера Тракторное.

4. Изучить гидрографические и гидрологические условия.

5. С помощью различных источников определить существующее состояние озера.

6.Провести исследования по определению загрязненности озера Тракторное ;

7.Сделать выводы по итогам работы.

Гипотеза: если исследовать загрязненность озера Тракторное, то можно разработать меры по его очистке

Методы исследования:

1.визуально-колориметрический

2. титриметрический

3. турбидиметрический

4. термометрический

5. органолептический

6. визуальность

7.цифровые измерительные модули и базовое программное обеспечение системы «PROLog».

• Модульная система PROLog

Модульная система PROLog является программно-аппаратным, комплексом обеспечивающих сбор и обработку данных экспериментов в области различных дисциплин естественно-научного цикла начальной, основной и средней школы, а также учреждений начального, среднего и высшего профессионального образования. Система PROLog основана на автономных цифровых измерительных модулях (ЦиМ), каждый из которых может быть рассмотрен как самостоятельный регистратор данных, позволяющий записывать и хранить значения измеряемых величин независимо друг от друга. В состав системы могут входить устройства считывания информации:

• персональный компьютер;

• графический модуль отображения информации – МОИ-Г;

• числовой модуль отображения информации – МОИ-Ч.

У каждого ЦИМ есть микропроцессор, который измеряет и записывает измеренные значения (например, температуру, ток, напряжение) в собственную память, независимо от других модулей и устройства считывания информации. Цифровые измерительные модули системы PROLog имеют два USB-разъема, которые одновременно являются и входом, и выходом. При подключении можно использовать любой из них. Эти разъемы позволяют соединять ЦИМ между собой последовательно (по цепочке) и подключать к ПК, МОИ-Г или МОИ-Ч. Система PROLog позволяет подключать любые комбинации ЦИМ в произвольном порядке и произвольном количестве в цепочке. ЦИМ можно произвольно добавлять или исключать из цепочки, при этом это совершенно не влияет на другие входящие в цепочку ЦИМ и их показания. Подключение ЦИМ к ПК, МОИ-Г или МОИ-Ч можно выполнить с помощью USB-кабелей стандарта B/M-B/M, или радиомодулей (РМ) – модулей беспроводной связи. Дальность связи между РМ на открытом пространстве составляет до 30 м. Цифровые модули системы PROLog могут работать в двух режимах:

• «эксперимент при подключенных модулях», т.е. при подключении к ПК или МОИ-Г;

• «Автономный эксперимент», т.е. при подключении только к блоку питания.

В режиме «Эксперимент при подключенных модулях» ПК или МОИ-Г управляют процессом проводимого эксперимента – когда, как и что измерять, с какой частотой, продолжительностью и т.д. В этом режиме информация поступает на ПК или МОИ-Г для ее отображения в режиме реального времени. В режиме «Автономный эксперимент» ЦИМ с помощью ПК или МОИ-Г предварительно программируются в соответствии с задачами эксперимента. Измерения начинаются нажатием на кнопку «Пуск» (Run), которая находится на каждом модуле, или щелчком курсора компьютерной мыши по кнопке Запуск эксперимента в дополнительной панели ПК. При этом все подключенные ЦИМ запускаются одновременно. Результаты измерений сохраняются во внутренней памяти каждого ЦИМ для последующего чтения и отображения через ПК или МОИ-Г.