Научно -исследовательский проект " Состояние водопроводной воды как показатель качества жизни"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ХАБАРОВСКОГО КРАЯ

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ХАБАРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЮНИОРСКИЙ ВОДНЫЙ КОНКУРС

ПРОЕКТ НА ТЕМУ: СОСТОЯНИЕ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ЖИЗНИ

Авторы:

Елизарьев Дмитрий Юрьевич, студент III курса специальности 19.02.10 Технология продукции общественного питания

Клименкова Анастасия Алексеевна, студентка II курса специальности 19.02.10 Технология продукции общественного питания

Научный руководитель:                                         Ким Им Сун, преподаватель

Хабаровск, 2018 г.

НАУЧНАЯ АННОТАЦИЯ

Нехватка питьевой воды – глобальная проблема. «Разрешение проблемы дефицита воды»  - под таким лозунгом в марте прошлого года прошел Всемирный день воды» его проводит ежегодно ООН, координируя свои действия с неправительственными организациями по всему миру. Две трети нашей планеты занимает водное пространство. Это более чем достаточно для всех людей, но к сожалению большая часть водных ресурсов непригодна для жизни. Около полумиллиона человек в современном мире испытывает ее острую нехватку. Эксперты прогнозируют усугубление этой проблемы к 2025 году уже для 2/3 человечества. Поэтому нам стало интересно исследовать качества воды в некоторых районах Хабаровска и Хабаровского края, целю нашей работы стало выявление уровня загрязненности воды в разных районах Хабаровского края.

Задачи, которые мы поставили перед собой: изучение физико-химических показателей и видов загрязненности воды, исследование воды разных районов Хабаровского края по физико-химическим показателям, разработка практических рекомендаций по результатам исследований для предприятий организаций края по улучшения качества питьевой воды.

В процессе работы мы пришли к пониманию того, что отобранные пробы в районах Хабаровского края не соответствуют СанПиН 2.1.4.1074-01по некоторым органолептическим и физико-химическим параметрам.Для решения данной проблемы нами были разработаны рекомендации для учреждений г. Хабаровск и Хабаровского края по улучшению качества питьевой воды.

СОДЕРЖАНИЕ:

	Стр.
ВВЕДЕНИЕ	4
1. МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ	5
1.1 Мониторинг окружающей среды и его виды	5
1.2  Определение качества воды по физико-химическим показателям	6
2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА                          ВОДЫ	8
2.1 Определение физико-химических показателей воды разных районов Хабаровского края	8
2.2  Рекомендации для учреждений Хабаровского края	10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	12
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ	13
ПРИЛОЖЕНИЯ	14

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы обусловлена тем, что одной из основных экологических проблем современности является загрязнение пресной воды. Для изучения уровня загрязненности воды в Хабаровском крае мы решили провести её исследование на соответствие показателям САНПИН. Вода, прошедшая через водные коммуникации зачастую не является пригодной к употреблению без дополнительной очистки и кипячения.

Цель: выявить уровень загрязненности воды в разных районах Хабаровского края.

Задачи:

1)                 Изучение физико-химических показателей и видов загрязненности воды.

2)                 Исследование воды разных районов Хабаровского края по физико-химическим показателям.

3)                 Разработка практических рекомендаций по результатам исследований для предприятий организаций края по улучшения качества питьевой воды.

Практическая значимость: Анализ воды по органолептическим и физико-химическим показателям дает возможность удостовериться в её пригодности для повседневного использования без дополнительной очистки и кипячения, а также принятия мер по защите здоровья общества в случае несоответствия показателей воды САНПИНам.

Гипотеза: вода в районах Хабаровского края, прошедшая через водные коммуникации может отличаться друг от друга по физико-химическим и органолептическим показателям.

Теоретической базой нашего исследования послужили работы таких известных учёных как: Л.С. Алексеев, он занимался контролем качества воды; Т.Я. Ашихмина, она является автором учебного пособия «Экологический мониторинг»; А.А. Касьяненко разработал показатели качества водной среды. /1,2,3/

1 МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ.  

1.1 Мониторинг окружающей среды и его виды

Мониторинг — непрерывный процесс наблюдения и регистрации параметров объекта, в сравнении с заданными критериями.

По масштабам различают мониторинг базовый (фоновый), глобальный, региональный, импактный.

По методам ведения и объектам наблюдения: авиационный, космический, окружающей человека среды.

1.      Базовый мониторинг выполняет слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний.

2.      Глобальный мониторинг осуществляет слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли и ее экосфере, включая все их экологические компоненты (основные материально-энергетические составляющие экологических систем) и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях.

3.      Региональный мониторинг производит слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы.

4.      Импактный мониторинг – это мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах.

5.      Мониторинг окружающей человека среды осуществляет слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение создающихся критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов.

Цели мониторинга:

- наблюдение за состоянием окружающей природной среды и уровнем ее загрязнения:

- оценить состояние среды обитания человека, биологических сообществ;

- выявить причины отклонения показателей;

- оценить последствия изменения показателей;

- определить управляющие решения для ликвидации причин отклонения показателей.

2.2  Определение качества воды по физико-химическим показателям

Государственный мониторинг водных объектов представляет собой организационно-техническую систему регулярных наблюдений, оценки и прогнозирования состояния водных объектов под воздействием природных и антропогенных факторов.

Целью мониторинга водных объектов является создание информационного обеспечения управления Государственным водным фондом в части рационального использования водных объектов и охраны вод от загрязнения и истощения, а также предотвращения вредного воздействия вод (с учетом их взаимодействия с другими компонентами окружающей среды) и сохранения благоприятной для жизнедеятельности человека среды обитания.

Физико-химические показатели - это величины, которые определяют пригодность или не пригодность воды к употреблению для различных целей (в быту и промышленности).

Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно провести пробоотбор. В зависимости от цели исследования проба воды для анализа может быть получена несколькими способами:

-        путём однократного отбора в силу количества воды, нужно для
анализа;

-        смешиванием проб, отобранных через определённые промежутки времени в одном месте исследуемого водоёма;

-        смешением проб, отобранных одновременно в разных местах исследуемого водоёма.

К общим физико-химическим показателям воды относятся:

1.Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде.

2.Общая минерализация представляет собой суммарный количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Этот параметр также называют содержанием растворимых твердых веществ или общим солесодержанием, так как растворенные в воде вещества находятся в виде солей.

3.Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней
растворимых солей кальция и магния.

4.Окисляемость - это величина, характеризующая содержание в воде
органических и минеральных веществ, окисляемых (при определенных
условиях) одним из сильных химических окислителей.

5.Прозрачность – технологический показатель качества воды, позволяющий просто и оперативно контролировать содержание в ней взвешенных веществ и коллоидных примесей.

6.Запах – это свойство веществ вызывать раздражение рецепторов слизистой оболочки носоглотки. Характер и интенсивность запаха в воде определяется по утвержденным специалистами методикам.

Выводы:

1.Следовательно важным условием эффективности мер по сохранению водных ресурсов на глобальном, региональном и местном уровнях является создание системы экологического мониторинга пресной воды.

2. Мониторинг может являться одной из мер охраны окружающей природной среды, функцией государственного управления и правового института.

3. Методы органолептической и физико-химической оценки воды позволяет определить ее качество, безвредность, а также соответствиям гигиеническим требованиям

2 Практическое применение методов определения качества воды

2.1 Определение физико-химических показателей воды разных районов Хабаровского края

Первым этапом для проведения физико-химического анализа водопроводной водыя провел однократный отбор 8 проб в 3 районах Хабаровского края:
 пос. Красная речка, пос. Мухен района им. Лазо, и в Индустриальном, Кировском, Железнодорожном, Северном и   Центральном районах г.  Хабаровска.

Мы использовали следующую методику отбора водопроводной воды согласно ГОСТу 31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб».

Порядок отбора проб был следующим:

1.Обработка крана открытым огнем.

2. Производили слив воды в течении 10-15 минут.

3.После ополаскивания емкости для заборы воды, наполняли ее до горлышка.

4. После сжатия бутылки для удаления воздуха,проводили её герметизацию.

5. Промаркировали бутылки с указанием даты, времени и районом взятия проб.

Транспортировка осуществлялась в течении 6 часов в Хабаровский технологический колледж для проведения исследования.

Забор воды осуществлялся в пластиковые бутылки из-под минеральной воды.

Методы исследования: фильтр перед работой взвешивают после фильтрования осадок с фильтром высушивают до постоянной массы охлаждают и взвешивают. В результате чего получают кол-во вредных веществ.

Визуальное определение воды сравнивания с растворами, имитирующими цветность природной воды. так –же мерой прозрачности может служить высота столба при которой можно различить на белой бумаге стандартный шрифт с высотой букв 3,5 см. (Таблица №1)

Таблица №1 Оценка прозрачности воды

Оценка прозрачности	Прозрачность по шрифту, см	Содержание взвешенных веществ, мг/дм3
Прозрачная	Более 30	Менее 3÷4
Слабо мутная	25÷30	Менее 5÷6
Средне мутная	20÷25	6÷10
Мутная	10÷20	10÷30
Очень мутная	Менее 10	Более 30

Нагревание закрытой колбы с водой до 60 градусов на водяной бане для оценки её запаха. (Таблица №2)

Таблица №2 Интенсивность запаха воды

Балл	Интенсивность Запаха	Качественная характеристика
0 1 2 3 4 5	Никакой Очень слабая Слабая Заметная Отчетливая Очень сильная	Отсутствие ощутимого запаха Запах, не поддающийся обнаружению потребителям, но обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследователем Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением Запах, обращающий на себя внимания и делающий воду непригодной для питья Запах, настолько сильный, что вода Становится непригодной для питья

Уровень pH определяли при помощи универсальной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.

Турбидиметрическое определение – определение сульфат-ионов в виде сульфата бария в кислой среде с помощью стабилизирующего реактива, в качестве которого можно использовать 0,5% раствора желатина.

Приблизительное содержание хлоридов определяется по осадку или помутнению (таблица №3)

Таблица №3 Определение содержания хлоридов.

Осадок или помутнение	Концентрация хлоридов, мг/л
Опалесценция или слабая муть Сильная муть Образуются хлопья, но осаждаются не сразу Белый объемистый осадок	1-10 10-50 50-100 Более 100

Для того, чтобы определить присутствие примесей тяжелого металла с помощью качественных реакций следует предварительно произвести концентрирование примесей (методом вымораживания). При выполнении качественных реакций необходимо строго придерживаться условий, при которых данная реакция протекает и дает заметный аналитический эффект. Для железа (II) в 1 мл исследуемой воды добавляют 2-3 капли раствора серной кислоты и 2-3 капли реактива гексацианоферрат (III) калия (K₃[Fe(CN)₆]). Образуется осадок турнбулево сини темно-синего цвета.

Для того, чтобы определить железо (III) к 1 мл исследуемой воды прибавляют 2-3 капли раствора соляной кислоты и 2-3 капли раствора реактива роданида аммония (NH₄SCN). При этом раствор должен окрасится в кроваво-красный цвет, при содержанииFe³⁺.

Мною были определены следующие физико-химические показатели:

Водородный показатель, из общей минерализации было определено количество ионов Cl, сульфаты (Приложение 1). Также было определено наличие катионов железа с разной степенью окисления.

Вода была исследована (Приложение 2) и по органолептическим показателям, что является одним из критериев качества воды в действующих САНПИНах. Исследования были проведены на наличие взвешенных и коллоидных частиц – прозрачность, на наличие запаха и привкуса, так как на запах воды влияет температура, то на наличие посторонних запахов и привкусов был проведен дополнительный анализ при температуре воды 20◦С.

2.2  Рекомендации для учреждений Хабаровского края

По результатам исследования мы рекомендуем:

1.Необходимо использовать метод безнапорной аэрации воды.

В воде из глубоких артезианских источников практически полностью отсутствует кислород и имеется избыток углекислоты и сероводорода. Доставить кислород в воду, удалить сероводород и избыточную углекислоту позволяет процесс аэрации воды. При этом кислород, растворяясь в воде, вступает в химическую реакцию с двухвалентным железом, переводя его в нерастворимую трёхвалентную форму. В процессе безнапорной аэрации воды большая часть сероводорода и углекислого газа выветривается.

2. Нужно осуществлять очистку воды от катионов железа при помощи концентрата глауконита.

Глауконит- (от греч.  «светло-зеленый») — минерал водный алюмосиликат железа, кремнезема и oксидa калия непостоянного состава. Химический состав очень изменчивый: окись калия (К2О) 4,4 — 9,4 %, окись натрия (Na2O) 0 — 3,5 %, окись алюминия (Al2O3) 5,5 — 22,6 %, окись железа (Fe2O3) 6,1 — 27,9 %, закись железа (FeO) 0,8 — 8,6 %, окись магния (MgO) 2,4 — 4,5 %, двуокись кремния (SiO2) 47,6 — 52,9 %, вода (H2O) 4,9 — 13,5 %.

Глауконит может быть использовано для очистки промышленных, сточных и питьевых вод. Способ очистки промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов железа (II) включает сорбцию катионов железа (II) адсорбентом, в качестве которого используют 95% концентрат глауконита Бондарского месторождения Тамбовской области. Это позволяет очищать промышленные, сточные и питьевые воды от катионов железа (II) до 99,9% экологически чистым, технологичным, доступным природным адсорбентом.

Выводы:

1.      Вся вода, взятая для исследования, является прозрачной, не соответствует нормам по запаху вода из пос. Красная речка, пос. Мухен района им. Лазо, pH среды соответствует органолептическим требованиям САНПИНов

2.       Физико-химические исследования показали, что содержание хлора соответствует норме во всех образцах, повышенное содержание железа наблюдается в воде ХТК(общежитие) и пос. Мухен, по содержанию сульфатов вся вода соответствует норме.   

3.      Наше исследование показало, что вода в большинстве районов Хабаровского края и города Хабаровска соответствуют нормам, но были выявлены и отклонения по показателям качества которые устраняются путем дополнительной очистки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате изучения теоретического материала по мониторингу качества воды и выполнения практической части исследования, мы  пришли к следующему:

1.Важным условием эффективности мер по преодолению экологического кризиса на глобальном, региональном и местном уровнях является создание системы экологического мониторинга.

2.Мониторинг является одной из мер охраны окружающей природной среды, функцией государственного управления и правового института.

3.По результатам исследования вся взятая вода является прозрачной, не соответствует нормам по запаху вода из пос. Красная речка, пос. Мухен района им. Лазо, pH среды соответствует САНПИНам, содержание хлора соответствует норме, повышенное содержание железа наблюдается в воде ХТК(общежитие) и пос. Мухен, по содержанию сульфатов вся вода соответствует норме.

4. Наше исследование показало, что вода в большинстве районов Хабаровского края и города Хабаровска соответствуют нормам, но были выявлены и отклонения по показателям качества которые устраняются путем дополнительной очистки.

Результатами работы считаю также подготовленные рекомендации по улучшению качества воды, которые могут быть применены в повседневной жизни (приложение 4).

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1.       «Контроль качества воды» Л.С. Алексеев. М.: Дрофа 2009.

2.      «Экологический мониторинг» под редакцией Т.Я. Ашихминой. Учебно-методическое пособие/ Под ред. Т.Я. Ашихминой – М.: Академический Проект; Альма Матер 2008.

3.      «Показатели качества водной среды» А.А. Касьяненко. Учебное пособие. – М.: Изд-во РУДН 2008.

4.      «Мониторинг атмосферного воздуха» И.О. Тихонова, В.В. Тарасов, Н.Е. Кручинина. М.: Изд-во "ФОРУМ", 2008.

5.      http://www.ecolognatural.ru/enat-313.html

6.      http://any-book.org/download/15853.html

7.      http://pw-nn.ru/base/zapah_vodi/

8.      https://www.forumhouse.ru/threads/37315/

Приложение 1.Физико-химический анализ воды

Приложение 2. Результаты физико-химического анализа водопроводной воды районов г.Хабаровска и Хабаровского края

Место отбора проб
Показатели качества воды	Норматив	пос. Мухен района им. Лазо	пос. Красная речка	Индустриальный район	Кировский район	Северный район	Железнодорожный район	Центральный район, ХТК	Центральный район, Муравьева-Амурского 3а
Интенсивность запаха воды	0-2 балла	4 балла	2 балла	0 баллов	0 баллов	1 балл	1 балла	1 балл	0 баллов
pH среда	6,5-8,5	6,0	7,0	6,6	7,3	7,1	6,6	6,1	6,9
Cl-	1-10 мг./л.	7	2	2	1	1	3	2	1
Fe(II)	Окрас или не изменяется,или светло зелёный	Цвет синеватый	Цвет светло зелёный	Цвет светло зелёный	Цвет светло зелёный	Цвет светло зелёный	Цвет светло зелёный	Цвет зеленоватый-синеватый	Цвет светло зелёный
Fe(III)	Окрас или не изменяется, или светло оранжевый	Цвет темно оранжевый	Цвет светло оранжевый	Цвет светло оранжевый	Цвет светло оранжевый	Цвет светло оранжевый	Цвет светло оранжевый	Цвет оранжевый	Цвет светло оранжевый