Живая вода. Оценка качества родниковой воды.

Введение

         В настоящее время проблема качества питьевой воды стала основной составляющей безопасности страны. Несмотря на огромное количество организаций, контролирующих качество воды на ведомственном и государственном уровне, фирм и заводов, занимающихся разработкой и продажей фильтров для очистки воды, разливающих воду в емкости, участились техногенные катастрофы, люди массово заражаются через воду инфекционными заболеваниями, страдают от загрязнения источников питьевого водоснабжения то нефтепродуктами, то ядохимикатами. Проблема качества питьевой воды - важная экологическая проблема, она привлекает все большее внимание населения.

         Проблема качества питьевой воды в селе Иглино – одна из самых актуальных в настоящий момент. В последнее время все чаще среди жителей села встаёт вопрос о качестве  водопроводной воды не только в разговорах людей, но и  на страницах районной газеты .

        Возможно ли решить проблему недостатка питьевой воды с помощью очистки и восстановления родников? Как сегодня люди относятся к родниковой воде и каково её качество?  

          На наш взгляд, изучение родников, их обследование, паспортизация, практические работы по охране – необходимое условие регулирования накопившихся экологических проблем нашего общества. Подземные воды, хотя и скрыты от глаз, но роль их велика как в природе, так и в жизни человека. Родники являются важными источниками питания рек, участвуют в формировании рельефа, снабжают растения влагой, используются для местного водоснабжения, а нередко, при достаточной их мощности и для питания водопроводов. Подземные воды, по сравнению с поверхностными, содержат меньше болезнетворных бактерий, менее подвержены загрязнению, зачастую не требуют специальной очистки.

Цель нашей работы: изучить состояние близлежащего родника. Определить, можно ли использовать эту воду для питья, не несёт ли она в себе какую-либо опасность для здоровья.

Задачи :

·                                 провести анализ воды родника;

·                                 установить соответствие качества воды санитарным нормам;

·                                 получить опыт определения экологических критериев состояния родника, степени     загрязненности;

        Данная исследовательская работа позволит получить информацию о состоянии качества воды родника, привлечь внимание общественности к проблеме загрязнения воды, обмелению и исчезновению родников.

Актуальность темы:

}  Вода – самое распространенное вещество на планете. Она занимает большую часть нашей планеты. Все живые организмы почти на 90 % состоят из воды. В организме человека вода участвует во всех жизненно важных процессах.     Большие запасы воды на нашей планете создают впечатление о её неисчерпаемом изобилии. Но, разное состояние и различные качества воды, а также особенности её кругооборота на Земле приводят к тому, что лишь незначительная часть водных запасов оказывается доступной и пригодной для практического использования.

}       Подземные воды – это единственный вид полезных ископаемых, запасы которых могут возобновляться в процессе эксплуатации,  поскольку они являются сложной динамической системой, взаимодействующей с окружающей средой.

}  Несмотря на все это на нашей планете возникла проблема чистой воды

}  Воду из родника используют жители села для питья.

      Методы исследования:

·                                 подбор и изучение литературы по вопросу исследования;        

·                                 проведение экспериментального исследования;

Место проведения исследования: родник и прилегающая к нему территория в микрорайоне Мряево села Иглино.

Сроки проведения исследования:  сентябрь – октябрь 2013 года.

Методика исследований

 Анализ воды из колодцев, родников и других поверхностных источников отличается от анализа воды из скважин или водопровода, так как в поверхностных водах особое значение имеют такие загрязнители, как нитраты и нитриты, но практически не встречаются, например, обычные для скважин сульфаты. Также воду поверхностных источников необходимо проверять на наличие в ней болезнетворных микроорганизмов. Специалисты Главного испытательного центра питьевой воды рекомендуют для анализа воды из колодцев и родников схему из 20 основных химических показателей и трех бактериологических: железо общее, мг/дм3; кальций, мг/дм3; магний, мг/дм3; натрий, мг/дм3; калий, мг/дм3; нитраты, мг/дм3,; нитриты, мг/дм3; щелочность, ммоль/дм3;     гидрокарбонаты, мг/дм3; жесткость общая, °Ж; водородный показатель (рН), ед.;     мутность, ЕМ/дм3; цветность, град.; привкус, баллы; запах, баллы; перманганатная окисляемость, мг/дм3; аммиак (по азоту), мг/дм3; хлориды, мг/дм3; фториды, мг/дм3;     общая минерализация, мг/дм3 . 

Нами были использованы методы, доступные к  реализации в рамках школьной химической лаборатории.

Методы определения показателей, характеризующие свойства воды родника.

1.Физические методы определения показателей, характеризующие органолептические свойства воды.

Органолептические свойства нормируются по интенсивности их восприятия человеком. Это температура, цветность, прозрачность, мутность, осадок, запах, вкус, примеси.

Определение температуры воды.

Оборудование: водный термометр с ценой деления 0,1°С.

Ход работы: опустить водный термометр в воду, только что взятую из родника, на пять минут. Не вынимая термометра, определить температуру воды.

Исследование цветности воды.

Цвет воды зависит от наличия в ней примесей минерального и органического происхождения – гуминовых веществ, перегноя, которые вымываются из почвы и придают окраску воде от жёлтой до коричневой. Окись железа окрашивает воду в жёлто – бурый и бурые цвета, глинистые примеси – в жёлтоватый цвет. Цвет воды может быть связан со сточными водами или органическими веществами.

Оборудование: стеклянная пробирка.

            Ход работы: в прозрачную стеклянную пробирку налить 8-10мл. исследуемой воды и сравнить с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Рассмотреть её на свету, определить цвет.

Оценка результатов: цветность выражается в градусах, используется таблица. (Приложение).

Определение прозрачности воды.

Прозрачность и мутность воды определяется по её способности пропускать видимый свет. Степень прозрачности воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц минерального и органического происхождения. Вода со значительным содержанием органических и минеральных веществ, становится мутной. Мутная вода плохо обеззараживается, в ней создаются благоприятные условия для сохранения и развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Мерой прозрачности служит высота водяного столба, сквозь который еще можно различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа. Метод дает лишь ориентировочные результаты.

Оборудование: стеклянный градуированный цилиндр с плоским дном; стандартный шрифт с высотой букв 3,5 мм.

Ход работы: определение проводят в хорошо освещенном помещении, но не на прямом свету, на расстоянии 1 м. от окна. Цилиндр помещают неподвижно над стандартным шрифтом. Цилиндр наполняют хорошо перемешанной пробой исследуемой воды, следя за чёткостью различения шрифта до тех пор, пока буквы, рассматриваемые сверху, станут плохо различаться. Высота водяного столба в сантиметрах, сквозь который текст можно прочитать, считается значением прозрачности воды.

Оценка результатов: измерение повторяют 3 раза и за окончательный результат принимают среднее значение, измеренное с точностью до 0,5 см. Вода по прозрачности бывает прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная. Так, прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см.

       Исследование мутности.

Оборудование: стеклянная пробирка.

Ход работы: взболтать воду и налить её в пробирку, чтобы высота воды была равна 10 см., рассмотреть воду на свету, определить уровень мутности.

Оценка результатов: мутность воды может быть слабая, заметная, сильная.

Исследование осадка воды.

Оборудование: стеклянная пробирка.

Ход работы: рассмотреть исследуемую воду на свету.

Оценка результатов: осадок воды характеризуется: количественно – по толщине слоя; по отношению к объёму пробы воды – ничтожный, незначительный, заметный, большой; качественно – по составу: аморфный, кристаллический, хлопьевидный, илистый, песчаный.

Определение запаха воды.

Запах оценивается в баллах. Водой, не имеющей запаха, считается такая, запах которой не превышает 2 баллов. Запах обусловлен в первую очередь серо– и азотсодержащими органическими соединениями, образующимися в результате разложения органических веществ (как правило, отмершими растениями или экскрементами) в бескислородных и малокислородных условиях. Вода с выраженным запахом непригодна для жизни микроорганизмов, так как, либо ядовита, либо не содержит кислорода.

Оборудование: коническая колба ёмкостью 150–200мл.

Ход работы: 100 мл исследуемой воды при комнатной температуре наливают в колбу. Накрывают притертой пробкой, встряхивают вращательным движением, открывают пробку и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 60°С на водяной бане и также оценивают запах.

Интенсивность запаха воды определяют при 20 и 60⁰С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям таблицы. Запах питьевой воды не должен превышать 2 балла

Оценка результатов: запах определяется в баллах, используется таблица. (Приложение).

Определение вкуса воды

Оценку вкуса воды проводят у питьевой природной воды при отсутствии подозрений на ее загрязненность. Различают 4 вкуса: солёный, кислый, горький, сладкий. Остальные вкусовые ощущения считаются привкусами (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т.п.)

Ход работы : при определении вкуса и привкуса анализируемую воду набирают в рот (после определения запаха) и задерживают на 3–5 секунд, не проглатывая. После определения вкуса воду сплевывают.

Оценка результатов: интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной шкале. Для питьевой воды допускаются значения показателей вкуса и привкуса не более 2 баллов. (Приложение).

Определение взвешенных частиц.

Этот показатель качества воды определяют путем фильтрования определенного объема воды через бумажный фильтр и последующего высушивания осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

Оборудование : колба, фильтр, воронка, весы, сушильный шкаф.

Ход работы: для анализа берут 500-1000 мл воды и фильтруют её. Фильтр перед работой взвешивают. После фильтрования осадок с фильтром высушивают до постоянной массы при 105°С и охлаждают.

Оценка результатов: охлаждённый осадок с фильтром взвешивают.

2. Химические методы определения качества воды.

Определение жёсткости воды.

Оборудование: пластиковая бутылка, мыльный раствор.

Ход работы: набрать в бутылку 2/3 воды из родника добавить мыльного раствора и взболтать.

Оценка результатов: если пена обильная – вода мягкая, если пена не растёт “свернулась” – вода жёсткая.

Определение водородного показателя воды (рН).

В природных водах рН колеблется в пределах от 6,5 до 9,5. норма – 6,5–8,5. Если рН воды ниже 6,5 или выше 8,5, то это указывает на её загрязнение сточными водами.

Вода, сильно загрязненная органическими веществами животного происхождения и продуктами гниения, обычно имеет щелочную реакцию (рН>7), а вода, загрязнённая стоками промышленных предприятий, – кислую (рН<7).

Оборудование: пробы воды, универсальная индикаторная бумага; цветная шкала рН.

Ход работы: отобрать пробу воды из родника. Смочить индикаторную бумагу в исследуемой воде и цвет её сравнить со стандартной бумажной цветной индикаторной шкалой. Время выдержки бумаги в воде около 20 секунд.

Оценка результатов: pH определяется с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.

а) Если концентрация ионов водорода Н+ и гидроксид-ионнов ОН– в воде одинакова, её рН=7, водная среда считается нейтральной;

б) Если ионов Н+ больше, чем гидроксид-ионов, то рН<7, вода имеет кислотную реакцию;

в) Если же концентрация гидроксид-ионов превышает концентрацию ионов Н+, то рН>7, такая вода обладает основной, или щелочной реакцией.

Определение содержания ионов железа.

Оборудование: пробы воды, концентрированная азотная кислота, 20% раствор роданида аммония.

Ход работы: отобрать пробу воды из родника. В10 мл воды добавить 2 капли концентрированной азотной кислоты и 1 мл 20% раствора роданида аммония. Все перемешать и визуально определить приблизительную концентрацию железа по таблице.

Оценка результатов: визуальное определение приблизительной концентрации железа в исследуемом растворе.

Определение содержания ионов хлора

Много хлоридов попадает в водоемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Количество хлоридов зависит от характера пород, слагающих бассейны. Хлорид-ионы можно обнаружить с помощью 10% раствора нитрата серебра.

Оборудование: 10% раствора нитрата серебра , пробирка.

Ход работы: в пробирку налить 5 мл. исследуемой воды и добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра.

Оценка результатов: приблизительное содержание определяется по осадку или помутнению. Помутнение будет тем значительнее, чем больше концентрация хлорид-ионов в воде. ПДК хлоридов в водоемах допускается до 350 мг/л.

Определение содержания сульфат-ионов.

Оборудование: 5%-ный раствор хлорида бария, раствор соляной кислоты, пробирка.

Ход работы: в пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, прибавляют 2–3 капли соляной кислоты и приливают 0,5 мл раствора хлорида бария.

Оценка результатов: по характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути – концентрация сульфат-ионов менее 5 мг-л; при слабой мути, появляющейся через несколько минут, – 5–10 мг-л; при слабой мути, появляющейся сразу – 10–100мг-л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфатов (более 100 мг-л). ПДК сульфатов в водоемах – источниках водоснабжения допускается до 500 мг/л [5].

                      Результаты исследовательской деятельности

В результате проведенных нами исследований качества воды из  родника, нами были получены следующие экспериментальные данные (Таблица 1, Таблица 2).

С помощью физических методов были определены показатели, характеризующие органолептические свойства воды.

                                                                                                                   Таблица 1.

Органолептические свойства воды  родниковой воды 

                                                                                              Таблица 2.

Результаты анализа химических показателей родниковой воды     

Вывод: вода из родника прохладная, прозрачная, без запаха и вкуса, в тонком слое бесцветная, а в толстом слое имеет голубю окраску, не содержит вредных примесей – пригодна для питья.

Выводы

Вода из родника, расположенного в микрорайоне Мряево села Иглино ,которую мы исследовали с использование физических и химических методов, доступных в рамках школьной химической лаборатории, прохладная, прозрачная, без запаха и вкуса, в тонком слое бесцветная, а в толстом слое имеет голубю окраску, не содержит вредных примесей в виде ионов хлора, сульфат – ионов, ионов железа.  

На основании проведенной работы можно сделать вывод, что вода из данного источника может быть использована в быту,  пригодна для питья,  так как не имеет видимых загрязнений.  Нами не было проведено исследование воды на нахождение в ней болезнетворных микроорганизмов. Для того, чтобы  ответить на этот вопрос, необходимы дополнительные исследования.

        Изученный нами родник имеет большое значение для местного
водоснабжения, особенно для жителей улицы Якутова, при отключении центрального водопровода жители данной улицы  используют воду родника в пищу и для других целей.

Заключение

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Совершенно очевидна потребность населения в чистой, прозрачной, без цвета, вкуса и запаха, питьевой воде. В своей работе я подобрала и освоила методики эксперимента, позволяющие выявить органолептические и физико-химические свойства воды, провела исследование качества  воды одного из родников нашего района. Был проведен химический анализ проб воды: определена жесткость, рН, и содержание ионов железа, сулифат – и хлорид – ионов. Все данные сравнивались с ПДК в соответствии с ГОСТ 2874-73 и ГОСТ 2874-82. Исследовательская работа проводилась в кабинете – лаборатории химии  МБОУ СОШ №2 (Приложение).

Полученные результаты проанализировали. По результатам анализа воду родника  можно считать экологически безопасной.

Чем больше узнаешь о родниках, чем больше тайн открывается, тем больше возникает вопросов. Например, почему ключевую воду называют «живой».  То ли потому, что она очень чистая, и мы уже от такой отвыкли, то ли потому, что обладает благоприятным для организма составом, физической структурой и магнитным полем? То ли потому, что, беря воду из родника, мы соприкасаемся с природой, слышим журчание воды? А, может быть, в силу каких-то других, пока неизвестных нам причин.

Список литературы

1.Ашихмина Т. А. «Школьный экологический мониторинг» - «Агар».

«Рандеву-АМ» 2000 г.
2. Аргунова М. В. «Методы учебного экологического мониторинга», научно-    методический журнал «Химия в школе» 2’2009.

4. Под редакцией Л. А. Коробейниковой «Экологический мониторинг в школе». Издание 2-ое. – Вологда 2000 г
5. http://ru.wikipedia.org
6. http://www.vitawater.ru