Проектная работа "Влияние содержания железа в питьевой воде на здоровье"

Топанова Юлия Владимировна

Краснодарский край, Ленинградский район, станица Ленинградская

МБОУ СОШ№2 имени А.Д. Кардаша, 11 класс

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ НА ЗДОРОВЬЕ

Научный руководитель: Шапошникова Светлана Владимировна, учитель

биологии, МБОУ СОШ № 2

Влияние содержания железа в питьевой воде на здоровье

                                                                                          Выполнила:Топанова

                                                                                            Юлия Владимировна,

                                                                                                         Руководитель: Шапошникова

                                                                                                  Светлана Владимировна,

                                                                                     учитель биологии

станица Ленинградская

2015 год

Топанова Юлия Владимировна

Краснодарский край, Ленинградский район, станица Ленинградская

МБОУ СОШ№2 имени А.Д. Кардаша, 11 класс

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ НА ЗДОРОВЬЕ

Научный руководитель: Шапошникова Светлана Владимировна, учитель

биологии, МБОУ СОШ № 2

1 Введение

Всё — яд, всё — лекарство;

 то и другое определяет доза.

                               Парацельс

Согласно Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) здоровье - это состояние полного физического, душевного, социального благополучия и способность приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды и естественному процессу старения, а также отсутствия болезней и физических дефектов.

Здоровье человека – это целостное динамическое состояния организма в его многомерных взаимосвязях с окружающей средой. По данным ВОЗ здоровье каждого человека на 25 – 30 % зависит от состояния окружающей среды. И питьевая вода не исключение. Известно, что загрязнённая вода, попадая в наш организм, вызывает 70 -80% всех известных болезней, на 30 % ускоряет старение.

Доказано, что ухудшение санитарно – технического состояния водопроводных сооружений и сетей, не соблюдение требований санитарной охраны источников водоснабжения создаёт угрозу возникновения экологически обусловленной и антропогенно - детерминированной патологии, что нередко приводит к вспышкам инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Анализ качества питьевой воды, предназначенной для нужд населения, свидетельствует о том, что количество проб воды, не отвечающих гигиеническим нормам, составило в коммунальных водопроводах- 4,4% в ведомстве – 7,6%. Очищение воды, в некоторых случаях, происходит лишь на 4%.

Химические загрязнения представляют собой изменения естественных химических свойств воды за счёт увеличения содержания в ней вредных примесей, как неорганической, так и органической природы. Сбрасываемые со сточными водами загрязняющих веществ в 2010 году составила в Краснодарском крае - 35%. В приграничных створах реки уровень загрязнения воды нефтяными углеводородами, железом и хромом превышал допустимый уровень в 1,2; 2,6 и 2,5 раза соответственно. Масса загрязняющих веществ, сброшенных в водоёмы края вместе со сточными водами за 10-летний период, снизилась на 45% и составила 211,4 тыс. тонн. Основными загрязняющими веществами поверхностных вод были и остаются соединения железа, среднегодовые концентрации которых варьировали в пределах 1-24 ПДК.

Качество воды рек бассейнов Кубани и Восточного Приазовья, оценивавшиеся в 2010 г. по семи классам чистоты, было отнесено, в основном, к IV классу – «загрязнённая», а рек Черноморского побережья - к III и IV классам чистоты («умеренно загрязнённая» и «загрязнённая»). Воды Азовского моря в разных частях акватории соответствовали II, III и IV классам чистоты. (Доклад «О состоянии природопользования и об охране окружающей среды   Краснодарского края в 2010 году». – Краснодар, 2010. -328с. Главными причинами загрязнения водоёма являются: - неудовлетворительное развитие городских канализационных сетей; - аварии в конструкциях канализационных сетей и на очистных сооружениях по причине их изношенности; - отсутствия необходимых условий для очистки ливневых стоков.

По данным доклада можно наблюдать тенденцию к снижению количества загрязнителей сбрасываемых в воды рек Краснодарского края. Однако уровень их в бассейне реки остаётся недопустимо высоким.

Качество воды подземных источников по микробиологическим показателям стабильно и в последние 3 года сохраняется почти на одном уровне: удельный вес проб, не отвечающих нормативам, в 2010 году составил 5,3% (в 1997г- 4,9%). Однако в северной зоне Азово–Кубанского артезианского бассейна (Староминской, Кущевский, Ейский, Ленинградский районы) в воде отмечается повышение минерализации и цветности, увеличение содержания сероводорода (до 4,2 мг/ л)

Для хозяйственно - питьевого водоснабжения в крае используются преимущественно артезианские воды. Кроме подземных вод, в качестве источника водоснабжения используется река Кубань, что составляет 11% от всего количества воды, подаваемой населению края.

Мы обратили внимание на несоответствие местной питьевой воды ГОСТу по содержанию в ней железа. Недостаток и избыток железа в организме приводят к различным болезням. Железо входит в состав красящего вещества – гемоглобина. При недостатке железа в организме развивается малокровие. При избытке - ишемическая болезнь сердца. Высокое содержание железа в питьевой воде не отвечает нормам и в нашем районе.

Объект исследования: питьевая вода Ленинградского района.

Постановка проблемы: водонапорная башня, из которой поступает вода в наши дома, построена более 30 лет назад, водой из неё пользуется половина населения нашего района, в том числе и общеобразовательная школа. Мы обратили внимание на данные СЭС и на данные о заболевании ИБС населения Ленинградского района и решили выяснить, как влияет ли высокое содержание железа в питьевой воде на здоровье людей.

Цель: исследовать питьевую воду Ленинградского района на содержание железа в воде.

Задачи исследования:

-  изучить данные показателей Ленинградского водоканала;

-  провести анкетирование жителей станицы Ленинградской;

-  провести экспресс-тест для определения железа в воде;

- определить зависимость между  наличием ингредиента железа в питьевой воде и                                                                                                                                                                                                                                                                                                             заболеванием сердечно-сосудистой системы и  у населения;

- предложить свои способы решения проблемы.

Гипотеза: возможно, в питьевой воде Ленинградского района находится высокое содержание железа, которое отрицательно сказывается на здоровье населения

Методы исследования: математический, социологический.

2.Основная часть

Доказано, что употребление некачественной воды служит одной из причин заболеваемости населения остеохондрозом, болезнями зубов, болезнями крови, пищеварительной и мочеполовой систем.

Мы обратили внимание на несоответствие местной питьевой воды ГОСТу по содержанию в ней железа.

В нашей стране до последнего времени гигиенические требования к качеству воды определялись ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». В соответствии с этим документом, показатели качества воды подразделялись на микробиологические, токсикологические и органолептические.

     С 1996 г. гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем водоснабжения определяются санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода». В этом документе показатели качества воды подразделяются на следующие: эпидемические; органолептические; радиологические; химические.

Железо в природных водах может содержаться либо в ионной форме (в виде двухвалентного железа, а также в виде неорганических и органических коллоидов), либо в форме комплексных соединений двух- и трехвалентного железа или тонкодисперсной взвеси гидрата окиси железа.

В подземных водах железо чаще всего встречается в виде растворенного двухвалентного железа, а в поверхностных водах — в виде комплексных соединений либо в виде коллоидных или тонкодисперсных взвесей.

Источники повышенной концентрации в воде железа можно разделить на два больших класса: природные и антропогенные. Природные источники в целом значительно превышают по вкладу в загрязнение природных, воды антропогенные. Главным природным источником соединений железа в природной воде является геохимический состав водоупора.

Повышенные концентрации железа в воде придают ей неприятные органолептические свойства, металлический запах и привкус. Железо способствует также развитию «железобактерий», которые получают энергию при окислении двух и трехвалентного железа, в результате чего в трубопроводах и на оборудовании образуется скопление слизи.

Купание в такой воде может вызывать зуд и другие раздражения кожи. Длительное питьевое потребление воды с повышенным содержанием железа приводит к заболеваниям внутренних органов – в первую очередь печени и почек. Кроме того, избыточное количество железа неблагоприятно воздействует на кожу человека, влияет на морфологический состав крови, может быть причиной возникновения аллергических реакций. Абсолютно напрасно бытует мнение о том, что повышенное содержание железа в питьевой воде полезно для здоровья и стимулирует кроветворную функцию. Данный миф крайне опасен! Неорганические соединения железа не могут быть усвоены организмом человека, поэтому для питания собственного организма железом рекомендуется употребление в пищу различных продуктов питания с повышенным его содержанием.

 Таким образом, повышенное содержание железа в воде для хозяйственно-бытового пользования является неприемлемым фактом для нормальной современной жизни.

Далее   проводили экспресс-тест для определения железа в воде и водных средах.

Эспресс-тест проводили, используя три пробы  питьевой воды из разных источников. (Приложение 1)

По результатам исследования выяснили, что рН-показатели отвечают санитарно-гигиеническим нормам.  Так как показатель рН ближе к 8, необходимо провести экспресс-тесты для определения железа в воде. Так как рН> 7, анализируемую пробу необходимо подкислить. Для этого на кончике шпателя необходимо добавить 50 мг винной кислоты.

Проведя экспресс-тест выяснили, что три пробы (из разных водопроводных источников) имеют показатели 0,3 мг/л, 0,301 мг/л, 0,301 мг/л.  Признаки присутствия железа в воде подтверждают также: ржавые пятна на раковине, посуде, ткани и других поверхностях.

Санитарная эпидемиологическая служба России определила предельную допустимую концентрацию железа в питьевые воды значением не более 0,3 мг/л. Евростандарт, стандарт воды высшей категории предписывает допустимую концентрацию не более 0,1 мг/л.  Но что же вообще означает предельно допустимая концентрация -ПДК?  ПДК по железу устанавливается из соображения безопасности для здоровья человека потребления воды в питьевых целях в любых количествах на сколько угодно долгом промежутке времени. Для того, чтобы определить наличие в воде железа с превышением ПДК не обязательно бежать сразу в лабораторию. Основными признаками повышенных концентраций железа в воде может быть запах и привкус железа, появление в воде ржавой мути с радужными разводами по поверхности и выпадение рыжего осадка.

Избыток железа в организме приводит к развитию ишемической болезни сердца. Как видно из табличных литературных данных, избыток и недостаток железа в организме приводит к различного рода заболеваниям.

                                                                                                                                         Таблица 1.

Зависимость развития заболеваемости   от наличия примесей.

Болезнь	Возбуждающий фактор
Заболевания пищеварительного тракта: а) боли в желудке б) функциональные расстройства	Ртуть, пестициды Цинк, железо
Болезни сердца: а) повреждение сердечной мышцы б) нарушения функционирования сердца	Бор, цинк, фтор, медь, свинец, ртуть. Железо, свинец, медь, бензол, цианиды, хлориды
Аллергические реакции	железо
Болезни крови: а) малокровие	Недостаток железа

При выполнении работы использовали данные местной СЭС, лабораторные данные Ленинградского водозабора, а также допустимые ГОСТы использования питьевой воды, данные ЦРБ о заболевании малокровием.

Исходя из полученных данных, установили прямую зависимость между наличием ингредиента железа в питьевой воде и заболеванием ишемией у населения. По данным   лаборатории Ленинградского водозабора (о качестве питьевой воды, поступающей в распределительную сеть) содержание ингредиента железа в питьевой воде изменяется на сотые доли. Так же, соответственно этим показателям изменяется и количество заболевших ишемической болезнью сердца. Но мы понимаем, что заболевание ИБС может быть не только от наличия железа в воде, но все же во многих источниках, этот показатель тоже является решающим. Зависимость развития заболеваемости ИБС от наличия железа в воде отображена в диаграмме.

Зависимость развития заболеваемости ИБС от наличия железа в воде.

Эти данные показывают зависимость между наличием ингредиента железа в питьевой воде и заболеваниями ишемической болезнью сердца. Нужно учитывать, что мы использовали только данные ЦРБ, а у нас в районе много частных клиник. По диаграмме видно, что количество заболевших ишемической болезнью сердца из-за высокого содержания железа в воде незначительно, но в нашей местности используются артезианские подводные скважины и в течение нескольких лет водозабором воды из одной скважины.

 Анкетирование мы провели среди жителей станицы Ленинградской (Приложение II).

Проанализировав анкетные данные, выяснили следующее:

1.    О наличии такого ингредиента как железо и его содержании в воде не знает лишь 5% опрошенных.

2.    О том, что недостаток железа в питьевой воде приводит к развитию ишемии знает 10% опрошенных.

3.     О том, что отстаивание воды в течение суток, кипячение воды в течение часа делают воду пригодной для питья, знают 98% опрошенных.

4.    Но только лишь 45% пользуются этими методами.

5.     42 % пьют не очищенную воду ,58%. очищают. Очищают воду фильтрами «барьер» и «аквафор» (94%), кипятят воду 6 %.

3.Заключение

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что население не проинформировано о прямой зависимости наличия железа в питьевой воде и болезнями ишемии, а соответственно, и о мерах профилактики.

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не предлагает какой-либо рекомендуемой величины по показаниям здоровья, так как нет достаточных данных о негативном воздействии железа на организм человека. При уровне установленного ВОЗ переносимого суточного потребления (ПСП) железа, равном 0.8 мг/кг массы тела человека, безопасное для здоровья суммарное содержание железа в воде составляет 2 мг/л. Это означает, что, употребляя ежедневно на протяжении всей жизни такую воду, можно не опасаться за последствия для здоровья (другое дело, что вода с 2 мг/л железа будет иметь весьма"неаппетитный"вид).
                  В российской прессе регулярно проскакивают упоминания о вредном воздействии железа на организм, причем в концентрациях уже выше 0.3 мг/л. В качестве последствий упоминаются неприятности со здоровьем, начиная от аллергических реакций (статья "Ржавая вода. Проблемы и решения"), что, кстати, вполне не исключено - аллергия может быть на что угодно, до "увеличения риска инфарктов и негативного влияния на репродуктивную функцию организма... сухости и зуда" ("Дайджест" статью "Вода столичная"). Безусловно, в больших количествах железо, как и любое другое химическое вещество, способно вызвать в организме человека нарушения и даже патологии. Учитывая, однако, что железо очень трудно усваиваемый элемент, особенно в неорганической форме (в которой оно в основном и содержится в воде), представляется, что "перебрать" его достаточно трудно. Так что, гораздо более близкой к истине нам кажется точка зрения ВОЗ, но о чем же тогда говорят наши исследования, что зависимость все-таки есть!

В дальнейшем планируем продолжить работу по изучению зависимости содержания таких ингредиентов в питьевой воде, как фтор, йод, сероводород, хлор и развитием соответствующих заболеваний у населения.

Полученные сведения довели до сведения врачей, планируем донести до администрации района, экологов, а также до населения района.
Рекомендации:

Так как содержания железа в питьевой воде изменить невозможно, можно провести меры по обезжелезиванию воды. Если вода содержит более 0,3 мг/л железа, её обезжелезивают. Подземные воды обычно обезжелезивают аэрацией (обогащают кислородом воздуха, который окисляет соли двухвалентного железа в соли трёхвалентного, выпадающие в осадок в виде гидроокиси железа). Коагуляция - химическая обработка воды - обычно сернокислым алюминием, под воздействием которой взвешенные частицы укрепляются, слипаются и выпадают в виде крупных хлопьев в осадок. Магнитная обработка воды заключается в пропускании воды через систему магнитных полей противоположной направленности. В результате этого происходит уменьшение степени гидратации растворённых веществ и их объединение в более крупные частицы, которые выпадают в осадок. Планируем через местные средства информации довести данные этой работы и предложить всем самые простые способы сделать воду пригодной для питья.

Самые простые способы сделать воду пригодной для питья:

 -отстаивать воду в течение суток;

-кипятить воду в течение часа;

-пользоваться специальными фильтрами для очистки воды.

Результаты:

- в ходе исследования были выделены химические элементы, содержащиеся в питьевой воде и их концентрациях;

-определены химические элементы, содержание которых не соответствует норме.

-проведен анализ исследования и медицинских данных;

-предложены меры по улучшению состояния питьевой воды.

Для уменьшения факторов риска употребления некачественной воды: рекомендовано - использовать для питья и приготовления пищи продукцию фирм, где при производстве значительных объемов надежно контролируется элементный состав, качество питьевой.

Чистая, артезианская, святая, ключевая, живая, целебная, столовая, минеральная вода. Какой только питьевой воды, разлитой в красивые бутылки, не встретишь на торговых прилавках. «Сертификация обеспечивает качество и подлинность воды», – заявила председатель комитета по экологии Ассоциации «Качество жизни» Елена Луценко. Елена Валерьевна рассказала, что благодаря знаку соответствия производителя «минералки» легко проконтролировать на любой стадии. С иногородними поставщиками ситуация намного сложнее. Поэтому, по словам Елены Луценко, жителям нашего региона лучше покупать воду местных производителей.  Среди большого разнообразия   этих вод, конечно же, на одном из первых мест стоит минеральная вода наших Краснодарских источников, имеющая особый знак качества (Приложение V). 

4. Список литературы

1.                      Актуальные вопросы экологии и охраны природы Азовского моря и Восточного        Приазовья – Краснодар: 1990г, 250 с.

2.                      Данные СЭС Ленинградского района.

3.                      “Древо познания”, раздел – Организм человека, научно-познавательная коллекция          “Маршалл Кавендиш”: 2005, 350 с.

4.                      Данные поликлиники Ленинградского района.

5.                      Данные МУПЖЛК Ленинградского района водозабора №1, №2.

6.                      Доклад «о состоянии природопользования и об охране окружающей среды   Краснодарского края в 2010 году». – Краснодар, 2010. -328с.

7.                      Мониторинг природной среды – Т.А. Попова. Москва: «Сфера», 2010г., 110 с.

8.                      Экология Кубанского региона Н.Н. Чумаковский – Краснодар: 2006, 319 с.

Приложения

                                                                                                                                  Приложение 1

Экспресс-тест    концентрации железа общего двухвалентного и трехвалентного железа в воде и водных средах:

1.   Экспресс-тест концентрации железа общего и трехвалентного проводится только после определения воды на рН. На основе экспресс-теста на определение кислотности воды, если она от 2 до 4 – индикационный эффект стабилен, при более высоких значениях рН среды анализируемую пробу необходимо подкислить. Для этого на кончике шпателя необходимо добавить 50 мг винной кислоты.

2.   Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9. У нас показатель от 7 до 8, поэтому мы добавляем винную кислоту.

3.   Погрузили участок индикаторной полоски в исследуемую воду на 5-7 сек.

4.   Выдержали участок индикаторной полоски 1-2 мин.

5.   Определили концентрацию анионов железа, сравнив окраску участка индикаторной полоски с образцами окраски контрольной шкалы. Выбрали наиболее близкий по интенсивности окраски образец контрольной шкалы.

6.   Сделали вывод о содержании железа в воде, по контрольной шкале.

                                                                                                                               Приложение II

Анкета.

1.                                                                Знаете ли вы содержание железа по ГОСТу в нашей питьевой воде?

2.                                                                Знаете ли вы о том, что избыток железа в питьевой воде приводит к болезням крови, сердца, к аллергическим реакциям, заболевание пищеварительного тракта?

3.                                                                Знаете ли Вы, что отстаивание воды в течение суток, кипячение в течение часа сделает воду пригодной для питья?

4.                                                                Часто ли Вы пользуетесь этими методами? 

                                                                                                                               Приложение III

Питьевая вода Краснодарского края имеющая знак «Качество Кубань»

 ЗАО Завод минеральных вод «ГОРЯЧЕКЛЮЧЕВСКОЙ»

ООО РУЧЕЕК   Горячий ключ 2000 Производство: Краснодарский край, г. Горячий ключ. Россия

     Когда платишь за питьевую воду в бутылке, хочется верить, что она все-таки отличается от той, которая течет из крана.  Требование к питьевой воде: быть безвредной   по химсоставу. Более десятка различных марок питьевой воды, представленны в магазинах. Все они прозрачны, без вкуса, без цвета, без запаха.  Однако,

Вот некоторая полезная для потребителя питьевой воды информация:

·                              Питьевая вода может называться минеральной, только если её общая минерализация (смотрите этикетку! ) не менее 1 грамма на литр. Если меньше - то это обычная питьевая вода. Химический состав минеральной воды обязательно должен быть указан на этикетке, иначе это подделка. Кроме того, там должны быть адрес и телефон производителя, дата и место разлива воды. А если показатель минерализации питьевой воды меньше 0,5 г/л, то должна быть информация о степени очистки питьевой воды. Кстати, некоторые предприниматели предпочитают об очистке ничего не писать - просто называя питьевую воду "минеральной".

             ООО РУЧЕЕК Горячий ключ 2000

Природная минеральная    столовая питьевая газированная вода

Сульфатно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая

Общая минерализация 0,25 – 0,77 г/дм³

Химический состав, мг/дм³HCO₃ 200-400 мг/дм³;

SO₄   20-120 мг/дм³; Na + K 30-150 мг/дм³; Ca < 100 гм/дм³

Производство: Краснодарский край, г.Горячий ключ. Россия можно использовать как питьевую, т.к.  ее общая минерализация 0,25 – 0,77 г/дм^3. 

  Аналогично вода:

 Екатерининская             Вода минеральная природная питьевая столовая негазированная.

Гидрокарбонатно-натриевая Общая минерализация 0,5 - 1,0 г/дм³ 

Содержание основных ионов(мг/дм³): HCO₃ 200-350; Na₃ 50-150; Ag⁺ 0,1- 0,2                                

Состав: минеральная вода из артезианской скважины.

Обогащена ионами серебра.

Произведено: г. Краснодар.,у  которой  общая минерализация 0,5 - 1,0 г/дм³ 

Питьевая вода «Кристальная» - натуральная природная питьевая вода из артезианской скважины Апшеронского водоносного слоя известного своим стабильным содержанием кальция, натрия и других необходимых для организма человека полезных веществ. Питьевая вода добывается и упаковывается в бутыли непосредственно у скважины, в пригороде г. Краснодара.   

                По данным Всемирной организации здравоохранения каждый год почти 25 % людей планеты подвергаются риску заболеть из-за употребления   питьевой воды низкого качества, это может представлять реальную угрозу жизни и здоровью человечества.  В свое время великий ученый Луи Пастер заявлял о том, что люди выпивают 90% всех своих болезней. Зная о том, что человек в основном состоит из жидкости, нельзя с этим поспорить.