Работа моей ученицы "Вода которой мы лечимся"- учебная исследовательская работа

Омский Научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Региональная общественная организация «Омский совет ректоров»

Омское региональное отделение Всероссийской общественной организации

«Русское географическое общество»

Детская областная общественная организация «Научное общество учащихся «Поиск»

БОУ «Екатеринославская средняя общеобразовательная школа» им.Лыхенко С.А. Шербакульского муниципального района Омской области.

XLVII

Межрегиональная научно-практическая конференция

школьников и учащейся молодежи

Тема: «Вода,которой мы лечимся »

Учебно-исследовательская работа

Научное направление: гидрохимия

Выполнила:

Ученица10кл. БОУ «Екатеринославская средняя

 общеобразовательная школа» им.Лыхенко С.А. Шербакульского

муниципального района Омской области.

Садбекова МадинаСабржановна

Руководитель:

Учитель химии БОУ «Екатеринославская средняя

общеобразовательная школа» им.Лыхенко С.А.

 Шербакульского муниципального района Омской области.

Михайлис Ольга Александровна

с.Екатеринославка

Содержание

      Введение…………………………………………………………………..3

1.     Глава I. Краткая характеристика исследуемых минеральных вод………………………………………………………………………….4

2.     Глава II. Методики определения компонентов воды……..…………….8

3.     Глава III. Соответствует  ли………………………………………………12

Заключение.………………………………………………………………..13

Список литературы………………………………………………………..14

Приложение………………………………………………………………..15

Введение.

Актуальность: в настоящее время употребление минеральной воды становится более распространённым. Люди не задумываются над тем, какую воду они пьют.

Проблема: количество марок минеральных вод велико, и ориентироваться в их качестве сложно. Многие люди, не смотря на отсутствие рекомендаций врача, часто употребляют минеральную воду, но наверняка мало кто точно знает, какая из минеральных вод хотя бы не навредит их здоровью.

Цель: определение на основе  собственных аналитических данных наиболее пригодных для употребления  минеральных вод.

Объект исследования: Минеральные воды в ассортименте («Карачинская», «Нарзан», ««Kulager arasan», «Омская», «Сибирская»)

Предмет исследования: некоторые качественные и количественные показатели вод.

Задачи:

1.     Изучить ассортимент минеральной воды на Шербакульском рынке.

2.     Изучить имеющуюся информацию по проблеме.

3.     Определить методики, по которым будет идти исследование.

4.     Фактически осуществить аналитические исследования, параметры.

5.     Сопоставить полученные данные с заявленными параметрами.

6.     Сделать вывод и рекомендации для людей часто употребляющих минеральную воду.

Гипотеза: Исходя из личных наблюдений за спросом и потреблением минеральных вод предположу что, наиболее качественными могут быть минеральная вода «Карачинская» и «Нарзан»

Методы исследования: в своем исследовании я использовала в основном - аналитический и сравнительный методы исследования.

Этапы исследования: Этапы исследования являются фактом реализации задач.

Вначале следовал подготовительный этап-выбор темы и объекта исследования.

Первый этап –сам процесс подбора методик исследования,  которые возможны при наличии соответствующих реактивов и объекта исследования.

И второй аналитический. Первоначально предполагали  определять только качественные показатели, но затем все-таки решили, что несколько показателей следует определить количественно,  что более интересно. И последний этап – оформление рекомендаций.

Глава I. Краткая характеристика исследуемых минеральных вод

Минеральная вода— вода, содержащая в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Среди минеральных вод выделяют минеральные природные питьевые воды, минераль-ные воды для наружного применения и другие. К минеральной питьевой воде предъявляются следующие требования. Она должна быть прозрачной, бесцветной или с оттенками от желтоватого до зеленоватого цвета, со вкусом и запахом, характерным для содержащихся в ней веществ. В минеральной воде допустим осадок содержащихся в ней минеральных солей. Критерии для отнесения вод к «минеральным» в той или иной степени отличны у разных исследователей. Всех их объединяет происхождение: то есть минеральные воды — это воды, добытые или вынесенные на поверхность из земных недр. На государственном уровне, в ряде стран ЕС законодательно утверждены определенные критерии причисления вод к категории минеральных. В национальных нормативных актах относительно критериев минеральных вод нашли свое отображение гидрогеохимические особенности территорий, которые присущи для каждой страны.

В России принято определение В. В. Иванова и Г. А. Невраева, данное в работе «Классификация подземных минеральных вод» (1964 г.). В соответствии с ГОСТ 13273-88, к минеральным питьевым водам относятся воды с общей минерализацией не менее 1 г/л или при меньшей минерализации, содержащие биологически активные микрокомпоненты в количестве не ниже бальнеологических норм.

1.1.Классификация питьевых минеральных вод

В зависимости от общей минерализации минеральные воды классифицируются на:

·         пресные (минерализация до 1 г на дм³ включительно);

·         слабоминерализованные (минерализация более 1 до 2 г на дм³ включительно);

·         маломинерализованные (минерализация более 2 до 5 г на дм³ включительно);

·         среднеминерализованные (более 5 до 10 г на дм³ включительно);

·         высокоминерализованные (более 10 до 15 г на дм³ включительно).

По химическому составу различается шесть классов минеральных вод: гидрокарбонатные, хлоридные, сульфатные, смешанные, биологически активные и газированные. Есть и другая трактовка этой классификации — по ионному составу:

·         гидрокарбонатные (щелочные) — предназначены для тех, кто занимается спортом (оказывают благоприятное влияние при усиленной мышечной работе, восстанавливая резервную щелочность крови, а также при диабете, инфекционных заболеваниях). Применяются при лечении мочекаменной болезни и подагры. Противопоказания — гастрит(так как выделяющийся при распаде гидрокарбонатов углекислый газ стимулирует секрецию желудочного сока);

·         сульфатные — рекомендуются тем, у кого наблюдаются проблемы с печенью и желчным пузырем (в качестве желчегонного, а также как слабительное), ожирение и сахарный диабет. Категорически нельзя употреблять такую воду детям и подросткам, так как сульфаты препятствуют росту костей, связывая кальций пищи в просвете ЖКТ в нерастворимые соли;

·         хлоридные — способствуют регулировке работы кишечника, желчевыводящих путей и печени. Противопоказания к применению (категорически) —повышенное давление;

·         магниевые— помогают при стрессовых ситуациях. Противопоказания — склонность к расстройству желудка;

·         железистые и др.

Реакция воды (степень кислотности или щелочности, выражаемая величиной  pH) имеет важное значение для оценки её лечебного действия. Кислые воды имеют pH = 3,5—6,8, нейтральные — 6,8—7,2, щелочные — 7,2—8,5 и выше.

Глава II. Методики определения компонентов воды

Качество минеральной воды я определяла по нескольким показателям, таким как: определение степени минерализации, определение растворимых примесей и органических веществ, определение pH, определение хлорид – ионов, определение сульфат – ионов, определение карбонатов и гидрокарбо-натов, определение нитратов.

Определение  степени  минерализации: помещаем на чистое  стекло несколько капель исследуемой воды. Нагреваем  на пламени спиртовки до испарения. Если на месте капли остался контур из солей, то это питьевая вода. Если контур капли расплывчатый, заполненный – минерализованная вода.

На мой взгляд, очень важным показателям в исследовании являются органические вещества, чтобы определить их наличие нужно налить в пробирки 2 мл воды и добавить несколько капель соляной кислоты. Далее титруем  перманганатом калия розового цвета  (KMnO₄₎. В присутствии органических веществ раствор марганцовки будет обесцвечиваться

Думаю, что и показатель кислотности тоже важен. Приблизительное содержание ионов водорода можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги. Поместив на неё каплю воды  и сравнив полученный цвет со шкалой, можно определить pH.

Рисунок 1 Шкала цвета для определения рН

        Определение хлорид – ионов: к 5мл Н₂О добавим раствор нитрата серебра (АgNO₃). Появление белого осадка или творожистых хлопьев будет свидетель-ствовать о наличии хлорид - ионов. Чем интенсивнее  осадок, тем выше концен-трация  ионов хлора в воде. Как правило, в условиях школьной лаборатории более точно определить концентрацию ионов хлора сложно. Отмечаем прибли-зительную концентрацию ионов хлора: белый творожистый осадок –  100 мг/л хлорид – ионов; помутнение раствора и постепенное появление белого осадка  -10 мг/л хлорид – ионов; опалесценция раствора и появление мелких хлопьев  около 1мг/л  хлорид – ионов. У нас была возможность определить точнее. Приготовленный раствор точной концентрации позволяет рассчитать количество ионов по  формуле:

  рассчитываем концентрацию ионов хлорид-ионов.

Определение сульфат – ионов: наливаем в одну из пробирок анализируемую воду до метки «100» мм. Добавляем в пробирку пипеткой вместимостью 0,5 мл 2 капли раствора HCl и 14-15 капель нитрата бария. Закрываем пробирку, встряхиваем, чтобы раствор перемешался. Оставляем пробирку с раствором на 5 минут для образования белого осадка. Перемешиваем образовавшуюся суспензию. Устанавливаем вращающийся экран мутномера, обеспечивая максимальную освещенность дна пробирки с рисунком. Переносим пипеткой, образовавшуюся суспензию во вторую пробирку до тех пор, пока в первой пробирке не появятся четкие границы рисунка на дне. Измеряем по шкале высоту столба суспензии в первой пробирке ( мм). Продолжаем переносить суспензию во вторую пробирку до тех пор, пока не исчезнет четкий рисунок. Измеряем высоту столба суспензии (h)по формуле: h =  . По таблице (1) определяем концентрацию сульфатов в пробе.

Таблица 1

Расчет массовой концентрации сульфат- аниона

Высота столба суспензии(h), мм	Массовая концентрация сульфат – аниона (мг/л)	Высота столба суспензии (h), мм	Массовая концентрация сульфат – аниона (мг/л)
100	33	65	50
95	35	60	53
90	38	55	56
85	40	50	59
80	42	45	64
75	45	40	72
70	47	-	-

Рассчитываем концентрацию сульфатов в анализируемой воде (C) с учетом степени разбавления по формуле: C=.

Определение нитрат – анионов: в пробирку наливаем 6 мл анализируемой воды, добавляем дистил-лированной воды до метки «11 мл», перемешиваем. К содержимому пробирки добавляем 2 мл свеже-приготовленного реакти-ва на нитрат-анионы, закрываем пробирку пробкой и встряхиваем. Прибавляем в пробирку около 0,2 г порошка восстановителя, закры-ваем пробирку пробкой и перемешиваем. Оставляем пробирку на 5 мин для полного протекания реакции, периодически встряхивая содержимое пробирки. В склянку для колориметриирования переливаем раствор из пробирки до метки «10», стараясь не допустить попадания осадка в склянку. Проводим визуальное колориметрирование пробы. Для этого мерную склянку поместим на белое поле контрольной шкалы и определяем ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации нитрат- анионов. Я считаю, что этих показателей достаточно для того, чтобы сделать оценку качеству минеральной воды. Результаты всех экспериментов представлены в приложении №1.

Глава III. Соответствует ли……………?

Для исследовательской работы были  выбраны минеральные воды, которые чаще всего покупают жители Шербакульского района, из тех, которые всегда есть на прилавках магазинов. Самое интересное в исследовательской работе это сам процесс исследования. В соответствии  с методиками, изложенными в главе II, я провела аналитические  работы. Первым показателем, который я определила, была минерализация анализируемых вод. Этот показатель качественный, то есть по внешним признакам попытаемся определить степень минерализации. В результате проведенного анализа можем констатировать : из пяти изучаемых вод наибольшее количество солей содержат «Нарзан» и «Kulagerarasan» .Меньше всего соляное пятно было на предметном стекле у воды «Сибирская» используя оценку, предложенную Акименко Галиной Викторовной (1) .

Степень минерализации Омской

Степень минерализации Нарзан

                                            

Степень минерализации Kulager arasan

Степень минерализации Сибирской

Степень минерализации Карачинской

   

К маломинерализованным водам отнесем «Карачинскую» и «Нарзан». К слабоминерализованным по контуру отнесем «Сибирскую», хотя по содержанию гидрокарбонатов и сульфатов – 2,2г/л степень минерализации должна быть близкой к «Карачинской». Возможно, слабое заполнение контура обусловлено некоторым расслоением. На фотографиях выше виден очень интенсивный слой солей на стекле от капли «Омской», её относим к среднеминерализованным, то есть она является наиболее соленой, чем остальные.

Следующим показателем является наличие примесей и органических веществ. По санитарным нормам и правилам допускается незначительное наличие органических веществ. В исследуемых нами образцах по данному показателю, на наш взгляд, являются качественными водами «Карачинская» и «Нарзан» (смотрите фотографии).

«Карачинская» «Нарзан» «Kulager arasan» «Омская» «Сибирская»

В этих образцах раствор перманганата калия остался практически неизменным, что указывает на отсутствие таких примесей, особенно «Нарзан».

Тогда как в трех остальных пробах перманганат калия моментально обесцве-чивался, это значит в них присутствуют органические примеси.

Если говорить о кислотности или щелочности вод, то наиболее нейтральными являются минеральные воды «Карачинская», «Сибирская» и «Нарзан». Этот показатель варьирует от 3,5 – 8,5, исследуемые нами воды все вписываются в указанный интервал.

 

Таким образом, результаты исследования показывают, что 3 образца из 5 можно отнести к слабощелочным, а «Kulager arasan» и «Омская» имеют среду близкую к нейтральной.

Говоря о наличии хлорид ионов в минеральных водах. Отмечаем (приложение 2), что  ионов хлора наибольшее количество в минеральной воде «Омская» это чуть меньше чем указано на этикетке завода производителя.

Определение хлорид – ионов

 

Содержание ионов хлора, важно для многих людей, так как данные ионы участвуют в водно – солевом обмене. Минимальная потребность человека в хлоре составляет около 800 мг в сутки. Из исследуемых образцов наибольшее содержание хлоридов имеет минеральные воды «Омская» и «Kulager arasan», что практически соответствует количеству, указанному производителем, хотя полученные нами значения чуть меньше указанных на этикетках. Полностью соответствует содержание хлоридов (приложение 1) в минеральных водах «Нарзан» и «Сибирская». В минеральной воде «Нарзан» хлорид- анионов в 2 раза выше указанного производителем.

Наравне с хлором также важны и сульфат – ионы. Среди исследуемых минеральных вод практически все по содержанию сульфатов соответствуют заявленным производителем данным. Анализ минеральной воды «Омская» показал отсутствие сульфатов и производитель ЗАО «Завод розлива минеральных вод «Омский» указал, что сульфатов должно быть меньше <10 мг/л. Наибольшее содержание сульфатов в минеральных водах «Нарзан» и «Сибирская».

Как всем известно, содержание нитратов в минеральной воде является важным, так как большое количество нитратов говорит нам о загрязнении источников, откуда берется минеральная вода. В минеральных водах «Омская», «Нарзан» нитраты не обнаружены. Практически их нет и в минеральных водах «Карачинская» и «Kulager arasan». И лишь в минеральной воде «Сибирская» присутствуют нитраты в количестве 5 мг/л. Эта концентрация допускает употребление минеральной воды взрослыми, но такое содержание превышает в 2 раза допустимую для детей.

         И последним показателем, который можно было определить в нашей лаборатории, являются карбонаты и гидрокарбонаты. Содержание этих ионов указано на этикетках всех исследуемых образцов наибольшим содержанием обладают «Карачинская» и «Нарзан». Меньше всего гидрокарбонатов должно содержаться в минеральной воде «Kulager arasan». Проведенные нами исследования показали, что максимальное содержание гидрокарбонатов отмечено в «Сибирской» (приложение 1) 1067, 5 мг/л. Если сопоставлять полученные нами данные и значения на этикетках, то достоверны показатели гидрокарбонатов в минеральных водах «Нарзан» и «Омская». А вот в «Карачинской» их чуть меньше заявленного.

Заключение

Проведенные нами исследования позволяют нам сделать следующие выводы. Все 5 видов минеральных вод вполне пригодны для употребления, однако, на мой взгляд, можно рекомендовать довольно часто употреблять минеральную воду «Карачинскую» и «Нарзан», так как только они не содержат органических примесей, что является недопустимым, и категорически не рекомендую употребление минеральной воды «Сибирская» детям (по содержанию нитратов). Считаю не желательным употребление моими сверстниками и всеми, чей организм ещё должен расти, минеральных вод с достаточным содержанием сульфатов в нашем исследовании это «Сибирская» и «Нарзан». Так как в растущем организме сульфаты связывают кальций в нерастворимые соединения, что приводит к «вымыванию» кальция из костных тканей, что недопустимо. Полученные нами данные в виде бюллетеня будут размещены на стенде нашего экологического отряда «Аист», участником которого я являюсь третий год.   

Список литературы

1.     Акименко Галина Викторовна. Программа элективного курса «Практическая химия»  СОШ №13 г. Приморско – Ахтарска Краснодарского края

2.      Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей воды полевыми методами. 3-е изд., доп. и перераб. – СПб.: «Крисмас+», 2004. – 248 с.

3.       Википедия – минеральные воды

Приложение

Приложение №1.

Марка минеральной воды	Общая минерализация вод	Наличие		pH		Наличие		Наличие органических веществ
		Заявлено	Факт.опред.	Заявл.	Факт.опред.	Заявлено	Факт.опред.	Цвет	Результат
Карачинская	Минеральная вода	(300 мг/л)	355 мг/л		7,5	150-250 мг/	Слегка мутный осадок	Розовый цвет (орган. веществ нет)	-
Нарзан	Вскипание пузырьками, сильно минеральная	(50 мг/л)	106,5 мг/л		6,5		Мутный осадок	Розовый цвет	-
Kulagerarasan	Чуть сильной минерализации, чем «Нарзан»	(600 мг/л)	497 мг/л		5		Слегка мутный осадок	Обесцветилась	+
Омская	Минеральная вода	(2000 мг/л)	1597,5 мг/л		5	<10 мг	Чуть-чуть мутный осадок	Обесцветилась	+
Сибирская	Слабый контур, почти питьевая	(250 мг/л)	248,5 мг/л		7		Опалесцентно	Обесцветилась	+

Гидрокарбонаты и нитраты!!!!!!!!!!!!!! Презентация!!!