Студенческий проект "Анализ качества питьевой воды"

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Конкурс популяризаторов науки  «Наука без границ-2023»

Номинация «Занимательная наука»

Научно – исследовательская работа

«Анализ качества питьевой воды»

Выполнили: Сухоруков Алексей Евгеньевич

Ильин Алексей Геннадьевич

Студенты 1 курса

ГАПОУ Казанского строительного колледжа

г. Казани

Научный руководитель:

Преподаватель химии Плотникова Т. П.

Казань 23

Содержание

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

Глава 1. Литературный обзор

1.1   Роль воды в жизни человека…………………………..…….………………3-4

1.2   Воздействие питьевой воды на здоровье человека………………………...4-5

  1.3 Загрязнение воды…………………………..………………….………..……5-6

Исследовательская часть

 Глава 2. Анкетирование…………….….…………………..…….….…………..6-7

 Экспериментальная часть

  2.1.1 Органолептическая исследование…....……………………………...………7

  2.1.2 Проверка воды марганцовкой……..………………………………….……..8

  2.1.3 Проверка воды кипячением…………...………………………….………..8-9

  2.2.1 Очистка воды кипячением………………………………………….….…….9

  2.2.2 Очистка воды отстаиванием……………….…………………………….…..9

  2.2.3 Очистка воды заморозкой……………………………………….…..…..9-10

  2.2.4 Очистка воды серебром……………………………………………….…....10

Заключение

  3.1 Выводы по работе………………………......…….…………………..……….10

  3.2 Рекомендации…………….………….………..……………………………….10

   Список литературы……………………………………………………………….10

Глава 1

Введение

Вода — одно из самых распространенных веществ в природе и главная составная часть всех живых организмов. Она покрывает около 2/3 поверхности нашей планеты. Без воды жизнь на Земле была бы невозможна. В настоящее время качество питьевой воды нередко не соответствует определенным нормам. Вода вследствие загрязнения, некачественной очистки имеет примеси веществ, отрицательно влияющие на здоровье и самочувствие людей. Зачастую население наших городов не знает о том, какого качества вода течет у них из кранов; не знают, можно ли пить воду из крана, из родников и хорошую ли продают воду в магазинах. [1]

Роль воды в жизни человека

Вода — удивительная жидкость. У неё нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Калорийность воды равна нулю. Некоторые люди называют её настоящей загадкой. В воде удивительным образом сочетается как простота, так и сложность. Казалось бы, в молекуле воды всего три атома — один кислорода, и два водорода. Тем не менее, учёным всё ещё не ясно до конца, как действуют эти молекулы. Но точно известно одно: не будет воды — не будет и жизни на Земле. Вода в жизни человека играет огромную роль. Без неё не проживут ни люди, ни растения, ни животные. Ни огромный слон, ни микроскопические бактерии не обойдутся без этой живительной жидкости. Каждый живой организм примерно на 80 % состоит из воды. Без неё не вырастет урожай на полях, а соответственно — не будет продуктов питания. Итак, совершенно очевидно: без воды жизнь на планете быстро бы прекратилась, и заменить её нам было бы нечем. О роли воды в жизни человека можно судить на простом примере – сам человек в большинстве своем состоит из воды. Мозг человека на 75 — 85 % содержит воду, а мышечная ткань — приблизительно на 70 %. Вода способствует тому, чтобы пища, которую мы едим, быстро переваривалась и усваивалась организмом. Немаловажная роль воды в природе и жизни человека сводится к выводу из организма человека и животных токсинов, и прочих отходов. Вода служит в качестве смазки для наших суставов, а также регулирует и поддерживает температуру нашего тела. Дело в том, что вода не содержит в себе калорий. Более того, в ней нет жиров, холестерина и практически не содержится натрия. Если пить воду регулярно, она понижает ваш аппетит. Также вода помогает процессу переработки жира в организме. Если же в течение дня пить мало воды, то почки становятся не в состоянии функционировать так, как положено. В связи с этим печень начинает брать на себя часть той работы, которую должны делать почки, и это понижает её способность в переработке жиров. Таким образом, жир начинает накапливаться в организме, другими словами, человек начинает приобретать избыточный вес. Уже многие медики давно признали тот факт, что достаточное употребление воды просто необходимо в борьбе с лишним весом. Если те, кто стремиться похудеть, пренебрегают водой, то организм просто не способен переработать весь жир и желаемого эффекта можно просто не достичь. [3]

Воздействие питьевой воды на здоровье человека.

Вопрос о «минеральном составе» человека и, соответственно, потребностях его организма в воде очень сложный. На бытовом уровне мы используем термины «полезные» вещества, «вредные» или «токсичные». Но сама постановка вопроса о вредности -полезности химических элементов относительна. Ещё в древности было известно, что всё дело в концентрациях. То, что полезно в минимальных количествах, может оказаться сильнейшим ядом в больших.

      По значениям предельно допустимых концентраций веществ питьевой воды (ПДК) к «главным ионам» в составе воды можно отнести катионы кальция (ПДК–200 мг/л) и магния (ПДК –100 мг/л).

     Избыточное содержание кальция и магния в воде связано с понятием «жёсткость воды». Норма жёсткости питьевой воды до 10 градусов жёсткости. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жёсткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям.  Калий и натрий (ПДК по 200 мг/л) также необходимы для нормальной жизнедеятельности организма               

Главными ионами среди анионов в питьевой воде являются: гидрокарбонат ион (ПДК -1000 мг/л); сульфат ион (ПДК-500 мг/л); хлорид ион (ПДК-350 мг/л); карбонат ион (ПДК-100 мг/л). Наличие в воде хлоридов и сульфатов более 350 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека.

          Питьевая вода должна содержать не менее 0,7 и не более 1,5 мг/л фтора. Снижение содержания иода в воде приводит к заболеванию щитовидной железы.

Наиболее опасно для человека содержание тяжёлых металлов в питьевой воде: Pb (свинца), Al (алюминия), Mn (марганца), Fe (железа), Zn (цинка), Hg (ртути).  Попадая в наш организм, они остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов.

         В связи с процессом ржавления водопроводных труб, по которым вода доставляется на кухню, в ней может быть железо трёхвалентное и марганец, что вредно здоровью. [4]

Загрязнение воды

Загрязнение воды — это глобальная экологическая проблема, которая набирает обороты с каждым годом. Водный ресурс Земли скоро может стать дефицитным. И одна из причин такой катастрофы — загрязнение морей и океанов пластиковым мусором, отходами и токсичными веществами. Природа активно загрязняет сама себя. Источником мусора, который приводит к порче питьевой воды, становятся обыкновенные дожди. Они приносят с собой мусор, пыль, остатки удобрений, отходы с/х ферм.

Другими источниками загрязнения служат:

эрозия почвы и попадание в реки прибрежного грунта;

извержение вулканов;

гниение остатков животных и водорослей;

продукты жизнедеятельности организма.

Другое дело — продукты антропогенной деятельности. Стремясь к новым промышленным открытиям, человек загрязняет питьевую воду, что в дальнейшем может привести к дефициту. Заводы и фабрики сбрасывают свои отходы в водоёмы, а жители некоторых стран оставляют в Мировом Океане тонны пластика.

Основные факторы промышленного загрязнения воды:

Бытовой. Сюда относят слив моющих средств, пищевых добавок и прочей бытовой химии.

Сельскохозяйственный. Водоёмы засорены пестицидами и токсичными удобрениями.

Индустриальный. В воду попадают отходы промышленности.

Выделяют несколько факторов риска, приводящих к загрязнению гидросферы.

Все отходы можно условно поделить на:

механические — мусор, пластик;

тепловые — тепло, вырабатываемое электростанциями; [2]

Глава 2. Анкетирование

Мы провели опрос 52 респондентов:1 вопрос:

«Нравится ли им качество воды из - под крана в Казани?». Большинство проголосовало за то, что им нравится, но хотелось бы лучше – 16 человек. Также, 16 человек проголосовало за то, что им вода не нравится и 20 человек, что им нравится вода.

2 вопрос:

«Знаете ли вы химический состав воды в Казани». Большинство ответило, что не знают – 31 человек. Также 12 человек ответило, что знают её состав и 9 человек знают его частично.

3 вопрос:

«Какая вода вам нравится больше?». Большинство ответило, что они предпочитают воду из централизованного раздатчика воды «Ключ здоровья» или воду из магазина– 20 человек. 10 человек ответило что, им больше нравится кипяченая вода, 21 человек отдают  предпочтение фильтрованной воде и всего одному человеку нравится вода из – под крана.

4 вопрос:

«Какую воду вы употребляете чаще всего?». 20 человек проголосовало за воду из родника, 20 человек за фильтрованную воду и 10 человек употребляют поду из – под крана.

Экспериментальная часть

Анализ качества воды

2.1.1 Органолептические свойства

Органолептические свойства – анализ воды на интенсивность запаха, характер запаха, вкус, интенсивность вкуса, цветность и мутность.

Существует несколько способов оценки качества воды не посещая лабораторию.

Первая проверка воды на прозрачность.

Мы решили проверить три образца воды:

Образец №1 –«Вода, купленная в магазине»

Образец №2 - «Вода, налитая из-под крана»

Образец №3 - «Вода из раздатчика «Ключ здоровья».

Мы налили все три вида воды в прозрачные стаканы и визуально оценили наличие мутности. Все образцы показали отрицательный результат.

Вторая проверка воды на запах.

Так же налили три вида воды в разные стаканы и проверили их на запах. Все образцы показали отрицательный результат.

Третья проверка воды на вкус.

По проведенному опыту, мы выявили, что вода из – под крана имеет привкус железа. Вода из -  магазина и вода из централизованного раздатчика воды показали отрицательный результат

Гидрохимическое исследование.

Анализ воды на химический состав: активная реакция (водородный показатель), растворённый кислород, общая жёсткость, окисляемость.

2.1.2 Проверка качества воды марганцовкой

Для следующего способа мы использовали марганцовку. Прочитав информацию в интернете, мы узнали, что если вода безопасна, то она станет фиолетового цвета. Появление желтоватого оттенка – плохой знак, употреблять такую воду не рекомендуется. Марганцовка теряет яркий цвет, когда вступает в реакцию с некоторыми вредными химическими соединениями. Мы также разлили все три вида воды в стаканы и насыпали небольшое количество марганцовки. В этом эксперименте так - же, как и в прошлом каждый из образцов показал хороший результат то - есть фиолетовый цвет.

2.1.3 Проверка качества воды кипячением

Следующим экспериментом мы проверили воду кипячением. Мы прокипятили небольшое количество воды каждого из образцов и проверили. Если в кастрюле после кипячения останется накипь, то это значит, что в воде есть плохие вещества. У воды из магазина и из родника результат был хорошим. Только в воде из – под крана осталось небольшое количество накипи, которая очень плохо видна, но ее можно заметить, если провести пальцем по стенке стакана.

 Методы очистки воды

2.2.1 Очистка воды кипячением

Первым опытом очистки воды мы решили взять кипячение. Мы прокипятили некоторое количество воды из-под крана в течении 20 минут, не закрывая крышкой и перелили в стакан, но воду, которая находится на дне лучше слить ведь там скапливаются  соли жесткости, которые были в воде. И после небольшого отстаивания воду можно употреблять.

2.2.2 Очистка воды отстаиванием

Вторым опытом мы выбрали отстаивание. Мы налили воду в стакан и оставили ее при комнатной температуре на 8 часов, за это время большинство солей осело на дно, а некоторое количество -  всплыло на поверхность,  минус этого способа в том, что вкус воды остается прежним.

2.2.3 Очистка воды заморозкой

Третьим опытом мы выбрали заморозку. Мы налили в бутылку воду и оставили в морозилке согласно информации, мы заморозили лишь 2/3 воды, а остальную вылили, ведь в ней остаются все ненужные вещества и соли, а замороженную воду нужно разморозить и можно употреблять в пищу.

В результате размороженная вода полностью очистилась и вкус улучшился.

2.2.4 Очистка воды серебром

Четвертым опытом мы выбрали очистку серебром. Мы взяли серебряную ложку, положили в воду и оставили воду отстаиваться на 8 часов. Серебро не только обеззараживает воду. Этот металл благоприятно воздействует на иммунитет, улучшает состояние кожи и волос, ускоряет обменные процессы, нормализует работу желудочно-кишечного тракта. В результате вкус  улучшился, и вода стала мягче.

Глава 3.

Вывод по работе

     В результате работы  мы  пришли к выводу, что  из – под крана течет вода, не соответствующая требованиям ГОСТа, содержащая избыточное количество  солей  жесткости. Вода из централизованного раздатчика воды «Ключ здоровья» и вода из магазина показали более высокие характеристики качества. Анализируя результаты нашей работы, мы  считаем, что можно, без больших материальных затрат, обеспечивать свой организм качественной водой, тем самым сохранять хорошее здоровье.

Рекомендации

    1.Более ответственно относится к выбору воды.

2.Не употреблять в пищу воду из – под, крана.

3.Использовать описанные выше методы очистки воды или специальные фильтры.

Список литературы

1        https://sitekid.ru/planeta_zemlya/voda_na_nashej_planete.html

2        https://nemusorim.com/ekologiya/zagryaznenie-vody

3        https://multiurok.ru/files/rol-vody-v-zhizni-cheloveka.html

4        https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2021/11/07/issledovanie-kachestva-pitevoy-vody-kotoruyu-my-pyom