Исследование питьевой воды в селе Нижнее Гурово

муниципальное казенное образовательное учреждение

«Нижнегуровская основная общеобразовательная школа»

Исследовательский проект

«Исследование питьевой воды в селе Нижнее Гурово»

Автор проекта:

ученица 8 класса

Руководитель:

Смотрова Н.Н.

учитель биологии

2019г.

Содержание

стр.

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

Глава № 1. Литературный обзор…………………………………………..3

1.1. Свойства воды……………………………….………………………….4

1.2. Агрегатные состояния………………………………………………….5

1.3. Вода в природе………………………………………….………………5

1.4. Исследования воды………………………………….………………….5

1. 5. Применение воды………………………………………………………6

Глава № 2. Материал и методики исследования…………………………8

Глава № 3. Результаты исследования…………………………………….13

Заключение………………………………………………………………….15

Выводы. Предложения……………………………………………………..16

Список литературы…………………………………………………………17

Введение.

Вода - важнейшая составляющая среды нашего обитания. После воздуха, вода второй по значению компонент, необходимый для человеческой жизни. На ранней стадии своего развития, человечество время от времени изучало происхождение водной стихии. Индейские мудрецы еще 5000 лет назад, полагали, что всё в мире представляет и включает главные четыре элемента: огонь, воздух, земля и вода. Вода - источник жизни. Её изображение содержится во всех древних и античных письменах , рисунках.

Вода жизненно необходима. Она нужна везде - в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Сегодня, как никогда, нашему организму очень важно получать чистую воду со сбалансированным минеральным составом. Но, к сожалению, согласно информационным источникам, в последнее время качество питьевой воды не соответствует нормативным показателям.

Я решила узнать является ли качественной водопроводная питьевая вода, дома и в школе. А также определить качество колодезной питьевой воды на территории села Нижнее Гурово.

Цель исследования:

1) изучение качества питьевой водопроводной и колодезной воды в селе Нижнее Гурово.

2) формирование представлений о водных ресурсах родного края.

3) изучение мнения сельского населения о качестве питьевой воды.

Задачи, при помощи которых будет достигнута поставленная цель:

1. определить и сравнить органолептические характеристики, химический анализ образцов воды из трех подземных источников.

2. Обработать данные социологического опроса.

3. Изучить литературные источники, содержащие информацию о воде.

Глава №1. Литературный обзор.

Вода - бинарное неорганическое соединение, химическая формула H₂О. молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета, запаха и вкуса. В твердом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном -водяным паром. Около 71% поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озера, реки, льды) - 361,13 млн км2. На Земле примерно 96,5% воды приходится на океаны, 1,7% мировых запасов составляют грунтовые воды, еще озера и болота, и 0,001% в облаках (образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды). большая часть земной воды - соленая, и она непригодна для сельского хозяйста и питья. Доля пресной воды составляет около 2,5%, причем 98,8% этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3% всей пресной воды содержится в реках, озерах и атмосфере, и еще меньшее количество (0,003% находится в живых организмах.

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворенные вещества - соли, газы.

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Является важнейшим веществом для всех живых существ на планете Земля.

1.1. Свойства воды.

Физические свойства.

Вода в нормальных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами (H2S,CH4,HF). Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45 градусов. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода.

По этой причине молекула воды обладает большим дипольным моментом. Каждая молекула воды образует до четырех водородных связей - две из них образует атом кислорода и два атома водорода. Количество водородных связей и их разветвленная структура определяют высокую температуру кипения воды и ее удельную теплоту парообразования. Если бы не было водородных связей, вода, на основании места кислорода в таблице Менделеева и температур кипения гидридов аналогичных кислороду элементов (серы, селена, теллура), кипела бы при -80градусов по Цельсию, а замерзала бы - при -100градусов по Цельсию.

При температуре перехода в твердое состояние молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объемы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет причину меньшей плотности (большего объема) воды в фазе льда. При испарении, напротив, рвутся все связи. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоемкость среди прочих жидкостей и твердых веществ. Для того чтобы нагреть один литр воды на один градус, требуется затратить 4,1868 кДж энергии. Благодаря этому свойству, вода нередко используется как теплоноситель. Помимо большой удельной теплоемкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (при 0 гр С - 333,55кДж/кг) и парообразования (2250 кДж/кг).

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды. причем положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные - атомы водорода. Поскольку молекулы воды малы по размерам, много молекул воды могут окружать каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойства воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

1.2. Агрегатные состояния воды.

По состоянию различат:

• твердое -лед

• жидкое - вода

• газообразное -водяной пар

При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст. 101 325 Па) вода переходит в твердое состояние при температуре в 0 гр. С и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 гр. С. При снижении давления температура таяния льда медленно растет, а температура кипения воды - падает. При давлении в 611, 73 Па температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 гр. по Цельсию. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лед превращается непосредственно в пар. Температура возгонки (сублимации) льда падает со снижением давления. При высоком давлении существуют модификации льда с температурами плавления выше комнатной.

1.3. Вода в природе.

В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. при конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой. а твердая - криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

Мировой океан содержит более 97,54% земной воды, подземные воды - около 0,63%, ледники - 1,81%, реки и озера -0,009%, материковые соленые воды -0.007%, атмосфера -0,001%.

1.4.Исследование воды.

Гидрология - наука. изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т.п.) Предметом изучения гидрологии являются все виды вод гидросферы в океанах, морях. реках, озерах, водохранилищах, болотах, почвенных и подземных вод.

Гидрология исследует круговорот воды в природе.

Влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий и Земли в целом; дает оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках. Данные гидрологии моря используются при плавлении и ведении боевых действий надводными кораблями и подводными лодками. Гидрология подразделяется на океанологию, гидрологию суши и гидрогеологию. Океанология подразделяется на биологию океана, химию океана, геологию океана, физическую океанологию и взаимодействие океана и атмосферы. Гидрология суши подразделяется на гидрологию рек (речную гидрологию, потамологию), озероведение, болотоведение, гляциологию.

Гидрогеология - наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой. В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования. Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

Биологическая роль.

Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ Земли. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время - достаточную сложность образующихся комплексных соединений. Благодаря водородной связи, вода остается жидкой в широком диапазоне температур, причем именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время. Поскольку у льда плотность меньше, чем у жидкой воды, вода в водоемах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда препятствует дальнейшему промерзанию водоема, это позволяет его обитателям выжить.

1.5. Применение воды.

Земледелие. Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию, доходящих до 90% в некоторых странах.

Питье и приготовление пищи. Живое человеческое тело содержит от 50% до 75% воды, в зависимости от возраста и веса . Потеря организмом человека более 10% воды может привести к гибели. В зависимости от температуры и влажности окружающей среды, физической активности и т.д. человеку нужно разное количество воды. Ведется много споров о том, сколько воды нужно потреблять для оптимального функционирования организма.

Питьевая вода представляет собой воду из какого-либо источника, очищенную от микроорганизмов и вредных примесей. Пригодность воды для питья при ее обеззараживании перед подачей в водопровод оценивается по количеству кишечных палочек на литр воды, поскольку кишечные палочки распространены и достаточно устойчивы к антибактериальным средствам, и если кишечных палочек будет мало, то будет мало и других микробов. Если кишечных палочек не больше, чем 3 на литр, вода считается пригодной для питья.

Насколько важна вода свидетельствует тот факт, что ее содержание в различных органах составляет 70-90%. Вода присутствует во всех тканях нашего организма, хотя распределена неравномерно: мозг содержит - 75%, сердце - 79%, легкие - 85%, печень-70 %, кровь-90%, мышцы -75%. Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет примерно 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела.

Диаграмма № 1. Содержание воды в организме человека.

Глава 2. Материал и методики исследования.

Материал исследования: водопроводная питьевая вода с. Нижнее Гурово, колодезная вода.

Время исследования: декабрь - февраль 2018-2019 гг.

Произвести оценку качества питьевой воды помогли следующие методики:

1. Определение органолептических характеристик питьевой воды.

2.Определение кислотности и минерального состава питьевой воды.

3.Социологический опрос населения.

Первая методика:

Определение органолептических характеристик питьевой воды.

Существуют основные показатели качества питьевой воды. Их условно можно разделить на группы:

1. Органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность)

2. Токсикологические показатели (алюминий, свинец, мышьяк, фенолы, пестициды)

3. Показатели, влияющие на органолептические свойства воды (PH, жесткость общая, нефтепродукты, железо, марганец, нитраты, кальций, магний, окисляемость, сульфиды)

4. Химические вещества, образующие при обработке воды (хлор остаточный свободный. хлороформ, серебро)

5. Микробиологические показатели.

«Сравнение 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.

Интенсивность запаха определяется по пятибалльной системе согласно таблицы №1.

Таблица № 1. Определение интенсивности запаха

Результаты исследования отражены в таблице №5 Главы № 3 "Результаты исследования"

Характер запаха определяется по таблице №2

Таблица № 2. Определение характера запаха

Результаты исследования отражены в таблице №6 Главы № 3 "Результаты исследования"

«Определение цветности и мутности воды»

1.Заполнить пробирку водой до высоты 10-12 см.

2.Определить цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении.

3. Подчеркнуть наиболее подходящий оттенок из приведенных в таблице.

4. Определить мутность воды, рассматривая пробирку сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении.

Таблица № 3. Определение цветности и мутности воды.

Результаты исследования отражены в таблице № 7 Главы № 3 "Результаты исследования".

Вторая методика:

Определение кислотности и минерального состава питьевой воды.

Устройство и принцип работы экспресс-тестов.

Экспресс-тесты (ЭТ) используются для определения важнейших нормируемых показателей водной среды. Основной принцип работы ЭТ основан на аналитических реакциях, обеспечивающих визуальный индикационный эффект. ЭТ представляют собой тканевые или бумажные индикаторные полоски с иммобилизованными реагентами для определения целевого компонента в воде или водном растворе. Тканевые полоски защищены полимерной пленкой, которая предохраняет индикаторную полоску от вымывания реагентов. Комплект индикаторных полосок сопровождается инструкцией по проведению тестирования и контрольной шкалой, образцы которой воспроизводят окраску индикаторной полоски при взаимодействии с целевым компонентом стандартных водных растворов. Принцип действия тканевых индикаторных полосок основан на впитывании отрезком полоски анализируемой волы или водного раствора. Полимерная пленка обеспечивает необходимую дозировку анализируемого раствора и стабильное протекание химической реакции, в результате которой изменяется цвет отрезка индикаторной полоски при наличии в водном растворе определяемого компонента. Цвет и интенсивность окраски индикаторной полоски являются мерой концентрации анализируемого компонента в воде или водном растворе. Концентрацию целевого компонента определяют, сравнивая окраску полоски с образцами окраски контрольной шкалы. Концентрация компонента в анализируемой воде соответствуют концентрации наиболее близкого по интенсивности окраски образца контрольной шкалы.

Выполнение тестирования водной среды с использованием экспресс - тестов.

Последовательность действий при проведении тестирований индикаторными полосками с полимерным покрытием:

- Отрезать ножницами участок индикаторной полоски размером 5 на 5 мм.

-Отобрать в емкость для отбора 15-20 мл анализируемой воды.

- Погрузить, используя пинцет, отрезок индикаторной полоски в анализируемую воду на 5-7 секунд, затем извлечь и положить на чистую сухую поверхность (лист бумаги).

-Выдержать отрезок индикаторной полоски в течение промежутка времени, указанного в инструкции.

-Определить концентрацию компонента в анализируемом растворе, сравнивая окраску индикаторной полоски с образцами окраски контрольной шкалы.

- За результат тестирования принимают значение концентрации, соответствующее наиболее близкому по интенсивности окраски образцу контрольной шкалы.

Экспресс-тестрH предназначен для определения кислотно-щелочной характеристики питьевой, природной воды. Кислотность - понятие, характеризующее содержание в воде веществ, способных вступать в реакцию с гидроксид-ионами, уровень кислотности исследуемой водной среды отображает рH фактор -важнейший показатель качества воды, во многом определяющий характер химических и биологических процессов, происходящих во всех живых организмах.

Выполнение тестирования:

1. извлечь индикаторную полоску из пакета

2. отрезать участок индикаторной полоски размером 0,5на 0,5

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

4. Выдержать участок индикаторной полоски 1-2 мин.

5. Определить рH, сравнив окраску участка индикаторной полоски с образцами окраски контрольной шкалы. Выбрать наиболее близкий по интенсивности окраски образец контрольной шкалы.

6. рH исследуемой пробы соответствует значению рH выбранного образца окраски контрольной шкалы.

Экспресс - тест Нитраты предназначен для суммарного определения нитрит и нитрат-анионов в пересчете на нитрат-анион в воде, водных средах. Предельно допустимая концентрация нитрат-анионов в питьевой воде 45 мг/л

Экспресс - тест Нитриты предназначен для суммарного определения нитрит -анионов в воде, водных средах. Предельно допустимая концентрация нитрат - анионов в питьевой воде 3,0 мг/л; в воде рыбохозяйственных водоемов - 0,08 мг/л.

Таблица № 4

Сравнение химических показателей и их норматив

Примечание: химические нормативные показатели воды взяты из "Практикума по экологии" С.В. Алексеева и Н.В. Груздева. Москва, АО МДС, 1996 г. Результаты исследования отражены в таблице № 8 Главы № 3 "Результаты исследования".

Вывод:К основным требованиям физических свойств питьевой воды относятся отсутствие неприятного запаха, вкуса и цвета. Минерализация питьевой воды не должна превышать 1 г/л, жесткость питьевой воды (содержание в воде ионов кальция и магния) не должна превышать 7 мг-экв/л, а содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л.

Третья методика:

Социологический опрос населения.

Автор провел социологический опрос населения на тему: "Качество питьевой воды в селе Нижнее Гурово. Автор опросила пятьдесят респондентов. Вопросы:

1. Можете ли Вы дать положительную характеристику питьевой водопроводной воде в с. Нижнее Гурово.

2. Если нет, то назовите отличительные признаки питьевой воды, составляющие негативный аспект.

3. Как вы думаете, что можно сделать для улучшения качества питьевой водопроводной воды.

Результаты социологического опроса в диаграмме №2.

Глава 3. Результаты исследования.

Первая методика позволила определить органолептические характеристики питьевой воды.

Результаты исследования в таблицах.

Таблица №5. Результаты исследования "Определение интенсивности запаха питьевой воды"

Таблица № 6 "Определение характера запаха питьевой воды"

Таблица № 7 "Определение цветности и мутности питьевой воды".

Вывод:

1. Органолептические характеристики колодезной воды соответствуют нормативным показателям.

2. Неудовлетворительные органолептические характеристики питьевой колодезной воды свидетельствуют о ее загрязнении .

Вторая методика позволила определить химические показатели питьевой воды.

Таблица № 8 "Сравнение химических показателей и их норматив"

Вывод:

1. Химические показатели колодезной воды соответствуют нормативу.

2. Химический показатель водопроводной воды показывает превышение по "общей жесткости" и небольшое превышение по содержанию нитратов.

3. В целом, водопроводная вода в селе пригодна к употреблению и прямой угрозы не несет здоровью автору проекта и другим людям.

4. Колодезная вода более вкусная, прозрачная и приятная для питья, нежели водопроводная.

Третья методика.

Проведенный социологический опрос среди населения показал, что 20% респондентов не устраивает качество питьевой водопроводной воды. 80% респондентов ответили, что качество воды их устраивает.

Диаграмма № 2 Качество питьевой воды.

80 % - респондентов ответили, что используемая ими вода чистая, без запаха и вкусная.

20% респондентов ответили, что вода часто идет из крана желтая и мутная.

Вывод:

Согласно социологическому опросу населения, 100% респондентов ответили, что их не устраивает качество питьевой водопроводной воды.

Заключение.

Мало кто в наши дни сомневается, что вода, которую мы пьем и используем в быту, нуждается в дополнительной очистке, откуда бы она не поступала - из колодца, артезианской скважины или водопровода.

По статистике Госстроя России, в аварийном состоянии находятся около 40 % городской водопроводной сети.

В своих докладах на научных конференциях ученые все чаще констатируют, что из нашего крана течет не только не питьевая вода, но даже не "бытовая вода". В последние десятилетия поверхностные и подземные водоисточники России подвергаются интенсивному антропогенному загрязнению. Ухудшение качества воды водоисточников привело к тому, что во многих регионах питьевая вода не отвечает гигиеническим требованиям как по санитарно - химическим, так по санитарно-биологическим показателям. Проблема обеспечения населения России питьевой водой нормативного качества стала одной из самых острых проблем современного общества - проблемой национальной безопасности.

Без всякого преувеличения можно сказать. что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку.

За последние годы взгляд на воду изменился. О ней все чаще стали говорить не только врачи - гигиенисты, но и биологи, инженеры. строители, экономисты, политические деятели. Да и понятно - бурное развитие общественного производства и градостроительства, рост материального благосостояния, культурного уровня населения постоянно увеличивают потребность в воде, заставляют более рационально ее использовать.

Автор проекта считает, что проблему воды, экологию в целом нужно изучать и понимать с раннего детства. И когда мы станем взрослыми - это будет наша работа, наша жизнь!

Чистая вода - это будущее нашей планеты!

Выводы:

1. Органолептические характеристики колодезной воды соответствуют нормативным показателям.

2. Неудовлетворительные органолептические характеристики питьевой колодезной воды свидетельствуют о ее загрязнении .

3. Микробиологический показатель колодезной воды немного превышает норматив.

4. Микробиологический показатель водопроводной воды ниже норматива.

5. Химические показатели колодезной воды соответствуют нормативу.

6. Химический показатель водопроводной воды показывает превышение по "общей жесткости" и небольшое превышение по содержанию нитратов.

7. В целом, водопроводная вода в селе Нижнее Гурово пригодна к употреблению и прямой угрозы не несет здоровью автору проекта и другим людям.

8. Колодезная вода более вкусная, прозрачная и приятная для питья, нежели водопроводная.

9. Согласно социологическому опросу населения, 100% респондентов ответили, что их не устраивает качество питьевой водопроводной воды.

Рекомендации:

1. Автор рекомендует производить дополнительную обработку питьевой воды:

А) отстаивание водопроводной воды; при этом улетучивается остаточный свободной хлор, который применяют для обеззараживания воды;

Б) кипячение воды; основное предназначение процесса кипячения - обеззараживание воды и снижение ее жесткости;

В) вымораживание воды; считается что такая вода самая чистая, лучше проникает через биологические мембраны, быстрее выводится из организма;

Г) фильтрование; фильтры уменьшают жесткость воды и содержание свободного хлора.

Список литературы.

1. Алексеев С.В. Практикум по экологии. Учебное пособие - М: АО МДС, Москва, 1996-192 стр.

2. Боголюбов А.С. Экосистема - М., 2001

3. Газета "Биология". Издательский дом "Первое сентября". № 23, 2008

4. Криксунов Е.А. Экология, М: "Дрофа", 1998г- 256стр.

5. Попова Т.А. Экология в школе. - М., 2005.- 64 стр.

6. Интернет - ресурсы.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/515027-issledovanie-pitevoj-vody-v-sele-nizhnee-guro