Методика гидрохимических исследований

Исследовательская работа

 

 

Гидрохимический анализ воды реки Оскол в районе с. Раевка

 

 

Выполнила:

Литвинова Эвелина,

ученица 8 «А» класса

 

Проверила:

Бортникова Галина Васильевна,

учитель химии и биологии

 

 

Чернянка 2020

 

Введение

В настоящее время одной из главных проблем является экологическое состояние окружающей среды. Сегодня мы уже не можем порадоваться натуральной пище, свежему воздуху и чистой воде. Проблему экологического состояния реки Оскол рассматривает данная работа.

Объект исследования: химические соединения содержащиеся в воде реки Оскол.

Предметом исследования является вода реки Оскол в районе с Раевка.

Проблема в том, что антропогенное воздействие проявляется в повышении содержания в воде таких вредных для живых организмов веществ, как железо, фосфаты, нитраты, нефтепродукты, фенолы и др. органические вещества.

Актуальность заключается в том, что в Белгородской области природным водам свойственна повышенная минерализация, что обусловлено как особенностями литологии водовмещающих пород, так и сбросом сточных вод.

Практическая значимость работы состоит в получении результатов гидрохимических исследований.

 

Цель работы: определить качество воды реки Оскол по гидрохимическим показателям в районе с. Раевка.

 

Задачи:

1. Изучить информацию о реке Оскол в литературных источниках и Интернете.

2. Подобрать гидрохимические показатели, необходимые для исследования.

3. Исследовать гидрохимические показатели.

4. Сделать выводы.

 

2. Общая характеристика реки Оскол

Оскол — река в Белгородской области и в Украине, левый (самый большой) приток Северского Донца. Длина реки составляет 436 км, площадь бассейна 14680 кв. километров.

Оско́л
Протекает по территории	России и Украине
Исток	Курская область, Россия
Устье	река Северский Донец
Длина	436 км
Площадь бассейна	14680 км²
Расход воды	43,1 м³/с

Длина реки составляет 436 км, площадь бассейна 14680 кв. километров. Исток реки расположен 51°36′00″ с. ш. 37°13′00″ в. д. / 51.6° с. ш. 37.216667° в. д. ^(G)51.6, 37.216667 в Тимкинском районе Курской области. ^[1]. Ширина русла в основном колеблется от 10 до 40 метров, иногда достигая 300 метров. Дно русла неровное с колебанием глубины от 0,4 метра на перекатах до 10 метров на плёсах. Скорость течения небольшая около 0,2 м/cек, иногда на перекатах до 1,2 м/cек^[2]. Расход воды в 10 км от устья составляет 43,1 м³/сек^[3]. Река Оскол впадает в р. Северский Донец в 580 км от его устья. Уклон реки 0,29 м/км^[4]. Питание преимущественно снеговое. Половодье с конца марта до начала мая. Замерзает в ноябре — начале декабря, вскрывается в марте — начале апреля. Средняя толщина льда 0,45 м^[2].

Пойма большей частью широкая, местами заболоченная, встречаются озера-старицы. Русло, как правило, извилистое, течение спокойное, правый берег - крутой, высокий, левый - пологий, низкий. Лесов немного, и они сосредоточены лишь отдельными островками в долинах рек и по оврагам - это пойменное чернолесье, дубравы; в некоторых местах сохранились "меловые боры". На песчаных террасах сажают сосновые леса.
Имя реки Оскол встречается в летописях еще в ХII веке, но поселения возникли много позже: даже в XVI веке места, прилегающие к реке Осколу, носили название "Дикого поля". Имя реки осталось от праславянских племен сколотов, проживающих здесь в VI - IV вв. до н.э. Оскол - "река осов", где ос - этноним, самоназвание ираноязычного народа аланов, а кол из тюркского qol "река, долина".

Методика гидрохимических исследований

Отбор проб воды

Отбор проб является ответственной частью анализа, от которой зависит достоверность получаемой информации о состоянии водного объекта.

Объем отбираемой пробы, необходимой для анализа, зависит от числа определяемых компонентов и обычно колеблется от 1 до 2 л.

Пробы воды отбирали  в стеклянные сосуды, тщательно вымытые. Подавляющее большинство компонентов необходимо определять по возможности быстро, в только что отобранной пробе, чтобы избежать нарушения равновесия ионов, потери растворенных газов, разложения органических веществ, вызываемой деятельностью микроорганизмов. При гидрохимической работе, выполняемой непосредственно у исследуемого объекта (реки, озера, пруда) необходимо соблюдать определенную последовательность. При взятии пробы с поверхности:

1. определили прозрачность и цвет воды

2. определили температуру воды;

3. наполнили емкость водой для дальнейшего анализа в лаборатории;

4. определили запах воды;

Анализ исследуемых вод

Определение рН и типа воды

pH воды - один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6.5-8.5.

Проверили  выданный образец воды бумажным индикатором, сравнил цвет индикаторной бумажки со шкалой рН и записал  полученное значение и тип воды (см. таблицу 1).

Таблица 1  Типы природных вод

сильнокислые воды	рН < 3	результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды)
кислые воды	рН = 3 – 5	поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ
слабокислые воды	рН = 5 – 6.5	присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)
нейтральные воды	рН = 6.5 – 7.5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
слабощелочные воды	рН = 7.5 – 8.5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
щелочные воды	рН = 8.5 – 9.5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3
сильнощелочные воды	рН > 9.5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3

 

Записали результаты в бланк наблюдений № 1.

I. Качественный анализ воды

Метод позволяет обнаружить в составе катионы и анионы неорганических веществ, а также присутствие органических веществ.

Таблица 2 Качественное определение ионов

Определяемый ион	Ионы, используемые для определения	Результат качественной реакции
Fe^+3	CNS^-, ОН^-	Красный осадок роданида железа (III) или бурый осадок гидроксида железа
NH4^+	ОН^-	Запах аммиака
Pb^+2	S^-2	Черный осадок сульфида свинца
Ca^+2	CO3^-2	Белый осадок карбоната кальция; окрашивание пламени в кирпично-красный цвет
Cl^-	Ag^+	Белый осадок хлорида серебра
SO4^-2	Ba^+2	Белый осадок сульфата бария

Ход работы:

В лунки планшета наливали  по 1 капле исследуемой воды. Первую лунку оставили для контроля. После каждого добавления реактива записывали  наблюдения. Во вторую прилили  раствор, содержащий катионы бария. В третью лунку - раствор, содержащий катионы серебра. В четвертую - раствор, содержащий сульфид-анионы, в пятую – роданид-анионы, в шестую – карбонат анионы. Наличие катионов кальция дополнительно проверили  окрашиванием пламени. Для этого обмакнули стеклянную палочку в исследуемый раствор и внесли в пламя горелки. Для обнаружения катионов аммония в пробирку с исследуемым раствором добавили раствор, содержащий гидроксид-анионы, и осторожно понюхали. Записали  результаты в бланк наблюдений №2. Сравнили  данные о количественном составе с ПДК_в  этих ионов и оценили  их биологическое действие на живые организмы (таблица 3). Сделали вывод: является ли концентрация того или иного иона поводом для беспокойства? Может ли присутствие того или иного иона в растворе быть причиной гибели рыбы в реке?

Таблица 3 Действие и ПДК_в различных ионов в речных водах

Ион	ПДКв	Биологическое действие на организмы
Fe^+3	0.3 мг/дм^3	Содержание железа в воде выше 1-2 мг/л значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования в технических целях
NH4^+	2.6 мг/дм^3	Присутствие аммония в концентрациях порядка 1 мг/дм^3 снижает способность гемоглобина рыб связывать кислород. Признаки интоксикации - возбуждение, судороги, рыба мечется по воде и выпрыгивает на поверхность. Механизм токсического действия - возбуждение центральной нервной системы, поражение жаберного эпителия, гемолиз (разрыв) эритроцитов. Токсичность аммония возрастает с повышением pH среды.
Pb^+2	0.03 мг/дм^3	Свинец - промышленный яд, способный при неблагоприятных условиях оказаться причиной отравления. В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.
Ca^+2	180 мг/дм^3	Придает воде жесткость
Cl^-	350 мг/дм^3	Повышенные содержания хлоридов ухудшают вкусовые качества воды и делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение для многих технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий.
SO4^-2	500 мг / дм ^3	Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека.

Таблица 4 Качественное определение органических веществ

Вещество	Реактив	Результат качественной реакции
Фенол С6Н5ОН	FeCl3	Темно-фиолетовый раствор
Формальдегид Н2С=О	Cu(OH)2, t^o	Образование кирпично-красного осадка при нагревании
Нефтепродукты (непредельные соединения) СnН2n	Р-р KMnO4	Обесцвечивание раствора
Этиленгликоль СН2ОН-СН2ОН	Cu(OH)2	Темно-синий раствор
Метанол СН3ОН	Cu проволока, t^o	Изменение запаха, проволока меняет цвет на розовый
СМС (синтетические моющие средства)	-	При встряхивании воды образуется стойкая пена

Ход работы:

В четыре пробирки налили  по 5 мл речной  воды. Первую пробирку встряхнули и проверили  на наличие СМС (записали наблюдения), затем добавили  в нее 5 капель хлорида железа(III), записали наблюдения и сделали вывод о наличии фенола. Во вторую пробирку прилили 10 капель гидроксида калия и 3 капли сульфата меди (II). Встряхнули, записали  наблюдения и сделали вывод о наличии этиленгликоля. Для определения формальдегида эту же пробирку нагрели. Записали наблюдения и сделали вывод о его наличии. Для определения нефтепродуктов к воде (пробирка № 3) добавили 5 капель раствора перманганата калия, записали наблюдения и сделали вывод. Нагрели  в пламени горелки медную проволоку и опустили ее в четвертую пробирку. Записали наблюдения и сделали вывод о наличии метанола. Записали результаты в бланк наблюдений №3. Сравнили данные о количественном составе с ПДК_в  этих веществ и оценили  их биологическое действие на живые организмы (таблица 5). Сделали вывод: является ли концентрация того или иного органического вещества поводом для беспокойства? Может ли присутствие этого вещества в воде быть причиной гибели рыбы в реке?

 

Таблица 5 Действие и ПДК_в различных веществ в речных водах

Вещество	ПДКв	Биологическое действие на организмы
Фенол	0.001 мг/дм^3	Спуск в водоемы и водотоки фенольных вод резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые организмы не только своей токсичностью, но и значительным изменением режима биогенных элементов и растворенных газов (кислорода, углекислого газа).
Формальдегид	0.05 мг/дм^3	При 10 мг/дм^3 формальдегид оказывает токсическое действие на наиболее чувствительные виды рыб. При 0.24 мг/дм^3 ткани рыб приобретают неприятный запах. Формальдегид оказывает общетоксическое действие, вызывает поражение ЦНС, легких, печени, почек, органов зрения. Возможно кожно-резорбтивное действие. Формальдегид обладает раздражающим, аллергенным, мутагенным, сенсибилизирующим, канцерогенным действием
Нефтепродукты	0.05 мг/дм^3	В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН среды, ухудшается газообмен с атмосферой.
Этиленгликоль	1.0 мг/дм^3	При попадании в желудок этиленгликоль очень токсичен, действуя главным образом на ЦНС и почки, а также вызывая гемолиз эритроцитов. Токсичны и метаболиты этиленгликоля — альдегиды и щавелевая кислота, обусловливающая образование и накопление в почках оксалатов кальция
Метанол	3 мг/дм^3	Метанол является сильным ядом, обладающим направленым действием на нервную и сердечно-сосудистую системы, зрительные нервы, сетчатку глаз. Механизм действия метанола связан с его метаболизмом по типу летального синтеза с образованием формальдегида и муравьиной кислоты, далее окисляющихся до СО2. Поражение зрения обусловлено снижением синтеза АТФ в сетчатке глаза. Концентрация 3 мг/дм^3 стимулирует рост сине-зеленых водорослей, нарушает потребление кислорода дафниями. Летальные концентрации для рыб 250-17000 мг/дм^3.
СМС	0.5 мг/дм^3	Ухудшают кислородный режим и органолептические свойства воды. При концентрациях 5-15 мг/дм^3 рыбы теряют слизистый покров, при более высоких концентрациях может наблюдаться кровотечение жабр.

Таблица 6 Интенсивность запаха воды

интенсивность запаха, балл	характеристика	появление запаха
0	никакого запаха	отсутствие ощутимого запаха
I	очень слабый	запах, не замечаемый потребителем, но обнаруживаемый специалистом
II	слабый	запах, обнаруживаемый потребителем, если обратить на это внимание
III	заметный	запах, легко обнаруживаемый, может быть причиной того, что вода неприятна для питья
IV	отчетливый	запах, обращающий на себя внимание; может заставить воздержаться от питья
V	очень сильный	запах, настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

Записали результаты в бланк наблюдений №5

Результаты исследований

Бланк наблюдений №1:                          

Тип воды	рН	Возможная причина
пресная	7,5 – 8,5 окраска универсального индикатора зеленовато-голубая	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2

 

Вывод:вода исследуемых проб имеет слабощелочную среду, из-заналичия в водах Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)_2.

Бланк наблюдений №2:                            

Действие реактива	Наблюдение	Вывод	Уравнение реакции
ОН^- или CNS^-	нет изменений	Не содержатся ионы железа Fe^3+, NH4^+
S^2-	нет изменений	не содержатся ионы свинца
CO3^2-	образуется осадок	содержатся ионы кальция	СаCl2 + Na2CO3= СаСО3$ + 2NaCl Са^2++ CO3^2-= СаСО3$
Ag^+	нет изменений	хлориды не выявлены
Ba^2+	образуется осадок	содержатся сульфат ионы	ВаCl2 + МgSO4 = ВаSO4$ + МgCl2 Ba^2++ SO4^2-= ВаSO4$
пламя	оранжевое	содержатся ионы кальция

Бланк наблюдений №3: 

                         

Действие	Наблюдение	Вывод	Уравнение реакции
встряхивание пробирки	нет изменений	СМС (синтетические моющие средства) не содержатся
FeCl3	нет изменений	Фенол не содержится, или присутствует в малых количествах, что особых изменений не заметно.
Cu(OH)2	нет изменений	Многоатомные спирты не обнаружены
Cu(OH)2, t^o	нет изменений	формальдегид не обнаружен
Р-р KMnO4	нет изменений	непредельные соединения, нефтепродукты не выявлены
Cu проволока, t^o	нет изменений	Спирты не выявлены

Бланк наблюдений №4А:    

Ионы, содержащиеся в воде	Концентрация ионов в мг/дм^3	ПДК ионов  мг/дм^3	Выводы
Са^2+     SO4^2-	85 мг/дм^3   235 мг/дм^3	180 мг/дм^3     500 мг/дм^3	временная, карбонатная жесткость постоянная, сульфатная жесткость

Бланк наблюдений №5:                         

 

Вид воды	интенсивность запаха, балл
пресная	Запах слабый, II

Вывод: вода исследуемых проб имеет слабый запах, обнаруживаемый, если обратить на это внимание.

Бланк наблюдений №6:                         

 

Характеристика	Высота столба
прозрачная, немного загрязнена песком, окраска воды – едва заметная бледно-желтоватая	13 см

Выводы

Задачи	Выводы
1. Изучить информацию о реке Оскол в литературных источниках и Интернете.	1. В ходе написания работы изучена информация о реке Оскол в литературных источниках и Интернете.
2. Подобрать гидрохимические показатели, необходимые для исследования.	2. Для исследования качества воды были выбраны такие гидрохимические показатели, как рН, определение анионов и катионов неорганических веществ, органических веществ, интенсивности запаха, прозрачности, цвета воды.
3. Исследовать гидрохимические показатели в районе с. Раевка.	3. Проведены исследования гидрохимических показателей.
4. Оформить полученные результаты и сделать выводы.	4. Полученные результаты позволили сделать вывод о чистоте воды реки Оскол.

 

В ходе исследований мы определили, что данные пробы воды содержат растворимые соли кальция, и растворимые сульфаты, вода реки имеет слабощелочную среду, из-заналичия в водах Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, по содержанию ионов кальция и сульфат ионов данная вода относится к средней жесткости. Вода реки  имеет слабый запах, обнаруживаемый, если обратить на это внимание, прозрачная, бледно-желтоватого цвета,  органические загрязнители не обнаружены. Исходя из исследований, можно сделать выводы, что вода реки Оскол в районе с. Раевка соответствует норме, сброс сточных вод отсутствует.

5. Библиография

1. Белгородоведение: Учебник для общеобразовательных учреждений/Под ред. В.А. Шаповалова. - Белгород: Изд-во Б 43 БелГУ, 2002.- 410 с.

2. Энциклопедический словарь юного географа-краеведа. Сост. Г.В. Карпов. – М.: Педагогика, 1981. – 384 с., ил.

3. МансуроваС.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: школьный практикум. – Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2001. – 112с.: ил.

4. Попова Т.А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: Методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2005. – 64 с.

 

Исследовательская работа

 

 

Гидрохимический анализ воды реки Оскол в районе с. Раевка

 

 

Выполнила:

Литвинова Эвелина,

ученица 8 «А» класса

 

Проверила:

Бортникова Галина Васильевна,

учитель химии и биологии

 

 

Чернянка 2020

 

Введение

В настоящее время одной из главных проблем является экологическое состояние окружающей среды. Сегодня мы уже не можем порадоваться натуральной пище, свежему воздуху и чистой воде. Проблему экологического состояния реки Оскол рассматривает данная работа.

Объект исследования: химические соединения содержащиеся в воде реки Оскол.

Предметом исследования является вода реки Оскол в районе с Раевка.

Проблема в том, что антропогенное воздействие проявляется в повышении содержания в воде таких вредных для живых организмов веществ, как железо, фосфаты, нитраты, нефтепродукты, фенолы и др. органические вещества.

Актуальность заключается в том, что в Белгородской области природным водам свойственна повышенная минерализация, что обусловлено как особенностями литологии водовмещающих пород, так и сбросом сточных вод.

Практическая значимость работы состоит в получении результатов гидрохимических исследований.

 

Цель работы: определить качество воды реки Оскол по гидрохимическим показателям в районе с. Раевка.

 

Задачи:

1. Изучить информацию о реке Оскол в литературных источниках и Интернете.

2. Подобрать гидрохимические показатели, необходимые для исследования.

3. Исследовать гидрохимические показатели.

4. Сделать выводы.

 

2. Общая характеристика реки Оскол

Оскол — река в Белгородской области и в Украине, левый (самый большой) приток Северского Донца. Длина реки составляет 436 км, площадь бассейна 14680 кв. километров.

Оско́л
Протекает по территории	России и Украине
Исток	Курская область, Россия
Устье	река Северский Донец
Длина	436 км
Площадь бассейна	14680 км²
Расход воды	43,1 м³/с

Длина реки составляет 436 км, площадь бассейна 14680 кв. километров. Исток реки расположен 51°36′00″ с. ш. 37°13′00″ в. д. / 51.6° с. ш. 37.216667° в. д. ^(G)51.6, 37.216667 в Тимкинском районе Курской области. ^[1]. Ширина русла в основном колеблется от 10 до 40 метров, иногда достигая 300 метров. Дно русла неровное с колебанием глубины от 0,4 метра на перекатах до 10 метров на плёсах. Скорость течения небольшая около 0,2 м/cек, иногда на перекатах до 1,2 м/cек^[2]. Расход воды в 10 км от устья составляет 43,1 м³/сек^[3]. Река Оскол впадает в р. Северский Донец в 580 км от его устья. Уклон реки 0,29 м/км^[4]. Питание преимущественно снеговое. Половодье с конца марта до начала мая. Замерзает в ноябре — начале декабря, вскрывается в марте — начале апреля. Средняя толщина льда 0,45 м^[2].

Пойма большей частью широкая, местами заболоченная, встречаются озера-старицы. Русло, как правило, извилистое, течение спокойное, правый берег - крутой, высокий, левый - пологий, низкий. Лесов немного, и они сосредоточены лишь отдельными островками в долинах рек и по оврагам - это пойменное чернолесье, дубравы; в некоторых местах сохранились "меловые боры". На песчаных террасах сажают сосновые леса.
Имя реки Оскол встречается в летописях еще в ХII веке, но поселения возникли много позже: даже в XVI веке места, прилегающие к реке Осколу, носили название "Дикого поля". Имя реки осталось от праславянских племен сколотов, проживающих здесь в VI - IV вв. до н.э. Оскол - "река осов", где ос - этноним, самоназвание ираноязычного народа аланов, а кол из тюркского qol "река, долина".

Методика гидрохимических исследований

Отбор проб воды

Отбор проб является ответственной частью анализа, от которой зависит достоверность получаемой информации о состоянии водного объекта.

Объем отбираемой пробы, необходимой для анализа, зависит от числа определяемых компонентов и обычно колеблется от 1 до 2 л.

Пробы воды отбирали  в стеклянные сосуды, тщательно вымытые. Подавляющее большинство компонентов необходимо определять по возможности быстро, в только что отобранной пробе, чтобы избежать нарушения равновесия ионов, потери растворенных газов, разложения органических веществ, вызываемой деятельностью микроорганизмов. При гидрохимической работе, выполняемой непосредственно у исследуемого объекта (реки, озера, пруда) необходимо соблюдать определенную последовательность. При взятии пробы с поверхности:

1. определили прозрачность и цвет воды

2. определили температуру воды;

3. наполнили емкость водой для дальнейшего анализа в лаборатории;

4. определили запах воды;

Анализ исследуемых вод

Определение рН и типа воды

pH воды - один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6.5-8.5.

Проверили  выданный образец воды бумажным индикатором, сравнил цвет индикаторной бумажки со шкалой рН и записал  полученное значение и тип воды (см. таблицу 1).

Таблица 1  Типы природных вод

сильнокислые воды	рН < 3	результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды)
кислые воды	рН = 3 – 5	поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ
слабокислые воды	рН = 5 – 6.5	присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)
нейтральные воды	рН = 6.5 – 7.5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
слабощелочные воды	рН = 7.5 – 8.5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
щелочные воды	рН = 8.5 – 9.5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3
сильнощелочные воды	рН > 9.5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3

 

Записали результаты в бланк наблюдений № 1.

I. Качественный анализ воды

Метод позволяет обнаружить в составе катионы и анионы неорганических веществ, а также присутствие органических веществ.