Изучить различные химические, биологические, экологические характеристики воды.

Изучить различные химические, биологические, экологические характеристики воды.

Отобрать и разработать необходимые методики для исследования свойств воды.

3. Проделать практическую связь исследования, в соответствии с разработанным планом и методиками.

Проанализировать полученные результаты.

5.  Сформулировать предварительные результаты исследования.

Актуальность проблемы.

Всемирная организация здравоохранения объявила десятилетие питьевой воды.

Согласно всеобщей декларации прав человека, права на чистую воду, ее охрану и информацию о качестве воды – это основные права человека, защищающие не только его здоровье, но и жизнь.

Россия занимает первое место по запасам пресных вод. Тем  не менее проблема загрязнения водоемов и нехватки пресной воды – одна из самых актуальных.

Из-за различных заболеваний связанных с некачественной водой, каждый год погибает более 5 млн человек, большинство из которых составляют дети.

В связи с этим 22 февраля Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций объявила 22 марта всемирный днем воды

Марта – всемирный день воды

Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, её охрану и информацию о качестве воды – основные права человека, защищающие не только его здоровье, но и жизнь. Россия занимает первое место в мире по запасам пресных вод – здесь сосредоточено более 20% мировых ресурсов. Речной сток составляет 4270 км в год (10% мирового речного стока), т.е. по 30 тыс. м воды на каждого жителя. В озёрах сосредоточено более 26 тыс. км пресных вод. Разведанные запасы подземных вод позволяют использовать от 30 до 300 км в год. Кроме того в России действуют более 2000 водохранилищ объёмом более 1 млн. м каждое и 37 крупных систем межбассейнового перераспределения стока. Тем не менее проблема загрязнения водоёмов и нехватки питьевой воды в России одна из самых актуальных.

Ресурсы пресной воды на Земле распределяются крайне неравномерно. Засушливые или полузасушливые регионы мира, составляющие 40% суши, используют только 2% мировых запасов воды. За источники чистой воды в некоторых странах Азии и Африки идут настоящие войны! Более половины жителей Земли, т.е. 3,5 млрд. человек, пользуются источниками воды, не проходящей даже минимальной очистки. Из-за различных болезней, связанных с некачественной водой, такие, как диарея, гепатит А, малярия и др., каждый год погибают более 5 млн. человек, большинство из которых составляют дети. К 2025 году в странах, испытывающих умеренную или серьёзную нехватку воды, будут жить уже две трети населения Земли.

Почему же так остро стоит проблема нехватки воды на планете, где вода занимает 71% поверхности и общие запасы её составляют 1385984610 км? Причин тому несколько. Самая простая заключается в том, что 1338000000 км, или 96,5%, воды на Земле – соленая морская вода. Подземные, поверхностные, атмосферные воды составляют 47984610 км, или 3,5% всей воды на Земле.На долю пресных вод приходится ещё меньше – 35029210 км, что составляет 2,5% от планетарных запасов воды для использования человеком доступно только 118610 км, т.е.0,3%! Остальная часть пресной воды пребывает в замершем состоянии в ледовом покрове (24064100 км, или 68,7%), содержится в почвенной влаге и глубоких недоступных подземных водах (10530000 км, или 30,1%).

Мировые запасы пресной воды не увеличиваются, а её потребление постоянно растёт. В мире 70% пресной воды используется для сельскохозяйственных нужд. Например, при выращивании 1 т пшеницы расходуется 1,5 тыс. тонн воды, а 1 т. Риса – 7 тыс. тонн. Огромное количество воды потребляет и промышленность: при производстве 1 т. Нефти – 18 т, 1 т. бумаги – 200 т, 1 т. синтетического волокна – 3,5 тыс. тонн! Большая часть вод, участвующих в производстве, полной очистке не подвергается, Более того, именно в развивающихся странах, в которых нехватка пресной воды ощущается наиболее остро, 90 – 95% сточных вод и 70% производственных отходов сбрасываются в воду в вообще необработанном виде, что загрязняет её ещё больше.

В связи с этим 22 февраля 1992 года Генеральная Ассамблея Организации Объединённых Наций объявила 22 марта Всемирным днём водных ресурсов. Цель этого праздника – привлечь внимание к проблемам нехватки питьевой воды, необходимости сохранения и рационального использования водных ресурсов. К проведению Всемирного дня воды привлекаются правительства разных государств, международные агентства, общественные организации, учреждения образования и культуры. Каждый человек должен сделать всё возможное для сохранения и улучшения качества пресной воды, увеличения её качества для будущих поколении

Источники загрязнения грунтовых вод:

Инфильтруясь и просачиваясь сквозь почву, вода уносит с собой в грунтовые воды все растворимые в ней вещества. Почва не может задержать их. Любое химическое вещество, примененное, размещенное, разлитое, рассыпанное на земле или попавшее в нее, может загрязнить грунтовые воды.

В настоящее время основными источниками загрязнения грунтовых вод признаны:

- неправильно устроены свалки и другие хранилища ядовитых веществ, откуда они могут просачиваться в грунтовые воды;

- протекающие подземные резервуары и трубопроводы. Особую проблему составляет утечка бензина из резервуаров на автозаправочных станциях;

- пестициды и удобрения, применяемые на полях, газонах, в садах;

- соль, которую посыпают на дороги при гололеде;

- мазут, применяемый на дорогах для связывания пыли;

- излишки применяемых в хозяйстве сточных вод и канализационного ила, утечке при транспортировке. Неприспособленные хранилища, а также использование пестицидов представляют собой наиболее распространенные источники угрозы для грунтовых вод.

 

Исследовательские качества питьевой воды:

Органические показатели воды:

Содержание взвешенных частиц

Этот показатель воды определяют фильтрованием определенного объема воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы

Для анализа берут 500- 1000мл воды. Фильтр перед работой взвешивают до постоянной массы при 100 С, охлаждают в эксикаторе и снова взвешивают.

2. Цвет (окраска)

При загрязнении водоема стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, несвойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно- питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20см, для водоемов культурно-бытового назначения- 10см.

Диагностика цвета – один из показателей состояние водоема. Для определения цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирают воду и на белом фоне бумаги определяют цвет воды (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый) – показатель определенного вида загрязнения.

Прозрачность

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количество взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

Для определения прозрачности воды используют прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливают воду, подкладывают под цилиндр на расстоянии 4см от его дна шрифт, высота букв которого 2см, а толщина линий букв 0,5мм, и сливают воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт.

Измеряют высоту столба оставшейся воды линейкой и выражают степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3см водопотребление ограничивается. Уменьшений прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязненности.

Запах

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды в водоемах, обнаруживаемый непосредственно в воде или (водоемах хозяйственно – питьевого назначения) после ее хлорирование, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 - 60 градусах Цельсия.

Водородный показатель (рН)

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию(pH около 7).Значение pH воды водоёмов хозяйственного питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5.

Оценивать значение рН можно разными способами.

1. Приближенное значение рН определяют следующим образом: в пробирку наливают 5мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют рН.

розовое – оранжевая – pH около 5

светло – желтая-6

 зеленовато – голубая-8

2. Можно определить pH с помощью универсальной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.

3. Наиболее точно значение pH можно определить на pH метре или по шкале Алямовского

    Жесткость воды:

Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образам присутствием растворимых соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлено наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния.

Общая жесткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Значение общей жесткости источников централизованного водоснабжения допускается до семи моль умноженное эвл./л в отдельных случаях по согласованию с органами санитарного – эпидемиологической службы – до 10моль умноженное на эвл./л.

При жесткости до 4 ммоль умноженное экв./л вода считается мягкой, 4-8 ммоль, умноженное экв./л – средней жесткости, 8-12 ммоль, умноженное экв./л – жесткой, более 12 ммоль, умноженное экв./л – очень жесткой.

Методами химического анализа обычно определяют жесткость общую (ЖО) и карбонатную (ЖК), а некарбонатную (ЖН) рассчитывают как разность ЖО-ЖК.

Обнаружение свинца:

В пробирку с пробой воды вносят 1мг 50%-ного раствора уксусной кислоты и перемешивают. Добавляют по 0,5мл 10%-ного раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе свинца выпадает желтый осадок хромата свинца. Пробирку встряхивают и через 10 минут приступают к определению. Содержимое пробирки рассматривают сверху на черном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывают со стороны света картоном.Концентрацию свинца в анализируемой пробе воды рассчитывают по формуле

                         С= а/V(мг/л),

где а- содержание свинца в соответствующей пробирке шкалы, мг; V-объем, взятой на анализ воды, л.

Обнаружение железа:

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.

Обнаружение общего железа: В пробирку помещают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.

Калориметрический экспресс – метод:

1.  Обнаружение железа (III): К 5мл исследуемой воды прибавляют 3 капли роданида аммония (или калия), перемешивают и сравнивают окраску пробы со шкалой.

2.    Обнаружение общего железа. К 5 мл исследуемой воды прибавляют 1 каплю бромного раствора и 3 капли раствора соляной кислоты. Через 5 мин прибавляют 3 капли раствора роданида аммония (калия), перемешивают и сравнивают со шкалой

             Приготовление растворов:

· роданида аммония: 3,8г NН4SCN растворяют в 100 мл дистиллированной воды:

· гексацианоферрата (III): 5,5 K3(Fe(CN)6) растворяют в 100мм дистиллированной воды;

· бромного раствора: к 2,5 KВrO3 прибавляют 5г KBr и растворяют в 100мм дистиллированной воды;

· раствора 1: к 2мл 10%  раствора хлорида платины прибавляют 10мл концентрированной соляной кислоты и доводят до 100мл дистиллированной водой;

· раствора 2:2,5 г CoCl2 6H2O растворяют в 50мл дистиллированной воды, прибавляют 10мл концентрированной соляной кислоты и доводят объем до 100мл.

·  Обнаружение железа(II). Определяют расчетным путем – по разности между содержанием общего железа и железа(III).

Обнаружение меди:

ПДК меди в воде составляет 0,1мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.

Обнаружение фенолов.

Фенол и его производные – сильные яды. Механизм отравления таков: блокируются сульфгидрильные группировки жизненно важных ферментов, а в итоге нарушаются окислительно-восстановительные реакции в клетках организма.

ПДК фенола варьирует от 0,1мг/л в не хлорированной воде до 0,001 мг/л в хлорированной метод обеззараживания воды в нашей стране – хлорирование. При этом фенол, если он присутствует в воде, превращается в пентахлорфенол (в 250 паз более токсичный, чем фенол) и 2,4,6 – трихлорфенол (канцероген). Дальнейшее превращение этих веществ ведет к диоксидам. Фенол может образоваться в водоемах при гниении остатков древесины. В воде фенол интенсивно поглощает кислород, возникают заморы, вода становится неприятной на вкус, а рыба, накапливая фенол в тканях, превращается в несъедобную.

Качественное определение фенола проводят следующим образом. В конечную колбу вместимостью 200мл вносят 100мл исследуемой воды, затем добавляют раствор хлорной извести или хлорную воду в небольшом объеме. Через 10мин определяют (сначала на холоде, потом при нагревании), появился ли характерный для флорфенолов «аптечный» запах.

                             Методы очистки воды в быту

Самой простой и доступный для всех метод – отстаивание водопроводной воды. При этом течение определенного времени улетучивается остаточный свободный хлор(СI2), который применяют в системах водозабора для обеззараживания воды. Кроме того, под действием гравитационных сил происходит осаждение относительно крупных суспензионных и коллоидных частиц, находящихся во взвешенном состоянии. В некоторых случаях осадок желтеет. Это свидетельствует о выпадении гидроксида железа (III) Fe (OH)3. Он появляется в результате окисления соединений двухвалентного железа, придающий воде голубоватый оттенок, кислородом воздуха до трехлетнего состояния. Соли трехлетнего железа легко

гидролизуются (присоединяют ионы ОН), коагулируют (слипаются в более крупные частицы) и оседают на дно.

Следующий по простоте и доступности – метод кипячения.

Опыты:

1. Содержание взвешенных частиц

Взяли бумажный фильтр и взвесили его на весах Tangent,получили массу фильтра950 мг, затем через этот фильтр профильтровали 1л воды, для сушки поместили фильтр в эксикатор, сушили, используя концентрированную серную кислоту, которая сушит газы и другие вещества. После сушки фильтр охладили и взвесили, его масса увеличилась на 50 мг. Теперь масса взвешенных частиц в мг/л определили по формуле (m-m₁)×1000/V, где m-масса бумажного фильтра с осадком, m₁- масса фильтра до фильтрования,

V-объем воды для анализа, (1г-0,950г)×1000/1л=5мг на1л. ПДК воды равен10мг на литр, следовательно, наша вода пригодна для питья.

 

2. Цвет (окраска)

Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20см:

Проба1. В нашем случае вода имеет окраску серого цвета в столбике высотой 20см.

Проба2. Во второй пробе цвет (окраска) желтая.

Вывод: цвет воды- показатель определенного вида загрязнений, которые мы определим дальше по ходу исследований. 

3. Запах. Характер, интенсивность запаха мы определяли по таблицам

Характер:

Проба1-неопределенный

Проба 2- запах скошенной травы или сена, характер травянистый

Интенсивность запаха воды:

Проба 1- очень слабая(1балл)

Проба 2- слабая(2 балла)

Изучить различные химические, биологические, экологические характеристики воды.