Учебно-исследовательский проект по теме "Исследование качества водопроводной воды в условиях школьной лаборатории"

Введение

Вода "из-под крана" используется нами повсеместно. По данным лаборатории питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, 90% водопроводных сетей подают в дома воду, не отвечающую санитарным нормам. Главная причина наличия в водопроводной воде вредных для здоровья нитратов, пестицидов, нефтепродуктов и солей тяжелых металлов - это катастрофическое состояние водопроводных и канализационных систем. Соединение канализационных вод с выбросами предприятий дает добавочный эффект: к перечисленным выше химическим составляющим питьевой воды добавляются и бактерии - кишечные палочки, патогенные микроорганизмы, холерный вибрион и т.д. Поэтому актуальность данной проблемы очень высока.

Объект исследования

Объектом исследования является обычная водопроводная вода, взятая из централизованного источника водоснабжения МОУ лицей №22, которая не подвергалась никакой предварительной обработке и фильтрации, чтобы была возможность составить объективную картину состояния воды, используемой в быту.

Гипотеза

Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно выраженных вкуса и запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и жесткость воды удовлетворяют ПДК, то вода централизованного источника водоснабжения пригодна к применению.

Цель исследования

В соответствие с гипотезой, целью исследования является проверить, удовлетворяет ли водопроводная вода некоторым требованиям ГОСТа.

Обзор литературы

Был проведен обзор литературы по изучению влияния качества питьевой воды на здоровье, нормативов качества питьевой воды и образования мутагенов в результате хлорирования воды.

Методика "СОСТАВ И КАЧЕСТВО ВОДЫ"

Суточный обмен воды в организме человека составляет 2,5 л, поэтому от её качества сильно зависит состояние человека, его здоровье и работоспособность. Различные вещества, присутствующие в воде, придают ей запах, делают её то сладковатой, то солёной, а то и горькой. Существует 5-балльная шкала оценки интенсивности запаха и привкуса питьевой воды. При сомнении в качестве питьевой воды для очистки её от примесей следует использовать специальные фильтры.

Метод физического изучения воды включает:

• Исследование прозрачности воды
• Определение в воде взвешенных частиц
• Запах
• Вкус.

Данные показатели определяются по специальным методикам, описанным в различных источниках литературы (например, С.В.Дружинин "Исследование воды и водоемов в условиях школы", 2008).

Метод химического анализа включает определение:

• Ионов в воде с помощью качественных реакций
• рН, водородного показателя
• Жесткости воды титриметрическим методом.

Определение ионов

Большинство известных элементов, входящих в состав вод в сравнительно больших количествах, существуют в виде ионов. Для доказательства наличия этих ионов в воде использовалась методика качественного химического полумикроанализа. Качественный анализ пробы воды проводился на наличие в воде: катионов магния, железа(II,III), кальция, свинца, меди; анионов брома, йода, хлора, сульфата.

Жесткость воды.

Жесткость воды обуславливается присутствием в ней солей кальция и магния. Это общая жесткость. Она складывается из карбонатной (временной, обусловленной присутствием гидрокарбонатов кальция и магния) и некарбонатной (постоянной, обусловленной присутствием хлоридов кальция, Mg²⁺ и Fe²⁺). Оставшиеся в растворе после кипячения соли обуславливают постоянную жесткость воды. Общая жесткость воды определяется следующим образом. В коническую колбу на 250 мл вносят 100 мл исследуемой воды, прибавляют 5 мл аммиачного буферного раствора(NH4OH+NH4Cl) для установления щелочной реакции, а затем 7-8 капель индикатора (эриохрома черного). Проба окрашивается в интенсивный вишнево-красный цвет. Раствор перемешивают и медленно титруют 0,05 нормальным раствором трилона "Б" до изменения окраски пробы от вишневой до синей. Это происходит из-за того, что трилон "Б" в щелочной среде взаимодействует с ионами кальция и магния, образуя комплексное неокрашенное соединение и вытесняя индикатор в свободном виде. Расчет общей жесткости производят по формуле:

X= (V*N) / V₁

где: V - объем раствора трилона "Б", израсходованного на титрование, мл.

N - нормальность раствора трилона "Б", мг   экв/л (0.05)

V₁- объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл.(100 мл)

Водородный показатель.

Вода тестируется различными индикаторами (лакмус, универсальная индикаторная бумага, метил оранжевый) и по изменению их окраски формулируются соответствующие выводы.

Результаты см. в таблице №1.

Сравнительный анализ данных, полученных в ходе исследования.

Он приведен в таблице "Соответствие физико-химических показателей пробы воды требованиям ГОСТ".

Выводы.

В ходе проведенного исследования было установлено:

• Показатель мутности оптимален
• Каких-либо взвешенных частиц в воде не обнаружено
• Проба воды не обладала привкусом и запахом
• Качественный анализ пробы воды дал отрицательный результат на наличие в воде: катионов магния, железа(II,III), свинца, меди; анионов, брома, йода; сульфатов
• Были обнаружены катионы кальция (незначительное выпадение гипсового осадка) и анионы хлора (незначительное выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра)
• Причиной слабо кислой среды, вероятнее всего, является, установленное выше, наличие в воде ионов хлора
• Жесткость воды была получена в пределах 4-4.5 ммоль/литр.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что проба воды, взятая из централизованного источника водоснабжения МОУ лицей №22, соответствует требованиям ГОСТ согласно тем критериям, по которым проводилось исследование, а, значит, наша гипотеза подтвердилась.

Рекомендации.

• продолжать мониторинговые исследования качества питьевой воды из разных источников;
• провести сравнительный анализ полученных результатов;
• исследовать пробы воды по методикам количественного анализа;
• продолжать исследование в условиях лабораторий, обеспеченных соответствующим оборудованием и реактивами.

Список литературы.

1. Боголюбов А.С. Экосистема. - М., 2001.
2. Газета "Биология". Издательский дом "Первое сентября". №23, 2008
3. Газета "Иваново-Пресс". №41 от 11.10.2007
4. Попова Т.А. Экология в школе. - М., 2005. - 64 с.
5. Сайт: www-chemistry.univer.kharkov.ua. Раздел: файлы, лекция 5 по экологии.
6. Сайт: www.ijkh.ivanovo.ru. Раздел МУП "Водоканал".
7. Сайт: www.prechist-ecologia.narod.ru. Раздел "Водная гладь".
8. Федорос Е.И.Нечаева Г.А. Экология в экспериментах. -М, 2006. - 384 с.