Главная » Статьи » Конкурсные работы » Международная заочная научно-практическая конференция учащихся и студентов «Умникум»

Вода - источник жизни
I. Введение



Гипотеза: Не вся пресная вода одинаковая.



Цель работы: Целью моей работы является исследование качества питьевой воды из различных источников, используя экспресс – анализ воды в домашних условиях и школьном кабинете химии.



Задачи исследования:

1. Определить качество и экологическую безопасность питьевой воды в домашних условиях и школьном кабинете химии по следующим параметрам: цветность, прозрачность, запах, вкус, посторонние частицы, жёсткость, рН, наличие ионов железа.

2. Выяснить, какими способами улучшения качества питьевой воды люди пользуются в домашних условиях.

3. Сравнить различные методы очистки воды в домашних условиях.

4. Изучить литературу по данному направлению.

5. Познакомиться с техникой безопасности при проведении опытов в кабинете химии.



Методика выполнения работы:

Для исследования бралась водопроводная вода (фильтрованная и не фильтрованная), колодезная, с источников “Хумминская вода” и “Серебряная благодать”, которую жители города используют в качестве питьевой.

Исследование воды проводилось по методикам экспресс – анализ воды в домашних условиях и школьном кабинете химии. Определялись такие показатели как: цветность, прозрачность, запах, вкус, посторонние частицы, жёсткость, рН – показатель кислотности, наличие ионов железа.

Для учеников 3 – 4 классов была составлена анкета “Вода, которую мы пьём”, в которой приняли участие 110 человек.



II. Теоретическая часть



1. Значение воды в природе



Вода – это действительный проводник культуры,

это та живая кровь, которая создаёт жизнь там,

где её не было.

Б. К. Терлетский.



Вода – самое распространённое на Земле вещество. Ещё в четвёртом веке нашей эры античный философ Аристотель определил роль воды как первоисточник жизни. В последующие два тысячелетия его гипотеза многократно подтверждалась, обретя, таким образом, статус истины (приложение №1).

Наличие воды - обязательное условие для существования жизни, по крайней мере, в известных нам формах (приложение №2). От других планет Солнечной системы Землю отличает наличие огромных запасов солёной и пресной воды, благодаря которым из космоса она выглядит голубой (приложение №3). Более 70 % поверхности Земли покрывают воды морей и океанов, в совокупности называемые Мировым океаном.

Всё количество воды на Земле, включая воды Мирового океана, ледников, рек, озёр, болот, подземных и атмосферных вод, оценивается в 1500 млн. км3. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, в почве, и во всех живых существах, в том числе и людях (человек на 80 % состоит из воды). Потеря 10 - 20 % воды живыми организмами приводит к их гибели (приложение №4). В последнее время учёные стали утверждать, что вода – это универсальный хранитель информации.



2. Проблемы пресной воды



Человеку для жизни нужна пресная вода, но 94 % всей воды на Земле – это солёные воды морей и океанов. На долю пресной воды приходится всего лишь 2% объёма гидросферы, причём основные запасы сосредоточены в труднодоступных ледниках, расположенных в полярных районах или высоко в горах (приложение №5). Остальная пресная вода распределена на Земле неравномерно, поэтому почти 2/3 населения Земли испытывает в ней недостаток, а 1/3 часть населения остро в ней нуждается (приложение №6).

Хозяйственная деятельность людей мешает естественным процессам пополнения запасов воды. Вырубая леса, осушая болота, строя плотины, человек нарушает законы природы, в результате чего мелеют реки и уменьшаются запасы чистой пресной, пригодной для жизни воды.

Учёные считают, что здоровье человека напрямую зависит от качества потребляемой им воды, а наступивший 21 век, по их словам, будет веком борьбы не за нефть и газ, а за чистую пресную воду (приложение №7).

Природная вода всегда содержит примеси разнообразных веществ, которые влияют на её цвет, запах, вкус. К питьевой воде предъявляются высокие требования по качеству. Контролируются такие показатели, как цветность, прозрачность, рН – показатель кислотности, наличие микроорганизмов, общая жёсткость воды, содержание тяжёлых металлов, оказывающих влияние на здоровье человека. Всего 175 показателей.



III. Практическая часть



1. Источники забора воды



Для исследования проводился забор воды: №1 колодезной в п. Менделеева (глубина его составляет около 7 метров) (приложение №8); №2 водопроводной не фильтрованной; №3 водопроводной фильтрованной (фильтр - кувшин “АКВАФОР”); №4 водопроводной фильтрованной (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”); с источника №5 “Хумминская вода” (приложение №9, №10); с источника №6 “Серебряная благодать” (приложение №11, №12).



2. Экспресс – анализ воды в домашних условиях



Экспресс – анализ в домашних условиях не требует больших затрат времени и применения специального оборудования и реактивов. Этот анализ включает в себя определения температуры, прозрачности, цветности, запаха, вкуса, кислотности (щёлочности), растворённых веществ, жёсткости, содержание взвешенных частиц.

Цветность - определяют по окрасу 100 мл воды, налитой в бесцветный стакан и рассматриваемой на фоне белого листа бумаги. Если она имеет тёмный цвет, то это говорит о присутствии в ней разлагающихся органических веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на: прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, сильно мутную.

Прозрачность - воды устанавливают, глядя на шрифт из книги сквозь слой воды высотой 20 см, налитой в бесцветный стакан: все буквы в строчках должны хорошо читаться. Присутствие хлопьевидных осадков, комков и песчинок говорит о загрязнении воды известковыми осадками, песком или глиной. Все эти примеси вызывают появление мутности. Мутность воды вызвана присутствием тонкодисперсных взвесей органического и неорганического происхождения. Главным отрицательным следствием высокой мутности является то, что она защищает микроорганизмы при ультрафиолетовом обеззараживании и стимулирует рост бактерий.

Запах воды – улавливают при температуре 20 и 60 градусов. Гнилостный запах говорит о присутствии сероводорода.

Вкус – “дегустируют” после пятиминутного кипячения воды и её охлаждения до 20 – 25 градусов. Гнилостный вкус укажет на продукты распада животных и растительных организмов, солёный – на присутствие поваренной соли или других щелочных солей, горький – солей магния, вяжущий – солей железа, сладковатый – гипса.

Посторонние частицы – фиксируют, наливая воду в сосуд и дав осадку отстояться, затем её фильтруют.

Жёсткость воды – в домашних условиях находят весьма просто - намыливанием. Если мыло плохо мылится и не даёт пены, то в воде присутствует двууглекислая и едкая известь.

Реакция воды (кислотность - щёлочность) – устанавливают с помощью лакмусовых полосок: синяя в присутствии кислот краснеет, а красная в присутствии щелочей синеет. Помощь в этом могут оказать и специальные индикаторные бумаги для определения рН различных жидкостей.

Соли трёхвалентного железа - учитываются с помощью роданистого калия. Водный раствор роданистого калия в присутствии следов трёхвалентного железа окрашивается в жёлтый, а при больших количествах – в кроваво-красный цвет. Этот тест служит для предварительной проверки воды на содержание железа в ней.



3. Результаты исследования



Проведённые исследования показали, что вода водопроводная не фильтрованная, водопроводная фильтрованная (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”), водопроводная фильтрованная (фильтр - кувшин “АКВАФОР”), с источника “Хумминская вода” и ”Серебряная благодать” – прозрачны; а колодезная вода с п. Менделеева имеет желтоватый цвет (приложение №13, №14).

Анализ на прозрачность определяет, на сколько вода прозрачна. Через воду водопроводную не фильтрованную, водопроводную фильтрованную (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”), водопроводную фильтрованную (фильтр - кувшин “АКВАФОР”), с источника “Хумминская вода” и ”Серебряная благодать” – все буквы читаются; а через колодезную воду с п. Менделеева всё расплывчато (приложение №15, №16, №17, №18, №19, №20).

Анализ на запах должен выявить, присутствует ли какой либо чужеродный запах: гниения, сероводорода и т.д. В результате мы видим, что вода водопроводная фильтрованная (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”), водопроводная фильтрованная (фильтр - кувшин “АКВАФОР”), с источника “Хумминская вода” и ”Серебряная благодать” не имеют ярко выраженного запаха; вода водопроводная не фильтрованная при 20 С имеет слабо выраженный запах хлорки, а при 60 С запах исчезает; в колодезной воде с п. Менделеева при 20 С преобладает гнилостный запах, при 60 С запах сохраняется (приложение №21, №22, №23, №24, №25, №26, №27, №28, №29, №30, №31, №32, №33, №34).

Анализ на вкус, показал следующие результаты, что вода водопроводная фильтрованная (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”), водопроводная фильтрованная (фильтр - кувшин “АКВАФОР”) не имеет ярко выраженного вкуса; в колодезной воде с п. Менделеева присутствует сладковато-гнилостный вкус; в воде водопроводной не фильтрованной – горьковатый; с источника “Хумминская вода” – вяжущий; с источника ”Серебряная благодать” – сладковато-мягкий.

Анализ на посторонние частицы выявил, что в воде водопроводной не фильтрованной, водопроводной фильтрованной (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”), водопроводной фильтрованной (фильтр - кувшин “АКВАФОР”), с источника “Хумминская вода” и ”Серебряная благодать” – какие-либо частицы отсутствуют, а колодезная вода имеет выраженный осадок неорганических веществ в виде песка и глины (приложение №35, №36, №37, №38, №39, №40).

Результат анализа на жёсткость воды показал следующее: колодезная вода с п. Менделеева, водопроводная фильтрованная (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”), водопроводная фильтрованная (фильтр - кувшин “АКВАФОР”) и с источника “Серебряная благодать” – мыло хорошо мылится и даёт обильную пену. А вода водопроводная не фильтрованная и с источника “Хумминская вода” – мыло плохо мылится и не даёт обильной пены. Это говорит о том, что в воде присутствует двууглекислая и едкая известь.

рН – показатель кислотности исследуемой воды, определялся мной с помощью индикаторной бумаги. Показатель кислотности рН во всех образцах в соответствии с эталонной шкалой колебался между 6 и 7, что соответствует норме (приложение №41, №42, №43, №44, №45, №46, №47, №48, №49, №50, №51, №52).

Опыт на наличие ионов железа в исследуемой воде, я проводил в школьной лаборатории кабинета химии. Для проведения опытов на наличие в воде ионов железа, я обратился за консультацией к преподавателю химии Чайка Альбине Николаевне. Альбина Николаевна познакомила меня с техникой безопасности при проведении опытов, рассказала об одном из качественных реагентов на определение 3-х валентного железа в воде - роданид калия (KCNS).

Для проведения опыта, мы взяли заборы воды с 6 источников: №1 колодезная в п. Менделеева (глубина его составляет около 7 метров); №2 водопроводная не фильтрованная; №3 водопроводная фильтрованная (фильтр - кувшин “АКВАФОР”); №4 водопроводная фильтрованная (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”); №5 с источника “Хумминская вода”; №6 с источника “Серебряная благодать” и раствор роданида калия (приготовленный в школьной лаборатории кабинета химии).

В результате проделанной работы, мы обнаружили, что в пробирке №1 (колодезная вода в п. Менделеева), раствор окрасился в оранжевый цвет, это говорит о наличии не очень высоких концентраций ионов железа (опыт показал фактическое их присутствие). В пробирке №2 (водопроводная не фильтрованная вода); №3 (водопроводная фильтрованная вода (фильтр - кувшин “АКВАФОР”)); №4 (водопроводная фильтрованная вода (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”)); №5 (с источника “Хумминская вода”); №6 (с источника “Серебряная благодать”), качественного окрашивания на определение ионов железа не обнаружилось (приложение №53, №54, №55, №56, №57, №58, №59, №60, №61, №62, №63, №64, №65, №66, №67, №68, №69, №70).

Наше предположение, что ионы железа существуют, но в минимальном количестве, что в школьной лаборатории кабинета химии обнаружить не возможно.



IV. Заключение



Проведённые исследования и анкетирование учащихся учеников 3 – 4 классов позволили мне сделать следующие выводы, что не вся пресная вода одинаковая.

Анкетирование показало, что:

80.9% опрошенных нравится вода, которую они пьют; 63.6% пользуются бытовыми фильтрами для очистки воды; 9.09% используют не фильтрованную воду; 9.09% употребляют воду с источников; 10.9% покупают питьевую воду; 7.2% пользуются колодезной водой; 75.4% заботятся о своём здоровье и предпринимают попытки снизить уровень общей жесткости питьевой воды (кипятят воду); к сожалению лишь 29% опрошенных осведомлены о качестве питьевой воды в городе. Из анализа анкетирования, я сделал вывод, что свою работу я представлю не только на уровне класса, но и на уровне всей школы, чтобы больше детей знало о качестве питьевой воды в городе.

Не всю питьевую воду по исследованным нами параметрам можно считать экологически безопасной. Используя экспресс – анализ в домашних условиях и школьном кабинете химии, я смог определить качество и экологическую безопасность питьевой воды по следующим параметрам: цветность, прозрачность, запах, вкус, посторонние частицы, жёсткость, рН, наличие железа. Колодезную воду с п. Менделеева №1 нельзя считать экологически безопасной, так как в ней присутствует сладковато-гнилостный вкус; желтоватый цвет; выраженный осадок неорганических веществ в виде песка и глины. Также в этой воде есть наличии не очень высоких концентраций ионов железа. Остальные источники исследования: №2 водопроводная не фильтрованная; №3 водопроводная фильтрованная (фильтр - кувшин “АКВАФОР”); №4 водопроводная фильтрованная (фильтр - стационарный 3-х ступенчатый “АКВАФОР”); №5 с источника “Хумминская вода”; №6 с источника “Серебряная благодать” показали хорошие результаты.

Однако в домашних условиях мы не можем выявить: бактериологические и паразитологические показатели.

Общее микробное число - в качестве критерия бактериологической загрязненности используют подсчет общего числа образующих колонии бактерий (Colony Forming Units - CFU) в 1 мл воды. Полученное значение называют общим микробным числом.

Колиформные организмы (общие колиформы) - являются удобными микробными индикаторами качества питьевой воды. Эти бактерии не должны обнаруживаться в системах водоснабжения с подготовленной водой. Присутствие же их в воде свидетельствует о ее недостаточной очистке, вторичном загрязнении или о наличии в воде избыточного количества питательных веществ (приложение №71).

Термотолерантные колиформные бактерии – это бактерии, которые поддаются быстрому обнаружению и поэтому играют важную вторичную роль при оценке эффективности очистки воды от фекальных бактерий. Более точным индикатором служит E.Coli (кишечная палочка).

Колифаги - разновидность бактериофагов (вирусов бактерий, заражающих бактериальную клетку, размножающихся в ней и часто вызывающих ее гибель), живущих в колиформных бактериях. Бактериофаги предложены как индикаторы качества воды из-за своего сходства с кишечными вирусами (энтеровирусами) человека и легкости обнаружения в воде (приложение №72).

Сульфитредуцирующие клостридии - споры клостридий способны существовать в воде значительно дольше, чем колиформные организмы, и они более устойчивы к обеззараживанию. Их присутствие в прошедшей дезинфекцию воде может указывать на ее недостаточную очистку и, следовательно, на то, что устойчивые к обеззараживанию патогенные микроорганизмы могли не погибнуть (приложение №73).

Лямблии - простейший одноклеточный микроорганизм, существующий в двух отдельных морфологических формах: цисты (статическая форма) и трофозоиты (свободно живущая форма). Они устойчивы к кислотам, щелочам, веществам, содержащим активный хлор, и полностью инактивируются лишь при кипячении в течение не менее 20 минут. Отсутствие в воде цист лямблий является важным показателем того, что вода очищена от целого ряда других простейших, таких как покоящиеся стадии (ооцисты) Cryptosporidium, амеб, а также энтеровирусов (приложение №74).

Радиологические показатели качества воды –

· Общая а (Alfa) – радиоактивность

· Общая b (Beta) – радиоактивность.

К сожалению, провести более развёрнутый анализ с водой я не могу, по причине отсутствия определённого оборудования и реактивов, а также своего юного возраста. Я планирую продолжить исследование воды в 6 классе в сотрудничестве с МУП “Горводоканалом”.



V. Библиография



1. Г. М Абакумова., Г. С. Ананьев и др. “Планета Земля”. – М.: ЗАО “РОСМЕН-ПРЕСС”, 2010 г.

2. Л.Ю. Аликберова “Занимательная химия”. – М.: АСТ - ПРЕСС, 1999 г.

3. Ф. Брукс., Ф. Чандлер и др. “Новая детская энциклопедия”. - М.: ЗАО “РОСМЕН-ПРЕСС”, 2007 г.

4. А.К. Дитрих., Г.А.Юрмин и др. “Почемучка”. – М.: Педагогика, 1991 г.


Анкета для учеников 3 – 4 классов

“Вода, которую мы пьём”

Уважаемые ученики 3 - 4 классов, просим вас ответить на вопросы данной анкеты.

Ваше участие в анкетировании помогут провести научное исследование.

Анкетирование проводится анонимно

(т.е. фамилию и имя указывать не обязательно).

При ответах на вопросы данной анкеты вам потребуется, возможно, помощь ваших родителей.

1. Нравится ли вам вода, которую вы пьёте? (обведите ответ, который вам подходит, и кратко ответьте на дополнительный вопрос)

· Да Почему? ___________________________________________

· Нет Почему? ___________________________________________

2. Какую воду вы используете дома для питья? (обведите ответ, который вам подходит)

· Фильтрованная Бутилированная

· Нефильтрованная Колодезная

· С источника

3. Кипятите ли вы воду перед употреблением? (обведите ответ, который вам подходит, и кратко ответьте на дополнительный вопрос)

· Да Почему? ___________________________________________

· Нет Почему? ___________________________________________

4. Знаете ли вы в чём опасность не кипячёной воды? (обведите ответ, который вам подходит)

· Да

· Нет

5. Всё ли вы знаете о качестве питьевой воды в городе? (обведите ответ, который вам подходит)

· Да

· Нет

6. Знакомы ли вы со способами очистки питьевой воды в городе? (обведите ответ, который вам подходит)

· Да

· Нет

7. Если вы, ответили на предыдущий вопрос “Да”, то укажите способы очистки питьевой воды.

_______________________________________________________________

8. Напишите, какое озеро, является самым большим хранилищем пресной воды?

________________________________________________________________

9. Как вы думаете, какое количество из имеющейся на земном шаре воды годится для потребления человеком? (обведите ответ, который считаете верным)

· 0.25 %

· 2.5 %

· 25 %

10. Как вы думаете, сколько литров воды в день использует один городской житель? (обведите ответ, который считаете верным)

· 2 – 5 литров

· 100 – 300 литров

· 1000 – 1500 литров


Спасибо, за сотрудничество.

Автор: Дзевик Арсений Александрович, учащийся 5"А" класса МОУ СОШ № 51 г. Комсомольск - на - Амуре

Руководитель: Шумилина Лариса Борисовна, учитель начальной школы.
Категория: Международная заочная научно-практическая конференция учащихся и студентов «Умникум» | Добавил: Надежда_Владимировна (26.03.2013)
Просмотров: 973 | Комментарии: 2
Всего комментариев: 2
Уникальность - 71%.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
x