Исследовательская работа "Вода в природе и в жизни человека"

муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Корочкинская основная общеобразовательная школа»

Беловского района Курской области

Научно-исследовательская работа

«Вода в природе и жизни человека»

Подготовил: Ивашов Антон,

обучающийся 9 класса

Руководитель работы:

Позднякова Светлана Петровна, учитель химии,

муниципальное казенное общеобразовательное

учреждение «Корочкинская ООШ»

Оглавление

1. Введение (цель работы, задачи, методы исследования, гипотеза,

актуальность, методика проведения). 2-4

1. Вода в масштабе планеты. 4-5

2. Круговорот воды в природе 5

3. Применение воды 5-6

4. Вода в организме человека 6-7

5. Практическая часть 7-10

6. Заключение 11

7. Список литературы 12

1. Введение.

Вода – самое распространенное вещество на нашей планете. Это океаны, моря, реки, озера и водохранилища. Это и голубые громады горных ледников, и необозримые снежные покровы Земли. Свинцовые тучи и причудливые облака, дождь и туман – тоже вода. Она и в нас самих: мы на две трети состоим из воды.

Вода – не только самая распространенная, но и самая важная в природе жидкость. Достаточно сказать, что в воде зародилась жизнь. Мы знаем, без неё невозможно существование животных и растений. Жизнь есть только там, где есть вода. Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек может прожить не более 2-3 дней. Если количество воды в человеческом теле уменьшится на 1-2 % 90,5 л) - человек испытывает лишь жажду; на 5% (2-2,5 л) – кожа сморщивается, во рту «пересыхает», сознание затемняется; на 14-15% (7-8 л) – человек умирает.

Повседневно используя воду, мы так привыкли к ней и считаем ее настолько обыденным явлением, что слово «вода» стали употреблять как синоним неинтересного и давно известного. В действительности же она удивительна и необыкновенна. Вода – это подлинное чудо природы!

Что такое вода? Это соединение водорода и кислорода, химическая формула которого – Н₂О. Почему же одно из бесчисленных химических соединений с простой и ничем не примечательной формулой, состоящей из двух обычных для мироздания химических элементов – водорода и кислорода, занимает столь важное место в жизни природы и человека? Чем объясняется такая уникальная роль воды? Почти все физико - химические свойства воды – исключения в природе.

В последнее время наблюдается большой интерес ученых всего мира к известной и удивительной субстанции, под названием «вода». Доказана справедливость утверждения, что если вода является непременным условием активных жизненных проявлений, то и жизнь придает воде частные и парадоксальные свойства, которые настолько любопытны, что порой не поддаются убедительному объяснению.

Цель работы:

● Изучить свойства воды, выявить экологические проблемы, связанные с загрязнением природных вод с использованием различных методов и способов анализа воды.

Задачи работы:

● Изучить литературные источники о свойствах воды и экологических проблемах.

● практически ознакомиться с методикой определения жесткости воды и рН.

● провести анализ питьевой воды из различных источников на территории д. Корочка.

Методы исследования:

● Изучение учебной и научно-популярной литературы.

● Работа с наглядным материалом

● Анализ, сравнение и обобщение информации из литературных источников

● Работа с Интернет ресурсами

Гипотеза исследования

Представляет ли серьезную опасность для здоровья человека химический состав воды.

Актуальность исследовательской работы

Важнейшим показателем качества воды является ее чистота. Существуют определенные гигиенические нормативы - предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водоемов. Соблюдение этих ПДК обеспечивает безопасность воды для здоровья населения и благоприятные условия санитарно-бытового водопользования. В настоящее время установлено более 1 тыс. ПДК вредных веществ для водоемов.

Один из поразительных фактов - то, что тело человека состоит на 65% из воды. Обычной воды! Эта вода должна обновляться каждые 5-10 дней! Она регулирует температуру тела, разлагает вредные вещества и выводит токсины из организма. Именно вода радикально влияет на состояние организма человека. От качества питьевой воды зависит наше здоровье.

Пить воду из-под крана - это не лучшее решение для человека, заботящегося о своем здоровье. Энергия нашего организма не должна расходоваться на то, чтобы очищать его от вредных веществ, содержащихся в некачественной воде, она должна быть направлена на более важные жизненные функции. Что такое качественная питьевая вода? Хорошая вода не должна содержать никаких инородных веществ, химикатов, бактерий и прочих примесей.

Серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несёт большое количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород.

В своей исследовательской работе я докажу, какие составные части может содержать вода. Как они влияют на здоровье человека

Ещё в 1944 году В. И. Вернадский в своей работе «Несколько слов о ноосфере» писал: «В истории нашей планеты наступил критический момент огромного для человека значения, подготовлявшийся миллионы, вернее, миллиарды лет, глубоко проникший в миллионы людских поколений». Эти мысли учёный высказал задолго до того, как человечество реально столкнулось с возможностью появления не­обратимых изменений в природных системах, подрыва естественных условий и ресурсов существования нынешнего и будущих поколений жителей планеты Земля.

1. Вода в масштабе планеты

Вода - одно из самых распространенных на Земле соединений. Молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет Солнечной системы и их спутников. Количество воды на поверхности Земли оценивается в 1,39 10¹⁸т. Общий объем воды на Земле составляет около 1500000000 куб. км. Если эту воду равномерно распределить по поверхности Земли, то толщина ее слоя составила бы почти 4 км. Из чего же складывается этот запас воды?

Большая часть воды - 97 % - находится в океанах и морях. Объем воды в океане оценивается в 1370000000 куб. км. Лишь 3% воды находится на континентах. В реках и озерах земного шара содержится примерно 400000 куб. км пресной воды. Большая часть пресных вод (68,7%) сосредоточена в ледниках и постоянном снежном покрове, основные запасы которых находятся в Антарктиде. Ледяной щит включает около 25000000 куб. км воды. Масса ледников Арктики, Антарктики и высокогорных районов - 2,4 10¹⁶ т. Значительное количество воды содержится в земной коре (подземные воды). Общие запасы подземных вод составляют примерно 8 млн. куб. км. В атмосфере находится 1,3 10 т воды. Если бы атмосферная вода вдруг стала жидкостью и равномерно растеклась по поверхности Земли, то слой осадков составил бы всего 24 мм. Где еще содержится вода?

Вода входит в состав многих минералов и горных пород, присутствует в почве и во всех организмах.

1. Круговорот воды в природе

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли, она незаменима. Иссякнут запасы металлов - быть может, удастся обойтись пластмассами; не хватит растительных и животных белков - научатся получать синтетические. Даже вместо обычного воздуха пригодна в некоторых случаях искусственная смесь газов. Вода же будет необходима во все века и всюду, где существуют земные формы жизни.

Большинство природных ресурсов планеты, к сожалению, не восстанавливается. Водные же ресурсы обладают замечательной особенностью - способностью к возобновлению в процессе круговорота в системе «океан - атмосфера - земля - океан».

В круговороте воды в природе суммарное испарение уравновешивается выпадением осадков. Удаление некоторого количества воды в космос компенсируется в основном за счет подземной воды, поднимающейся на поверхность из магматических очагов. С поверхности океана испаряется больше воды, чем поступает с осадками. Лишние осадки, выпадающие на сушу, питают ледники, пополняют грунтовые воды, озера и реки и возвращаются со стоком в океан. Часть воды расходуется на жизнедеятельность растений. В природе работает гигантский механизм, возвращающий пресную воду, стекающую с материков в океаны и моря, обратно на сушу. Этот механизм запустила в работу сотни миллионов лет назад энергия Солнца.

1. Применение воды

Вода нужна практически во всех отраслях народного хозяйства. Вода необходима и для бытовых нужд человека. Подсчитано, что для производства суточной нормы пищевых продуктов в расчете на одного человека требуется не менее 6 куб. м воды. Прежде чем в магазине появится банка овощей или фруктов в виде консервов, на нее будет истрачено 40 л воды. За 70 лет жизни человека через ткань его организма проходит 70 т воды.

Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 куб. см воды в секунду или более 300 млн. куб. м в год.

Вода необходима и промышленности, причем число водоемких производств растет с каждым годом. В некоторых производствах для того, чтобы выпустить тонну готовой продукции, нужно затратить сотни тонн воды. На производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют около 250 куб. м воды, на производство 1 т синтетического волокна - 2590-5000 куб. м. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т синтетического каучука затрачивается около 2000 куб. м воды, на выплавку 1 т никеля расходуется 4000 куб. м воды. Расход воды определяется так: 50% идет в сельское хозяйство, 40% - в промышленность, 10% - на бытовые нужды. Ежесуточное мировое потребление воды - 7-8 10⁹ млрд. тонн.

1. Вода в организме человека

Как вода распределяется в организме человека?

Тело взрослого человека на 65% состоит из воды. Вода входит в состав всех его органов и тканей: в сердце, легких, почках ее около 80%, в крови - 83%, в костях - 30%, в зубной эмали - 0,3%, в биологических жидкостях организма (слюне, желудочном соке, моче и т. д.) - 95-99%. Тело рыб содержит 80% воды, водорослей - 90%. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в шесть раз превышает ее во всех реках земного шара.

Учёные подсчитали и вес воды, имеющейся на нашей планете, -2000000000 млн. т. Здесь учитывается вся вода: морей, океанов, вода в виде пара в атмосфере, и в виде льда, вода находящаяся в твердой оболочке Земли и, наконец, сосредоточенная в биологических объектах.

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. «Вода дороже золота», - утверждали бедуины, всю жизнь кочевавшие в песках. Они знали, что никакие богатства не спасут путника в пустыне, если иссякнут запасы воды. В живом организме вода - это среда, в которой осуществляются химические реакции. Процессы пищеварения и усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор.

Вода вымывает из клеток отработанные продукты обмена веществ и играет важную роль в регуляции температуры тела. Исключение ее из организма может привести к смерти уже через несколько дней. Растения получают питательные вещества из почвы только в виде растворов. Вода является важным элементом живого органического мира.

Определенное и постоянное содержание воды - одно из необходимых условий существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание постоянной температуры тела.

Человек чрезвычайно остро ощущает изменения содержания воды и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды до 2% веса тела (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание. При нехватке свыше 12% воды наступает смерть. Среднесуточное потребление воды - 2,5 л. Избыток воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение.

1. Практическая часть

Помимо изучения литературных источников об удивительных свойствах воды и проблемах её охраны, нас интересовали и практические исследования. Например: как определить рН воды, её жёсткость, одинаковы ли эти показатели в разных источниках? Для этого был проведён следующий химический эксперимент.

Определение рН (концентрации водородных ионов) в растворах колорометрическим способом.

Для определения рН испытуемого раствора использовался прибор Алямовского.

Определение проводилось в следующей последовательности:

1. В пробирку налила 5 мл испытуемой жидкости и 0,5 см (мл) универсального индикатора. Перемешала содержимое пробирки.

2. После этого определила рН испытуемой жидкости путем сопоставления ее окраски с окраской эталонов стандартной шкалы следующим образом:

• В стандартной шкале находится эталон, окраска которого близка к окраске испытуемой жидкости.

• Вынула из штатива этот и 2 соседних с ним эталона (один с более низким, другой - с более высоким значением рН) и произвела более тщательное сравнение окраски испытуемой жидкости с окраской эталонов. Делать это следует на белом фоне.

Воспользовавшись данной инструкцией, исследовала воду из различных источников: дистиллированную, из водопроводного крана, из родника, из водоёма реки Псел.

Получены следующие результаты Таб. 1

Величина рН природной воды служит важным показателем их кислотности или щелочности и является результирующей величиной кислотно-основного взаимодействия ряда минеральных и органических веществ.

На величину рН оказывает влияние повышенное содержание окрашенных гумусовых веществ, органических кислот, различные кислоты и щелочи минерального состава, которые могут поступать в водоемы вместе со сточными водами.

Определение жесткости воды

1. Мерным цилиндром налила 10 мл исследуемой воды в коническую колбу.

2. Наполнила бюретку мыльным раствором, добавила 1 мл мыльного раствора в колбу. Добавляла до тех пор, пока не образовалась устойчивая пена (она должна держаться не менее 30 секунд).

1. Записала объем мыльного раствора, необходимого для образования устойчивой пены с 10 мл исследуемой воды.

2. Ополоснула колбу, повторила действия 3раза с различными образцами воды: водопроводная, дистиллированная, речная и родниковая.

Получены следующие результаты Таб. 2

Определение общей жесткости воды

В коническую колбу отмерила 50 мл воды, добавила 3 мл аммичного буферного раствора, несколько кристалликов индикатора хромогена черного и титровала по 1 капле раствором трилона Б до перехода красно-фиолетовой окраски на сине-фиолетовую. Общая жесткость воды рассчитывается по формуле:

V, - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, мл.

V₂ - объем воды, взятой для титрования, мл.

С - концентрация трилона Б.

Определение карбонатной жесткости воды

Взяла 50 мл анализируемой воды, протитровала 0,5н. раствором соляной кислоты с индикатором метиловым оранжевым до появления розового окрашивания. Карбонатная жесткость воды рассчитывается по формуле (1)

Результаты: Таб.3

Результаты работы показали:

1. Жесткость природных вод изменяется в широких пределах.

2. Самая высокая жесткость в речной и водопроводной воде

3. Присутствие большого количества солей кальция и магния делает воду непригодной.

4)Дистиллированная и водопроводная вода имеют рН=7, а речная и родниковая отклонения от нормы.

Заключение

Несмотря на то, что экспериментальная работа была проведена на территории д. Корочка и только по трем показателям, она дала ощутимые результаты. Методами химического анализа была установлена общая и карбонатная жесткость воды. Общая жесткость воды обусловлена главным образом присутствием растворимых соединений кальция и магния. Временная, наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Курская область славится огромными запасами железной руды и меловыми залежами, д. Корочка не исключение. На территории деревни имеются залежи мела и белой глины, поэтому общая жесткость зависит от типа породы и почвы, слагающих бассейн водосбора.

Результаты анализа показали, такую воду нельзя использовать для питья, ежедневного применения, эксплуатации бытовой теки и сантехники. В жесткой воде плохо развариваются белки, слабо заваривается чай и кофе. Постоянное употребление жесткой воды может привести к заболеванию желудка и отложению солей в организме человека.

Один из наиболее надежных и эффективных способов очищения воды - применение бытовых фильтров. Кроме этого используют кипячение, гашеную известь и специальные твердые вещества – катиониты.

Проведенные мною исследования содержания примесей в воде, окончательно убедили меня в том, что в своей работе я смог рассмотреть лишь малую часть одной из самых глобальных экологических проблем человечества – проблема чистой воды.

Список литературы.

1. Большая электронная энциклопедия Кирилла и Мефодия. CD-rom.

2. Вода во вселенной. - Л.: Недра, 1971.

Дерпгольц В. Ф. Мир воды. - Л.: Недра, 1979.

1. Книга для чтения по неорганической химии / Сост. В. А. Крицман. Ч. I. - М.: Просвещение, 1993.

2. Петрянов И. В. Самое необыкновенное вещество в мире. - М.: Педагогика, 1975.

3. Спенглер О. А. Слово о воде. - Л.: Гидрометиоиздат, 1980.

4. Энциклопедия школьника. Неорганическая химия / Под ред. И. П. Алимарина. М.: Советская энциклопедия, 1975.