Экология воды. родниковые воды.

ЭКОЛОГИЯ ВОДЫ. РОДНИКОВЫЕ ВОДЫ.

Алина Сергеевна Блинова

Татьяна Альбертовна Могина

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Починковский сельскохозяйственный техникум»

Содержание

Введение

Вода – ценнейший природный ресурс. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

На сегодняшний день одной из актуальных проблем человечества является загрязнение вод. Загрязненная природная вода так или иначе поступает во все живые организмы, оказывая на них неблагоприятное воздействие. Именно по этой причине необходимо изучать химический состав вод различного происхождения и влияние этой воды на биологические системы.

Многие ученые считают, что вода из естественных природных родников полезна для организма, имеются и научные факты в подтверждение этой точки зрения. В ряде регионов России подземные воды являются важным источником пресной воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.

Тем не менее, большинство людей предпочитают пользоваться природными источниками, так как качество водопроводной воды оставляет желать лучшего. Очистные сооружения не могут полностью устранить некоторые загрязнители. Кроме того, водопроводная вода хлорируется, что неблагоприятно сказывается на вкусовых качествах воды.

Целью нашего исследования явилось изучение физических и химических свойств родниковых вод РМ.

Целью нашего исследования явилось изучение физико-химических свойств родниковых вод Починковского района и образца водопроводной воды.

Задачи:

1) сделать обзор литературных данных по определению качества родниковой и питьевой воды;

2) провести качественный и количественный анализ исследуемой воды из родников;

3) по результатам эксперимента сделать выводы о состоянии исследуемых родниковых вод, и влиянии на них экологических факторов;

4) Подобрать пути устранения недостатков если такие имеются.

Актуальность исследования. Проблема охраны и рационального использования водных ресурсов стала особенно актуальна в современных условиях. Она охватывает буквально все народы и районы мира. Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

Подземные воды, хотя и скрыты от глаз, но роль их велика как в природе, так и в жизни человека. Родники являются важными источниками питания рек, участвуют в формировании рельефа, снабжают растения влагой, используются для местного водоснабжения, а нередко, при достаточной их мощности и для питания водопроводов. Подземные воды, по сравнению с поверхностными, содержат меньше болезнетворных бактерий, менее подвержены загрязнению, зачастую не требуют специальной очистки.

Объект исследования: 1) Родник «Песчанка; 2) Родник «Казанской иконы Божьей матери»; 3) Образец, взятый из центрального водопровода ул. Планты-2

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

Подземные воды представляют собой ценное полезное ископаемое и являются основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения района и приурочены ко всему разрезу осадочного комплекса пород.

1.1 ПИТЬЕВАЯ ВОДА

Для того, чтобы быть здоровыми и успешными, вы должны употреблять только качественную питьевую воду.

Вода – бесценный природный дар, который необходим нам для жизнедеятельности так же как воздух. А питьевая вода предназначена для потребления населением, то есть это вода, которая не вредит здоровью. Правда, в последнее время практически все источники пресной воды подвергаются очень сильным загрязнениям. Поэтому, многие люди в наше время очень серьезно относятся к выбору, и что не маловажно, к качеству питьевой воды.

Раньше водопроводная вода была более чистой и не требовала никаких дополнительных методов очистки, но питьевая вода, которую нам предлагают сегодня требует тщательной проверки и качественной очистки в последующем.

Очистка и экспертиза питьевой воды сегодня просто необходима потому что экологическая ситуация в стране с каждым днем все хуже и хуже, да и водопроводные коммуникации, по которым к нам поступает вода давно устарели, вследствие чего к нам поступает не питьевая водопроводная вода, а целый букет вредных примесей и бактерий. Употребление питьевой воды низкого качества влечет за собой очень серьезные последствия, начиная от легкого недомогания и заканчивая развитием онкологических заболеваний[7].

1.1.1 Состав воды

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Химическая формула воды – Н₂О. Это означает, что каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000-20000, а в воде океанов – около 35000 мг/л. Вода соленых озер -200000 мг/л и более.

Минеральный состав питьевой воды очень важен. Человек обычно пьёт воду, в которой на один литр приходится от 0,02 до 2 граммов минеральных веществ. Важнейшую роль в биологических процессах его организма играют входящие в состав питьевой воды йод, кальций, фтор, хлор, селен и многие другие вещества. Их недостаток или избыток может создать серьёзные проблемы со здоровьем, а в некоторых случаях даже спровоцировать очень быстро распространяющиеся эпидемии тяжёлых заболеваний[4,11].

1.1.2 Виды питьевой воды

Самая лучшая вода та, которая течет на восток, особенно вдали от истока. Далее по качеству следует вода, текущая на север, а та, что течет на запад или на юг,— плохая, особенно когда дует южный ветер. Вода, стекающая с возвышенных мест, при прочих равных условиях лучше (Синюков В.В.). Лучшая вода — это вода родников, но не всех, а протекающих по чистой земле или по земле каменистой. Хорошая вода в роднике, открытом солнцу и ветру, и в потоке, текущем по глинистому руслу, поскольку глина очищает воду, забирает у нее посторонние примеси, делает ее прозрачной. Но глина в русле должна быть чистой, без примесей ила, соли и др. Вода колодцев и подземных каналов хуже родниковой воды, так как состоит из спертых вод, в течение долгого времени смешанных с частицами земли и не свободных от некоторой гнилости. Не следует пить одновременно речную и колодезную воду. Между приемами воды разного происхождения должно пройти определенное время (1,5ч).

Вода водопроводная. Известно, что поступающая в водопровод вода подвергается обработке, в частности хлорированию, для уничтожения вредных микробов. Хлор раздражающе действует на слизистую оболочку желудка и кишечника и является ядом, который подавляет не только патогенную микрофлору, но и полезную. Содержание его в водопроводной воде не столь велико, но если учесть, что человек выпивает такой воды в среднем 2 л ежедневно, то это уже небезопасно для организма. Для того чтобы избавиться от хлора, воду перед употреблением надо отстаивать в открытом сосуде не менее 1 часа, или кипятить. Газообразный хлор полностью улетучивается из открытого сосуда. Соли хлора хорошо выпадают в осадок при замораживании и последующем размораживании. (Новиков Ю.В., Плитман С.И.)

Вода мягкая. Ее лучше применять для купаний, ванн, при мытье головы и проведении лечебных процедур. Она нейтрализует действие жесткой и уменьшает вред, который та наносит организму. Но также вредно регулярно использовать и мягкую воду. Недостаток в ней минеральных солей приводит к ломкости костей, понижению общей сопротивляемости организма, повышенной поражаемости зубов кариесом.

Вода жесткая. Вода жесткая отличается наличием в ней солей кальция и магния. Эта вода нежелательна как для употребления внутрь, так и для наружного применения. Она плохо усваивается организмом, откладывается в различных органах и тканях (суставы, сосуды) человека, затрудняя их нормальное функционирование[11].

1.1.3 Показатели качества питьевой воды

Вода, которую мы ежедневно употребляем должна быть в первую очередь качественной и безопасной для здоровья. Для того, чтобы в вашем рационе была только хорошая питьевая вода, мы предлагаем вам ознакомиться с основными показателями качества питьевой воды. Зная эти простые критерии, вы сможете выбирать для себя только полезную и безопасную воду.

Качество воды как питьевой, так и для бытовых нужд, является в наше время актуальной проблемой не только для нашего государства, но и для всего мира.Показатели качества питьевой воды являются очень важными элементами успешной жизнедеятельности человека. Именно поэтому, вода, которую мы употребляем, должна быть хорошего качества.

В данной теме мы попробуем провести общий анализ (перечислить основные критерии и нормы) показателей качества питьевой воды по данным таких организаций как Всемирная Организация здравоохранения (ВОЗ), Европейский Союз, Госкомсанэпиднадзор Российской Федерации.

Что же включает в себя понятие «показатели качества»? Давайте рассмотрим основные компоненты этого понятия. Итак, основные компоненты качества питьевой воды объединены в группы микробиологических и химических показателей:

• Водородный показатель (рН) – один из наиболее важных показателей качества питьевой воды. В зависимости от изменения уровня рН воды меняется скорость биологических реакций, токсичность загрязняющих веществ, степень коррозийной агрессивности воды и т. д. Для питьевой воды по данным ВОЗ оптимальный рН колеблется в диапазоне 6,5 - 8,5 единиц.

• Общая минерализация – общий количественный показатель содержания в питьевой воде различных минеральных веществ и солей. ВОЗ, в качестве предельной верхней границы установила показатель в 1000 мг/л, учитывая то, что показатель общей минерализации вечно колеблется в зависимости от особенностей источников питьевой воды.

• Жесткость – свойство воды, которое показывает наличие в питьевой воде растворимых солей кальция и магния, образующие соли жесткости. Существует большая классификация воды по степени жесткости. ВОЗ склонна к мнению, что жесткость питьевой воды оказывает большое влияние на здоровье человека, особенно на сердечно сосудистую систему. Нормы санитарного контроля установлены очень строго, так как в зависимости от уровня рН и многих других компонентов может привести к откладыванию большого слоя накипи на нагревательных приборах, поэтому верхний предел жесткости питьевой воды установлен 4 мг-экв/л.

• Окисляемость – величина, которая характеризует содержание в питьевой воде органических и минеральных веществ. Такой показатель как окисляемость определяется в миллиграммах кислорода, который затрачивается на окисление веществ, находящихся в 1 л воды. Данный параметр качества воды не имеет определенных установленных рамок.

• Температура – один из важнейших показателей качества воды, который напрямую влияет на все физические, химические и биологические процессы, происходящие в питьевой воде. ВОЗ рекомендует употреблять воду, температура которой колеблется в пределах от 20 до 25 градусов Цельсия.

• Степень насыщения кислородом. Кислород в воде находится в виде молекул О₂. Большая концентрация кислорода в воде усиливает коррозийные свойства воды. Но для организма человека большая степень кислорода в воде оказывает только положительные свойства. Именно поэтому в качественной питьевой воде содержание кислорода должно быть не ниже 75%.

Обычная питьевая вода, которую мы употребляем ежедневно, даже на половину не соответствует перечисленным показателям качества. Это напрямую влияет на наше здоровье и жизнедеятельность в целом[5,11].

1.1.4 Качество питьевой воды

Вода является одним из самых важных элементов жизнедеятельности на нашей планете. Ведь все живое на земле связано в первую очередь с водой. Есть сотни живых существ, которые вполне комфортно и легко обходятся без кислорода, но без воды они существовать не могут. Но мы не сразу осознаем всю ценность питьевой воды в нашей жизни. Поэтому в этой теме мы предлагаем вам ознакомиться с понятием качество питьевой воды и его способностью влиять на здоровье человека.

Чаще всего питьевая вода, которая журчит в наших водопроводных системах, подается из близлежащих рек, озер или водохранилищ. И, к сожалению, проходит очень слабый уровень очистки, потому как большинство систем фильтрации и очистки воды давно уже устарели. А ведь подобная вода чаще всего подвергается загрязнениям (стоки производств, кислотные дожди, загрязненные подземные воды и т.д.). То есть, на сегодняшний день качество питьевой воды оставляет желать лучшего. Конечно же, вы сразу вспомните о том, что сейчас существует очень большой выбор различных фильтров для очистки питьевой воды. Но не следует забывать о том, что фильтры очищают воду лишь частично, и самые вредные и тяжелые для организма вещества не подвергаются фильтрации.

Качество питьевой воды в нашей стране должно соответствовать Государственному Стандарту либо Техническим Условиям, в которых указаны предельно допустимые концентрации для различных загрязняющих веществ (таблица 1). Но так как эти стандарты были утверждены еще в советские годы, то они совершенно не соответствуют качеству питьевой воды в наше время. Еще один интересный момент, современная очищенная питьевая вода в бутылках или более крупных емкостях, вообще не имеет стандарта качества. Проще говоря, современные производители питьевой воды, спокойно наливают обычную водопроводную воду, и утверждают, что она очищенная и высокого качества. Но, несмотря на все эти ужасающие факты, мы можем самостоятельно определить качество питьевой воды, но только опытным путем, то есть, проанализировав влияние воды на организм человека.

Таблица 1

Нормативы ПДК и СанПиН[8].

1.2 Родниковая вода

На сегодняшний день в Починковском районе насчитывается, примерно, около 15 родников. Из них, 3 расположены на территории Починок, и сейчас активно используются. Все они соответствующим образом оборудованы и не вызывают сомнений у санитарных служб.

1.2.1 Родник, общая характеристика и происхождение.

Родни́к, исто́чник, ключ— естественный выход подземных вод на земную поверхность на суше или под водой (подводный источник).

Образование источников может быть обусловлено различными факторами:

1) пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа (например, речными долинами, балками, оврагами, озёрными котловинами),

2) геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород),

3) фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и др.

Родники бывают: восходящими — напорными и нисходящими — безнапорными; временно действующими (сезонными) и постоянно действующими и др.

По температуре родники делятся на холодные, тёплые, горячие, кипящие.

По классификации советского гидрогеолога А. М. Овчинникова выделяется три группы источников в зависимости от питания водами верховодки, грунтовыми или артезианскими водами.

Химический и газовый состав воды источников разнообразен; он определяется, главным образом, составом разгружающихся подземных вод и общими гидрогеологическими условиями района[10].

1.2.2 Значение родников

Часто случается, люди не замечают, что проходят мимо чудес природы, которые не что иное, как волшебная сказка, интересная и поучительная для всех. Одним их таких чудес природы являются родники. Вода родника заменяла нам колодец, а остальную воду дарила луговине и речке. Никто не знает, с каких пор родниковая струйка с таким неугомонным усердием вытекает из глыбы земной, что место рождения водяной жилки, никогда не зарастает, и превратилось во впадинку-ямочку с песчаным донышком, напоминающую крынку. На каждой десятине болота только видимых ключей не один десяток, а сколько невидимых. Они тоже питают речку своей студеной свежестью. Прозрачные родники, напоминающие драгоценные камни, словно нанизанные на невидимую подземную жилу бусы, украшают местность.

Языческие народы всех времен обожествляли воду как неиссякаемый источник жизни, как вечно живой родник, оплодотворяющий другую великую стихию — землю. К воде шли с миром, поклонами и молитвами. И хотя с распространением христианства вера в божественное происхождение воды умерла, осталось убеждение в ее чудодейственной силе. На Руси даже христианские праздники получили названия языческих: например, Русальная неделя, Ивана Купалы и т.д. Богу Купале приносили жертву купанием — в этот день купались для здоровья, ведь вода «охраняет от заразы и болезней». 

О целительных, «очистительных» свойствах воды рассказывают многие предания, недаром воду использовали в разных обрядах и гаданиях. Святые родники, озера, реки всегда почитались в народе. «Плевать в колодец - все равно, что в лицо матери», - говорили на Руси.

Интересны сведения из «Жития» основателя Троице-Сергиевой лавры преподобного Сергия Радонежского, жившего в XIV в. По воспоминаниям его ученика и сподвижника, автора этого «Жития», Епифания Премудрого, для своей обители Сергий выбрал место на берегу маленькой речки, вода которой была непригодна для питья (очевидно, заилена). Питьевую же воду монахи брали из выбивавшегося под берегом небольшого и чистого ключа. Со временем он иссяк,- и монастырской братии приходилось далеко ходить за водой. Монахи «взроптали», и тогда отец Сергий, «взяв с собой одного брата, сошел с ним в дебрь или низину и, нашедши в одном рву немного дождевой воды, сотворил над ним усердную молитву, а по окончании ее внезапно явился обильный водой родник», из которого впоследствии монахи и брали воду. Так, по преданию, появился известнейший целебный источник. Сюда, в Сергиев Посад, за водой до сих пор приезжают и приходят люди из разных уголков России. В каждом городе, поселке, деревне есть свои родники с чистейшей водой и удивительной историей их возникновения. В связи с тем, что водопроводную воду для очищения и обеззараживания подвергают обработке, в том числе и хлорированию, она имеет специфический вкус и запах. Поэтому некоторые горожане предпочитают использовать для питья воду родников [12].

1.2.3 Свойства родниковой воды и причины ее загрязнения

Для всех родников нашей полосы характерны гидрокарбонатно-кальциевые воды с незначительным содержанием железа и фосфора. Содержание органических веществ и азота изменяется в зависимости от загрязненности родников. Общая жесткость воды в них почти соответствует требованиям ГОСТа на питьевую воду. При охране данного родника от поверхностного загрязнения он также будет вполне пригоден для использования в питьевых целях. 

Таким образом, при пользовании родниками следует помнить, что, чем толще фильтрующий слой земли, тем чище в нем вода. Необходимо также учитывать заселенность и хозяйственное использование территории над родником и рядом с ним. Эффективное хозяйственное использование территории над родником и наличие построек без канализационного слива способствуют загрязнению грунтовых вод[10]. 

Химический состав родниковых вод отличается большим разнообразием. Обычно при малых минерализациях (300-500 мг/л, редко больше 1 г/л) химический тип может резко меняться. На водораздельных пространствах встречаются воды гидрокарбонатного класса, кальциево-магниевой группы с низкой минерализацией (около 200 мг/л). Колодцы в деревнях на террасах рек дают воду гидрокарбонатно-сульфатную и гидрокарбонатно-хлоридную с преобладанием кальция и с высокой минерализацией. Вблизи промышленных центров, городов, у свалок и т.д. состав грунтовых вод меняется на сульфатно-гидрокарбонатный и даже на сульфатно-хлоридный. Если в состав макрокомпонентов химического состава грунтовых вод входит нитрат-ион – это уже прямо свидетельствует о загрязнении [12].

Рассмотрим влияние отдельных отраслей народного хозяйства на формирование качества подземных вод бассейна:

1) Сельское хозяйство. Здесь следует выделить земледелие, которое в результате применения удобрений и ядохимикатов следует рассматривать как отрасль, вносящую значительное количество загрязнений в подземные воды. В качестве сосредоточенных источников загрязнения в сельском хозяйстве выделяются животноводческие фермы.

2) Свалки. Наиболее опасным компонентом свалок является фильтрат, образующийся за счет инфильтрации атмосферных осадков и отжима жидкости при уплотнении. 

3) Транспорт. На крупных автомагистралях применяются противогололедные смеси, содержащие каменную соль; за зиму вносят десятки (до 60-80) килограмм соли на погонный метр. Деревенские колодцы, даже отстоящие на сотни метров от дорог, имеют повышенную за счет хлоридов минерализацию воды. Типичными для автотранспорта являются такие загрязняющие вещества, как хлориды, нитраты, нефтепродукты, включая ароматические углеводороды, свинец, кадмий и другие тяжелые металлы и другие[3].

1.2.4 Источники подземных вод

Источники подземных вод – родники, ключи, естественные выходы подземных вод на земную поверхность.

Рисунок 1 – Схема образования источника.

Образование источников может быть обусловлено различными факторами (см. рис.1.): пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа (например, речными долинами, балками, оврагами, озерными котловинами), геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонический нарушений, контактов изверженных и осадочных пород), фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и др.

Существует несколько классификаций источников. По классификации гидрогеолога А. М. Овчинникова выделяют три группы источников в зависимости от питания водами верховодки, грунтовыми или артезианскими водами. Источники первой группы, располагающиеся обычно в зоне аэрации, имеют резкие колебания дебита (вплоть до полного иссякания), химического состава и температуры воды. Источники, питающиеся грунтовыми водами, отличаются большим постоянством во времени, но так же подвержены сезонным колебаниям дебита, состава и температуры; они подразделяются на эрозионные (появляющиеся в результате углубления речной сети и вскрытия водоносных горизонтов), контактные (приурочены к контактам пород различной водопроницаемости) и переливающиеся (обычно восходящие).

Источники артезианских вод отличаются наибольшим постоянством режима; они приурочены к областям разгрузки артезианских бассейнов. По особенностям режима все источники можно подразделить на постоянно, сезонно и ритмически действующие. По гидродинамическим признакам источники разделяют на два типа: нисходящие, питающиеся безнапорными водами, и восходящие, питающиеся напорными (артезианскими) водами. Температура воды в источниках зависит от глубины залегания подземных вод, характера подводящих каналов и географического положения. В областях развития многолетнемерзлых горных пород встречаются источники с температурой около 0 С⁰, в областях молодого вулканизма распространены горячие источники нередко с пульсирующим режимом.

Химический и газовый состав воды источника весьма разнообразен; он определяется главным образом составом разгружающихся подземных вод, и общими гидрогеологическими условиями района [6].

2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

Пробоотбор

Отбор пробы воды является важной частью ее анализа, необходимым условием правильности получаемых результатов и применяемости их в практике.

Главные принципы, которые требуется соблюдать при отборе проб воды, состоят в следующем:

1. Проба воды, взятая для анализа, должна отражать условия и место ее взятия.

2. Отбор пробы воды, хранение, транспортировка и работа с ней должны проводиться так, чтобы не произошло изменений в содержании определяемых компонентов или в свойствах воды.

3. Объем пробы должен быть достаточным и соответствовать применяемой методике анализа.

Пробоотбор осуществляли в трех родниках. №1 Родник Песчанка (с. Починки); №2 Родник Казанской иконы Божьей Матери (с. Починки); №3) Водопроводная вода (с. Починки, ул. Планты-2)

Для взятия пробы использовались стеклянные бутыли. Перед забором пробы посуду несколько раз ополаскивали водой, подлежащей отбору, и наполняли в усредненном месте доверху. После наполнения бутыли дали воде некоторое время перетекать через край, а затем плотно закрыли пробкой. Бутыли, наполненные пробой, пронумеровывали, отобранная проба в тот же день подвергается анализу.

2.2 Методы исследования

2.2.1 Определение физических показателей воды

Методы определения органолептических показателей

1. Определение запаха.

Вначале дают качественную характеристику запаха по соответствующим признакам (болотный, землистый, гнилостный, рыбный, ароматический и т.п.). Силу запаха оценивают по пятибалльной шкале (таблица 3).

Таблица 3

Шкала интенсивности запаха

В колбу с притертой пробкой наливают исследуемую воду (2/3 объема) и сильно встряхивать в закрытом состоянии. Затем открыть и сразу же отметить характер и интенсивность запаха. Согласно ГОСТ 2874-54, интенсивность запаха воды при 20 °С не должна превышать 2 баллов.

2. Определение прозрачности.

Испытуемую воду наливают в цилиндр, под которой на расстоянии 2 см от дна цилиндра подложен текст, напечатанный шрифтом Снеллена № 1. Избыток воды спускают сифоном, доходящим до дна, при неприрывном помешивании до тех пор, пока можно будет прочесть текст. Определение следует производить в светлой комнате, но не на солнечном свету. Высоту столба жидкости отсчитывают по шкале или измеряют линейкой с миллиметровой шкалой. Доливают еще раз взболтанную жидкость и повторяют определение. Результат выражают в сантиметрах как среднее арифметическое двух определений.

Таблица 4

Шкала прозрачности

2.2.2 Определение химических показателей воды

1. Определение водородного показателя ( pH).

Определяется с помощью pH-метра.

2. Определение сухого остатка (В).

В прокаленную и взвешенную чашку помещают 100 мл профильтрованной сточной воды и выпаривают на водяной бане. При выпаривании чашку наполняют не более чем на ¾ объема.

После выпаривания внешнюю поверхность чашки моют, тщательно вытирают и чашку переносят в сушильный шкаф, нагретый до 105 °С. Сушат 3 ч охлаждают и взвешивают. Из полученной величины вычитают массу пустой чашки и выражают массу растворенных веществ в миллиграммах на литр.

Потеря при прокаливании. После определения растворенных веществ чашку помещают в муфельную печь и определяют потерю массы при прокаливании, которое ведут очень осторожно (при пользовании платиновой посудой до слабо-красного каления), чтобы избежать потери неорганических веществ. Прокаливают до тех пор, пока остаток в чашке не станет белым или буроватым (при значительном содержании железа).

Прокаленную чашку помещают в эксикатор, охлаждают и взвешивают. Из полученного значения вычитают массу пустой чашки и выражают массу золы (остаток после прокаливания) в миллиграммах на литр.

По разности между растворенными веществами и массой золы находят содержание органических веществ или потерю при прокаливании в миллиграммах.

Результаты округляют до 1 мг/л.

3. Определение жесткости воды.

А) Определение карбонатной жесткости.

В коническую колбу пипеткой наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2-3 капли метилового оранжевого, титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до появления слабо-розового окрашивания.

Б) Определение общей жесткости.

Метод (ГОСТ 4151-72) основан на способности трилона Б образовывать с ионами кальция и магния бесцветные комплексы, которые почти не диссоциируют в водном растворе.

К 100 мл исследуемой воды прибавить 5 мл аммонийной буферной смеси и индикатор хромогена. Дальнейшее определение ведут титрованием динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) до перехода окраски от вино-красной до синей.

Расчет проводится по формуле:

мг-экв/л

Таблица 5

Жесткость воды

4. Определение окисляемости.

В предварительно подготовленную коническую колбу на 250 мл отмерить пипеткой 100 мл исследуемой воды, прибавить 20 мл 4н. серной кислоты и прилить из бюретки точно 20 мл 0,01 н. раствора KMnO₄. Колбу закрыть воронкой, смесь кипятить 10 мин (считая с начала кипения). Чтобы не было бурного вскипания, в колбу поместить стеклянные капилляры.

К горячей окрашенной жидкости прилить из бюретки 20 мл 0,01 н. щавелевой кислоты. Перемешать. Горячий обесцвеченный раствор титровать 0,01 н. раствором KMnO₄ слаборозового окрашивания, не исчезающего 2-3 мин. Если в процессе кипячения раствор буреет, это свидетельствует о недостатке серной кислоты.

Если по окончании кипячения не сохраняется окраска, свойственная

перманганату калия, то к пробе снова прибавить определенный объем 0,01 н. раствора KMO₄ и кипятить 10 мин.

Расчет:

где Х – окисляемость воды, мг О₂.л^-1; V KMnO₄ – объем раствора KMnO₄, прилитого к пробе воды до кипячения, мл; V¹ KMnO₄ - объем раствора KMnO₄ на титрование избытка щавелевой кислоты, мл; N KMnO₄ – установленная нормальность раствора перманганата калия; V H₂C₂O₄ – объем 0,01 н. раствора щавелевой кислоты для связывания избытка KMnO₄, мл; N H₂C₂O₄ – нормальность щавелевой кислоты; Е – эквивалент кислорода; Vводы – объем пробы исследуемой воды, мл.

5. Определение ионов.

А) Определение хлоридов ( ПДК до 350 мг/л).

Качественное определение хлоридов с приближенной качественной оценкой проводят следующим образом. В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10 % – ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению (таблица 6).

Таблица 6

Определение содержания хлоридов.

Б) Определение сульфатов ( ПДК до 500 мл/л).

В пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содержание сульфатов:

– при отсутствии мути концентрация сульфат-ионов не менее 5 мг/л;

– при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут, – 5-10 мг/л;

– при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, – 10-100 мг/л;

• сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат - ионов (более100 мг/л).

В) Определение нитритов ( ПДК – 3,3 мг/л).

В плоскодонную пробирку бесцветного стекла диаметром 13-14 мм вносят 10 см3 исследуемой воды и 0,5 см3 реактива Грисса. Помещают в водяную баню при температуре 50-60 °С и нагревают 10 мин. Приближенное содержание нитритов определяют по таблице 7.

Таблица 7

Приближенное определение нитритов в воде.

3. Результаты исследования и их обсуждения

3.1 Физический анализ природной воды

Таблица 8

Характеристика физических показателей воды.

В ходе анализа отобранных проб воды, определили, что:

– запах исследуемых образцов родниковой воды очень слабый, почти не заметный. Запах природной воды по ПДК допускает норму 2 балла, исследуемая вода не превышает норму, а вот запах водопроводной воды отчетливо заметен, вода пахнет сероводородом. ;

– прозрачность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей), что характерно для речных вод. Исследуемые образцы родниковых воды содержат малое количество взвешенных частиц, следовательно, вода является прозрачной. Вода, взятая из водопровода, средней мутности.

По ПДК физических показателей воды исследуемая родниковая вода вода соответствует нормам [1]. Водопроводная вода не превышает допустимые показатели по запаху.

3.2 Химический анализ воды

Таблица 9

Характеристика химических показателей воды.

В ходе анализа воды было выявлено что:

– активная реакция воды характеризует ее кислотность и щелочность. Она зависит от присутствия в воде некоторых газов, реагирующих с водой (хлор, оксид углерода и др.), растворимых гуминовых кислот и веществ, вносимых в водоем промышленными стоками. Для большинства вод активная среда характеризуется величиной pH = 6 – 9.

Активная реакция среды исследуемых образцов равна 6,6 — 7, что допустимо нормами.

– величина сухого остатка для родниковых вод не должна превышать 1000 мг/л (в отдельных случаях допускается до 1500 мг/л). Исследуемая вода не превышает эти нормы.

– окисляемость водопроводной воды превышает нормы (в норме до 5 мг/л). Это говорит о загрязнение воды органическими веществами[1].

Таблица 10

Характеристика жесткости воды.

Жесткость воды измеряется в единицах эквивалентной концентрации — количеством г-экв/л или мг-экв/л. При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой; от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости; от 8 до 12 мг-экв/л — жесткой; более 12 мг-экв/л — очень жесткой. Исследуемая родниковая вода обладает средней жесткостью, водопроводная вода очень жесткая. [1,7].

Таблица 11

Характеристика ионов воды.

В исследуемых образцах воды были обнаружены ионы хлора, сульфат ионы, нитриты и ионы аммония. Содержание найденных ионов в воде находятся в пределах допустимой концентрации[1,2].

По ПДК химических показателей воды исследуемые образцы соответствуют нормам.

Заключение

Целью нашего исследования было изучение физических и химических свойств родниковых вод Починковского района и образца воды из центрального водопровода, расположеного на улице Планты -2. Приступая к исследованию, мы сделали предположение о влиянии различных загрязнений на родниковые воды, сравнив их с образцом водопроводной воды.

Перед нами стояли следующие задачи:

1) сделать обзор литературных данных по определению качества родниковой и питьевой воды;

2) провести качественный и количественный анализ исследуемой воды из родников Починковского района и образца из центрального водопровода;

3) по результатам эксперимента сделать выводы о состоянии исследуемых родниковых вод.

Решая эти задачи, мы пришли к следующим выводам:

• Масштабы загрязнения и истощения водных ресурсов в настоящее время приняли угрожающий характер.

• Причины ухудшения качества и загрязнения подземных вод связаны с деятельностью предприятий, сельского хозяйства и так далее. Основными веществами, которые ухудшают качество и загрязняют подземные воды, являются: сульфаты, хлориды, соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний).

Водопроводная вода, взятая из водопровода по адресу Планты-2 не пригодна для питья, т.к в ней содержится большое количество хлора, чувствуется неприятный запах, большая жесткость;

Родниковые воды не имеют запаха, с средней жесткостью, с допустимым содержанием хлора, пригодны для питья, соответствуют нормативам ПДК и СанПиН, а также безопасны в технических и потребительских целях.

• Не смотря на выше написанные рекомендации содержание многих компонентов в исследуемой воде соответствует норме и не превышает ПДК.

Литература:

1. Дмитриенко, В. П. Экологический мониторинг техносферы : учебник для бакалавров / В. П. Дмитриенко, Е. В. Сотникова, А. В. Черняев. – М.  Юрайт, 2013.

2. Жукова, Н. В. Химия окружающей среды : учеб. пособие / Н. В. Жукова, Е. А. Алямкина. – Саранск, Мордов. гос. пед. ин-т., – 2009.

3. Жукова, Н. В. Мониторинг состояния окружающей среды : учеб. пособие / Н. В. Жукова. – Саранск, Мордов. гос. пед. ин-т., – 2011. – 83 с.

4. Протасов, Ю. М. Физико-химические методы анализа : учеб. пособие / Ю. М. Протасов, Е. В. Казак, А. Г. Ивлев, И.Ф. Воронцов. – Кострома : КГТУ, 2004.

5. Соколов, Р. С. Химическая технология: Учеб. Пособие для студ. Высш. учеб. заведений / Р. С. Соколов. – М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2003.

6.Тарасова, Н. П. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учебное пособие для студентов высш. учеб. заведений / Н. П. Тарасова, В. А. Кузнецова, Ю. В. Сметанников, А. В. Малков, А. А. Додонова. – М. Мир, 2002.

7. Шумкин, В. Т. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Республике Мордовия в 2011 году / Министерство лесного, охотничьего хозяйства и природопользования Республики Мордовия; редкол.: В. Т. Шумкин, В. М. Максимкин, А. Н. Макейчев, И. А. Новиков и др. – Саранск, 2012.

8. Ozonika.ru чистая вода – залог здоровья и долголетия [Электронный ресурс] // г.Москва – Режим доступа: http://ozonika.ru/content/normativy-pdk-primesej-v-vode-hozjajstvennogo-pitevogo-i-bytovogo-naznachenija-ispolzovanija

10.Соснова Н. Родниковая вода польза или вред? [Электронный ресурс] //г.Мончегорск– Режим доступа: http://www.d-ecologic.ru/metodicheskaya-kopilka/139-issledovatelskaya-rabota-rodnikovaya-voda-polza-ili-vred.html

11.Реферат: «Гигиенические требования к качеству питьевой воды [Электронный ресурс] // г. Самара – Режим доступа: http://xreferat.ru/112/856-1-gigienicheskie-trebovaniya-k-kachestvu-pit-evoiy-vody.html

12.Стаханова Л.С. Изучение родников– сточных вод. [Электронный ресурс] // г.Кислянск – Режим доступа: http://nsportal.ru/ap/drugoe/library/izuchenie-rodnikov-istochnikov-vody

13. Шумкин, В. Т. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Республике Мордовия в 2011 году / Министерство лесного, охотничьего хозяйства и природопользования Республики Мордовия; редкол.: В. Т. Шумкин, В. М. Максимкин, А. Н. Макейчев, И. А. Новиков и др. – Саранск, 2012.