Исследовательская работа ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ВОДЫ В ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ Г ТОРОПЦА, А ТАК ЖЕ ЕЁ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, КАК ЧАСТИ ОБЩЕЙ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОД РЕК ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ №1»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ВОДЫ В ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ Г ТОРОПЦА, А ТАК ЖЕ ЕЁ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, КАК ЧАСТИ ОБЩЕЙ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОД РЕК ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА

Автор Железный Владимир Николаевич

Группа №13, профессия 34.2 «Повар, кондитер»

Руководитель: преподаватель предмета «Химия» Гапонова Светлана Ильинична

2 декабря 2009 года.

172840 , Тверская область, г Торопец, пл. 1 Мая, дом 1 а

Тел. 2-15-37 секретарь

2-10-03 заведующая учебной частью

Цели и задачи работы

Цели: Повысить интерес обучающихся к творчеству Дмитрия Ивановича Менделеева. Привить у обучающихся устойчивый интерес к исследовательской деятельности. Научить практически использовать теоретический опыт Дмитрия Ивановича Менделеева

Задачи:

1. Сделать общую оценку экологического состояния вод Поволжья. Исследовать методы очистки сточных вод.

2. Исследовать питьевую воду в водопроводной сети г Торопца по качественному составу.

3. Выявить качественные отклонения в составе питьевой воды.

4. Указать причины отклонения в качественном составе воды и найти пути их устранения.

Общий обзор экологического состояния водных запасов Волжского бассейна

В тяжелом экологическом положении находится Волга – крупнейшая река Европы и одна из величайших в мире. Волжский водосбор занимает четвертую часть площади европейской части страны. В Волгу впадают Кама, Ока, Белая и еще около 150 тыс. рек, речек, ключей. В бассейне Волги живет более 60 миллионов человек, здесь производится более 30% промышленной и сельскохозяйственной продукции страны. От верховьев Оби до верховьев Белой простирается зона лучших черноземов. Почти половина лесных ресурсов европейской части России сосредоточена в бассейне Волги и ее притоков.

Но из – за неумелого, неразумного, экологически безграмотного хозяйствования, ведомственного подхода к использованию природных богатств, к развитию промышленного и сельскохозяйственного производства экологическая ситуация в районе Волги приняла катастрофический характер.

Во многих местах Волга перегорожена глухими плотинами. Если полвека назад паводковые воды проходили от истоков до устья за 40 дней, то теперь этот путь занимает уже 500 суток. Двенадцати – кратное растяжение сроков водообмена грозит задыхающейся от загрязнения реке необратимыми последствиями.

Объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в бассейн Волги, составляет 37% общего объема образующихся на территории России. В районе крупных городов и промышленных предприятий верхней Волги высока загрязненность воды нефтепродуктами, особенно в акватории Рыбинска и Ярославля. В 1,3 раза превышен норматив биохимической потребности кислорода для рыбохозяйственных водоемов. Вода проявляет мутагенную активность, что подтвердили три разных биотеста. Неудовлетворительно качество воды верхневолжских водохранилищ (Иваньковского, Угличского, Рыбинского), а также Горьковского и Чебоксарского. В Куйбышевском и Саратовском водохранилищах содержание меди колеблется от 5 – 12 до 10 – 21 ПДК.

« Качество воды Оки у Серпухова, Каширы, Коломны также неудовлетворительно: среднегодовое содержание нефтепродуктов, аммонийного и нитратного азота, соединений меди составляет от 2 до 11 ПДК. Ниже впадения Москвы – реки качество воды а Оке еще более ухудшается, а уровень загрязненности Москвы – реки резко возрастает ниже сбросов Курьяновской и Люблинской станции аэрации. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в нижнем течении Москвы – реки составляют: нефтепродуктов и аммонийного азота – 3- 5 ПДК, нитратного азота – 5 – 10 ПДК.»¹

Результаты последних исследований ихтиологов из нескольких специализированных НИИ превзошли худшие прогнозы. На нескольких участках Москвы-реки и Оки у 100% выловленных рыб выявлены серьёзные генетические аномалии, больше всего мутантов попадается в водоёмах в районе Серпухова и Воскресенска. Специалистами зафиксировано несколько десятков аномалий. Рыбы здесь страдают не только циррозом печени и ожирением, как в Москве-реке, но и болезнями глаз: глаза вылезают из орбит и затем вообще отваливаются. Ещё одной наиболее часто встречающейся аномалией стало искривление скелета рыб. По предварительным данным, содержание токсинов в организме аномальных плотвы, лещей и рыб других пород превышает норму в десятки, а то и в сотни раз.

В устье Волги, в районе Астрахани, содержание фенолов, нефтепродуктов, соединений меди и цинка колеблется от 5 до 12 ПДК. Сокращение водообмена и одновременное увеличение объёма сточных вод предприятий промышленности и агропромышленного комплекса создали тяжёлую гидрохимическую обстановку. Возникла угроза гибели экосистем в дельте Волги, рыбы, растительного мира, нанесён ущерб здоровью людей.

Существенное отрицательное воздействие на экосистемы Волжского бассейна оказывают предприятия и организации агропромышленного комплекса. При длительном использовании минеральных удобрений в водные объекты поступило 20 % внесённого в почву азота и 5% фосфора. Среднегодовое количество вредных веществ, поступающих с сельскохозяйственных угодий в Волгу, превышает 400 тыс. тонн. На животноводческих комплексах, фермах и птицефабриках ежегодно образуется около 60 млн м ³ навозных стоков, значительная часть которых попадает в реки Волжского бассейна.

Основными причинами сложившейся ситуации являются систематические нарушения экологических и гигиенических нормативов, неучёт реальной экологической нагрузки при размешении предприятий, использование устаревших производственных технологий, строительство жилья и объектов соцкультбыта в санитарно-защитных зонах промышленных предприятий, низкий уровень производственной культуры и экологического образования населения.

Методы очистки сточных вод²

Методы очистки сточных вод разнообразны и постоянно совершенствуются. К основным относятся методы механической, физико-химической и биологической очистки, которые часто применяют совместно (комбинированный метод). Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию).

Захоронение радиоактивных веществ и других особо опасных отходов в глубинных слоях земной коры нельзя признать полностью безопасным. Новейший метод вводно-гелиевой съёмки позволил установить, что в земной коре имеются замедленные восходящие потоки воды, которыми токсиканты могут быть вынесены на поверхность (Яницкий, Пименов, 1976). Исследования по обезвреживанию опасных отходов производства продолжаются.

Метод механической очистки. Сточные воды наряду с растворёнными веществами часто содержат сор, волокна, пену, песок, другие грубодисперсные и мелкодиспенсерные примеси (твёрдые или жидкие). Твёрдые примеси размером больше 5 мм задерживаются решётками, более мелкие - ситами. Для сбора нефти и маслянистых продуктов применяют нефтеловушки и маслоуловители. Грубодисперсные примеси чаще всего выделяют отстаиванием и флотацией, мелкодиспенсерные – фильтрованием, осаждением в центробежном поле и т. д. Механические методы позволояют извлекать из сточных вод ценные примеси и использовать их затем в производстве.

Метод физико – химической очистки применяется для удаления из сточных вод растворённой примеси неорганических и органических веществ. Он включает в себя осаждение загрязнителей с помощью химических реагентов, применение для очистки гидролиза, электролиза, ионного обмена, адсорбции, коагуляции, хлорирования, озонирования и др. В последнее время всё большее распространение получает метод ионного обмена, с помощью которого из сточных вод удаляют ионы тяжёлых металлов, цианиды, радиоактивные вещества. Хлорирование используют для обеззараживания и дезодорации сточных вод, а также для разрушения содержащихся в них канцерогенных веществ (бензпирена). Озонирование – эффективный метод деструктивного разрушения поверхностно – активных веществ (ПАВ), особенно устойчивых к биологическому окислению.

Метод биологической очистки заключается в разрушении растворённых примесей органических веществ культурами микроорганизмов. Биологическая очистка сточных вод может проводиться в аэробных или анаэробных условиях. Аэробные методы, получившие наибольшее распространение, основаны на использовании аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимо присутствие в воде свободного кислорода. При анаэробной очистке, то есть без доступа кислорода воздуха, органические вещества разрушаются анаэробными микроорганизмами. Анаэробный метод (сбраживание) редко применяется для очистки сточных вод, а используется в основном для сбраживания осадков.

Исследование питьевой воды в г Торопце.

Реки Торопецкого района так же относятся к волжскому бассейну. В этом году, в сентябре, мы провели ряд исследования питьевой воды на территории г Торопца. Мы руководствовались следующими рассуждениями Дмитрия Ивановича Менделеева «…для верного суждения необходимы признаки не только качественные, но и количественные, т. е. измеримые. Когда некоторое свойство подлежит измерению, оно перестаёт носить характер произвольной субъективности и придаёт сравнению объективность»^3.

Как выяснилось, несмотря на большую удалённость от промышленных центров (430км), по некоторым показателям даже у нас существует предельная ПДК.

В качестве исследуемых были взяты пробы воды на 6 объектах. Перечислим их:

1. Кран х\в ул Калинина 55-17

2. Кран х\в ул Калинина 55-38

3. Кран х\ в ул Калинина 55-44

4. Колонка по ул Шевченко д 60

5. Колонка перекрёсток 1 ул Шевченко-ул 1 Маая

6. Колонка перекрёсток 2 ул Шевченко- ул 1Мая \рядом с МСЗ

Мы решили исследовать качество воды по следующим показателям:

запах, привкус, осадок, общая жёсткость, хлориды, йод, медь, цветность, мутность, железо, сульфаты, фтор, рН, алюминий.

Методы исследований

Запах и привкус определялись методом органолептики, полученные результаты сравнивались с требованиями ГОСТ 3351

Привкус исследовался индивидуальными органами осязания

Осадок,или общая минерализация исследовались методом гравиметрии, результат сравнивался с требованиями ГОСТ 18164

Общая жёсткость способом титрометрии, сравнивались с ГОСТ 4151

Хлориды и йод исследовались титриметрией, показатели сравнивались с ГОСТ 4245

Медь исследовалась фотометрией, сравнивалась с ГОСТ 4388

Цветность и мутность – фотометрией, по ГОСТ 3351

Железо –фотометрией по ГОСТ 4011

Сульфаты -ионной хромотографией ГОСТ 4389

Фтор-фотометрией, ГОСТ 4386

Водородный показатель измерялся рН-методом, с погрешностью не более 0,1рН

Алюминий –фотометрией по ГОСТ 18165

Результаты исследований мы разнесли по таблицам

Таблица объект №1

Таблица объект №2

Таблица объект №3

Таблица объект №4

Таблица объект №5

Таблица объект №6

И тут мы столкнулись с проблемой огромного количества данных, которые очекнь трудно проанализировать. НО! Мы знакомы с наследием Дмитрия Ивановича! А он утверждал:« Разобраться в сложном деле нельзя, однако, иначе, как разделив его на части, сгруппировав сходственное и изучая части как с качественной, так по возможности и с количественной стороны, и затем, составляя на этих основаниях гипотезы и предварительные толкования действительности, что одно даёт возможность предугадывать предстоящее, в чём никак нельзя избежать субъективности, т. е. личного мировоззрения»⁴

Следуя совету мы , разделив на части, сгруппировали, иными словами, составили графики по каждому из исследуемых показателей. И, действительно, казалось бы разделив данные, напротив получили целостную картину позволяющую визуально сравнивать различные показатели. Вот что у нас получилось

ГРАФИК изменения параметров жёсткости воды по 6 исследуемым объектам

По данному графику видно, что общая жёсткость воды, измеряемая в Мг-экв\л на всех 6 объектах не превышает допустимый уровень

ГРАФИК изменения содержания хлоридов по 6 исследуемым объектам

По графику содержания хлоридов измеряемых в Мг/л мы видим, что содержание данных ионов также не превышает допустимый ГОСТом уровень на всех 6 объектах.

ГРАФИК изменения цветности воды по 6 исследуемым объектам А на этом графике мы видим, что показатель цветности на объекте №2 превышает допустимый по ГОСТу в 3 раза

ГРАФИК изменения мутности воды

На этом же объекте превышен и показатель мутности. Он превышен в 3 раза. Не всё с этим показателем благополучно и на объекте №1, но на нём отклонения не значительны.

ГРАФИК изменения содержания ионов железа

Мы видим что на данном графике превышена норма железа в 4 раза.

ГРАФИК изменения содержания сульфат -ионов

По этому графику мы видим, что содержание сульфат- ионов на всех 6 объектах в норме.

ГРАФИК изменения содержания ионов фтора

По графику мы можем сказать, что содержание фтора на всех объектах находится в норме

ГРАФИК изменения водородного показателя

И по этому графику видно, что водородный показатель находится в норме.

В результате исследований оказалось, что проба воды не соответствует требованиям качества

На объекте №1

Жёсткость общая превышает ПДК до 2 раз. Цветность выше ПДК до 2 раз.

На объекте №2

Количество ионов железа выше ПДК в 4 раза. Жёсткость общая, мутность – ПДК превышает в 2 раза. Цветность превышает ПДК в 3 раза

На объекте №3 все показатели в норме

На объекте №4

Количество ионов железа превышает ПДК до 2 раз

На объекте №5

Количество ионов железа превышает ПДК в 2 раза.

На объекте №6 все показатели в норме .

Подведение итогов исследований

В результате исследования выяснилось, что, конечно вода в нашем районе несравнимо чище, чем в Волге, но существуют существенные нарушения по предельно допустимым нормам. Предельно допустимые нормы нарушены по показателям цветности, мутности воды, а так же по избыточному содержанию в воде ионов железа.. Грубодисперсные примеси, как мы писали в нашем исследовании в главе «Методы очистки сточных вод», выделяются отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные - фильтрованием. Мы выдвинули гипотезу. Опять же руководствуясь идеей Дмитрия Ивановича Менделеева «… миросозерцание составляется не из одного знания главных данных науки, не только из совокупности общепринятых точных выводов, но и из ряда гипотез, объясняющих и вызывающих ещё не точно известные отношения и явления. В этом смысле миросозерцание меняется не только со временем, но и с лицами, носит на себе печать творчества.»⁵

Надеемся наша гипотеза , не смотря ни на что,будет верной. Так вот мы предполагаем, что возникшие отклонения в качестве воды напрямую связаны с качеством водопроводной системы, существующей в городе. Системе железных труб, проложенных под землёй более 50 лет. Там, где произошла частичная модернизация водопровода, а именно – смена железных труб на пластиковые, там и показатели воды в норме, как, например, на объекте №5.

Однако, в чём же решение проблемы конкретной для нашего города? В масштабной реконструкции системы водопровода?. Для бюджета нашего города это космические расходы. Возможно студенты химического факультета ТГУ сконструируют чудо-фильтры? Это просьба и в то же время вопрос, а так же поле деятельности, где можно было бы проявить творческую фантазию лицам, имеющим отличное от нашего миросозерцание.

15