Научно-проектная работа по теме Свойства воды. Исследование проб воды на территории Кожевниковского района

ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

«МОЙ ВКЛАД В ВЕЛИЧИЕ РОССИИ»

Направление работы:

ЭКОЛОГИЯ

Тема:

Свойства воды. Исследование проб воды на территории Кожевниковского района

Автор: Дегтярёва Анастасия Николаевна

Научный руководитель: Монастырева Галина Васильевна

Кильб Алла Эдуардовна

Место выполнения работы:

ОГБПОУ «Кожевниковский техникум агробизнеса»

2019

Введение

Чтобы добиться высокого результата в обучении, необходимо научиться мыслить, находить и решать проблемы, используя для этой цели знания из разных областей, коммуникативные и информационно- технологические умения.

Изменения, которые происходят в современном обществе, требуют корректировки не только содержательных, но и методических и технологических аспектов образования.

В работе нашей группы приоритетной стала проектно-исследовательская деятельность. Одним из проектов является исследовательская работа «Свойства воды. Исследование проб воды на территории Кожевниковского района».

Были определены основные цели проекта:

• Изучение свойств воды;

• Изучение экологических проблем, связанных с загрязнением природных вод;

• Освоение колорометрического и других способов анализа воды.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:

• Изучить литературные источники о свойствах воды и экологических проблемах;

• Практически ознакомиться с методикой определения жёсткости воды и pH;

• Провести анализ питьевой воды из различных источников на территории Кожевниковского района;

Теоретическая часть.

Вода и ее профессии.

Вода – самое распространенное вещество на Земле: три четверти поверхности планеты покрыто морями, океанами, реками, ледниками. Вода в больших количествах содержится в земной коре. Общее содержание воды на земном шаре составляет около 16 млрд км³ – 0,25% массы планеты. 13 млрд км³ рассредоточено в глубинных слоях. Большая часть оставшейся разницы входит в состав горных пород и минералов. 1385 млрд км³ составляет гидросферу Земли. Значительные количества воды содержит атмосфера. В ней постоянно находится в виде водяного пара 13000 км³ воды. Помимо того, вода входит в состав горных пород и минералов (глина, гипс), в состав почвы, находится во всех растительных и животных организмах, достигая в некоторых случаях 99% их веса.

Значительная часть воды на нашей планете скрыта под её поверхностью. Лишь относительно малая доля воды выходит наверх, то в виде тихих лесных ключей, то в виде горных ручейков или бурных пароводяных фонтанов-гейзеров.

Вода – одно из наиболее важных веществ на Земле. Можно сказать, что всё живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог баы прожить не более 2-3 дней. За 60 лет человек в среднем выпивает 50 т воды – целую железнодорожную цистерну. Для обеспечения нормально существования человек должен вводить в организм воды больше в 2 раза по весу, чем питательных веществ. Если количество воды в человеческом теле уменьшается на 1-2% (0,5 л) – человек испытывает, лишь жажду; на 5% (2-2,5л) – кожа сморщивается, во рту «пересыхает», сознание затемняется; на 14-15% (7-8 л) – человек умирает.

Вода имеет первостепенное значение и для химических реакций, в частности биохимических. Древнее положение алхимиков: «тела не действуют, пока не растворены» - в значительной степени справедливо.

Кровь человека по химическому составу близка к морской воде (относительное содержание элементов в %)

Соленость крови человека около 1 % - это солёность воды средней части Балтийского моря. При заболеваниях, когда организм сильно обезвоживается или при потери крови, вводят под кожу физиологический раствор – 0,85% -й раствор хлорида натрия. Так мы носим в своём теле следы морского происхождения. Температура нашего тела (36,6 ⁰ С) не случайно, а связано со свойствами воды: при более высокой температуре увеличивается способность воды к химическим реакциям, нарушается строгий порядок строения нуклеиновых кислот, определяющих наследственность, возникает уродство, болезненные отклонения и т.д.

Все живые существа на земле содержат воду в большем или меньшем количествах. Например, медуза содержит 97% воды.

Человек весом 70 кг содержит до 4 вёдер воды (45-50 кг), включая ткани и кости. А трёхдневный зародыш – 97%, восьмимесячный – 81%, новорождённый – 80%, годовалый – 66%.

Все жизненные процессы в человеческом организме протекают с участием воды. С водой удаляются из нашего организма ядовитые шлаки; слёзы, состоящие на 99% из воды, непрерывно увлажняют глаза, смывая с них пылевые частицы.

Почки пропускают и очищают от ядовитых продуктов за сутки 2 м³ крови. Если мы обратимся к животному и растительному миру, то распределение воды в них такое: меньше всего воды содержат мхи, лишайники – 5-7% от веса; злаки – 12-14%, насекомые – 46-65%, млекопитающие – 60-65%, рыбы – 70%, картофель – 80%, яблоки, груши – 85%, огурцы, помидоры, грибы – 90-95%.

Вода природная широко используется в трёх важнейших областях – сельском хозяйстве, в энергетике, на водном транспорте. Но у неё есть и другие профессии.

• Вода – целитель. При купании вода благоприятно влияет на кожный покров, улучшает кровообращение. Древние греки изобразили богиню здоровья Гигиею в виде прекрасной молодой женщины с чашей воды в руке (от имени богини образовано слово «гигиена»).

• Вода – землекоп. Гидромониторы (водомёты) – это водяные пушки, через которые подаётся струя воды под давлением 6-12атм., легко размывает породы.

• Вода – измеритель. Водяные часы (клепсидра) использовались в Греции, Риме для измерения. Вот из глубокой древности дошло до нас выражение «Ваше время истекло». Вода использована и для измерения количества тепла в калориях. Так один грамм чистой воды при нагревании на 1⁰С и есть калория.

• Вода – тушит пожары. Вода не горит, она уже сгорела, она как бы зола водорода, то есть мы заливаем горящие предметы уже сгоревшей водой.

• Вода – взрывает. При замерзании вода расширяется. В камни (валуны) заливает воду, она замерзает и взрывает их. Набухают и растительные ткани, например, горох: давление развивается при набухании бобов до 400атм. Известен случай: в Черном море сел на камни пароход, в трюмах которого был горох. В трюм проникла вода, горох разбух и разорвал пароход.

• Вода и политика. Границы государств проходят через моря. В России 40 тыс. км. морских границ проходят по 14 морям.

• Вода и оборона. Наши предки основывали города на берегах рек и ставили Кремль или укрепление под прикрытием реки. Такого положение Московского Кремля на Москве-реке. Примером использования гидрологической обстановки в военных целях является обход частями Красной Армии позиций белых под Перекопом в ноябре 1920г. по заливу Сиваш, в котором обнаружилось илистое дно, благодаря сгонному ветру.

• Вода и магия. В христианском обряде крещения воде приписываются магические свойства «очищения» от злых духов. Вода применяется и для гадания. И сейчас часто говорят о человеке, предугадавшем события: «Как в воду глядел».

• Вода угрожает. Если воды катастрофически мало или много, наступают стихийные бедствия – засухи, наводнения.

«Живая» и «мертвая» вода.

Вспомним русские сказки. Живая вода – это молодость, здоровье, жизнь; мёртвая вода – это смерть. Подобие живой и мёртвой воды существует в природе. Живая животворная вода – это вода, образовавшаяся от растаявшего снега или льда. Мёртвая – это тяжёлая вода. Д₂О с t кипения = 101,4⁰С, t замерзания = +3,8⁰С, плотностью 1,1 г/см³, она хуже растворяет соли, в ней замедлены химические реакции (в 5 раз), семена, смоченные этой водой, не прорастают.

«Живая» вода – талая вода, обладающая целебными свойствами, с сохранением в ней структуры льда, более рыхлой, чем в жидкой воде. Берёзовый сок, собираемый ранней весной, представляет собой талую воду, прошедшую через живые клетки и обогатившуюся витаминами. Может быть, он поэтому и целебен? Активное биологическое воздействие «живой» воды впервые было обнаружено в Арктике, когда при таянии льда было замечено интенсивное развитие планктонов. Вода тающего льда (и, конечно, снега) увеличивает в 1,5-2 раза урожайность сельскохозяйственных культур, прирост молодняка оказывает омолаживающее действие на организм как животных, так и человека. В талой воде сохраняются очаги ледяных структур. Это, своего рода, «память» воды. Дело в том, что ледяная структура воды более рыхлая, и в пустоты ледяной решётки идеально укладываются биомолекулы без их повреждения, с сохранением потенциальных жизненных функций.

При употреблении свежей талой воды льдоподобной структуры размером 20 ангстрем свободно проходят через стенки пищеварительного тракта, и могут поступить в различные органы человека, производя выздоравливающее и омолаживающее воздействие на весь организм. В то же время, установлено, что если растопить снег и вскипятить полученную из него талую воду, то она теряет стимулирующее действие.

Серебряная вода – это тоже вид живой воды. Применялась в глубокой древности. Во всяком случае, ещё 2,5 тысячи лет назад персидский царь Кир во время походов пользовался водой, сохраняемой в серебряных сосудах. В Индии обезвреживали воду, погружая в неё раскаленное серебро. Действительно, опыт тысячелетий показал, что вода, в течении некоторого времени находившаяся в серебряном сосуде, перелитая затем и хранившаяся в течении года, не портилась.

Научные исследования серебряной воды впервые были подготовлены в Швейцарии ботаником Негели в конце XIX века. В XX во многих странах было проведено множество работ по изучению эффективных способов получения серебряной воды для самых разнообразных целей. В настоящее время в разных странах изготавливаются фабричные ионаторы для получения больших количеств серебряной воды различных концентраций.

Ионы серебра обладают антимикробным действием. Серебряная вода с успехом применялась для обеззараживания питьевых вод. Электролитический раствор серебра может применяться для консервирования молока, сливочного масла, меланжа, маргарина, для повышения стойкости некоторых микстур, для ускорения процесса старения вин, улучшения их вкусового качества. Серебряная вода служит эффективным лечебным средством при воспалительных и гнойных процессах, вызванным бактериальным заражением, а так же при лечении желудочно-кишечных заболеваний, язвенной болезни, воспалительных процессов носоглотки, глаз, ожогов и т.д. Серебряная вода применяется также в ветеринарии для профилактических и лечебных целей.

Есть и ещё один вид воды – омагниченная. Такую воду получают путём пропускания через магниты, вмонтированные в трубопровод, по которому течет вода. Вода при этом изменяет свои физико-химические свойства: скорость химических реакций в ней увеличивается, ускоряется кристаллизация растворённых веществ, увеличивается коагуляция.

Таким образом, самое удивительное вещество на Земле – вода таит в себе ещё много неизвестных человеку свойств, которые наука должна изучить и использовать на благо человечества.

Вода как хранитель энергии.

Рассмотрим существенную роль воды как хранителя и распространителя солнечной энергии на Земле. В этой роли вода выступает во всех трёх состояниях – твёрдом, жидком газообразном. В виде пара в атмосфере, то конденсирующегося в капельки, то снова испаряющегося, вода является главным создателем климата и ежедневной погоды. В виде жидкости в морях и океанах вода выступает как гигантский термостат, как регулятор тепла на всём земном шаре. Рассмотрим непрерывный и бесконечный процесс циркуляции воды – из океана в воздух, из воздуха – в почву, из почвы – в реки, из рек – снова в океан. Процесс, который называется круговоротом воды в природе. Ежедневно с поверхностей океанов и морей испаряется около 320000 км² воды. Около 60000 км² воды испаряется с суши, а так же с водой поверхности озёр и рек. Таким образом, ежегодно в общей сложности около 380000 км² воды уносится в атмосферу, чтобы превратиться в 380000 км² осадков, потому что за каждый год количество испарившейся воды в точности до последней капли соответствует количеству осадков, выпавших в виде дождя или снега. Как известно, 1 грамм воды, испаряясь, поглощает около 600 кал. тепла. Можно образно представить себе, что он уносит с собой эту тепловую энергию в воздух. Рассеянные в воздухе молекулы воды обычно включаются в мировую систему циркуляции, обусловленную неравномерным распределением солнечной энергии на Земле. Наибольшее количество энергии на земном шаре получает экваториальная область; по мере движения от этой серединной области к северу и югу, количество поступающей солнечной энергии уменьшается. По этому в тропиках испарение значительно сильнее и воздух теплее, чем где бы то ни было. И дело не только в том, что в тропиках в воздух поступает больше влаги, но ещё и в том, что эта влага поднимается над тропическими морями и землями выше, чем в умеренных широтах. На большой высоте тёплый поднявшийся воздух растекается к северу и югу, постепенно опускаясь к поверхности земли по мере остывания и становясь всё плотнее и плотнее, пока он не встретится с воздушными из полярных районов.

В то время как тропический воздух нагревается и насыщается влагой, другой процесс происходит в высокоширотных районах. Там косые лучи солнца никогда не нагревают земной поверхности, и она сильно охлаждается вследствие лучеиспускания.

Воздух, соприкасаясь с той холодной поверхностью, становится морозным и очень плотным. Спустя несколько дней или недель холодный воздух становится устойчивым, и начинает медленно двигаться в более низкие широты. Вскоре две разнородные воздушные массы – холодного плотного арктического воздуха и тёплого влажного тропического – вступают в единоборство. Арктический воздух, продвигаясь в более низкие широты, ползёт по земле и втискивается или вклинивается под наступающий тёплый воздух. Тёплый воздух оказывается вынужденным снова подняться вверх, где температура значительно ниже, чем в тропиках.

В конце концов, мириады молекул воды, испарившиеся с поверхности тропических морей, уже не могут оставаться рассеянными в газообразном состоянии. Они переходят в жидкую фазу, конденсируясь вокруг так называемых ядер конденсации – мельчайших частиц соли или пыли, плавающих в атмосфере. Каждый грамм конденсировавшейся воды отдаёт воздуху около 600 кал. Тепловой энергии. Высвобождение этой тепловой энергии очень существенно для образования циклонов или областей пониженного давления, возникающих вдоль поверхностей раздела холодных и тёплых воздушных масс, то есть, вдоль холодных фронтов. Образование и развитие циклонов является составной частью общего ложного механизма, посредством которого солнечная энергия, поступающая на различные участки поверхности земли, в неравных количествах перераспределяется по ней более равномерно. Без такого переноса энергии человек мог бы заселить лишь очень небольшую часть суши, и климат большинства районов земного шара был бы невыносим для людей вследствие чрезмерной жары или страшного холода.

Но испарившаяся вода, участвующая в атмосферной циркуляции, ни в коем случае не является единственным переносчиком накопленного тепла. Вода, оставшаяся в жидком состоянии в океане, тоже принимает участие в переносе солнечной энергии на тысячи километров. Хотя это и трудно доказать непосредственными наблюдениями, но в океанах существуют конвекционные течения. Нагретые экваториальные воды медленно движутся к полюсам, в то время как под ними плотные холодные полярные воды перемещаются по дну океана к тропикам. Перейдя в более тёплые широты, эти холодные воды постепенно поднимаются к поверхности, замещая водные массы, уходящие к полюсам. Поднявшись в зону освещения солнечными лучами, эти воды нагреваются.

Свойства воды.

Вода удивительна не только многообразием изотопных форм молекулы и не только надеждами, которые связаны с ней, как с неиссякаемым источником энергии будущего, но и своими самыми обычными свойствами.

Теперь известно, что молекула воды имеет уголковое строение.

Хорошо изучено и измерено взаимное расположение ядер атомов водорода и кислорода и расстояние между ними.

Сколько молекул воды в океане? Одна. И этот ответ не совсем шутка. Вода – вещество особенное. Благодаря своеобразному строению отдельные молекулы взаимодействуют между собой. Возникает особая химическая связь вследствие того, что каждый из атомов водорода одной молекулы оттягивает к себе электроны атомов кислорода в соседних молекулах. За счёт такой водородной связи каждая молекула воды оказывается довольно прочно связанной с четырьмя другими соседними молекулами.

Все отдельные молекулы Н₂О в воде оказываются связанными в единую сплошную пространственную сетку – в одну гигантскую молекулу. Поэтому вполне оправдано утверждение некоторых учёных, что весь океан – это одна молекула. Но не следует понимать это суждение слишком буквально. Хотя все молекулы воды в воде и связываются между собой водородными связями, они в то же время находятся в очень сложном подвижном равновесии, сохраняя индивидуальные свойства и единичные молекулы и образуя сложные агрегаты.

Распадаются ли в воде на ионы её собственные молекулы? Да, распадаются. Молекулы воды очень прочны, но всё же очень небольшая часть их диссоциирует на ионы Н₂О = Н⁺ + ОН^- . При этом из каждого миллиарда молекул воды при обычной температуре диссоциировано только две молекулы.

Свободный протон Н⁺ конечно может существовать в водной среде: ион водорода немедленно присоединяется к молекуле воды и образует ион гидроксония Н₃О⁺ .

Учёные установили, что если воду нагреть до 900⁰С, (давление при этом должно быть не менее 15 Гпа), то наступит такое удивительное состояние воды, при котором в ней не останется ни одной молекулы воды, все они распадутся на ионы.

Может ли вода гореть? Может. Вода неплохо горит в атмосфере свободного фтора.

А сухой вода может быть? Оказывается, может. Недавно учёные сумели приготовить сухую воду. К обычной воде прибавили порошок кремниевой кислоты. Вода сразу становится сухой и сыпучей. Её можно пересыпать, перевозить в пакетах; даже на ощупь она не влажная, а сухая и холодная.

Запасы воды на Земле.

Гидрологи в шутку называют Землю мокрым шаром во влажной оболочке. Да, воды на Земле много – 1454 км³, но у этого океана на долю пресной воды, не считая недоступных для водопровода полярных льдов, приходится всего 0,3%. Эти крохи люди уже давно бы израсходовали, если бы на планете не шёл вечный круговорот воды. Например, вода в речных руслах мира сменяется 32 раза в год. Через 10 лет обновляется вода в пресных озёрах. Ещё медленнее сменяются подземные воды. Для этого требуются пять тысячелетий.

Испокон веков идут дожди, тает снег, испаряется роса, текут реки. Другими словами, вечен круговорот воды. Если подсчитать все элементы баланса пресных вод, то окажется, что водных ресурсов в России не так уж и много. У нас, например, подземный сток на единицу площади в два раза меньше, чем в среднем для суши, а почвенной влаги меньше в 1,6 раза. Именно поэтому столь маловодно большинство рек России в межень, когда они в сухое или холодное время пополняются за счёт подземных вод.

Особенно печально то, что водные ресурсы неравномерно распределены по территории. На долю самых населённых и экономически развитых частей страны приходится лишь четверть всех пресных вод. Тем не менее наша страна достаточно обеспечена водой. Нужно только преобразовать её естественный круговорот, усилить его поглотительные звенья (например, подземный сток) за счёт неблагоприятных звеньев (подводного стока). И тогда воды нам хватит надолго, практически навсегда. Ведь люди обычно используют нестационарные запасы воды, пресную воду, формируемую круговоротом.

Гидросферу – водную оболочку земного шара образуют примерно 1,5 миллиарда км³ воды. Почти всё это количество содержится в Мировом океане. Он занимает около 70% всей земной поверхности, его площадь – свыше 360 миллионов км³.

На суше воды совсем немного: всего около 90 миллионов км³. Из них более 60 миллионов км³ находится под землёй, почти всё это солёные воды. Около 25 миллионов км твёрдой воды лежит в горных и ледниковых районах: в Арктике, в Гренландии, в Антарктиде.

Беда, как считают многие учёные, если нагорные льды вдруг начнут таять, - уровень мирового океана тогда поднимется более чем на 50 м, и под водой скроются огромные пространства суши. Бедствия будут неисчислимые. Метеорологи утверждают, что такое глобальное таяние льдов может начаться, если средняя температура на Земле поднимется всего лишь на 2⁰С. Ледники занимают около 10% поверхности суши. Кроме того, на площади около 16 миллионов км² находится область вечной мерзлоты, где всегда сохраняется подпочвенный слой льда, составляющий приблизительно 500 000 км³ воды.

Во всех озёрах, болотах, созданных человеком водохранилищах и в почве содержится 500 000 км³ воды.

Вода присутствует и в атмосфере. В воздухе всегда, даже в самых безводных пустынях, где нет ни капли воды и никогда не идёт дождь, и то находится немало водных паров. Кроме того, по небу плывут облака, собираются тучи, идёт снег, льют дожди, над землёй стелются туманы. Все эти запасы воды в атмосфере составляют всего лишь 14 000 км³.

Вот и всё, что можно сказать о запасах воды на земле и о том, где и как она распределена. К этому следует добавить, что вода на Земле никогда не остаётся неподвижной.

В природе всегда существует вечный круговорот воды, связывающий воедино все водные ресурсы нашей планеты, где бы они не находились: в атмосфере, гидросфере, биосфере.

Круговорот воды на Земле происходит за счёт энергии Солнца.

Вода испаряется под действием воздушных течений и разносится по всему свету, конденсируется, выпадает на земную поверхность, снова возвращается – стекает в Океан, и так без конца

Каждый год с поверхности Океана и с поверхности материков испаряется 520 000 км³ воды, и вся она выпадает обратно в виде осадков – дождя или снега. Причём, большая часть сразу попадает обратно в Океан – 410,5 тысяч км³, а остальное количество – 109,5 тысяч км³ орошает сушу, обеспечивая существование всего живого. Всего только 37,4 тысяч км³ стекает в течение года по руслам всех рек на всём свете обратно в Океан. Остальное испаряется снова. При этом более 1/3 воды с суши испаряется растениями.

Почему же воды на Земле очень мало, когда её так много?

Вот этот вопрос особенно важен. В самом деле, много воды на Земле или мало?

Только одни реки выносят в Мировой океан каждый год около 40 000 км³ воды. Значит, годовой сток рек может обеспечить питьевой водой всех людей на Земле, по меньшей мере, на 25 000 лет. Разве это мало?

Да, конечно, очень мало. Но дело в том, что человеку нужно воды тоже очень много. Его потребности в воде уже стали сравнимыми с возобновляемыми ресурсами пресной воды на планете. Человеку нужна хорошая, чистая пресная вода. Без неё он жить не может.

Сколько же нужно воды обществу? На что это драгоценное вещество тратит человек? Уже теперь, в наши дни, люди каждый год забирают из рек и озёр для своих нужд приблизительно 2 000 км³ пресной воды, что составляет около 1/20 части годового стока всех рек земного шара или около 13% их устойчивого стока.

Больше всего воды расходуется на орошаемое земледелие. В засушливых зонах часто значительная доля воды огромных рек расходуется на орошение полей. Из бурной и капризной реки Сырдарьи на орошение полей Казахстана расходуется 2/3 годового стока, а до Аральского моря доходит едва 1/3.

Для целей водоснабжения из рек земного шара извлекается 150 км³ воды. Она идёт на бытовые нужды и на снабжение промышленности. Этот расход, с первого взгляда, кажется незначительным – он составляет всего лишь 1% от устойчивого годового стока и, казалось бы, можно не опасаться истощения водных ресурсов, но, к сожалению, это не так… Перед человечеством встаёт совершенно реальная угроза жестокого водного голода.

Дело в том, что кроме 150 000 км³ воды, что люди извлекают из рек для водоснабжения, расходуется ещё 400-500 км³ воды, забираемой из озёр и рек и из подземных источников. А всего же для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всём мире расходуется почти 600 км³ пресной воды.

Из того огромного количества расходуется безвозвратно всего только 150 км³ воды, а остальная отработанная загрязнённая сточная вода поступает обратно в реки и водоёмы, отравляя их и делая непригодными для человека и жизни. Для того чтобы обезвредить сточные воды, необходимо их предварительно тщательно очистить, а потом ещё разбавить чистой природной водой приблизительно в 10 раз, а неочищенные сточные воды необходимо разбавить перед сбросом в реки и водоёмы в 20-60 раз. На это в мире расходуется около 6 000 км³ воды.

Сопоставив этот расход с величиной мирового устойчивого стока рек, нетрудно почувствовать страшную угрозу призрака водного голода. Встающего перед человечеством.

Уже теперь на обезвреживание загрязнённых и бытовых сточных вод расходуется почти 40% всего устойчивого мирового стока пресной воды, что втрое больше её расхода на все нужды человечества.

Водный кризис угрожает обществу не потому, что на Земле не хватает воды, а потому, что своей деятельностью человек при существующей технологии, при современной организации промышленного производства вынужден загрязнять и портить огромные количества природной чистой воды.

Экологическое состояние воды; проблемы чистой воды в Кожевниковском районе.

Вода на нашей планете изменяется как и вся окружающая среда, но вода – это и источник жизни, и среда, в которой протекают все жизненные процессы, и растворитель, выносящий из организма вредные его отходы и вносящий нужные ему вещества.

Деятельность человеческого общества немыслима без воды. В прошлом, как правило, потребности в воде удовлетворились за счёт использования естественных источников, причём несбалансированное водоснабжение было одной из причин, приводивших к гибели целые цивилизации. В наше время государства пытаются контролировать использование водных ресурсов и разрабатывают систему мероприятий по их охране от истощения. Рост техники позволяет всё лучше и полнее осваивать водные ресурсы планеты.

Говоря о водном транспорте, надо отметить, что он является просто инертным водопользователем. Речные и морские суда в известной степени загрязняют воду, в первую очередь, нефтепродуктами. Ещё более интенсивно загрязняются водоёмы при лесосплаве.

Воды же Мирового океана содержат миллиарды тонн калия, рубидия, урана, тория и радия.

Вредные вещества, особенно обладающие длительным периодом полураспада, постепенно становятся постоянными компонентами морской воды и всё более влияют на её качество и биологическую продуктивность Мирового океана.

Иногда, казалось бы, довольно безобидные отходы, попадающие в море по халатности людей, вызывают вредные последствия. Десятки миллионов бутылок и пакетов из синтетических материалов используются для обитания различными рачками, моллюсками, водорослями. Течение переносит их на новые участки, приводя зачастую к неблагоприятным нарушениям уже сложившихся экологических систем, к нежелательному сдвигу природного равновесия.

Влияние человека на Океан заключается не только в физическом уничтожении тех или иных его представителей, но и в количественном изменении состава. В поверхностных слоях морской воды, в \морской пене в сотни и тысячи раз выше, чем на глубине, содержание радиоактивных изотопов, в сто тысяч раз больше содержание ДДТ и прочих ядохимикатов. Целые реки синтетических моющих веществ, сливаемых в моря, скапливаются у поверхности, губя молодь и водоросли, блокируя процесс природного самоочищения.

Уже во второй половине XX века перед человечеством встала проблема нехватки чистой питьевой воды. Естествен, острый дефицит стали испытывать, прежде всего, промышленно развитые страны.

Когда-то можно было безбоязненно брать воду из рек, их притоки уже не те, и пить из них без специальной отчистки не позволят врачи. А во многих индустриальных странах не то, что не попьёшь, но и не искупаешься. На берегах рек, озёр стоят предостерегающие щиты с надписями: «Купаться запрещено!». Но и без предупреждения один лишь вид прибрежных вод с отбросами и нефтяной плёнкой не вызывает «пляжных настроений».

«Водная» проблема, «Водный» голод «Водный кризис» - этими подобными и тревожными заголовками полны в последние годы газеты и журналы мира. Как не тревожиться, если появление всё новых химических веществ в отходах производства, смытые дождями с полей удобрения и ядохимикаты, приводят к резкому увеличению количества стоков, содержащих вещества , опасные для всего живого.

Как не тревожиться, если медики сигнализируют: от болезней, вызванных нехваткой чистой питьевой воды, на земном шаре страдает свыше 800 миллионов человек! Как не тревожиться, если тонна нефти, растекаясь по поверхности водоёма, образует плёнку площадью 12 км², и это препятствует проникновению в толщу воды кислорода, а ведь он так нужен для жизни рыб, для процесса самоочищения водоёмов. Как не тревожиться, если в мировой океан со сточными водами городов, нефтеперерабатывающих заводов и в результате аварий установок по добыче нефти и танкеров ежегодно поступает до 13 миллионов тонн нефти? За такой же период стоки «поставляют» в моря до 6 тонн ртути – сильнейшего яда, который очень трудно вывести из организма.

Растущее вмешательство человека в природу, непродуманная, а порой бесхозяйственная деятельность людей приводит к необратимым экологическим и биологическим последствиям, к резкому ухудшению качества состояния окружающей среды. Результатом такого воздействия общества на природу являются истощение её ресурсов и загрязнение.

Поверхностные водоемы (реки и озера) Кожевниковского района - пресные, в основном, естественного происхожде­ния. Основной водной артерией Кожевниковского района является р. Обь. Все реки явля­ются притоками разного порядка р. Оби. Использо­вание подземных вод в хозяйстве района самое разноо­бразное в зависимости от потребностей, назначения, ка­чества, ресурсов. Наиболее широко они используются при организации хозяйственно питьевого водоснабжения. Первостепенное значение в этой отрасли имеет палеогено­вый водоносный комплекс в силу его повсеместного рас­пространения на основной территории Томской области, огромных ресурсов, надежной защищенности от загряз­нения подземных вод со стороны дневной поверхности, устойчивого качества питьевой воды, простых методи­ческих приемов при поисках и разведке.

Обеспеченность населения района ресурсами подзем­ных вод питьевого качества неограничена. Текущая потреб­ность хозяйственно питьевых вод на ближайшие 5—10 лет (до 2010 г.) не превышает 500 тыс. м³/сут, что составляет не более 1 % от суммарных прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод (ПЭРПВ) только палеогенового водоносного комплекса и обводненной зоны трещинова-тости палеозойских пород.

Подземные воды в отложениях неоген четвертичного, палеогенового и мелового возраста на территории Кожевниковского района, в большинстве случаев не соответствуют требо­ваниям санитарных норм и правил (СанПиН 2.1.4.1074-01) Госкомсанэпидемнадзора России из- за характерных для Западной Сибири природных условий формирования их химического состава. В водах повышено содержание железа, кремния, марганца, бромидов, но повсеместно очень низкие концентрации фтора. Подземные воды об­ладают повышенной мутностью и нередко цветностью, так как в них присутствует повышенные концентрации раство­ренных органических веществ гумидного типа.

Водные ресурсы Кожевниковского района используются путем потребления воды в хозяйствен­но питьевых, производственных, сельскохозяйственных и других целях, для отведения сточных вод, в качестве транспортных путей.

Экологическую обстановку в мире можно сравнить с тем, что ожидало бы планету в случае термоядерного конфликта. Экологический фронт проходит по самому переднему краю борьбы за выживание человечества наравне с разоружением, урегулирование региональных конфликтов, преодолением экономической отсталости. В экологической работе не может быть места благодушию и самоуспокоенности.

Практическая часть

1.Анализ проб воды на территории Кожевниковского района

(Практическое определение жёсткости воды, её pH в различных источниках на территории Кожевниковского района.)

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 проводится в следующей последовательности:

1. В пробирку наливают 5 мл испытуемой жидкости и 0,5 см³ (мл) универсального индикатора. Перемешивают содержимое пробирки.

2. После этого определяют рН испытуемой жидкости путём сопоставления её окраски с окраской эталонов стандартной шкалы следующим образом:

1-й способ:

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

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

2-й способ:

• Сравнение окраски испытуемой жидкости с окраской эталонов можно производить и в компараторе. В этом случае пробирку с испытуемой жидкостью помещают в среднее переднее гнездо компаратора, а в крайние гнёзда вставляют пробирки-эталоны с близкой окраской.

• Сравнение окрасок производят на белом фоне. Величина рН используемой жидкости будет та, которая обозначена на пробирке-эталоне ближе всех подходившей по окраске. Если окраска испытуемой жидкости является промежуточной между окрасками двух рядом располагающихся в стандартной шкале приборов, то берут среднее из значений рН, обозначенных на приборах-эталонах.

Прибор позволяет определить реакцию испытуемой жидкости с точностью до 0,1 рН. При колорометрическом измерении рН испытуемая жидкость должна быть прозрачной, а пробирки чистыми.

Воспользовавшись данной инструкцией, исследовали воду из различных источников: дистиллированную, из водопроводного крана, из реки Обь, протоки Симан, пруда Лучининский, из водоема по ул. Пушкина.

Анализы воды водопроводной, дистиллированной, речной проводились непосредственно в кабинете химии, анализы проб воды из протоки Симан, пруда Лучининского, водоема по ул Пушкина, из русла реки Обь на границе с Новосибирской области проводились нами совместно с работниками «Облкомприроды».

Таблица №1

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

В чистых или слабозагрязнённых водах значение рН определяют соотношения между концентрациями свободного оксида углерода (IV), бикарбонатных и карбонатных ионов. Отсюда, рН такой воды слабокислая.

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

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЁСТКОСТИ ВОДЫ

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

2. Наполнить бюретку мыльным раствором, добавить 1 мл мыльного раствора в колбу. Если не образуется пена, добавить ещё несколько мл раствора мыла. Продолжать добавлять мыльный раствор, пока не образуется устойчивая пена (она должна держаться не менее 30 секунд).

3. Записать объём мыльного раствора, необходимого для образования устойчивой пены с 10 мл исследуемой воды.

4. Ополоснуть колбу, повторить действия 1-3 с различными образцами воды: водопроводная, дистиллированная, речная.

5. Таблица №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЁСТКОСТИ ВОДЫ

В коническую колбу отмерить 50 мл воды, добавить 3 мл аммиачного буферного раствора, несколько кристалликов индикатора хромогена чёрного и титровать по 1 капле раствора трилона Б до перехода красно-фиолетовой окраски на сине-фиолетовую. Общая жёсткость воды рассчитывается по формуле:

Ж_общ =

V₁ – объём раствора трилона Б, израсходованный на титрование, мл.

V₂ – объём воды, взятой для титрования, мл.

С – концентрация трилона Б.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРБОНАТНОЙ ЖЁСТКОСТИ ВОДЫ

Взять 50 мл анализируемой воды и титровать ОД н. раствором соляной кислоты с индикатором метиловым оранжевым до появления розового окрашивания.

Карбонатная жёсткость воды рассчитывает по формуле (1)

Таблица №3

Анализ воды № 1

От 2 сентября 2019г.

Водоем по ул.Пушкина, с. Кожевниково

Вид пробы: разовая

Объем пробы: 3 литра

Время и дата: отбор пробы : 14 ⁰⁰ 02.09.2019г. доставки: 02.09.2019г. 14 ³⁰

начало анализа: 15 ⁰⁰ окончание анализа: 6.09. 2019г.

Результаты анализа

Результаты биотестирования

Методика: ФР.1.39.2001.00283

Тест-объект: дафния, продолжительность наблюдения 4 суток

Вода токсичная

Анализ воды №2

От 6 сентября 2019г.

Протока Симан, с. Вороново, Кожевниковский район

Вид пробы: точечная

Объем пробы: 6,2 дм³

Время и дата: отбор пробы : 14 ⁰⁰ 06.09.2019г. доставки: 06.09.2019г. 16 ³⁰

начало анализа: 16 ⁴⁵ окончание анализа: 13.09.2019г.

Тест-объект: дафния, продолжительность наблюдения 7 суток

Результаты анализа

Вода нетоксичная

Анализ воды №3

От 13 сентября 2019г.

Пруд Лучининский, с. Борзуновка, Кожевниковский район

Вид пробы: точечная

Объем пробы: 6,2 дм³

Время и дата: отбор пробы : 14 ⁰⁰ 13.09.2019г. доставки: 13.09.2019г. 17 ³⁰

начало анализа: 17 ⁴⁵ окончание анализа: 21.09.2019г.

Тест-объект: дафния, продолжительность наблюдения 7 суток

Результаты анализа

Вода нетоксичная

Анализ воды №4

От 12 сентября 2019г.

Река Обь русло реки Обь на границе с Новосибирской областью

Вид пробы: разовая

Объем пробы: 4,5 литра

Время и дата: отбор пробы : 09⁰⁰ 12.09.2019г. доставки: 09⁴⁰ 12. 09.2019г.

начало анализа: 10⁰⁰ окончание анализа: 16.09. 2019г.

Тест-объект: дафния, продолжительность наблюдения 4 суток

Результаты анализа

Класс загрязненности: очень грязная

Заключение

Данные исследования проходили на территории Кожевниковского района , они помогли определить концентрацию водородных ионов (рН), жесткость воды из разных источников и экологическое состояние воды Кожевниковского района.

Цель нашего исследования была достигнута. Основной вывод нашего исследования заключается в том, что жесткость воды очень сильно различается . она различна в изученных нами водоемах. Присутствие в воде значительного количества солей кальция или магния делает воду непригодной для многих технических целей. Так, при продолжительном питании паровых котлов жесткой водой их стенки постепенно покрываются плотной коркой накипи, отчего резко увеличивается расход топлива. Жесткая вода не дает пены с мылом, и при этом отмываемость ухудшается. Жесткой водой нельзя пользоваться пори крашении тканей; жесткая вода ухудшает и качество приготовленной пищи.

Также исследования показали, что вода в водоемах Кожевниковского района грязная, есть и токсическое ее действие.

Проведенное нами исследование показало наличие экологических проблем Кожевниковского района в вопросах водопользования .

Список источников литературы

1. Белоцветов, А. В., Бесков, С. Д., Ключников, Н. Г. Химическая тех­нология. - М.: Просвещение, 1976.

2. Гроссе, Э., Вансмантель, X. Химия для любознательных. - 2-е изд. -Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1985.

3. Некрасов, Б. В. Основы общей химии. - Т. 1. — М.: Просвещение, 1997.

4. Новая Иллюстрированная Энциклопедия. - Т. 4. - М.: ООО «Мир книги», 2001.

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

6. Суворов, А. В., Никольский, А. Б. Общая химия. - 2-е изд., исправ. -СПб.: Химия, Санкт-Петербурское отделение, 1995.

7. Общая химия / под ред. Е. М. Соколовой, Г. Д. Вовченко, Л. С. Гузея. - 2-е изд., перераб., дополн. - Изд-во Московского университета, 1980.

8. Финкельштейн, Д. Н. Чистота вещества- М.: Атомиздат, 1975.

9. Фримантл, М. Химия в действии. - Т. 2. - М.: Мир, 1991.

10. сайт Интернета

25