Жизнь существует - пока есть вода

Министерство образования и науки ДНР

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Новоазовская школа №3»

Жизнь существует - пока есть вода

Автор

ученик 10 класса

Мирошниченко Антон Алексеевич

научный руководитель

учитель химии и биологии

Гудова Людмила Павловна

Новоазовск - 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Раздел 1 Понятия о водных ресурсах и водном фонде Новоазовского района.

1.1 Проблемы пресной воды.

1.2 Значение водных ресурсов.

Раздел 2 Методы изучения состава питьевой воды.

Раздел 3 Нормирование и анализ качества питьевой воды из подземных источников Новоазовского района.

Заключение и выводы.

Список использованной литературы.

Введение

На Земле, как известно, води много, но несмотря на это, огромное значение в жизни и хозяйственной деятельности человека имеют пресные воды, запасы которых далеко небезграничны.

Проблема воды - это одна из серьезнейших социальных и научно-технических проблем современности. Решение этой проблемы в полной мере зависит от изучения водных ресурсов, уровня знаний о явлениях и процессах, которые происходят в гидросфере, а также от эффективных мероприятий по рациональному использованию и охране природных ресурсов воды.

Интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства, увеличение населения, освоение новых территорий и связанное с этими процессами резкое увеличение водопользования на всех континентах тесно влияют на состояние водных ресурсов. Все это говорит о необходимости изучения соотношений между существующими природными водными ресурсами в разных частях Земли и потребностями в разных областях хозяйства, выяснению изменений, что вносятся в водный баланс и режим речного стока хозяйственной деятельностью человека при разном уровне развития промышленности и сельского хозяйства, а также прогнозирования водопотребления, изменения водных ресурсов отдельных бассейнов, континентов и Земли в целом.

За последние десятилетия изменились отношения к воде как к природному ресурсу. Предыдущая уверенность в безграничности водных ресурсов с тревогой изменилась за них. Это объясняется увеличением потребления воды и резким ухудшением качества ее. Кроме этого, водные объекты одновременно являются коллекторами для сброса сточных вод.

Источником питьевой воды на территории Новоазовского района являются подземные воды, которые вызывают обеспокоенность, так как на их экологическое состояние влияет негативный экологический антропогенный фактор. Поэтому важно продемонстрировать на примерах химический состав питьевой воды из подземных источников лабораторным методом . Наяву выявить основные причины изменения качества питьевой воды и указать перспективы сохранения и восстановления чистоты подземных вод.

РаЗДеЛ 1. Понятия о водных ресурсах и водном фонде

1.1 Проблемы пресной воды

Вода является одним из важнейшим и распространенным веществом. Она необходима для жизни, так как берет участие во всех процессах, которые происходят в растительных и животных организмах. Вода – хороший растворитель, все живые организмы используют водные растворы для функционирования биологических процессов. Общий объем воды на нашей планете оценивается удивительной цифрой- 1385 миллионов кубических метров. Если бы Земля была правильной сферы, то этого количества было бы достаточно, чтобы покрыть ее на глубину 2650 метров (Джигерей,2000 ; Одним словом - Жизнь существует до тех пор, пока есть вода.)

Только 2,5% води пресной, пригодной для жизни. Приблизительно 69 % от общего количества находится в шапках полярного льда и горных льдинах, или в подземных водоносных горизонтах, более глубоких для того, чтоб выкачивать ее при современной технологии.

Объем пресной води, который находится в распоряжении человека для потребления, зависит от той скорости, с какой источники пресной воды обновляются или восстанавливаются в процессе глобального гидрологического цикла, а не от общего количества запасов пресной воды в мире. Ежегодно на континентах оседает 113000 куб.км. воды, 72000 куб.км. из которых выпаривается обратно в атмосферу. Ежегодно 41000 куб.км воды обновляют водоносные пласты и возвращаются реками или другими стоками в океан.

1.2 ЗНАЧЕНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Вода чрезвычайно широко используется человеком. Прежде всего, она является продуктом непосредственного потребления и в большом количестве расходуется на культурно-бытовые нужды. Как носитель теплая вода используется для обогрева жилых помещений, производственных, учебных, административных и других зданий. Не менее важное ее значение для отдыха, туризма, спорта, лечения населения.

Вода - это один из природных ресурсов, без которого невозможна жизнь и деятельность человека. Существенным отличием воды является прежде всего свойство непрерывно восстанавливаться в результате кругооборота, основным звеном которого является водообмен между океаном и сушей.

Важной особенностью воды является также ее способность к количественному и качественного сохранения. Сколько бы раз не используется вода человеком для жизни и производственной деятельности, количество ее на Земле от этого не уменьшается, а со временем восстанавливается ее качество и пригодность для нового использования.

Именно через свойство воды к самовосстановлению и самоочищению ресурсы ее длительное время казались неисчерпаемыми. Но за последние 30- 40 лет взгляд на водные ресурсы в корне изменился. Вода из неограниченного дару природы, которым она представлялась недавно превратилась в фактор, от которого зависят будущие перспективы экономического и социального развития человеческого общества. Суть водной проблемы не только в том, что с ростом общественного производства увеличиваются потребности в воде и согласно прогнозам уже в первой половине XXI века. в развитых странах эти цели составляют восстановительным водным ресурсам или превышают их, но и в том, что в природе происходит их быстрое загрязнение в результате сброса неочищенных или плохо очищенных промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных стоков в реки и водоемы.]

На Земле практически не осталось территории и водных объектов, которых не затронула деятельность человека. В наше время - время технического прогресса и использования мощных технических средств - человек все больше вмешивается в природные процессы (вырубаются леса, осушаются болота и заболоченные земли, увеличиваются площади орошаемых земель, регулируется и перераспределяется речной сток, перемещаются огромные массы вод). Результаты не всегда разумной и исправительной человеческой деятельности негативно влияют не только на речные, озерные и подземные воды, но и на режим внутренних морей и даже на Мировой океан.

Существует много публикаций и высказываний, в которых прогнозируется неизбежность водного кризиса и водного «голода». Существуют две группы причин, которые привели к объективности;

- Природные, или объективные;

- Антропогенные, или субъективные.

Для использования ценными являются пресные воды суши: воды рек, запасы продуктивной влаги в почвах, а также пресные воды озер и подземных горизонтов. Именно эти воды имеют в виду, когда речь идет о водных ресурсах; на них, прежде всего, и ориентируется народное хозяйство.

Ресурсы речного стока состоят из двух частей: подземной (устойчивой) и поверхностной. Наибольшую ценность имеют ресурсы устойчивого стока, которые формируются за счет подземных вод зоны активного водообмена и за счет регулятивной способности озер и водохранилищ. Менее ценным является поверхностный сток, большая часть которого формируется в виде половодья и паводков.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВА(КАЧЕСТВА) ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ,

Вода характеризуется составом и свойствами, которые определяют ее пригодность для конкретных видов водопользования. Оценка качества воды дается по признакам, которые выбираются и нормируются в зависимости от вида водопользования. Один из показателей воды считается лимитирующим. Лимитирующим выбирают признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. Обобщенная числовая оценка качества воды дается по индексу, который является совокупностью основных показателей по видам водопользования. Качество, состав и свойства воды в водоемах регламентируется гигиеническими требованиями и санитарными нормами.

Для гигиенической оценки воды используют следующие показатели:

- Температура;

- Запах;

- Цветность в градусах

- Цвет;

- Порог исчезновения цвета (в разведении)

- Муть, осадок;

- Прозрачность

- Плавающие примеси пленки;

- Запасы вещества;

- РН

- Растворимый кислород

- БСК - 5;

- БСК - 20;

- Окисляемость;

- ХПК;

- Щелочность;

- Кислотность;

- Общая жесткость;

- Сухой остаток;

- Кальций;

- Магний;

- Железо общее;

- Хлориды;

- Сульфаты;

- Аммиак;

- Нитриты;

- Фтор;

- СПАР;

- Нефтепродукты;

- Фенолы;

- Цианиды

- Медь;

- Свинец;

- Цинк;

- Хром (III);

- Хром (VI);

С данного перечня не все химические вещества используют для исследования состава питьевой воды. В зависимости от региона наличии аппаратуры, приборов, реактивов исследуются наиболее важные показатели, а также те показатели, которые характерны для местных условий.

При проведении контроля за состоянием вод и стоков используют физические, химические, биологические и органолептические методы.

Методы используются для определения прозрачности, мутности, количества взвешенных частиц и проводимости воды и стоков.

Химические методы используют для определения кислотности, щелочности, металлов, солей, органических и синтетических веществ.

Бактериальный анализ выполняется специальными методами в лабораториях санитарно - эпидемиологических станций. Заслуживает называемую контроль загрязнения с помощью бактерий - биотестирования. Некоторые бактерии при появлении загрязнений начинают светиться. Чем больше в воде токсичных веществ, тем сильнее светятся бактерии.

Для определения химических веществ в воде используют различные методики. Вода должна соответствовать государственному стандарту, которым определены основные ее свойства. Методики для определения некоторых показателей воды, приведены ниже.

1. Определение запаха при 20 ° С

В колбу с притертой пробкой вместимостью 250 - 350 мл отмеряют 100 мл исследуемой воды с температурой 20 ° С. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешивают круговыми оборотами, после чего колбу открывают и определяют интенсивность запаха.

Интенсивность запаха воды оценивают по пятибалльной системе:

1 балл - запах не ощущается;

2балы - запах не устанавливается потребителем, но легко устанавливается при лабораторном исследовании;

3 балла - ощутимый запах;

4балы - резкий запах;

1. баллов - очень сильный запах.

2. Определение цветности.

В цилиндр Несслера отмеряют 100 мл профильтрованной через мембранный фильтр исследуемой воды и сравнивают со шкалой цветности, проводят просмотр сверху на белом фоне. Если исследуемая проба воды имеет цветность выше 70˚С пробу нужно развести дистиллированной водой Полученный результат умножить на число, соответствующее величине разведения. Цветность определяют по градуированных графику и указывают в градусах цветности шкала цветности в определенном соотношении к получению цвета исследуемой воды, сравнимой с цветом шкалы цветности.

3.Определение мутности

Мутность воды определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями.

4. Определение осадка

Осадок в воде водоемов определяют через 1:00 после встряхивания пробы. В период выпадения осадка качественно описывают освещения - незаметно, слабое, сильное, вода прозрачная. Осадок характеризуется по величине отсутствует, незначительный, заметный, большой. При очень большом осадке указывают его качество и цвет.

5.Определение прозрачности

Исследуемую воду перед исследованием хорошо перемешивают и наливают в цилиндр, который ставят неподвижно над стандартным шрифтом на высоте 4см. Доливая или отливая воду из цилиндра, находят оптимальную высоту столба, которая позволяет читать шрифтом.

Определение проводят в хорошо освещенном помещении, но не при прямом свете, на расстоянии 1 м от окна. Прозрачность по шрифту выражают в сантиметрах и определяют с точностью 0,5 см.

6.Определение взвешенных веществ фильтрования через бумажный фильтр.

Через подготовлен фильтр пропускают не менее 0,5 л тщательно перемешанной исследуемой воды. Промывают колбу, в которой была проба, и осадок на фильтре небольшой порцией дистиллированной воды. Фильтр подсушивают на воздухе, затем кладут в бюкс и в открытом виде сушат при 105˚С в течение 2:00, закрывают бюкс, охлаждают, взвешивают, повторяя операции до достижения постоянной массы.

Содержание взвешенных веществ (мл / л) рассчитывают по формуле

7. Определение БПК -5

Пробу для определения БПК обрабатывают в день забора.

Активная реакция воды на определение БПК должна быть в рамках 6,5 - 8,5. В связи с этим при необходимости воду нейтрализуют соответствующим количеством хлористоводородной кислоты или раствором едкого натра. Необходимый объем кислоты или щелочи находят титрованием отдельной порции воды с помощью бром тимолового синего.

При анализе питьевой воды, загрязненной стоками, обработанными хлорсодержащими реагентами, принадлежит сначала удалить избыток хлора. Для этого воду дехлорируют на протезе час. При высоком содержании хлора его восстанавливают сульфатом натрия. Необходимое количество сульфата натрия определяют в отдельной порции воды, добавляя к ней 10 мл 10% раствора йодида калия, подкисляющее раствор, доливая крахмал и фильтруют выделившийся йод 0,02н. раствором сульфата натрия.

Температура воды при этом определенные БСК должна быть 20 ° С

Исследуемую воду переливают в бутыль, наполнив его ⅔ объема, доводят температуру до 20 ° С путем нагрева или охлаждения на водяной бане и фильтруют воду в течение 1 минуты путем встряхивания.

После этого с помощью сифона наливают воду в ряд кислородных стаканов к краям. В двух из них фиксируют растворенный кислород, вторые стакана с исследуемой водой ставят в термостат (температура 20 ° С) на 5 суток.

Окончанием процесса БСК считают появление в воде нитритов более 0,1 мг / дм³

Величину БПК воды (мг О2 / дм³) вычисляют по формуле.

8. Определение окисляемости

В колбу помещают 100 мл исследуемой воды, несколько капилляров, стеклянных шариков или кусочков пемзы, доливают 5мл разбавленной серной кислоты (1: 3) и 10 мл 0,01н. раствора перманганата калия. Смесь нагревают так, чтобы она закипела через 5 минут и кипятят 10 минут. К горячему раствору добавляют 10 мл 0,01н. раствора щавелевой кислоты. Обесцвеченных смесь титруют горячим (80 - 90˚С) 0,01н. раствором перманганата калия до слабо-розовой окраски.

 Одновременно проводят холостой опыт с 100 мл дистиллированной воды и обрабатывают ее так же, как и исследуемую воду. Расход раствора перманганата калия не должна превышать 0,3 мл. Величину перманганатной окисляемости (мг О2 / дм³) рассчитывают по формуле:

,

где А - объем 0,01н. раствора перманганата калия, израсходованный на титрование пробы (мл) В - объем 0,01н. раствора перманганата калия, израсходованного на титрование холостого опыта (мл) К - исправительный коэффициент к нормальности раствора перманганата калия V - объем пробы, взятой для анализа (мл) 8 - эквивалент кислорода.

9. Определение щелочности

Отмеряют 100 мл дистиллированной воды, добавляют 0,1 мл (2 капли) 0,5% фенолфталеин и титруют на белом фоне 0,1 н. хлороводородной кислоты до полного обесцвечивания. Для более точного достижения конца титрования определения следует вести с контролем, для чего рядом с Титруемая пробой ставят вторую порцию исследуемой воды, добавляя такое же количество индикатора.

Расчет щелочности (мг - экв / л) проводят по формуле:

,

где А - объем 0,1 н. хлороводородной кислоты, израсходованный на титрование по фенолфталеину (мл К - исправительный коэффициент к 0,1 н. раствора хлористоводородной кислоты V - объем пробы, взятой для исследования (мл).

10. Определение хлоридов.

Определение хлоридов должно проводить при рН в пределах от 6 до 10. если величина рН выходит за указанные пределы, то воду необходимо нейтрализовать с помощью фенолфталеина.

Мутную окрашенную воду или воду с цветностью выше 50˚С предварительно обесцвечивают и освещают коагуляцией суспензии гидроксида алюминия (6 мл на 200 мл воды) или стряхивают с активированным углем, который не содержит хлоридов (0,5 на 100 мл воды), с последующим фильтрованием через толстый бумажный фильтр «белая лента», предварительно промытый дистиллированной водой. Первые порции фильтрата выбрасывают. Отмеренный объем воды вносят в две конические колбы и добавляют по 1 мл раствора хромовокислого калия. Одну пробу титруют раствором азотнокислого серебра до появления бледно - оранжевого оттенка, вторую пробу используют в качестве контрольной пробы.

11. Определение нитритов

Качественное определение с приближенной количественной оценкой. Приблизительную количественную оценку содержания нитритов можно дать визуально с помощью качественной реакции. Для этого в круг метрическую пробирку диаметром 13 - 14 мм наливают 10 мл исследуемой воды и 1 мл нитратного реактива (реактив Грисса) и нагревают до 70 -80˚С на водяной бане. Через 10 минут появится окраски, сравнивают со шкалой визуального определения.

Приблизительное определение содержание нитритов.

3. НОРМИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ НОВОАЗОВСКОГО РАЙОНА

Нормирование качества питьевой воды состоит в установлении для нее совокупности допустимых значения показателей ее химического состава и свойств, при которых надежно защищаются здоровья людей, создаются благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

Качество воды относится к числу важнейших показателей, определяющих возможность рационального использования водных ресурсов. Оценивается она по физико-химическим, биологическим и микробиологическим показателям, анализ которых позволяет установить соответствие или несоответствие воды определенного водного объекта требования, относятся водопользователями. Критерием оценки допустимости насыщения вод веществами загрязнения является предельная допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в них, а также их обще-санитарная характеристика. ПДК - это тот порог или предел, при которых химические вещества, которые вызывают неблагоприятные последствия в организме могут привести минимальные (пороговые) изменения в нем. При более низких концентраций вещество не имеет вредного воздействия и ее наличие считается безопасной для жизни человека.

Оценка качества воды зависит от цели и характера использования водных ресурсов. Как уже отмечалось, в различных водопользователей требования к качеству воды разные. Требования к качеству вод, которые используют для хозяйственно - питьевых, культурно - бытовых и рыбохозяйственных нужд, вложено в "Правила охраны поверхностных вод от загрязнения с сточными водами (1990г.)".

Правилами установлены общие требования по предотвращению загрязнения поверхностных вод, введено требование соблюдения ПДК вредных веществ в воде, введено понятие лимитирующего признака вредности (Лош) веществ в воде рекомендованные контрольные створы (пункты) по видам водопользования, в которых должно обеспечиваться соблюдение нормативов ПДК. Состав и свойства воды питьевого водопользования должны отвечать нормативам в створе, расположенном на водостоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабора для хозяйственно - питьевого водоснабжения. При составлении сточных вод в пределах населенного пункта требования, установленные к составу и свойствам воды водостока или водоемы, должны касаться и самих сточных вод. Основные требования к качеству вод, которые используются для питьевых нужд.

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВУ И СВОЙСТВАМ ВОДЫ

ПДК вредных веществ в воде водных объектов, используемых для питьевых нужд, определены более на 1000 ингредиентов. Это большое количество веществ с тем она не охватывает всех загрязнителей антропогенного происхождения, которые по ориентировочным данным составляет не менее 5-6 тыс. Единственными критериями качества вод предоставлено также рекомендации относительно нормативов качества подземных вод по экологическим позиций. Выделено шесть классов качества питьевой воды:

- Первый - очень чистая;

- Второй - чистая;

- Третий - почти не загрязнена;

- Четвертый - незначительно загрязнена;

- Пятый - слишком загрязнена;

- Шестой - очень загрязнена.

Если проанализировать качество питьевой воды, то мы увидим, что превышение предельно допустимых концентраций в воде не обнаружено.

Показатели качества питьевой воды из подземных источников Новоазовского района.

Качество, состав и свойства питьевой воды из подземных источников регламентируются гигиеническими требованиями и санитарными нормами.

ВЫВОДЫ

Деятельность человека по использованию водных ресурсов, как и других видов природных ресурсов, неизбежно приводит как к положительным, так и негативным последствиям. Одним из проявлений негативного влияния человека а водные ресурсы являются их загрязнения, засорения и истощения.

Известно, что природные и антропогенные процессы, которые происходят в бассейнах рек, происходят на их гидрологическом режиме, твердом и водном стоках, русловых процессах степени загрязнения. Однако на малых реках все это проявляется значительно быстрее и ощутимее, чем на средних, а тем более больших! Сейчас на малые реки приходится всего антропогенных нагрузок, является закономерным, экологически и социально обусловленным историческим процессом. Однако на определенном этапе развития эти нагрузки необходимо регулировать, чтобы избежать негативных последствий и сохранить подземные источники от количественного и качественного истощения.

Для сохранения высококачественного состояния подземных источников необходимо их охранять.

Самым радикальным путем охраны водных ресурсов от загрязнения и истощения является прекращение сброса сточных вод в водные объекты или очистка сточных вод и проведения других эффективных мер.

В написании работы «Жизнь существует - пока есть вода» принимал участие ученик 10 класса Мирошниченко Антон под руководством учителя химии и биологии Гудовой Л.П. и при поддержке ПУВКХ КП Новоазовского района.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Джигирей В.С. Экология и охрана окружающей среды: Учеб. пособие М .: «Знание», 2000.-203 с.

2. Левковский С.С. , Падун М.М. Рациональное использование и охрана водных ресурсов: Учебник К. «Лыбидь», 2006.-278 с.

3. Макарова Н.С. , Гармидер Л.Д., Михальчук Л.В. Экономика природопользования: Учебное пособие.-М .: «Центр учебной литературы», 2007.-319 с.

4. ГОСТ «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством ». На данные отклонения имеется разрешение Госпотребстандарта Украины № 360-3- 11/19 от 20.01.2006 г..

5. Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н. Методы определения вредных веществ в воде водоемов.-Москва: Медицина, 1981.-89 с.

6. Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н. Методы исследования качества воды водоемов.-Москва: Медицина, 1990.-65 с.

7. Отдел контроля качества воды и технологии очистки « Донецкоблводоканал”