Исследование качества водопроводной воды в Москве и Московской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ обучающихся образовательных учреждений

исследовательская работа

Исследование качества водопроводной воды в Москве и Московской области

Авторы - ученики 11 «Б» класса

Радионова Анна Кордина Александра

Руководитель: Чечикова Инна Анатольевна

Учитель химии

Москва, 2017

Содержание

Введение

Теоретическое обоснование. Выбор методик исследования. Качество водопроводной воды в городе Москве и Московской области

Практическая часть. ГОСТы и методики, по которым проводились измерения

Выводы

Список литературы

1) 

Введение

АКТУАЛЬНОСТЬ

Человеческое здоровье - ценнейший ресурс, который, к сожалению, может быстро исчерпаться. Здоровье необходимо охранять и оберегать, оно нуждается в развитии и совершенствовании, улучшении и укреплении. В современном мире очистка воды связана напрямую со здоровьем населения. Поэтому, чем качественнее проводится очистка на очистных заводах, тем выше уровень здоровья людей. Но, не смотря на необходимость в потреблении различных химических элементов организмом, их избыток или недостаток может привести к различным последствиям.

ГИПОТЕЗА

Качество водопроводной воды в городе Москве и в Московской области не требует дополнительной бытовой очистки.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Отобрать методики и провести исследование водопроводной воды с целью подтвердить или опровергнуть гипотезу.

ЗАДАЧИ

1) Определить по каким параметрам мы будем устанавливать качество водопроводной воды.

2) Отобрать методики для исследования воды по выбранным параметрам

3) Провести исследования и сформулировать выводы и рекомендации.

Теоретическое обоснование. Выбор методик исследования. Качество водопроводной воды в городе Москве и Московской области

Забор проб, необходимых для исследования, осуществлялся в 16 точках Москвы и Московской области. Для взятия пробы использовались пластиковые бутылки. Перед забором вода пропускалась через водопроводный кран в течение нескольких минут, после чего бутыль наполнялась до краёв, и происходило её сжатие, и только после того, как весь воздух выходил из бутыли, её закрывали, на этикетках уточнялось время и место забора. Взятие проб происходило за день до анализа. После чего все 16 проб доставлялись в лабораторию, и с помощью специальных установок и необходимых реактивов осуществлялся сам анализ.

1. г. Москва ул. Героев Панфиловцев

2. МО г. Подольск ул. Веллинга

3. МО г. Дедовск улица Жукова

4. г. Москва ул. Барышиха

5. г. Москва ул. Обручева

6. г. Москва ул. Введенского

7. г. Москва Уланский переулок

8. МО г. Луховицы улица Сиреневая

9. МО г. Мытищи улица Юбилейная

10. г. Москва ул. Авиаконструктора Миля

11. г. Москва ул. Красная Пресня

12. г. Москва ул. Вешняковская

13. г. Москва ул. Зорге

14. г. Москва ул. Кусковская

15. МО г. Красногорск улица Ленина

16. г. Москва ул. Удальцова

Показатели качества воды.

Вода относится к основным факторам, влияющим на здоровье людей. Отрицательное воздействие на организм человека могут оказывать не только вещества-загрязнители, но и естественные компоненты природных вод, если их концентрация значительно выше или ниже содержания необходимого для нормальной жизнедеятельности человека.

1)ЦВЕТНОСТЬ - один из органолептических показателей качества воды, природное свойство, обусловленное наличием в воде органических и неорганических веществ природного и техногенного происхождения (гуминовые и фульвокислоты, трехвалентное железо, марганец и др.).

Цветность воды подземных вод вызывается соединениями железа, реже - гумусовыми веществами; цветность поверхностных - цветением водоемов. Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие аэробных бактерий в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ, это может быть критично для ряда процессов водоочистки.

Убедительных данных о влиянии воды с высокой цветностью на здоровье человека в литературе нет. Но известно, что в результате действия гуминовых кислот на 50-100% повышается проницаемость стенок кишечника для катионов Ca, Mg, Fe, Mn, Zn. Установлено, что незначительные изменения органолептических свойств воды снижают секрецию желудочного сока. И наконец, цветность является показателем эффективности очистки (обесцвечивания) воды на очистных сооружениях.

2)МУТНОСТЬ - характеризует наличие в воде взвешенных частиц: песка, глины, илистых частиц, планктона, водорослей и других механических примесей, которые попадают в нее в результате размыва берегов реки, с дождевыми, талыми, со сточными водами и т.п.

Мутность влияет на микробиологические показатели качества воды. Данные литературы свидетельствуют о том, что обеззараживание мутной воды хлором в течение 30 мин даже при остаточном, свободном активном хлоре на уровне 0,3-0,5 мг/л неэффективно относительно кишечных бактерий и вирусов (например, возбудителей гепатита А). В то же время осветление и обесцвечивание воды на очистных сооружениях, направленные на удаление взвешенных и гуминовых веществ, способствуют удалению 90% бактерий.

Установлено, что хлорированная мутная вода может быть опасной для здоровья вследствие образования хлорорганических соединений - токсичных и даже канцерогенных. Мутность воды свидетельствует о ее загрязнении органическими и неорганическими веществами, которые могут быть вредными для здоровья человека или образовывать вредные вещества во время обработки воды.

Повышенная мутность водопроводной воды часто связана с механическим отрывом продуктов коррозии трубопроводов и биоплёнок, развивающихся в системе центрального водоснабжения. Главным отрицательным следствием высокой мутности является то, что она защищает микроорганизмы при ультрафиолетовом обеззараживании и стимулирует тем самым рост бактерий. ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует.

3) ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН) ВОДЫ

Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Если ионы ОН- в воде преобладают - то есть рН>7, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ - рН<7- кислую. В дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга и рН будет приблизительно равен 7. При растворении в воде различных химических веществ, как природных, так и антропогенных, этот баланс нарушается. Водородный показатель рН большинства природных вод близок к 7. Постоянство рН воды имеет большое значение для нормального протекания в ней биологических и физико-химических процессов, приводящих к самоочищению. Для воды хозяйственно-питьевого назначения он должен находиться в пределах 6,5-8,5.

В зависимости от уровня рН воды можно условно разделить на несколько групп:

сильнокислые воды < 3

кислые воды 3 - 5

слабокислые воды 5 - 6.5

нейтральные воды 6.5 - 7.5

слабощелочные воды 7.5 - 8.5

щелочные воды 8.5 - 9.5

сильнощелочные воды > 9.5

Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он не влияет на потребительские качества воды. В речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в болотах вода кислее за счет гуминовых кислот - там pH 5.5-6.0. При высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Низкий pH<4 тоже может вызывать неприятные ощущения.

Пищеварительный процесс не возможен без участия пищеварительных ферментов, расщепляющих органические молекулы пищи и действующих только в узком диапазоне кислотности (своем для каждого фермента). Пониженная или повышенная кислотность по отношению к норме в желудке или двенадцатиперстной кишке, таким образом, приводит к существенному снижению активности тех или иных ферментов или даже их исключению из пищеварительного процесса, и, как следствие к проблемам с пищеварением.

4) ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ

Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Различают следующие виды жесткости:

· Общая жесткость - определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния, представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

· Карбонатная жесткость - обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью.

· Некарбонатная жесткость - обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Избыток кальция в организме приводит к мочекаменной болезни, нарушение состояния водно-солевого обмена, раннее обызвествление костей у детей, замедление роста скелета. Избыток магния- возможность развития синдромов дыхательных параличей и сердечной блокады. Присутствие в воде значительного количества солей кальция или магния делает воду непригодной и для многих технических целей. Так, при продолжительном питании паровых котлов жесткой воды их стенки постепенно покрываются плотной коркой накипи. Такая корка уже при толщине слоя в 1 мм сильно понижает передачу теплоты стенками котла и, следовательно, ведет к увеличению расхода топлива. Жёсткая вода ухудшает моющие свойства мыла. Катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают плёнки и осадки, в итоге снижая качество стирки и повышая расход моющего средства. А при стирке тканей жёсткой водой образующиеся нерастворимые соединения осаждаются на поверхности нитей и постепенно разрушают волокна.

Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жёсткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жёсткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода о причинном характере этой связи.

5) СОДЕРЖАНИЕ АЛЮМИНИЯ В ВОДЕ

Данных о том, что алюминий выполняет какие-либо полезные функции в организме человека, очень мало. Дефицит его в пище, по-видимому, не ведёт к возникновению серьёзных патологических изменений. Ежедневно в организм человека поступает от 35 до 45 мг алюминия, значительная часть которого приходится на питьевую воду. Основным источником алюминия в водопроводной воде являются вещества, применяемые в процессе обработки воды на очистных станциях - коагулянты Токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, к примеру, он образует нерастворимые соединения с фосфатами, нарушает их всасывание в кишечнике. Избыток алюминия в организме тормозит синтез гемоглобина, так как благодаря довольно высокой комплексообразующей способности алюминий блокирует активные центры ферментов, участвующих в кроветворении.

Несмотря на то, что серьёзных патологических воздействий на человеческий организм не было обнаружено, учёными был проведён ряд исследований. Они установили, что при введении растворов солей алюминия в мозг кроликов и кошек в их нейронах образуются «узелки», или клубки, нейрофибрилл, подобные тем, которые наблюдаются у человека при тяжёлой форме старческого слабоумия- Болезни Альцгеймера. Позднее, другие учёные также показали, что после однократного введения небольшого количества хлорида алюминия в мозг кошек у животных развивается тяжёлое и неуклонно прогрессирующее заболевание ЦНС, симптомы которого, в частности утрата способности к обучению и памяти на недавние события(животные не могут найти спрятанную ими пищу), имеют значительное сходство с альцгеймеровской формой сенильной деменции у человека. В нейронах этих животных образуются такие же «узелки» нейрофиламентов, как при БА. Однако другие учёные (R. Wyatt и D. Shore-1983), не обнаружив повышенного содержания алюминия в спинномозговой жидкости, сыворотке и волосах больных БА, воздерживаются от такой гипотезы, отрицая связь слабоумия при БА с токсическим воздействием этого металла Имеющиеся на данный момент у Всемирной Организации Здравоохранения эпидемиологические и физиологические данные также не подтверждают гипотезу о причинной роли алюминия в развитии болезни Альцгеймера. Поэтому ВОЗ не устанавливает величины концентрации алюминия по медицинским показателям.

Практическая часть. ГОСТы и методики, по которым проводились измерения

Измерение цветности воды

Метод анализа - фотометрический.

Анализ проводился в соответствии с ГОСТ Р 31868- 2012, в т.ч. методом фотометрического определения цветности (метод Б).

Метод фотометрического определения цветности основан на измерении оптической плотности или коэффициента пропускания анализируемой пробы воды при фиксированной длине волны с последующим определением значения цветности по градуировочной характеристике, установленной для водных растворов шкалы цветности.

Перед непосредственным анализом проводят подготовку к измерениям, включающую в себя приготовление водных растворов шкалы цветности, подготовку мембранных фильтров, проб анализируемой воды. Подготовка производится так же и измерительных приборов, оптических кювет. Производится установление градуировочной характеристики.

Измерение оптической плотности (коэффициента пропускания) пробы анализируемой воды при длине волны 380 нм для хром-кобальтовой шкалы цветности или при длине волны 410 нм для платино-кобальтовой шкалы цветности производится в тех же кюветах, которые использовали при построении градуировочной характеристики относительно дистиллированной воды.

Далее производится обработка полученных данных и дальнейшее их оформление и контроль. вода качество водопроводный жесткость

Измерение мутности воды

Метод анализа - турбидиметрический.

Турбидиметрический метод - метод оптического анализа, основанный на измерении ослабления интенсивности светового потока, прошедшего через данную пробу, вследствие поглощения и рассеивания светового потока пробой.

Перед измерением мутности самих проб, производимым на специализированном приборе, производится измерение дистиллированной воды. Данный показатель выставляется как нуль. Далее производятся необходимые замеры данных проб, запись, обработка данных.

Измерение рН воды

Метод анализа - потенциометрический.

Самый легкий и наиболее точный метод определения уровня кислотности.

Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H+ в окружающем растворе.

Измерение жесткости воды

Метод анализа - комплексонометрический.

Анализ проводился в соответствии с ГОСТ 301954-2012, в т.ч. комплексонометрическим способом (способом А).

Непосредственно перед измерениями происходит подготовка растворов, таких как раствор трилона Б, раствор ионов магния, буферного раствора, раствор гидроксиламина гидрохлорида, раствор сульфида натрия, раствор соляной кислоты, гидроксида натрия, и индикаторов.

Пробу анализируемой воды делят на две части. В колбу помещают первую часть аликвоты пробы анализируемой воды, буферный раствор, раствор индикатора или сухой смеси индикатора и титруют раствором трилона Б. Вторую часть аликвоты пробы помещают в колбу, потом буферный раствор, раствор индикатора или сухой смеси индикатора, добавляют раствор трилона Б, которого берут меньше, чем пошло на первое титрование, быстро и тщательно перемешивают и титруют.

Измерение количества алюминия в воде

Метод анализа - колориметрический.

Перед непосредственными измерениями в колбу вносят определенный объем пробы, далее приливают реакционную смесь и перемешивают. Далее происходит измерение подготовленной пробы и подготовленной «холостой» пробы сразу и спустя 25-30 минут. Определение основано на образовании внутри-комплексного красного соединения алюминия с алюминоном в слабокислой среде (pH 4,7--5,5).

Далее обработка полученных результатов.(Приложение 1)

Сводная таблица исследования качества водопроводной воды

Выводы

В результате проведенного анализа было выяснено, все пробы воды, за исключением двух с ул. Вешняковской г.Москвы и ул. Веллинга г.Подольска, соответствуют нормам, заложенным СанПин 2.1.4.1074-01. В пробе с ул. Вешняковской был превышен показатель мутности (на 0,19 единиц), что не является критическим, однако, требует дополнительных мер для доведения до допустимых показателей. В пробе с ул. Веллинга был превышен уровень жесткости (на 0,2 единицы), что не является критическим.

Наши рекомендации:

Для снижения цветности воды мы советуем использовать фильтры, содержащие соли трехвалентных металлов, которые «связывают» различные органические вещества в воде, которые потом оседают в фильтре в виде хлопьев.

Чтобы понизить мутность, рекомендуем использовать гофрированные фильтры, задерживающие различные взвешенные вещества.

Если вода имеет кислая, то предлагаем использовать обычную бытовую соду, для понижения щелочности воды рекомендуем фильтры с хлоридом алюминия.

При повышенной жесткости воды советуем использовать комбинированные фильтры, которые включают в себя несколько методов смягчения воды (электромагнитный, ионный, магнитный и т.д.). Для повышения жесткости можно использовать магнезию (сульфат магния) и хлористого калия, которые продаются в аптеках.

Если имеется превышение по содержанию алюминию в воде, то следует использовать ионообменные фильтры, понижающие концентрацию алюминия в воде.

Список литературы

1. «Химическая Энциклопедия». Авторы: гл. ред. Кнунянц И.Л.; Зефиров Н.С. издательство: Советская Энциклопедия, 1988 г.

2. Годмен А., Иллюстрированный химический словарь, пер. с англ.

3. Гордон А., Форд Р., Спутник химика, пер. с нем., М., 1976.

4. Авцын А.П. и др. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. - М.: Медицина, 1999, 496 с.

5. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Химия, 1980.

6. Болезни почек и мочевого пузыря. Полная энциклопедия. Диагностика, лечение, профилактика Попова Ю.

7. Вредные вещества в промышленности.Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том I. Органические вещества. Под ред. Засл. Деят. Науки проф. Н. В. Лазарева и докт. Мед. Наук Э. Н. Левиной. Л., «Химия»,1976.

8. Войнар А. О., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., М., 1960.

9. Ещенко Н.Д. Биохимия психических и нервных болезней. СПб.: Изд-во С-Петерб. Ун-та.

Размещено на Allbest.ru