МБОУ «Новониколаевская СОШ №2»

Природное наследие

 «Исследование экологического состояния некоторых водоемов Новониколаевского района»

Авторы:
Алифанов Дмитрий Игоревич,
Белоусова Татьяна Михайловна,
Лащилин Александр Александрович
(8 «Б» класс)

Руководитель:
Позднышева Татьяна Николаевна,
учитель химии

2014 год

Введение

Проблема исследования:

Каждый водоем с точки зрения экологии может стать природным наследием. От состояния водоемов зависит климат, здоровье человека. Жители нашего района замечают, что качество воды ухудшается с каждым годом. Чтобы поддерживать пруды и реки в хорошем состоянии, нужно иметь представление о качестве воды. На данный момент в районе наблюдается нехватка чистой воды, водоемы "зацветают", становятся источником болезнетворных бактерий.

Цель исследования:

Изучение состояния водоемов на соответствие нормам качества воды 

Тема исследования:

"Исследование экологического состояния некоторых водоемов Новониколаевского района"

Объект исследования:

Водоемы Новониколаевского района

Предмет исследования:

Органолептические и физико-химические свойства воды исследуемых водоемов

Гипотеза исследования:

Взможно,что современное состояние водоемов не соответствует нормам качества воды

Задачи исследования:

1. Освоить методику органолептического и химического анализа воды
2. Провести органолептический, химический анализ воды природных источников
3. Выяснить пригодность исследуемых водоемов района для использования
4. В случае подтверждения гипотезы разработать рекомендации по улучшению состояния водоемов

Список и анализ источников:

Анализ проб воды из водоемов района:пруд №1(х.Грачи),р.Карсарка(х.Алексиковский),р.Касарочка.

Пробоотбор был взят из перечисленных водоемов(у берега) 24.04.2014 г. с 14.00 по 15.00 с последующим экспериментом по изучению органолептических и физико-химических свойств воды

Анализ литературы:

Перечисленную литературу мы использовали в качестве источника методик для проведения эксперимента.Каждая методика была проанализирована.Отобраны только те,которые подходят нам по наличию реактивов в школе и по простоте(т.к.на более сложные нужно больше времени).На основе переработанного материала из данной литературы были разработаны собственные инструктивные карточки для проведения эксперимента

Основная часть

Самой чистой природной водой считают дождевую, снеговую воду, но и она, падая на поверхность земли, увлекает за собой минеральные, органические и организованные примеси. Серьёзную опасность  для здоровья населения представляет химический состав воды, который определяется условиями формирования водоёма, составом водоносных пород, количеством биогенных загрязнителей. Именно поэтому первоначальный анализ осуществлялся по органолептическим показателям (цвет, запах, прозрачность).

Органолептическая характеристика водных объектов (табл. 1)

Определение цвета воды.

Заполнили пробирку водой. Отметили цвет воды, сравнивая его с белым фоном бумаги.

Определение запаха воды.

Запах воде придают вещества,  которые попадают в неё естественным путём или со сточными водами. Характер запаха и его интенсивность мы определили при 20 и 60 ⁰С. Закрыли пробирку с водой пробкой и интенсивно встряхнули. Открыли пробирку и понюхали воду. Отметили интенсивность запаха, используя данные таблицы 2., а характер запаха, используя таблицу  3. Интенсивность запаха природных вод не должна превышать 2 балла.

Интенсивность запаха воды (табл. 2)

Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы его отмечали несколько человек.

Характер и род запаха воды естественного происхождения (табл. 3)

Определение качества воды методом химического анализа (табл. 4)

Водородный показатель.

Для определения водородного показателя взяли пробы воды и опустили в них индикаторные бумажки. Сравнили окраску со шкалой. Значение рН воды в водоёмах хозяйственного и бытового назначения должно быть в пределах 6,5-8,5. По результатам исследования вода прудов имеет слабощелочную и щелочную реакцию.

Определение жёсткости воды.

Жёсткость воды можно определить двумя способами. Мы использовали следующий способ: добавили к воде мыло и наблюдали образование пены.  В пробе №1 образовались устойчивая пена и осадок, а в пробах №2,3 -  пена, осадок. Из этого можно сделать вывод, что вода в водоёмах относительно мягкая.

Определение содержания хлорид-ионов.

Содержание хлоридов – важный показатель при оценке состояния водоёма. Концентрация хлоридов в источниках водоснабжения не должна превышать 350 мг/л. Хлориды попадают в водоёмы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, а также при использовании в зимнее время антигололёдных составов.

Для определения содержания хлорид – ионов в пробирку налили 5 мл исследуемой воды и добавили три капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определили по характеру осадка или помутнения, отражённому в таблице 5.

Определение содержания хлоридов (табл. 5)

 Определение содержания сульфат-ионов.

Для определения содержания сульфат-ионов  в пробирку налили 10 мл исследуемой воды, 0,05 мл соляной кислоты и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешали. По характеру выпавшего осадка определили ориентировочное содержание сульфатов, отражённое в таблице 6.

Определение содержания сульфатов (табл. 6)

Заключение

Выводы:

В ходе работы нами была освоена методика органолептического и химического анализа воды.

Результаты исследования указывают на то, что сильного загрязнения природных вод на обследуемой территории не обнаружено. По органолептическим показателям пробы №2,3 не соответствуют Государственному Стандарту, так как был обнаружен запах (интенсивность 3-4 балла). Посторонний запах может говорить о присутствии в воде органики, которая вызывает падение концентрации растворенного в воде кислорода, что может неблагополучно отразиться на ряде процессов самоочищения водоёмов.

По водородному показателю среды ГОСТу не соответствует проба №2 (рН =10- щелочная среда).

Содержание хлоридов в воде изучаемых объектов не превышает допустимые нормы (1-10 мг/л). Концентрация сульфатов также находится в пределах нормы(5-10 г/мл). Их присутствие обусловлено исключительно составом местных пород и жизнедеятельностью организмов.

В целом водные объекты по исследуемым показателям пригодны для использования в хозяйственных целях, купания.

 Рекомендации:

• Для целостной картины состояния водных объектов района необходимо продолжить исследование  с более широким набором реактивов и оборудования.
• Обеспечить достаточный приток чистой воды.
• Проводить регулярную очистку от водорослей.
• Проводить очистку прибрежной зоны от мусора, запретить мойку автотранспорта.
• Организовать просветительскую работу для населения.

Список литературы

1.Аргунова М.В. «Методы учебного экологического мониторинга», научно-методический журнал «Химия в школе» 2’2009, с.65-70.

2.Муравьёв А.Г. , Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций  / под ред. А.Г. Муравьёва. – СПб.: Криcмас+, 2003.- 176 с.: ил.

3.Химия. 9 класс: сборник элективных курсов. Вып.3/ авт. – сост. В. Е. Морозов. – Волгоград: Учитель, 2007. – 121 с.

Приложения

Пробоотбор

Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно провести водоотбор.

В зависимости от цели исследования проба воды для анализа может быть получена несколькими способами:

•    путем однократного отбора всего количества воды, нужного для анализа;
•    смешением проб, отобранных через определенные промежутки времени в одном месте исследуемого водоёма;
•    смешением проб, отобранных одновременно в разных местах исследуемого водоёма.

При отборе проб воды используют посуду из бесцветного стекла или полиэтилена. Посуда должна быть тщательно вымыта моющими средствами, многократно ополоснута водопроводной или дистиллированной водой. Непосредственно перед забором воды посуду несколько раз ополаскивают исследуемой водой.

Пробки желательно использовать стеклянные или полиэтиленовые; корковые или резиновые пробки обертывают полиэтиленовой плёнкой. На практике удобно пользоваться банкой или бутылью. В местах с затруднённым доступом к воде ёмкость для водоотбора можно прикрепить к шесту.

Отбор проб на проточных водоёмах производится на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населённого пункта).

На непроточных водоёмах и водохранилищах в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно пробы отбирают в трёх точках; при ограниченных технических возможностях или на небольших водоёмах допускается отбор в одной-двух точках.

 Подготовка воды к анализу

Для получения достоверных результатов анализ следует проводить как можно быстрее. В воде происходят процессы окисления-восстановления, физико-химические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов и т.д. Могут изменяться и органолептические свойства воды - запах, цвет и др. Некоторые вещества способны адсорбироваться на стенках сосудов (железо, медь, кадмий, марганец и др.), а из стекла бутылей могут выщелачиваться микроэлементы.

Сроки анализа воды

*Эти показатели исследуются для питьевой воды в домашних условиях

 Инструктивная карточка №1

Определение цвета воды

Оборудование: пробирки или мерные цилиндры, штатив для пробирок, лист белой бумаги, пробы воды

 Ход работы:

1. Пронумеруйте пробирки.
2. Заполните пробирки или мерные цилиндры пробами воды. Цвет воды в источниках хозяйственного назначения не должен обнаруживаться в столбике высотой 20 см, в водоёмах культурно-бытового назначения-10 см.
3. Отметьте цвет воды, сравнивая его с белым фоном бумаги (голубой, зелёный, серый, жёлтый, коричневый).

 Инструктивная карточка №2

Определение прозрачности (мутности) воды

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, пробы воды, чёрная бумага (ткань), линейка

 Ход работы:

1. Пронумеруйте пробирки.
2. Заполните пробирки соответствующими пробами воды на высоту 10-12 см.
3.  Определите мутность воды, рассматривая пробирку на тёмном фоне при достаточном боковом  освещении. Выберите соответствующую степень мутности по таблице.

 Инструктивная карточка №3

Определение запаха воды

Оборудование: колбы (стаканчики), резиновые пробки, пробы воды

 Ход работы:

1. Пронумеруйте колбы (стаканчики).
2. Налейте в колбы (стаканчики) пробы воды и закройте пробками.
3. Поочередно открывайте пробки и определяйте запах воды с помощью таблиц.

Таблица 1. Интенсивность запаха воды

Таблица 2. Характер и род запаха

 Примечание:

 1.Интенсивность запаха природных вод не должна превышать 2 балла.

 2.Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха.

3.Желательно,чтобы запах определяли несколько исследователей.

Инструктивная карточка №4

Определение водородного показателя (pH) воды

Оборудование: пробирки, индикаторные бумажки (универсальный индикатор), контрольная шкала для определения pH воды, лист белой бумаги, пробы воды

 Ход работы:

1. Пронумеруйте пробирки.
2. Пробирки несколько раз сполосните исследуемой водой. Налейте в пробирки пробы воды (по 5 мл в каждую).
3. В каждую пробирку положите индикаторные бумажки.
4. Окраску бумажки сразу же сравните с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы. Окраску наблюдайте при достаточном освещении на белом фоне

Инструктивная карточка №5

Определение жёсткости воды

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, химический стакан, стеклянная палочка с резиновым наконечником, пипетка, хозяйственное мыло, дистиллированная вода, пробы воды.

 Ход работы:

1. Приготовьте концентрированный мыльный раствор: стружки хозяйственного мыла залейте дистиллированной водой, размешайте раствор с помощью стеклянной палочки.
2. Пронумеруйте пробирки.
3. Приготовьте контрольную пробу: в пробирку налейте 5 мл дистиллированной воды, добавьте по каплям мыльный раствор, встряхивайте пробирку до образования устойчивой пены.
4. Налейте в пробирки по 5 мл исследуемой воды. Добавляйте по каплям мыльный раствор в каждую пробирку, встряхивайте, сравнивайте с контрольным образцом. Обратите внимание на устойчивость пены и образование осадка. В мягкой воде образуется мутный раствор со слоем пены на поверхности. В жёсткой воде образуются хлопья или клейкий налёт, раствор плохо пенится.

 Инструктивная карточка №6

Определение содержания хлорид-ионов

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, пипетки, 10% раствор нитрата серебра, пробы воды.

 Ход работы:

1. Пронумеруйте пробирки.
2. Налейте в пробирки по 5 мл исследуемой воды.
3. Добавьте по 3 капли раствора нитрата серебра.
4. Приблизительное содержание хлоридов определите по характеру осадка или помутнения, отражённому в таблице.

Инструктивная карточка №7

Определение содержания сульфат-ионов

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, пипетки, 5% раствор хлорида бария, раствор соляной кислоты, пробы воды.

 Ход работы:

1. Пронумеруйте пробирки.
2. В пробирки налейте по 10 мл исследуемой воды.
3. Добавьте по 0,05 мл раствора соляной кислоты.
4. Добавьте по 2 мл раствора сульфата бария.
5. Перемешайте содержимое, по характеру выпавшего осадка определите ориентировочное содержание сульфатов, отражённое в таблице.

 Обработка результатов

Цвет воды в источниках хозяйственного назначения не должен обнаруживаться в столбике высотой 20 см, в водоёмах культурно-бытового назначения-10 см.

Прозрачность (мутность) воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Ослабление интенсивности света с глубиной в мутной воде приводит к большему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности. Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию. Уменьшение потока света также снижает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема.

Определение прозрачности воды - обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

 Запах воде придают вещества, которые попадают в неё естественным путём или со сточными водами. Интенсивность запаха природных вод не должна превышать 2 балла.

Значение pHводы в водоёмах хозяйственного и бытового назначения должно находиться в пределах 6,5-8,5.

Жесткость: в мягкой воде мыло растворяется с образованием мутного раствора со слоем пены на поверхности; в жёсткой воде образуются нерастворимые соединения, которые выпадают в виде хлопьев или клейкого налёта.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в воде водоёмов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л

Хлориды попадают в водоём со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, а также при использовании в зимнее время антигололёдных составов. Концентрация хлоридов не должна превышать 350 мг/л.

Сульфаты - концентрация не должна превышать 500 мг/л.

Нормативы качества воды в соответствии с требованиями СанПиН