Литература Русский язык Английский язык Математика Информатика Физика Химия Биология География История

Исследовательская работа по теме «Химический анализ воды в речке Нокса»

ВВЕДЕНИЕ

Наша республика богата природными источниками и водными ресурсами. А мой родной город расположен на прекрасном и живописном берегу великой реки Волга, в которую впадает.
А в р. Казанку в свою очередь впадает речка Нокса, которая протекает совсем рядом с нашей школой.

Целью моей работы является изучение химического состава и свойств воды речки Нокса.

Исходя из этой цели я поставил перед собой следующие задачи:

1. На основании качественного и количественного анализа определить
физические показатели качества воды.
2. Расширить и углубить знания о качестве воды, оказывающей влияние на
здоровье населения.
Актуальность выбранной мною темы в том, что вода является источником всего живого на Земле. Этой исследовательской работой я хотел расширить свои знания о составе и свойствах воды, с которой мы имеем дело ежедневно.
Методы исследования:
- забор пробы из речки Нокса;
- практические и лабораторные работы по определению физических
показателей, качественных и количественных анализов воды.


Основная часть
Формирование химического состава природных вод определяют в основном две группы факторов:
· Прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т. е. действие веществ, которые могут обогащать воду растворёнными соединениями или, наоборот, выделять их из воды); состав горных пород, живые организмы, хозяйственная деятельность человека;
· Косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия.
Самой чистой природной водой считают дождевую, снеговую воду; но и она, падая на поверхность земли, увлекает с собой взвешенные в воздухе минеральные, органические и организованные примеси (микроорганизмы). Проходя через слои земли, загрязнённые различными отбросами, вода получает продукты распада этих органических веществ.
Исследования качества воды проводилось участках речки Нокса.
Забор проб осуществлялся один раз в две недели вплоть до замерзания реки.
Пробоотбор и подготовка воды к анализу.
При отборе проб воды используют посуду из бесцветного стекла или полиэтилена марок, разрешенных для контакта с питьевой водой. Посуда должна быть тщательно вымыта моющими средствами, многократно ополоснута водопроводной и дистиллированной водой, а непосредственно перед забором воды посуду несколько раз ополаскивают исследуемой водой. Пробки желательно использовать стеклянные или полиэтиленовые; корковые или резиновые пробки обертывают полиэтиленовой пленкой.
На практике удобно пользоваться банкой или бутылью. В местах с затрудненным доступом к воде банку или бутыль можно прикрепить к шесту.
Отбор проб воды на проточных водоемах производится 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах - в 1 км в обе стороны от пункта от пункта водопользования.
Обычно пробы в створе отбирают в трех точках (у обоих берегов и в фарватерах); при ограниченных же технических же возможностях или на небольших водоемах допускается отбор проб в одной - двух точках (в местах наиболее сильного течения). Чаще всего пробы отбирают в 5-10 м от берега га глубине 50 см. Объектом особого внимания должны стать загрязненные реки.
Для получения достоверных результатов анализ следует проводить как можно быстрее. В воде происходят процессы окисления-восстановления, физико-химические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов, сорбции, десорбции, седиментации и т.д. Могут изменяться и органолептические свойства воды - запах, цвет и др. Некоторые вещества способны адсорбироваться на стенках сосудов (железо, алюминий, медь, кадмий, марганец и др.), а из стекла бутылей могут выщелачиваться микроэлементы



Таблица 1
Сроки анализа воды

Показатели качества воды Сроки хранения
Вкус и привкус 2 ч.
Запах 2 ч.
Прозрачность 4 ч.
Цветность 6 ч.
Взвешенные вещества 4 ч.
рН при отборе
Жесткость 2 сут.
Нитраты 2 сут.
Нитриты 2 сут.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАХА ВОДЫ.
Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов не должен превышать 2 баллов, обнаруживаемых непосредственно в воде или (для водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после ее хлорирования. Определения основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запаха воды при 20 и 60 °С. По предлагаемой методике определяют характер и интенсивность запаха.
100 мл исследуемой воды при комнатной температуре наливают в колбу вместимостью 150-200 мл с широким горлом, накрывают часовым стеклом или притертой пробкой, встряхивают вращательным движением, открывают пробку или сдвигают часовое стекло и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 60 °С на водяной бане и также оценивают запах.
1. Запахи естественного происхождения
(от живущих в воде и отмерших организмов, от влияния почв и т.п.) находят по классификации, приведенной в таблице 2.
Таблица 2
Характер и род запаха воды естественного происхождения

Характер запаха Примерный род запаха
Ароматический Огуречный, цветочный
Болотный Илистый, тенистый
Гнилостный Фекальный, сточной воды
Древесный Мокрой щепы, древесной коры
Землистый Прелый, свежевспаханной земли, глинистый
Плесневый Затхлый, застойный
Рыбный Рыбы, рыбьего жира
Сероводородный Тухлых яиц
Травянистый Скошенной травы, сена
Неопределенный Не подходящий под предыдущие определения
2. Запахи искусственного происхождения
(от промышленных выбросов, для питьевой воды - от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т.п.) называются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т.п. Интенсивность запаха также оценивается при 20 и 60 °С по 5-балльной системе согласно табл. 3.
Таблица 3
Интенсивность запаха воды

Балл Интенсивность запаха Качественная характеристика
0 Никакой Отсутствие ощутимого запаха
1 Очень слабая Запах, не поддающийся обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследователем
2 Слабая Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание
3 Заметная Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относится к воде с неодобрением
4 Отчетливая Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья
5 Очень сильная Запах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья
Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТНОСТИ ВОДЫ.
Чистые природные воды почти бесцветны, наличие окраски поверхностных вод обычно связано с присутствием гуминовых веществ и соединений железа. При загрязнении сточными водами наблюдается окрашивание, не свойственное природным водам. Цвет вод, содержащих большое количество взвешенных веществ определяют после отстаивания или фильтрования.
1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см.
2. Определите цветность воды, рассматривая пробирку на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном).

Определение ионов

Большинство известных элементов, входящих в состав вод в сравнительно больших количествах, существуют в виде ионов. Для доказательства наличия этих ионов в воде использовалась методика качественного химического полумикроанализа. Качественный анализ пробы воды проводился на наличие в воде: катионов магния, железа(II,III), кальция, свинца, меди; анионов брома, йода, хлора, сульфата.

ХЛОРИДЫ
Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Обнаружение большого количества хлоридов является показателем загрязнения природных вод бытовыми и промышленными сточными водами.
Для определения хлоридов используется 10% раствор нитрата серебра. Необходимо взять 5 мл исследуемой воды и добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра. При наличии ионов хлора возникает опалесценция или выпадает белый осадок. Приближенную количественную оценку дают в соответствии с таблицей:


Характер осадка или мути Концентрация хлоридов
Опалесценция или слабая муть 1 – 10
Сильная муть 10 -50
Хлопья, которые осаждаются не сразу 50 -100
Белый объемистый осадок >100

СУЛЬФАТЫ.
Естественное содержание сульфатов в природных водах обусловлено выщелачиванием горных пород, биохимическими процессами и т.п. Повышенная концентрация сульфатов может быть связана со сбросом сточных вод, содержащих органические и неорганические соединения серы.
Для определения сульфатов необходимо приготовить разбавленную соляную кислоту 1: 5, 5% раствор хлорида бария. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 0,5 мл соляной кислоты, 2 мл 5% раствора хлорида бария и перемешивают. Приближенное содержание сульфатов определяют по характеру выпавшего в пробе воды осадка.


Характер осадка или мути Концентрация хлоридов
Отсутствие мути < 5
Слабая муть, появляющаяся через несколько минут 5 - 10
Слабая муть, появляющаяся сразу же после добавления хлорида бария 10 -100
Сильная муть, быстрооседающая >100

МАСЛА И ЖИРЫ. Для определения присутствия масел и жиров в исследуемой воде необходимо приготовить химический стакан на 250 мл, кусочки камфары. В присутствии масел и жиров кусочек камфары останется на том же месте, куда он был брошен; при отсутствии – камфара быстро перемещается по поверхности жидкости.


Выводы:

В ходе исследования было установлено, что вода из речки Нокса
НЕПРИГОДНА для питья;
несмотря на то, что вода практически прозрачная, но имеет болотный запах со
слабой интенсивностью, который не привлекает внимания, если не заострить
внимание на этом;
содержание хлора немного превышена. Т.к. в р. Нокса попадают сточные воды
КМК, ОАО «Холод» и др. организаций;
Присутствие жиров и масел не обнаружено.


Рекомендации.
продолжать мониторинговые исследования качества питьевой воды из разных
источников;
провести сравнительный анализ полученных результатов;
исследовать пробы воды по методикам количественного анализа;
продолжать исследование в условиях лабораторий, обеспеченных
соответствующим оборудованием и реактивами.


Заключение:

Я остался очень доволен результатами своих исследований, потому что речка наша оказалась не такой уж загрязненной. Радует и то, что в реке нет-нет да появляются рыбки, особенно весной и в начале лета. Ежегодно весной дружным кваканьем радуют нас лягушки. Уже несколько лет подряд к нам прилетают дикие утки и выводят здесь птенцов.
А в этом году, по словам местных жителей, на речку вновь вернулись бобры. Я, конечно, не помню этого, но сторожили, говорят, что когда-то здесь обитала колония бобров.


Список литературы.

Боголюбов А.С. Экосистема. - М., 2001.
Газета "Биология". Издательский дом "Первое сентября". №23, 2008
Газета "Иваново-Пресс". №41 от 11.10.2007
Попова Т.А. Экология в школе. - М., 2005. - 64 с.

4688