Тема: «Питьевая вода вред или польза?»

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

Конференция молодых исследователей «Шаг в будущее»

Тема: «Питьевая вода - вред или польза?»

Россия

Тюменская область, ХМАО – Югра

Нефтеюганский район

сельское поселение Каркатеевы

Нефтеюганское районное муниципальное общеобразовательное учреждение

«Каркатеевская средняя общеобразовательная школа»

Автор:

Боровков Дмитрий Игоревич, ученик 10 класса.

Руководитель:

Карпенко Наталья Кимовна,

учитель химии НР МОУ «Каркатеевская СОШ»

сп. Каркатеевы

2009 год

ПИТЬЕВАЯ ВОДА – ВРЕД ИЛИ ПОЛЬЗА?

Боровков Дмитрий Игоревич

Руководитель: Карпенко Наталья Кимовна, учитель химии НР МОУ «Каркатеевская СОШ»

Тюменская область, Нефтеюганский район, сп. Каркатеевы, НРМОУ «Каркатеевская СОШ»,

10 класс, 2009 год

Аннотация

Проблема: по данным Нефтеюганской санитарно - эпидемиологической службы вода, употребляемая жителями поселка Каркатеевы, не пригодна для питья в сыром виде. Нас заинтересовал вопрос: «Почему нельзя в школе употреблять воду из крана?»

Гипотеза: если провести химический анализ питьевой воды, выявить ионный состав и сравнить соответствие концентрации ионов с предельно допустимой концентрацией, то будет очевидно какую пробу питьевой воды необходимо употреблять в сыром виде.

Объект исследования: различные пробы питьевой воды, употребляемой жителями поселка Каркатеевы.

Предмет исследования: концентрация ионов в пробах воды.

Цель исследования: определить концентрацию ионов в различных пробах питьевой воды, используемой жителями п. Каркатеевы, и выявить влияние их на живые организмы.

Задачи:

анализ литературы по данной теме;
провести химический анализ различных проб воды;
заложить опыт о влиянии различных проб питьевой воды п. Каркатеевы на развитие проростков семян астры;
провести математическую обработку результатов опыта;
пропаганда полученных результатов;
поместить статью на школьный сайт.

Методы:

1.Химический и математический анализ (титрометрический, фотометрический, меркуметрический).

2. Наблюдение.

3. Измерение.

4.Эксперимент.

5.Опрос.

6.Анализ.

Выводы:

1. По содержанию ионов кальция, хлорид - ионов, ионов марганца, нитрат - ионов, нитрит - ионов все 4 пробы пригодны для употребления в пищу.

2. Пробы воды из горячего и холодного крана превышают предельно допустимую концентрацию гидрокарбонат - ионов в 10 раз.

3. Пробы воды из холодного крана превышают предельно допустимую концентрацию ионов железа в 11,2 раза, поэтому вода не пригодна для употребления в сыром виде.

4. Изучая действие воды из холодного и горячего кранов, питьевой воды марки «Пойковчанка» на проростки семян астры, пришли к выводу, что химический состав воды влияет на рост и развитие проростков, например, повышенное содержание ионов марганца.

ПИТЬЕВАЯ ВОДА – ВРЕД ИЛИ ПОЛЬЗА?

Боровков Дмитрий Игоревич

Руководитель: Карпенко Наталья Кимовна, учитель химии НР МОУ «Каркатеевская СОШ»

Тюменская область, Нефтеюганский район, сп. Каркатеевы, НРМОУ «Каркатеевская СОШ»,

10 класс, 2009 год

План исследования

По данным Нефтеюганской санитарно - эпидемиологической службы вода, употребляемая жителями поселка Каркатеевы, не пригодна для питья в сыром виде. Нас заинтересовал вопрос: «Почему нельзя в школе употреблять воду из крана?»

Гипотеза: если провести химический анализ питьевой воды, выявить ионный состав и сравнить соответствие концентрации ионов с предельно допустимой концентрацией, то будет очевидно какую пробу питьевой воды необходимо употреблять в сыром виде.

Объект исследования: различные пробы питьевой воды, используемые жителями поселка.

Предмет исследования: концентрация различных ионов в пробах воды.

Исследования проводились с использованием нескольких видов воды: из горячего и холодного кранов, воды марки «Пойковчанка», воды, отфильтрованной фильтром АКВАТЕК, из столовой сп. Каркатеевы.

Первые пробы исследовались 5 ноября 2007 г. в Федеральном государственном университете «Центр Лабораторного анализа и технических измерений по Федеральному округу» города Ханты-Мансийска. Повторный анализ проводился 9 ноября 2008 г.

Анализ проб воды проводился по методике определения ионов согласно методическим пособиям [8].

Определение содержания ионов аммония (NH₄⁺)

Для освобождения мешающего влияния ионов железа, осаждаем AL₂O₃на 150мл пробы добавляем 2-3мл AL₂O₃

F

eⁿ⁺+nOH^- Fe(OH)_n

Затем к пробам приливаем по 1мл сигментовой соли и реактива Неслера (приложение 1)

Определение содержания нитрит - ионов(NO₂^-)

Берём 50 мл. фильтрованной робы и дистиллированную воду (50мл.)

К каждой пробе приливаем 2 мл реактива Гриса и оставляем на 40 минут (приложение 1)

Определение содержания нитрат - ионов (NO₃^-)

К 10мл, пробы добавляем по 2мл раствора салициловой кислоты, и выпаривать в водяной бане. Затем добавляем 2мл серной кислоты и оставляем на 10минут. После чего добавляем 10 мл дистиллированной воды и по 15 мл раствора NaOH и сигнетовой соли (приложение 1).Переносим в мерную колбу вместимостью 50мл и доводим объём дистиллированной водой до 50 мл. Охлаждаем и сразу замеряем оптическую плотность (K=0,06 длина волны 400).

Определение содержания ионов железа (Fe²⁺)

Отбирают 50мл пробы. При необходимости проводят подготовку, приливают 1мл 10%-го раствора гидрохлорида гидроксиламина и кипятить уменьшения объема в 2 раза. Пробу охлаждают и переливают в мерную колбу (50мл).Приливают 10мл ацетатно-аммонийного буферного раствора 2 мл о-фенатролина доводят до метки холостой водой. Перемешивают и оставляют на 10-15минут после чего замеряют оптическую плотность (K=0,1929 длина волны=490).

Определения содержания ионов марганца (Mn²⁺)

Берём 50мл пробы. Затем приливаем 5мл формальдоксина, приливаем 5мл дистиллированной воды. Затем к пробе добавляем 5мл раствора аммиака и оставляем на 5 минут. После чего приливаем раствор трилона Б, 5мл. гидрохлорида гидроксилимина.

Определение воды на жесткость

Берём 100мл пробы и к ней добавляем 5мл буферного раствора и 10-15 мг порошка индикатора. Титруем раствором трилона Б до изменения цвета в голубую окраску. Замеряем количество ушедшего на титрование трилона Б и вычисляем жесткость по формуле:

Cх=Стр*Vтр*1000=

V

где: Сх - общая жесткость; Стр.- концентрация трилона Б (0,017), Vтр - объём трилона Б, пошедшего на титрование; V- объём воды (1000мл).

Определение содержания ионов кальция (Ca²⁺)

Берём 10мл пробы добавляем 2мл 8%-го раствора NaOH и 0,1-0,22мл. муликсина . Титруем раствором трилона Б до красной окраски. Замеряем количество ушедшего на титрование трилона Б и вычисляем жесткость по формуле:

Сх=20,04*Стр-Vтр*1000

V

где: Стр. - концентрация трилона Б (0,017), Vтр - объём трилона Б, пошедшего на титрование; V - объём воды (100мл.); 20,04-млэквивалент кальция.

(Эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях).

Определение содержания гидрокарбонат - ионов (HCO₃^-)

Берём 100мл. пробы , добавляем 10 капель смешанного индикатора и приливаем соляную кислоту(HCl) 0,05 моль\дм³ что бы проба изменила цвет на малиновую окраску и добавляем ещё 4-5мл HCl. После кипятим в течении 10 минут, охлаждаем и титруем раствором Буры до зелёной окраски. Замеряем объём Буры, пошедший на титрование, и вычисляем концентрацию гидрокарбонатов по формуле:

С=61,02(Ск*Vк-Сб*Vб*1000)

V

Определение содержание хлорид – ионов (Cl^-)

Берём по 100мл каждой пробы, добавляем 0,3мл смешанного индикатора азотистой кислоты до изменения окраски до желтой.

После чего титруем 0,05Н раствором нитрата ртути до изменения окраски до синей. Замеряем кол-во, ушедшее на титрование, и вычисляем по формуле:

Х=(Vn-Vo)*0.05*35,45*1000

V

где: Vn-объём раствора нитрата ртути, затраченный на титрование; Vo-объём нитрата ртути, затраченный на титрование; 35.45-Мr хлорид-иона; V-объём пробы.

ПИТЬЕВАЯ ВОДА – ВРЕД ИЛИ ПОЛЬЗА?

Боровков Дмитрий Игоревич

Руководитель: Карпенко Наталья Кимовна, учитель химии НР МОУ «Каркатеевская СОШ»

Тюменская область, Нефтеюганский район, сп. Каркатеевы, НРМОУ «Каркатеевская СОШ»,

10 класс, 2009 год

Научная статья

Более 2000 лет назад выдающийся врач Авиценна пришел к выводу,
что из 1000 болезней 999 связаны с состоянием воды, которую потребляет человек.

Содержание

Введение: проблема, актуальность, гипотеза, цели, задачи, методы. ……………….. … 9

1.Анализ литературных источников ………………………………………… 11

2.Описание применяемых методик. ……………………………………………15

3.Характеристика объекта исследования. ……………………………………….18

4.Анализ проведенных исследований и обсуждение ………………………………. 19

5.Заключение …………………………………………………………….23

6.Вывод …………………………………………………………….23

7.Предложения . …………………………………………………………23

8. Список литературы ……………………………………………………………24

9.Приложения . ………………………………………………………26

Введение

Вода является уникальным материалом и средой обитания для всего живого. Без воды жизнь просто не существует. Нигде. Обилие воды на Земле привело к обилию жизни на ней. Другим планетам не повезло. Вода отличается от других жидкостей универсальной растворяющей способностью и физическими аномалиями несвойственными никаким другим материалам. От качества воды зависит само наше существование. Мы потребляем воду через питье, и, естественно, качественная, полноценная питьевая вода для нас самая главная. Совершенно справедлива старинная мудрость - "Мы есть то - что мы пьем".

Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, ее охрану и информацию о качестве воды – основные права человека, защищающие не только его здоровье, но и жизнь.

Необходимость воды для обеспечения жизнедеятельности человека обусловлена ролью, которую она играет в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, рекреационных, эстетических и других потребностей человека. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением ее необходимого качества.

Судить о качестве воды и ее соответствии или несоответствии установленным нормам можно только на основании максимально полного химического и бактериологического анализа. Химический и бактериологический «коктейль» вместо чистой воды – одна из основных причин низкой продолжительности жизни человека. Серьезную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды.

Проведя опрос старшеклассников, авторы выяснили, что большинство семей учеников очищают воду в домашних условиях кипячением, хотя пользуются и другими способами очистки (приложение 3, гистограмма 1).

По данным «Центра гигиены и эпидемиологии» вода холодная по органолептическим и санитарно – химическим показателям не соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования качества воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (приложение 3, рис.1)

Сама постановка вопроса о вредности-полезности химических элементов - плод человеческой мании величества. Химические элементы таковы, какие они есть. Они были такими миллионы и миллиарды лет назад и останутся такими даже тогда, когда не будет не только человечества, но и всей нашей планеты. Иначе говоря, то, что полезно бактериям, может быть вредно человеку и никто еще не доказал, что с точки зрения Природы человек важнее, чем бактерия. Если все же говорить о таких понятиях как "вредность" и "полезность", то еще в древности было известно, что все дело в концентрациях. Вещества, полезные в минимальных количествах, могут оказаться сильнейшим ядом в больших.

Проблема: по данным Нефтеюганской санитарно - эпидемиологической службы вода, употребляемая жителями поселка Каркатеевы, не пригодна для питья в сыром виде. Нас заинтересовал вопрос: «Почему нельзя в школе употреблять воду из крана?»

Гипотеза: если провести химический анализ питьевой воды, выявить ионный состав и сравнить соответствие концентрации ионов с предельно допустимой концентрацией, то будет очевидно какую пробу питьевой воды необходимо употреблять в сыром виде.

Объект исследования: различные пробы питьевой воды в поселке.

Предмет исследования: концентрация ионов в пробах воды.

Цель исследования: определить концентрацию ионов в различных пробах питьевой воды, используемой жителями п. Каркатеевы, и выявить влияние их на живые организмы.

Задачи:

анализ литературы по данной теме;
провести химический анализ различных проб воды;
заложить опыт о влиянии различных проб питьевой воды п. Каркатеевы на развитие проростков семян астры;
провести математическую обработку результатов опыта;
пропаганда полученных результатов;
поместить статью на школьный сайт.

Методы:

1.Химический и математический анализ (титрометрический, фотометрический, меркуметрический).

2. Наблюдение.

3. Измерение.

4.Эксперимент.

5.Опрос.

6.Анализ.

Анализ литературных источников

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной частью всего живого. В растениях содержится до 90% воды, в теле взрослого человека 60-65%. Кости содержат 22% воды, мозг — 75%, мускулы — 75%. Кровь состоит из воды на 92 %. Первостепенная роль воды в жизни всех живых существ и человека связана с тем, что она является универсальным растворителем огромного количества химических веществ, т.е. средой, в которой протекают все процессы жизнедеятельности.

Достаточно посмотреть на роль воды в нашем организме: регулирует температуру тела; увлажняет воздух при дыхании; обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела; защищает и буферизирует жизненно важные органы; помогает преобразовывать пищу в энергию, а питательным веществам усваиваться органами; выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности [13].

Определенное и постоянное содержание воды — вот необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание температуры тела [5,7].

По данным ВОЗ, около 80 % всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд. человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды.

По оценке экспертов ООН, до 80 % химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники. Ежегодно в мире сбрасывается более 420 км³ сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс. км³ воды [4].

Необходимо помнить, что минеральные вещества и микроэлементы человек получает не только с пищей, но и с водой. А нехватка хотя бы одного, какoго-либо, нужного для нормальной жизнедеятельности компонента, отразится на здоровье не лучшим образом. К примеру, недостаток фтора в воде влияет на состояние зубов, а мягкая вода с низким содержанием солей жесткости может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, остеопорозу и целому ряду других болезней. Необходимо человеку все полезное, что присутствует в природной воде. Поэтому, хорошую, чистую, биологически полноценную питьевую воду получить очень трудно, практически невозможно. Это хорошо понимают специалисты и ученые, исследующие свойства воды. В литературе приведены наиболее часто проявляемые болезни, связанные с загрязнением питьевой воды [3] (приложение 2).

В большинстве случаев вода, поступающая из скважины, а зачастую и из муниципальной водопроводной системы, нуждается в предварительной обработке, целью которой является доведение качества воды до действующих нормативов. Пользователям приходится сталкиваться с присутствием в воде растворенного железа и марганца. Такая вода первоначально прозрачна, но при отстаивании или нагреве приобретает желтовато-бурую окраску, что является причиной ржавых подтеков на сантехнике. При повышенном содержании железа вода также приобретает характерный "железистый" привкус [12].

Самый простой и доступный для всех метод очистки водопроводной воды — отстаивание. При этом в течение определенного времени улетучивается остаточный свободный хлор (С1₂), который применяют в системах водозабора для обеззараживания воды. Кроме того, под действием гравитационных сил происходит осаждение относительно крупных суспензионных и коллоидных частиц, находящихся во взвешенном состоянии. В некоторых случаях осадок желтеет. Это свидетельствует о выпадении гидроксида железами Fe(ОН)₃. Он появляется в результате окисления соединений двухвалентного железа, придающих воде голубоватый оттенок, кислородом воздуха до трехвалентного состояния.

Следующий по простоте и доступности — метод кипячения. Основное предназначение процесса кипячения — обеззараживание воды. В результате термического воздействия гибнут вирусы и бактерии. Кроме того, в процессе кипячения происходит дегазация воды — удаление всех растворенных в ней газов, в том числе и полезных (кислорода, углекислого газа), которые улучшают органолептические свойства воды. Поэтому кипяченая вода безвкусна и малополезна для кишечной флоры. Кроме того, при кипячении может уменьшаться растворимость некоторых солей, например сульфата кальция, что также отчасти приводит к смягчению воды.

Гораздо реже для небольших объемов используют метод вымораживания воды, основанный на разности температур замерзания чистой воды и рассолов (раствора с минеральными солями). Сначала замерзает чистая вода, а в оставшемся объеме концентрируются соли. Существует мнение, что талая вода (вода из вымерзшей фракции) обладает целебными свойствами за счет особой структуры водных кластеров — групп
взаимно ориентированных молекул воды. Считается, что вода с измельченными кластерами обладает более высокими реактивными и растворительными свойствами, лучше проникает через биологические мембраны, быстрее выводится из организма экскреторными органами [7,203].

В природе чистая вода не встречается: она всегда содержит примеси каких-либо веществ. В частности, взаимодействуя с солями, содержащимися в земной коре, она приобретает определённую жесткость. Жесткость воды - совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция Са²⁺ и катионов магния Mg²⁺. Ионы кальция необходимы для сокращения клеток и строения костей. Если концентрация этих катионов велика, то воду называют жесткой, если мала – мягкой. Именно они придают специфические свойства природным водам. В жесткой воде с трудом развариваются пищевые продукты, а сваренные в ней овощи невкусны [6].

Катионы кальция Са²⁺ обуславливают кальциевую жесткость, а катионы магния Mg²⁺- магниевую жесткость воды. Общая жесткость воды складывается из кальциевой и магниевой, т.е. из суммарной концентрации в воде катионов Са²⁺ и Mg²⁺.

В нашей стране степень жесткости выражают числом миллиэквивалентов (мэкв) катионов Са²⁺ и Мg²⁺, содержащихся в 1 л воды. Так как 1 мэкв жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л катионов Са²⁺ или 12,16 мг/л катионов Мg²⁺, то согласно определению, общую жесткость воды (Ж ) (в мэкв/л) можно вычислить по формуле

[Ca²⁺] [Mg²⁺]

Ж = 20,04 + 12,16

где [Са²⁺] и [Мg²⁺] — концентрации ионов Са²⁺ и Мg²⁺, мг/л.

Жесткость воды хозяйственно-питьевых водопроводов не должна превышать 7 мэкв/л [1].

Процитируем ВОЗ (цитируется по русскому изданию "Руководства по контролю качества питьевой воды. Том 1. Рекомендации", 1994): «Хотя ряд экологических и аналитических эпидемиологических исследований выявили статистически значимую обратную зависимость между жесткостью воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные недостаточны для вывода о причинном характере этой связи. Имеются некоторые указания, что очень мягкая вода может иметь отрицательный эффект на баланс минеральных веществ, но для его оценки не проводилось детальных исследований" [6].

Хлорид - ионы необходимы для всех живых организмов, поскольку поддерживают постоянную ионную силу во внутриклеточных и межклеточных жидкостях, влияя на конфигурацию белков и водообмен через мембрану.

Железо является одним из наиболее распространенных элементов, содержащихся в природных водах, используемых для центрального водоснабжения. Особенно много соединений железа в подземных водах. ПДК железа в питьевой воде составляет 0,3 мг/л. Железо, являясь, безусловно, необходимым элементом для организма человека, сыграло злую шутку с солями жесткости. Употребление воды с повышенным содержанием ионов железа (более 0,4-1 мг/кг массы тела в день) может привести к развитию гемохроматоза, т.е. отложению соединений железа в органах и тканях. Кровь содержит железо, именно оно определяет цвет крови, а также её основное свойство-способность связывать и отдавать кислород. Такой способностью обладает комплексное соединение – гем – составная часть молекулы гемоглобина. Известно, что очень высокие дозы железа в воде могут быть смертельными. При его избытке, превышающем 0,3 - 0,5 мг/л, проявляет серьезные токсические воздействия на организм людей и животных (Лысогорова И.К., 1974; Королев А.А. и др., 1991). У людей, употребляющих воду с содержанием железа в такой концентрации, обнаруживается зуд, сухость, шелушение кожи, кожные высыпания, симптомы - традиционно несправедливо приписываемые избытку кальция в воде [10].

Ионы марганца накапливаются в печени. Они необходимы для нормального роста и развития, способствует регуляции содержания сахара в крови [3].

В таблице 1 представлено необходимое содержание ионов для организма человека разного возраста [4].

Таблица 1

Пол и возраст ( лет)	Ca²⁺	Mg²⁺	Fe²⁺	Zn²⁺	I^- (мкг)
Мужчины
11-14	1200	350	18	15	150
15-18	1200	400	18	15	150
19 и старше	800	350	10	15	150
Женщины
11-18	1200	300	18	15	150
19-50	800	300	18	15	150
51 и старше	800	300	10	15	150

В литературных источниках отмечается, что растения своей корневой системой поглощают из почвенных растворов и затем усваивают необходимые минеральные вещества. Для всех растений необходимы 13 элементов, которые принимают участие в обмене веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец, медь, цинк, бор, молибден, хлор. При полном отсутствии в почве одного из этих элементов происходят резкие изменения основных жизненных функций растений — тормозится рост, нарушается нормальный ход фотосинтеза [12].

Соли магния содержатся во всякой почве (по распространенности в земной коре среди химических элементов магний занимает восьмое место) и необходимы для питания растений, так как магний входит в состав хлорофилла [6].

Blog

Тема: «Питьевая вода вред или польза?»

Содержание