ВВЕДЕНИЕ
Доля пресной воды в мировых водных ресурсах очень мала. Только 2,5% всей воды в мире является пресной водой. Из них доступен только 1%. Это касается и вод, сконцентрированных в ледниках и заснеженных районах. У современной цивилизации есть реальный доступ менее, чем к 0,001% воды планеты, и это все, что нужно человечеству, чтобы накормить и напоить 7-8 млрд людей. [1]
Кризис ресурсов пресной воды уже не одно десятилетие наблюдается локально в отдельных регионах планеты, что является большой проблемой для всего человечества. Отсутствие эффективного решения в ближайшее время привет к глобальному кризису. [2]
На данный момент идёт активное освоение Арктики и мирового океана, которые богаты различными ресурсами. Но применимость талого снега Арктики в пищу человека до сих пор подробно не изучена.
Гипотеза исследования - физико-химические параметры талого снега с Северного полюса соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21, талый снег может быть использован человеком в качестве питьевой воды.
Объект исследования - талый снег с Северного полюса.
Предмет исследования - физико-химические параметры талого снега с Северного полюса.
Цель исследования: изучить физико-химические параметры талого снега с Северного полюса и сравнить их с СанПиН 1.2.3685-21, сделать выводы о применимости талого снега в пищу человека.
Для достижения которой определены следующие задачи:
1.Изучить литературу по теме исследования.
2.Собрать образцы снега с Северного полюса.
3.Изучить физико-химические параметры талого снега с Северного полюса.
4.Сравнить полученные результаты с СанПиН 1.2.3685-21.
5.Провести анализ полученных результатов.
6.Сформулировать выводы.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе были использованы 3 основных метода исследования:
1.Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.
2.Инверсионная вольтамперометрия.
3.Методы определения органолептических показателей качества различных видов вод, кроме технической воды.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводилось с 01.08.2023 по 31.12.2023.
Началось исследование с подготовки к экспедиции и изучения литературы по теме исследования.
В 4-ю Арктическую экспедицию Росатома «Ледокол знаний 2023» на самом большом атомном ледоколе «50 лет Победы» автор проекта отправился 15.08.2023. И уже 19.08.2023 собрал пробы снега на «Вершине мира» - на Северном полюсе, там, где редко ступает нога человека. Пробы снега были собраны на максимальную глубину снежного покрова (до поверхности льда) в стерильные пластиковые контейнеры для сбора биоматериалов объемом 60 мл., всего было собрано 11 проб по 60 мл.
Дополнительно была собрана проба в чистое пластиковое ведро, для определения части органолептических показателей качества талого снега.
Процесс отбора проб представлен на рис. 1 – 3.
Рис. 1 Рис. 2 Рис. 3
Процесс отбора проб снега на Северном полюсе
Поднявшись на борт корабля, 10 герметично упакованных проб были помещены в холодильник. Консервировать пробы не стали, так как на борт корабля был запрещен пронос сторонних веществ.
А одну пробу мы оставили для исследования физических параметров снега, также оставили в помещении и ведро со снегом, чтобы эти две пробы растаяли.
Научное исследование началось сразу на борту корабля, так как часть показателей нужно определять в течении 24 часов с момента взятия пробы. Были проведены анализы методами, определяющими органолептические показатели качества талого снега с Северного полюса, в соответствии «ГОСТ Р 57164-2016. Национальный стандарт Российской Федерации. Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности», с небольшими отступлениями, возможность которых прописана в ГОСТ Р 57164-2016:
-запах и привкус определялись автором проекта по пятибалльной системе, расписанной в ГОСТ Р 57164-2016 из собранной в стерильную тару пробы;
-цветность и мутность определялась в сравнении с бутилированной питьевой водой;
-для определения окраски и прозрачности была взята проба снега их пластикового ведра, талый снег был перелит в трёх литровую банку, так как высокая стеклянная колба на борту корабля отсутствовала, а брать с собой в экспедицию объемные сторонние вещи было запрещено;
-плавающие примеси определялись в соответствии с ГОСТ Р 57164-2016 в пробе, которая была собрана в стерильную.
По окончании экспедиции автор проекта прибыл на корабле в порт г.Мурманска, а уже оттуда на самолете вернулся домой в г.Северск Томской области. По возвращению домой пробы снега ещё не растаяли, в контейнерах лежал снег. Все пробы были помещены в холодильник.
Далее был проведён первичный анализ талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, он был проведён в учебной лаборатории Северского технологического института – филиала федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (СТИ НИЯУ МИФИ). На рис. 4 – 6 представлен процесс проведения анализа.
Рис. 4 Рис. 5 Рис. 6
Процесс проведения первичного анализа талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в СТИ НИЯУ МИФИ
Следующим этапом был проведён контрольный анализ талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, который был проведён в аккредитованной лаборатории ФГБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии № 81 ФМБА России (Санэпидемстанции (СЭС) г.Северска). На рис. 7 – 9 представлен процесс проведения анализа.
Рис. 7 Рис. 8 Рис. 9
Процесс проведения контрольного анализа талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в СЭС г.Северска
Далее был проведён контрольный анализ талого снега с Северного полюса при помощи метода инверсионной вольтамперометрии, который был проведён в аккредитованной лаборатории СЭС г.Северска. На рис. 10 – 12 представлен процесс проведения анализа.
Рис. 10 Рис. 11 Рис. 12
Процесс проведения контрольного анализа талого снега с Северного полюса
при помощи метода инверсионной вольтамперометрии в СЭС г.Северска
Далее продолжился процесс изучения литературы по теме исследования, анализ и интерпретация результатов, подготовка отчёта о проведённом исследовании, формирование выводов.
РЕЗУЛЬТАТ
Приводим результаты исследования талого снега с Северного полюса методами определения органолептических показателей качества различных видов вод, кроме технической воды (таблица 1).
Таблица 1
|
№ п/п |
Показатель |
Единицы измерения |
Норматив согласно требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (не более) |
Показатели качества талого снега с Северного полюса |
Соответствие требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде |
|
1. |
Запах |
баллы |
3 |
0 |
Соответствует |
|
2. |
Привкус |
баллы |
3 |
0 |
Соответствует |
|
3. |
Цветность |
градусы |
30 |
0 |
Соответствует |
|
4. |
Окраска |
см |
Не должна обнаруживаться в столбике воды 10 см |
Не обнаружена |
Соответствует |
|
5. |
Мутность |
ЕМФ (единицы мутности по формазину) или мг/л (по каолину) |
2,6 по формазину 1,5 по каолину |
Прозрачна в сравнении с бутилированной питьевой водой |
Соответствует |
|
6. |
Прозрачность |
см |
Не менее 30 по шрифту Снеллена |
> 30 |
Соответствует |
|
7. |
Плавающие примеси |
|
На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей |
На поверхности талого снега с Северного полюса не обнаружены пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей |
Соответствует |
Из представленной таблицы видно, что результаты анализа талого снега с Северного полюса полностью соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде.
Приводим результаты исследования (первичного анализа) талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, проводимого в учебной лаборатории СТИ НИЯУ МИФИ (таблица 2).
Таблица 2
|
№ п/п |
Наименование вещества |
Величина предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в питьевой воде согласно требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (мг/л) |
Величина концентраций химических веществ в талом снеге с Северного полюса (мг/л) |
Соответствие требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде |
|
1. |
Ag (серебро) |
0,05 |
0,0009 |
Соответствует |
|
2. |
Al (алюминий) |
0,2 |
0 |
Соответствует |
|
3. |
As (мышьяк) |
0,01 |
0,0068 |
Соответствует |
|
4. |
Au (золото) |
- |
0 |
Соответствует |
|
5. |
В (бор) |
0,5 |
0 |
Соответствует |
|
6. |
Ba (барий) |
0,7 |
0,0002 |
Соответствует |
|
7. |
Ве (бериллий) |
0,0002 |
0 |
Соответствует |
|
8. |
Bi (висмут) |
0,1 |
0,0099 |
Соответствует |
|
9. |
Са (кальций) |
3,5 |
0,0525 |
Соответствует |
|
10. |
Со (кобальт) |
0,1 |
0,0003 |
Соответствует |
|
11. |
Cr (хром) |
0,05 |
0,0002 |
Соответствует |
|
12. |
Cu (медь) |
1,0 |
0 |
Соответствует |
|
13. |
Fe (железо) |
0,3 |
0 |
Соответствует |
|
14. |
Ga (галлий) |
- |
0 |
Соответствует |
|
15. |
Hf (гафний) |
- |
0 |
Соответствует |
|
16. |
Hg (ртуть) |
0,0005 |
0,0001 |
Соответствует |
|
17. |
K (калий) |
- |
0 |
Соответствует |
|
18. |
Li (литий) |
0,03 |
0,0003 |
Соответствует |
|
19. |
Mg (магний) |
50 |
0,0537 |
Соответствует |
|
20. |
Mn (марганец) |
0,1 |
0 |
Соответствует |
|
21. |
Мо (молибден) |
0,07 |
0 |
Соответствует |
|
22. |
Na (натрий) |
200 |
0 |
Соответствует |
|
23. |
Nb (ниобий) |
0,01 |
0,0007 |
Соответствует |
|
24. |
Ni (никель) |
0,02 |
0,0024 |
Соответствует |
|
25. |
P (фосфор) |
0,0001 |
0 |
Соответствует |
|
26. |
Pb (свинец) |
0,01 |
0,0025 |
Соответствует |
|
27. |
Rb (рубидий) |
- |
0 |
Соответствует |
|
28. |
Re (рений) |
- |
0 |
Соответствует |
|
29. |
Sb (сурьма) |
0,005 |
0 |
Соответствует |
|
30. |
Se (селен) |
0,01 |
0 |
Соответствует |
|
31. |
Si (кремний) |
25 |
0 |
Соответствует |
|
32. |
Sn (олово) |
2,0 |
0,1087 |
Соответствует |
|
33. |
Sr (стронций) |
7,0 |
0,0018 |
Соответствует |
|
34. |
Ta (тантал) |
- |
0 |
Соответствует |
|
35. |
Te (теллур) |
0,01 |
0 |
Соответствует |
|
36. |
Ti (титан) |
0,1 |
0,0015 |
Соответствует |
|
37. |
V (ванадий) |
0,1 |
0 |
Соответствует |
|
38. |
W (вольфрам) |
0,05 |
0 |
Соответствует |
|
39. |
Zn (цинк) |
5,0 |
0 |
Соответствует |
|
40. |
Zr (цирконий) |
- |
0 |
Соответствует |
|
41. |
Cd (кадмий) |
0,001 |
0 |
Соответствует |
Из представленной таблицы видно, что результаты анализа талого снега с Северного полюса полностью соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде.
Приводим результаты контрольного исследования талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, проводимого в аккредитованной лаборатории СЭС г.Северска (таблица 3).
Таблица 3
|
№ п/п |
Наименование вещества |
Минимально определяемая прибором величина (мг/л) |
Величина предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в питьевой воде согласно требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (мг/л) |
Величина концентраций химических веществ в талом снеге с Северного полюса (мг/л) |
Соответствие требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде |
|
1. |
Ni (никель) |
< 0,001 |
0,02 |
0,002 |
Соответствует |
|
2. |
Se (селен) |
< 0,005 |
0,01 |
0 |
Соответствует |
|
3. |
Cr (хром) |
< 0,001 |
0,05 |
0 |
Соответствует |
|
4. |
Mn (марганец) |
< 0,001 |
0,1 |
0,003 |
Соответствует |
|
5. |
Мо (молибден) |
< 0,001 |
0,07 |
0 |
Соответствует |
|
6. |
В (бор) |
< 0,01 |
0,5 |
0 |
Соответствует |
|
7. |
Со (кобальт) |
< 0,001 |
0,1 |
0,001 |
Соответствует |
|
8. |
Ве (бериллий) |
< 0,0001 |
0,0002 |
0 |
Соответствует |
|
9. |
Са (кальций) |
< 0,01 |
3,5 |
0 |
Соответствует |
|
10. |
Mg (магний) |
< 0,05 |
50 |
0,009 |
Соответствует |
|
11. |
Si (кремний) |
< 0,05 |
25 |
0 |
Соответствует |
|
12. |
Na (натрий) |
< 0,5 |
200 |
0,04 |
Соответствует |
|
13. |
Li (литий) |
< 0,01 |
0,03 |
0 |
Соответствует |
Из представленной таблицы видно, что результаты анализа талого снега с Северного полюса полностью соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде.
Приводим результаты контрольного исследования талого снега с Северного полюса при помощи метода инверсионной вольтамперометрии, проводимого в аккредитованной лаборатории СЭС г.Северска (таблица 4).
Таблица 4
|
№ п/п |
Наименование вещества |
Величина предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в питьевой воде согласно требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (мг/л) |
Величина концентраций химических веществ в талом снеге с Северного полюса (мг/л) |
Соответствие требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде |
|
1. |
As (мышьяк) |
0,01 |
< 0,002 |
Соответствует |
|
2. |
Ni (никель) |
0,02 |
< 0,001 |
Соответствует |
|
3. |
Se (селен) |
0,01 |
< 0,005 |
Соответствует |
|
4. |
Cr (хром) |
0,05 |
< 0,001 |
Соответствует |
|
5. |
Mn (марганец) |
0,1 |
< 0,001 |
Соответствует |
|
6. |
Мо (молибден) |
0,07 |
< 0,001 |
Соответствует |
|
7. |
В (бор) |
0,5 |
< 0,01 |
Соответствует |
|
8. |
Ве (бериллий) |
0,0002 |
< 0,0001 |
Соответствует |
|
9. |
Si (кремний) |
25 |
< 0,05 |
Соответствует |
|
10. |
Na (натрий) |
200 |
< 0,5 |
Соответствует |
|
11. |
Mg (магний) |
50 |
< 0,05 |
Соответствует |
|
12. |
Со (кобальт) |
0,1 |
< 0,001 |
Соответствует |
|
13. |
Li (литий) |
0,03 |
< 0,01 |
Соответствует |
|
14. |
Са (кальций) |
3,5 |
< 0,05 |
Соответствует |
|
15. |
Zn (цинк) |
5,0 |
< 0,0005 |
Соответствует |
|
16. |
Cd (кадмий) |
0,001 |
< 0,0002 |
Соответствует |
|
17. |
Pb (свинец) |
0,01 |
< 0,0002 |
Соответствует |
|
18. |
Cu (медь) |
1,0 |
< 0,0005 |
Соответствует |
Из представленной таблицы видно, что результаты анализа талого снега с Северного полюса полностью соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде.
ВЫВОД
Выдвинутая в начале исследования гипотеза подтвердилась, физико-химические параметры талого снега с Северного полюса соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21, талый снег может быть использован человеком в качестве питьевой воды.
В ходе реализации работы мы выполнили все поставленные перед собой в начале задачи.
Вывод – считаем, что цель нашего исследования достигнута, мы изучили физико-химические параметры талого снега с Северного полюса и сравнили их с требованиями СанПиН 1.2.3685-21, сделали выводы о применимости талого снега в пищу человека.