Вода – главный источник жизни на Земле, уникальное природное богатство. Её запасы, как любого ресурса, не безграничны. Уже сегодня дефицит чистой воды испытывают десятки миллионов жителей планеты. Не зря учёные считают, что причиной вооружённых конфликтов в будущем могут стать не политические мотивы и не нефтегазовые ресурсы, а источники питьевой воды.
А как же обстоят дела с питьевой водой в нашем Долгоруковском районе? Чтобы разобраться с этим вопросом мы решили провести исследование. Тема нашей работы «Качество подземных вод, используемых для водоснабжения села Долгоруково».
Определение проблемы: соответствует ли качество водопроводной воды и воды из источников, которыми пользуется население в с. Долгоруково всем санитарно – гигиеническим нормам, предъявляемым к питьевой воде ГОСТом.
Гипотеза: принимая во внимание состояние водопроводной сети в нашем населённом пункте, считаю, что наша питьевая вода не соответствует нормативам питьевой воды.
Цель: исследовать подземные воды на соответствие санитарно – гигиеническим нормам (для питьевой воды) и сравнить её качество с качеством воды из известных у нас природных источников в д. Царёвка и д. Екатериновка.
Задачи:
- собрать и изучить материал о водоносных горизонтах и скважинах на территории с. Долгоруково;
- отобрать пробы воды из изучаемых источников;
- определить и сравнить органолептические и химические показатели воды в школьной лаборатории из нескольких природных источников на территории Долгоруковского района и водопроводной воды в с. Долгоруково;
- выяснить возможные причины загрязнения воды (если таковые будут определены);
- на основе анализа результатов, полученных в школьной лаборатории, данных о подземных водах ТЦ «Липецкгеомониторинга» и беседы с экологом Дёшиным Ю.Н. внести предложения по мероприятиям, направленных на охрану подземных вод Долгоруковского района.
Объект исследования – гидрофизические и гидрохимические свойства подземных вод на территории Долгоруковского района.
Предмет исследования – подземные воды
Методы исследования:
- изучение литературных источников;
- беседа с экологом;
- проведение гидрофизических и гидрохимических анализов;
- анализ полученной информации;
Значение результатов исследования: – научное значение – осуществление мониторинга за состоянием подземных вод; – практическое значение – использование результатов исследования на уроках биологии, химии, географии, на внеклассных мероприятиях.
Основная часть
Методика исследований
Мы провели исследование органолептических и химических показателей образцов воды из трёх источников: водопроводная вода из своей школы, из источника в д. Екатериновка и из источника в д. Царёвка. Образец воды из крана дома по улице Быханова проходил проверку в частной экологической фирме «Лаборатория региональной организации экологического содействия» в городе Липецке.
Определение органолептических показателей воды.
1. Цвет.
Для источников питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 сантиметров. Для определения цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд наливали исследуемую воду и на белом фоне бумаги определяли цвет воды.
2. Прозрачность.
Для определения прозрачности воды использовали прозрачный мерный цилиндр с плоским дном. В него наливали воду, подкладывали под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна лист бумаги с текстом, высота букв которого 0,5 мм, и сливали воду до тех пор, пока сверху через слой воды не стал, виден этот шрифт. Измерили высоту столба оставшейся воды линейкой и выразили степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается.
3. Запах.
Это исследование проводили 4 человека. Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60 градусах. Характер и интенсивность запаха определяли с помощью таблиц. Запах воды нужно определять в помещении с воздухом не имеющем посторонних запахов.
Определение качества воды методами химического анализа.
Водородный показатель.
Вода пригодная для питья должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7).
рН определяли с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.
Жёсткость воды.
Мы провели расчёты концентраций карбонат- и гидрокарбонат – ионов.
А) Определение концентрации карбонат – ионов.
В склянку налили 10 мл исследуемой воды, добавили 5 – 6 капель фенолфталеина. Если окраска не изменится, то считается, что карбонат – ионы в пробе отсутствуют.
В случае возникновения розовой окраски титруют 0,05 н раствором соляной кислоты до обесцвечивания пробы. Концентрацию карбонат ионов рассчитывают по формуле:
где Ск – концентрация карбонат – ионов, мг/л; V (HCl) – объём соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл.
Затем в той же пробе определили концентрацию гидрокарбонат – ионов. К пробе добавили 2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобрела жёлтую окраску. Титровали пробу 0,05 Н раствором соляной кислоты до перехода жёлтой окраски в розовую. Концентрацию гидрокарбонатов рассчитывали по формуле:
где Сгк – концентрация гидрокарбонат – ионов, мг/л; V(HCl) – объём соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл.
Карбонатную жёсткость Жк, рассчитывали, суммируя значения концентраций карбонат и гидрокарбонат – ионов по формуле:
Жк = Ск * 0,0333 + Сгк * 0,0164.
Определение хлоридов.
Концентрация хлоридов в источниках, используемых человеком не должна превышать 350 мг/л. Качественное определение хлоридов проводили 2 способами:
А) Качественное определение хлоридов с приближённой количественной оценкой проводили следующим образом: в пробирку прилили 5 мл исследуемой воды и добавили 3 капли 10 – % раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определили по помутнению, пользуясь таблицей.
Б) Качественное определение хлоридов проводили титрованием пробы нитратом серебра в присутствии хромата калия как индикатора. Нитрат серебра даёт с хлорид – ионами белый осадок, а с хроматом калия кирпично – красный осадок хромата серебра. Из образовавшегося осадка меньшей растворимостью обладает хлорид серебра. Поэтому лишь после того, как хлорид – ионы будут связаны, начинается образование красного хромата серебра. Появление слабо – оранжевой окраски свидетельствует о конце реакции.
В коническую колбу поместили 100 мл исследуемой воды, прилили 1 мл 5 % – ного раствора хромата калия и титровали 0,05 н раствором нитрата серебра при постоянном взбалтывании до появления слабо – красной окраски. Содержание хлоридов (Х) в мг/л вычисляли по формуле:
где 1,773 – масса хлорид – ионов (мг), эквивалентная одному мл точно 0,05 н раствора нитрата серебра;
V – объём раствора нитрата серебра. Затраченного на титрование, мл.
Определение сульфатов.
Качественное определение сульфатов с приближённой качественной оценкой проводили так. В пробирку внесли 10 мл исследуемой воды, 0,мл соляной кислоты (1:5) и 2мл 5 % – ного раствора хлорида бария, перемешали реактивы. По характеру выпавшего осадка определили ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути концентрация сульфат – ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут – 5 – 10 мг/л; при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария – 10 – 100 мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно большом содержании сульфат – ионов (более 100 мг/л).
5. Определение свинца.
В пробирку с пробой воды внесли 1 мг 50 % – ного раствора уксусной кислоты и перемешали. Добавили по 0,5 мл 10 % – ного раствора дихромата калия, при наличии ионов свинца выпадает жёлтый осадок хромата свинца. Пробирку встряхнули и через 10 минут приступили к определению. Содержимое пробирки рассматривали сверху на чёрном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывали со стороны света картоном.
Концентрацию свинца рассчитывают по формуле:
где а – содержание свинца в пробирке в соответствии со шкалой, мг; V – объём взятой на анализ воды в литрах.
Обнаружение общего железа.
Предельно допустимая концентрация общего железа в воде составляет 0,3 мг/л. В пробирку поместили 10 мл исследуемой воды, прибавили 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.
Определение меди.
ПДК меди в воде составляет 0,1 мг/л.
В фарфоровую чашку поместили 3 мл исследуемой воды, выпарили досуха и нанесли на периферическую часть пятна каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов меди.
Результаты работы
Результаты исследования сведены в таблицу (таблица).
Обратите внимание, что:
– вода из природных источников обладает хорошими органолептическими показателями (цвет и запах отсутствуют, а прозрачность превышает 24 см высоты водного столба), водопроводная же вода имеет неопределённый запах, цвет не определяется, прозрачность так же высокая.
– при исследовании жёсткости в пробах водопроводной воды была определена карбонатная и гидрокарбонатная жёсткость, хотя эти значения не выходят за пределы нормы. Вода из источников менее жесткая;
– водородный показатель в норме для всех образцов, хотя в водопроводной воде он показывает слабокислую среду;
– хлориды присутствуют во всех образцах, но их содержание незначительно;
– сульфаты обнаружены во всех образцах, но в источниках их содержание невелико, в водопроводной воде – больше, но не превышает нормы;
– нитраты присутствуют только в образцах водопроводной воды;
– ни в одном образце не содержится свинца и меди, что нас порадовало;
– интенсивность окрашивания пробы показала, что водопроводная вода содержит высокую концентрацию ионов железа.
– показатели химического анализа воды из крана по улице Быханова, которые мы получили из лаборатории экологической фирмы в г. Липецке, по общей жёсткости воды, по нитратам, по железу в общем-то не превышают предельно допустимые нормы, но близки к их верхним границам. В целом они подтверждают результаты нашего исследования о повышенном содержании в воде железа, нитратов и повышенной жёсткости водопроводной воды.
Заключение
Мы не проводили исследование воды на наличие многих металлов, но по данным экологического мониторинга на территории Долгоруковского района отмечаются превышения ПДК по ряду компонентов: железу, марганцу, бору, литию, барию. Причиной повышенного содержания в воде некоторых элементов являются природные геохимические особенности территории [2].
Из всех приведённых выше отклонений химического состава подземных вод наибольшую опасность представляет собой нитратное загрязнение. Причинами его широкого распространения является отсутствие очистных сооружений на предприятиях перерабатывающей промышленности, сброс без очистки канализационных стоков, накопления навоза, гниющих соломы, силоса.
Решение проблемы:
– В 2016 году была проведена рекультивация районной свалки площадью 16 га восточнее с. Вязовое, которая была источником загрязнения подземных вод. В сентябре 2016 года был открыт полигон для размещения ТБО, который построен в соответствии с современными экологическими требованиями.
– В 2016 начаты работы по строительству линейного объекта – самотечной сети бытовой канализации, протяжённостью более 8 км; предусмотрено строительство очистных сооружений производительностью 1000 м3 (станция Биокс-1000) и канализационной насосной станции.
На основе данных «Липецкгеомониторинга», беседы с экологом Дёшиным Ю.Н. и наших исследований мы внесли свои предложения по обеспечению населения качественной питьевой водой. Они сводятся к следующему:
- Организация санитарного контроля качества в соответствии с нормативными требованиями.
- Выполнение исследований по выявлению закономерности распространения нитратного загрязнения, загрязнения тяжёлыми металлами и другими опасными для здоровья человека элементами.
- При строительстве новых объектов не допускать к осуществлению проекты, предусматривающие сброс неочищенных сточных вод в речную сеть.
- Канализировать и обеспечить современными очистными сооружениями сёла. Выполнять комплексные мероприятия по восстановлению и совершенствованию систем водоснабжения населённых пунктов.
- Формировать экологическую культуру населения.
Разное состояние и различные качества воды, а также особенности ее кругооборота на Земле приводят к тому, что лишь незначительная часть запасов воды оказывается доступной и пригодной для практического ее использования. И именно от нашего с вами отношения к этим запасам питьевой воды на нашей планете будет зависеть длительность эры человечества.
Библиографическая ссылка
Карташов С.М. КАЧЕСТВО ПОДЗЕМНЫХ ВОД, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ СЕЛА ДОЛГОРУКОВО, ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ // Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 3-1. ;URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=254 (дата обращения: 21.11.2024).