Учебно-исследовательская работа по химии "исследование химического состава водопроводной воды в условиях школьной лаборатории. Определение качества (свойств) воды в школьной лаборатории Анализ воды в школьных условиях

Мутность воды

Слабо-желтоватая

Слабо опалесцирующая

Светло-желтоватая

Опалесцирующая

Желтая

Слабо мутная

Интенсивно-желтая

Мутная

Коричневая

Очень мутная

Красно-коричневая

Чрезвычайно мутная

Другая (укажите какая)

Приложение 6

Таблица определения мутности воды

Обычно в гидрологических лабораториях для определения качества воды проводят стандартную пробу – определение биохимической потребности в кислороде (БПК). При этом определение содержания растворенного в воде кислорода проводят либо химическим методом Винклера, либо физико-химическим, основанным на амперометрическом исследовании.

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Введение. . . . . . . . . . 2

1. Обзор литературы. . . . . . . . 4

1.1. Кислород в окружающей среде. . . . . 4

1.1.1. Кислород как компонент воздуха. . . . 4

1.1.2. Кислород в воде. . . . . . . . 5

1.1.2.1. Зависимость содержания

Кислорода в воде от различных факторов. . . . 5

1.1.2.2. Растворенный кислород как

критерий оценки загрязненности воды. . . . . 7

1.2. Определение кислорода, растворенного в воде. . . 9

1.2.1. Химический метод Винклера. . . . . . 9

1.2.2. Физико-химический метод. . . . . . 21

2. Экспериментальная часть. . . . . . . 22

2.1. Приготовление растворов. . . . . . . 22

2.2. Отработка методики. . . . . . . . 23

2.3. Отбор проб воды и пробоподготовка. . . . . 26

2.4. Анализ воды на содержание растворенного кислорода. . 26

3. Обсуждение результатов. . . . . . . 28

Выводы. . . . . . . . . . 30

Список использованной литературы. . . . . 31

Приложение. . . . . . . . . 32

Введение.

Из химических элементов, встречающихся на планете в больших количествах, половину составляют биогенные элементы, одним из которых является кислород. В окружающей среде молекулярный кислород содержится в газообразном состоянии в воздухе, а также растворен в воде.

Кислород является сильным окислителем и вступает в реакции со многими веществами восстановителями. Поэтому наличие в среде таких веществ снижают концентрацию доступного для живых организмов кислорода. Это свойство кислорода является основой для оценки загрязнённости воды восстановителями, в первую очередь – органическими веществами.

Обычно в гидрологических лабораториях для определения качества воды проводят стандартную пробу – определение биохимической потребности в кислороде (БПК). При этом определение содержания растворенного в воде кислорода проводят либо химическим методом Винклера, либо физико-химическим, основанным на амперометрическом исследовании.

Часто исследование гидрохимических показателей водоемов проводится в рамках специальных лабораторных практикумов в ВУЗах, а также при проведении школьного экологического мониторинга. Амперометрический метод в этих условиях мало применим. Проведение исследований методом Винклера требует наличия простых и доступных методик выполнения анализов.

В связи с этим целью нашей работы явилось опробовать метод Винклера в наших лабораторных условиях и подготовить подробные рекомендации для его использования в школьном экологическом мониторинге и специальных лабораторных практикумах в нашем университете.

Задачи:

1. Провести обзор литературы по методам определения кислорода в воде;
2. Отработать методику определения;
3. Подготовить методические рекомендации по проведению анализов в условиях школы.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Кислород в окружающей среде.

1.1.1. Кислород как компонент воздуха.

Кислород является самым распространенным элементом земной коры. В атмосфере его находится около 23%, в составе воды — около 89%, в человеческом организме — около 65%, в песке содержится 53% кислорода, в глине — 56% и т. д. Если подсчитать его количество в воздухе (атмосфере), воде (гидросфере) и доступной непосредственному химическому исследованию части твердой земной коры (литосфере), то окажется, что на долю кислорода приходится примерно 50% их общей массы. Свободный кислород содержится почти исключительно в атмосфере, причем количество его оценивается в 1,2-10 15 т. При всей громадности этой величины она не превышает 0,0001 общего содержания кислорода в земной коре.

Свободный кислород состоит из двухатомных молекул. Под обычным давлением он сжижается при —183 °С и затвердевает при —219 °С. В газообразном состоянии кислород бесцветен, а в жидком и твердом имеет бледно-синюю окраску .

С молекулярным кислородом связаны многие жизненные процессы. Это вещество поддерживает дыхание большинства живых существ обитающих на планете. В связи с этим жизненно важной задачей является сохранение баланса молекулярного кислорода в водной и воздушной среде.

Связывание молекулярного кислорода происходит в основном за счет реакций окисления. При этом осуществляется перевод молекулярного кислорода в состав других газов атмосферы, минералов, воды, органического вещества и т. д.

Наряду с обеспечением процессов жизнедеятельности молекулярный кислород играет исключительную роль в предохранении живых организмов от вредного воздействия коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца.

Атомы кислорода могут взаимодействовать с О 2 с образованием озона:

О + О 2 = О 3

Озон является аллотропной модификацией кислорода и при нормальных условиях представляет собой газообразное вещество. Образование озона интенсивно происходит в стратосферных слоях атмосферы, где сосредоточен так называемый озоновый слой. Озоновый слой поглощает УФ – радиацию с несколько большей длиной волны, нежели молекулярный кислород – 220-320 нм. При этом происходит процесс диссоциации озона на молекулярный и атомарный кислород:

О 3 = О 2 + О

Продукты этой реакции могут реагировать между собой с получением исходного озона. Таким образом, возникает равновесие между процессами образования озона и его разрушения .

1.1.2. Кислород в воде

1.1.2.1. Зависимость растворимости кислорода

в воде от некоторых факторов.

Не смотря на то, что большая часть молекулярного кислорода содержится в атмосферном воздухе, в воде его количество тоже достаточно велико. Растворенный в воде кислород поддерживает жизнедеятельность гидробионтов и во многих случаях является лимитирующим фактором для распространения живых организмов.

Растворимость этого газа в воде зависит от многих факторов. Так при повышенной температуре растворимость кислорода, как и других газов, в воде уменьшается. Это отличает газы от большинства твердых веществ, растворимость которых растет с повышением температуры растворителя. Это необычное поведение газов вполне естественно, так как увеличение при нагревании кинетической энергии частиц приводит к тому, что молекулы газа легче покидают раствор, чем возвращаются в него. Поэтому при длительном кипячении раствор можно практически полностью обезгазить - удалить из него растворенный газ.

Так же прослеживается зависимость растворимости веществ от давления. Давление мало сказывается на растворимости твердых веществ и жидкостей, но существенно влияет на растворимость газа. Если при испарении жидкости, в пар переходят молекулы обладающие повышенной кинетической энергией, то очевидно из газа в жидкий раствор должны переходить молекулы обладающие пониженной кинетической энергией.

При заданной температуре количество таких молекул пропорционально давлению газа. Следовательно, количество растворенного в жидкости газа должно быть пропорционально его давлению, что выражается законом Генри: при данной температуре концентрация растворенного газа пропорционально его парциальному давлению.

С і = К і + Р і ,

где С і – концентрация газа в растворе, Р і – его парциальное давление и К і - константа Генри, которая зависит от природы газа и растворителя. К і является константой равновесия процесса растворения газа.

Так как при постоянной температуре К і всегда одинаково, то имеет смысл выражение:

К = С і1 / Р і1 = С і2 / Р і2 ,

где С і1 и С і2 – концентрация растворенного газа при парциальныз давлениях, соответственно Р і1 и Р і2 .

Парциальное давление кислорода в воздухе будет равно:

Р О 2 = Р атм. * 0,21,

где 0,21 – коэффициент указывающий на количество кислорода в воздухе; Р атм. - атмосферное давление.

Тогда для того чтобы узнать концентрацию растворенного кислорода в воде при разных давлениях и постоянной температуре достаточно знать растворимость кислорода в воде при этой температуре, при давлении равном 760 мм. рт. ст. и атмосферное давление при котором проводились опыты.

1.1.2. Кислород, растворенный в воде,

как критерий оценки загрязненности.

Растворенный в воде кислород является одним из важнейших биогидрохимических показателей состояния среды. Он обеспечивает существование водных организмов и определяет интенсивность окислительных процессов в морях и океанах. Несмотря на большой расход, его содержание в поверхностном слое почти всегда близко к 100%-ному насыщению при данных температуре, солености и давлении. Это связано с тем, что его убыль постоянно восполняется как в результате фотосинтетической деятельности водорослей, главным образом фитопланктона, так из атмосферы. Последний процесс протекает вследствие стремления концентраций кислорода в атмосфере и поверхностном слое воды к динамическому равновесию, при нарушении которого кислород поглощается поверхностным слоем океана.

В зоне интенсивного фотосинтеза (в фотическом слое) часто наблюдается значительное пересыщение морской воды кислородом (иногда до 120—125% и выше). С увеличением глубины его концентрация падает вследствие ослабления фотосинтеза и потребления на окисление органических веществ и дыхание водных организмов, а на некоторых глубинах в верхнем слое его образование и расход примерно одинаковы. Поэтому эти глубины называют слоями компенсации, которые перемещаются по вертикали в зависимости от физико-химических, гидробиологических условий и подводной освещенности; например, зимой они лежат ближе к поверхности. В целом с глубиной дефицит кислорода увеличивается. Растворенный кислород проникает в глубинные слои исключительно за счет вертикальных циркуляции и течений. В некоторых случаях, например при нарушении вертикальной циркуляции или наличии большого количества легко окисляющихся органических веществ, концентрация растворенного кислорода может снизиться до нуля. В таких условиях начинают протекать восстановительные процессы с образованием сероводорода, как это, например, имеет место в Черном море на глубинах ниже 200 м.

В прибрежных водах значительный дефицит кислорода часто связан с их загрязнением органическими веществами (нефтепродуктами, детергентами и др.) так как эти вещества являются восстановителями. Запускающаяся при этом реакция окисления переводит кислород из молекулярной формы в другие соединения, делая его бесполезным для поддержания жизни.

Исходя из этого, считается, что определение концентрации кислорода в воде имеет огромное значение при изучении гидрологического и гидрохимического режимов водоемов.

Обычно растворенный в воде кислород определяют по объемному методу Винклера. Применяют также физико-химические методы: электрохимические, газохроматографический, масс-спектрометрический и газометрический. Широкую известность получил также полярографический метод, позволяющий определять любые концентрации кислорода—от полного насыщения до 10 -6 г/л. Он дает возможность непрерывно, автоматически и практически мгновенно регистрировать малейшие изменения концентрации растворенного кислорода. Однако физико-химические методы почти не применяются при массовых анализах ввиду своей сложности и используются обычно в научных исследованиях.

1.2. Определения растворенного кислорода в воде.

Для определения растворенного в воде кислорода обычно используется несколько методов. Их можно разделить на физико-химические и химические.

Химические методы определения растворенного кислорода основываются на хорошей окислительной способности этого газа.

О 2 + 4Н + → 2Н 2 О

Обычно используют метод Винклера.

1.2.1. Химический метод Винклера.

Среди методов определения концентрации растворенного кислорода самым старым, но до сих пор не потерявшим своей актуальности, остается химический метод Винклера. В этом методе растворенный кислород количественно реагирует со свежеосажденной гидроокисью Mn(II). При подкислении соединения марганца более высокой валентности высвобождает йод из раствора иодида в эквивалентных кислороду количествах. Высвобожденный йод далее определятся титрованием тиосульфатом натрия с крахмалом, в качестве индикатора.

Метод известен с 1888 года. До конца двадцатого века методика работы постоянно совершенствовалась. И только в 1970 году для определения содержания кислорода, растворенного в воде, начали использовать физико-химические методы анализа. Хронология развития метода Винклера представлена в таблице 1 [ 3 ] . В настоящее время метод не потерял своей актуальности и сейчас основной проблемой для совершенствования метода является повышение точности и возможность определения малых концентраций кислорода.

Таблица 1.

Хронологическое развитие метода Винклера.

Сущность метода

Метод основан на окислении кислородом двухвалентного марганца до нерастворимого в воде бурого гидрата четырехвалентного марганца, который, взаимодействуя в кислой среде с ионами иода, окисляет их до свободного иода, количественно определяемого титрованным раствором гипосульфита (тиосульфата) натрия:

Мn 2+ + 2OН - ® Мn (ОН) 2 ,

2Мn (ОН) 2 + O 2 ® 2МnО (ОН) 2 ,

МnО (ОН) 2 + 2I - + 4Н 3 О + ® Мn 2+ + I 2 + 7Н 2 O,

I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 ® Na 2 S 4 O 6 + 2 NaI .

Из уравнений видно, что количество выделившегося иода эквимольно количеству молекулярного кислорода. Минимально определяемая этим методом концентрация кислорода составляет 0,06 мл/л.

Данный метод применим только к водам, не содержащим окислителей (например, солей трехвалентного железа) и восстановителей (например, сероводорода). Первые завышают, а вторые занижают фактическое количество растворенного кислорода.

Отбор проб

Проба для определения кислорода должна быть первой, взятой из батометра. Для этого после ополаскивания водой из батометра кислородной склянки вместе с резиновой трубкой в свободный конец последней вставляют стеклянную трубку длиной 10 см и опускают ее на дно кислородной склянки. Воду наливают с умеренной скоростью во избежание образования воздушных пузырьков и один объем склянки переливают через ее горло после заполнения. Не закрывая крана батометра, осторожно вынимают трубку из склянки и только тогда закрывают кран. Склянка должна быть заполнена до краев и не иметь пузырьков воздуха на стенках.

Сразу же после заполнения фиксируют растворенный кислород, для чего в склянку вносят последовательно 1 мл хлористого, (или сернокислого) марганца и 1 мл щелочного раствора йодистого калия (или натрия). Пипетки с вводимыми реактивами необходимо опускать до половины высоты склянки. После введения реактивов склянку тщательно закрывают пробкой, избегая попадания пузырьков воздуха, и энергично перемешивают образовавшийся осадок 15—20-кратным переворачиванием склянки до равномерного распределения его в воде. Затем склянки с зафиксированными пробами переносят в темное место для отстаивания. В таком состоянии их можно хранить максимум сутки при t < 10°С, а при более высокой температуре не более 4 ч .

Подготовка к анализу

Реактивы, необходимые для проведения анализа

а) Раствор хлористого (или сернокислого) марганца готовят растворением 250 г соли в дистиллированной воде в мерной колбе на 0,5 л.

б) Для приготовления щелочного раствора йодистого калия (или натрия) иодиды предварительно необходимо очистить от свободного иода, для чего их промывают охлажденным примерно до 5°С спиртом-ректификатом на фильтровальной воронке при перемешивании стеклянной палочкой до появления почти бесцветной порции промывного спирта. Промытую соль сушат в темноте между листами фильтровальной бумаги в течение суток и хранят в хорошо закрытых банках (склянках) из темного стекла. Затем готовят:

Водный раствор йодистого калия (или йодистого натрия) растворением в дистиллированной воде 350 г KI (или 392 г NaI 2H 2 O) до объема раствора 300 мл;

водный раствор гидроксида калия (или гидроксида натрия) растворением 490 г КОН (или 350 г NaOH) соответственно в 360 и 340 мл дистиллированной воды. Взвешивать щелочи следует в фарфоровом стакане (или кружке), куда при помешивании приливают воду.

Полученные растворы иодида и щелочи с любым катионом смешивают и доводят их объем дистиллированной водой до одного литра в мерной колбе. Полученный раствор хранят в склянке с резиновой пробкой.

в) Раствор серной кислоты 1:4 готовят приливанием небольшими порциями одногго объема концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 к четырем объемам дистиллированной воды в фарфоровом стакане при помешивании.

г) Для приготовления раствора крахмала 0,5%-ного, 0,5 г препарата „крахмала растворимого" встряхивают в 15—20 мл дистиллированной воды. Полученную взвесь постепенно вливают в 85—90 мл кипящей воды и кипятят 1—3 мин до просветления раствора. Его консервируют добавлением 1—2 капель хлороформа.

д) Раствор тиосульфата натрия концентрацией 0,02 моль/л готовят растворением 5,0 г соли в свободной от CO 2 дистиллированной воде (свободную от СО 2 дистиллированную воду готовят кипячением последней в течение часа. Затем дают ей остыть в той же колбе (обязательно с пробкой, "воженной поглотительной трубкой с калиевой или натриевой щелочью) в литровой мерной колбе или мерном цилиндре с доведением раствора до метки. Его обязательно консервируют Добавлением 3 мл хлороформа и хранят в бутыли из темного стекла с пробкой, снабженной поглотительной трубкой с гранулированной калиевой или натриевой щелочью. Одновременно готовят 3—5 л раствора.

Определение поправочного коэффициента к молярности раствора гипосульфита натрия

Ввиду неустойчивости 0,02 моль/л раствора гипосульфита натрия необходимо периодически определять поправочный коэффициент к его нормальности. Это следует делать ежедневно перед началом титрования при непрерывной работе и перед титрованием каждой серии проб при длительных перерывах.

Поправочный коэффициент находят при титровании ионов иодата в кислом растворе:

IO 3 - + 5 I - + 6 H 3 O + ® 2 I 2 + 9 Н 2 0,

6 S 2 О 3 2- + 2 I 2 ® 3 S 4 O 6 2- + 6 I - .

Следовательно, один моль иодата эквивалентен шести молям тиосульфата.

В коническую колбу после растворения 1 г KI в 40—50 мл дистиллированной воды вносят 2 мл серной кислоты. Затем пипеткой приливают 15 мл раствора иодата калия концентрацией 0,0033 моль/л, колбу закрывают, осторожно перемешивают и после выдерживания раствора в течение минуты приступают к титрованию.

До появления светло-желтой окраски раствора титрование проводят без индикатора, после чего прибавляют 1 мл раствора крахмала и 50 мл дистиллированной воды и продолжают титрование до полного обесцвечивания титруемой жидкости. Опыт повторяют 2—3 раза и, если расхождение в отсчетах бюретки не превышает 0,01 мл, берут среднее арифметическое в качестве конечного результата.

Мешающее действие редокс – активных примесей.

Fe (II , III )

Соединения двухвалентного железа на стадии фиксации кислорода могут выступать как конкуренты по отношению к марганцу. Прореагировав с кислородом образуется гидроксид Fe(III), кинетика взаимодействия которого с иодидом в кислой среде замедлена. Так при концентрации железа более 25 мг/л использование классического варианта метода Винклера приводит к занижению результатов определений. Было предложено элиминировать влияние железа(III) добавками фторида или использованием фосфорной кислотой при подкислении пробы. Образующийся фторидный или фосфатный комплекс не дает железу взаимодействовать с ионами иодида. Но этот способ не дает возможности элиминировать влияние двухвалентного железа.

Нитриты
Обычно присутствие в воде нитритов обусловлено микробиологическим преобразованием аммония в нитрат. И известно, что нитриты в кислой среде способны окислять иодид ионы, вызывая тем самым завышение результатов в методе Винклера. Тем не менее при содержании в воде до 0,05-0,1 мгN/л можно применять прямой метод Винклера. В настоящее время самым распространенным способом нейтрализации влияния нитритов считается использование добавок азида натрия. Здесь нельзя забывать, что излишнее увеличение концентрации азида может привести и к отрицательной ошибке. Это обусловлено возможностью протекания реакции:

2 N 3- + 2 H + + J 2 = 2 HJ + 3 N 2

Кроме применения азида есть и другие способы подавления или учета влияния нитритов: применение мочевины или сульфаминовой кислоты. Все эти реактивы разрушают нитрит до молекулярного азота.

Органические вещества.

Понятно, что влияние органических веществ, как выраженных восстановителей будет проявляться на всех этапах определения растворенного кислорода по Винклеру. Молекулярный кислород, окисленные формы марганца, молекулярный йод - все это достаточно сильные окислители для взаимодействия с органическими примесями. Если вода богата органическими веществами (окисляемость 15-30 мг О 2 /л и более), то оказывается необходимым вводить поправку на их взаимодействие. Например в руководстве предлагается проводить параллельную йодную пробу, находя тем самым сколько йода израсходовалось на йодирование органических примесей. Но есть методы, которые основаны на проведении метода Винклера, в отличающихся от классических условиях (время анализа, концентрации реагентов). Таким образом удается подобрать условия, при которых мешающим действием примеси можно пренебречь.

Сульфиды и Н 2 S .

Обнаружено, что содержание в анализируемой воде сульфидов приводит к занижению результатов метода Винклера. При этом обнаружено, что взаимодействие сульфида с окислителями носит стехиометрический характер: 1 моль кислорода и 2 моля сульфида. В результате реакции выделяется элементарная сера. Поскольку в методе Винклера сильными окислителями являются кроме кислорода также йод и марганец (III, IV), то в формулировании механизма взаимодействия сульфида с окислителем есть различные мнения. Так в работе считается, что сульфид взаимодействует с окисленными формами марганца. В работе разработан метод одновременного определения сульфидов и кислорода в пробе воды. Авторы, используя соли Zn, осаждают ZnS, который далее отделяют и определяют спектрофотометрически, а в оставшейся над осадком воде проводят определение растворенного кислорода. В более ранней работе использована сходная схема, но использовался не сульфат, а ацетат Zn. При взаимодействии кислорода и сульфида возможно также образование тиосульфата, в качестве промежуточного соединения. В работе предложен способ учета такого тиосульфата по методу холостой пробы.

В заключение нужно отметить, что наряду с модификациями и методиками, разработанными специально под конкретные примеси, существуют более общие методики, направленные на определения общего содержания восстановителей (метод Росса) и окислителей.

Для определения наличия в воде мешающих веществ пользуются следующей методикой.

Пять миллилитров пробы нейтрализуется до рН=7 по фенолфталеину и добавляется 0,5 мл. серной кислоты. Затем прибавляют несколько крупинок, примерно 0,5 г., йодида калия и крахмал.

Посинение раствора говорит о наличии окисляющих веществ. Если раствор бесцветный, то добавляют 0,2 мл. раствора йода. Взболтать, оставить на 30 с., если голубая окраска не появилась, следовательно, есть восстанавливающие вещества.

Методы удаления мешающих веществ при анализе.

1. В присутствии восстановителей кислород можно определить по Россу: в кислородную склянку прибавляют сначала 0,5 мл. серной кислоты (1:4), а затем 0,5 мл. смешанного реактива – гипохлорит и сульфат натрия, после этого ее закрывают пробкой, взбалтывают и ставят в темное место на 30 мин. Для устранения избытка гипохлорита натрия добавляют 1 мл. роданида калия и перемешивают. Через 10 мин. Приступают к определению кислорода.

2. При содержании железа (III ) менее 1 мг/л. Его влиянием можно пренебречь. При концентрации 1-50 мг/л. Для растворения осадка необходимо ортофосфорная кислота ρ=1,70 г/см 3 .

3. При содержании азота нитратов более 0,05 мг/л определить растворимый кислород прямым методом Винклера затруднительно, так как нитриты в кислой среде, действуя как катализатор, способствуют окислению йодида до йода кислородом воздуха, что приводит к повышенному расходу тиосульфата и мешает окончанию титрования, поскольку синяя окраска индикатора восстанавливается. Для устранения мешающего влияния нитритов можно применить один из следующих приёмов:

Перед растворением осадка в кислоте следует внести в склянку несколько капель 5% азида натрия;

Вместо азида натрия можно использовать 40% мочевину или сульфаминовую кислоту. В этом случае меняется порядок прибавления реактивов: гидроксид марганца осаждают 70% гидроксидом калия или 50% гидроксидом натрия, растворяют осадок в кислоте, добавляют 0,15 мл 40% сульфаминовой кислоты или мочевины и затем 15% йодид калия. Далее продолжают определение.

4. Если вода содержит много органических веществ или минеральных восстановителей, то необходимо вводить поправку на их йодопотребление. Для этого исследуемую воду отбирают в две склянки одинакового объема в каждую по 3-5 мл 0,02 м йода в насыщенном растворе хлорида натрия. Склянки закрывают пробками, перемешивают и через 5 мин вносят по 1 мл щелочного раствора йодида калия в обе склянки, а затем в склянку «а» - 1 мл соли марганца, в склянку «б» - 1 мл дистиллированной воды. Закрывают пробками и перемешивают. После оседания осадка в обе склянки вносят в одинаковом количестве кислоту и оттитровывают тиосульфатом йод. Содержание растворённого кислорода рассчитывают по формуле:

Х = 8*н(А-В)*1000/ V 1 - V 2 ,

где В – объем 0,02 н. раствора тиосульфата, пошедшего на титрование раствора в склянке «б» мл; А – тоже для склянки «а»; н. – нормальность раствора тиосульфата с учётом поправки; 8 – эквивалентная масса кислорода; V 1 – объем кислородной склянки,мл; V 2 – объём всех реактивов, внесенных в воду для определения кислорода, мл.

Точность прямого метода Винклера и его возможные ошибки.

На протяжении всей первой половины 20-го века в ходе лабораторных и полевых работ была собрана большая экспериментальная база по результатам определения кислорода методом Винклера. Были обнаружены расхождения в результатах определений растворенного кислорода в одних и тех же водах по методам, различающимся только деталями, например способом стандартизации раствора тиосульфата, концентрацией реагентов, способом титрования (всего раствора или аликвоты) и др. В большей мере эта проблема - проблема стандартизации метода Винклера, проявляется в многообразии таблиц растворимости кислорода. Различия в табличных значениях растворимости кислорода до 6% способствовали проведению исследований по принципиальным вопросам методической основы и методическим погрешностям метода Винклера. В результате таких работ был сформулирован ряд потенциальных источников принципиальных ошибок метода в чистых водах:

1. окисление иодида кислородом воздуха
2. улетучивание молекулярного йода
3. содержание растворенного кислорода в добавляемых реактивах в процедуре фиксации кислорода
4. примесь молекулярного йода в иодиде
5. несовпадение точки конца титрования и точки эквивалентности
6. малая устойчивость растворов тиосульфата натрия и соответственно необходимость частой стандартизации
7. ошибки при стандартизации тиосульфата натрия
8. трудность титрования малых количеств йода
9. использование крахмала в качестве индикатора: его нестойкость и уменьшение чувствительности с повышением температуры.

Остановимся подробнее на наиболее значимых ошибках. Окисление иодида кислородом ускоряется с ростом кислотности. Уменьшить влияние этого процесса можно регулируя рН среды. Рекомендуемое значение кислотности составляет рН=2-2,5. Увеличение рН более 2,7 опасно, т.к. там уже возможен процесс гидратообразования марганца. Одновременно с окислением иодида возможен также и процесс улетучивания йода. Образование комплексной частицы J 3 - в условиях избытка иодида (см. схему метода Винклера) позволяет связать практически весь молекулярный йод в растворе. Понятно, что вводя раствор соли марганца и щелочной реагент (щелочь+иодид), мы тем самым вносим неучтенное количество кислорода, растворенного в этих реактивах. Поскольку в различных вариантах метода Винклера использовались реактивы различных концентраций, то использовать в расчетах какую-либо одну поправку было нельзя. Приходилось для каждого метода использовать свои собственные расчетные или экспериментальные значения привнесенного с реактивами кислорода. Обычно эти значения находились в интервале 0,005-0,0104 ррм.

К середине 60-х годов назрела необходимость в единой процедуре определения растворенного кислорода. Это отчасти было обусловлено большим разнообразием химических методик, развитием инструментальных методов и необходимостью их взаимного сравнения. На основе опубликованной работы, Карпентер сформулировал процедуру определения кислорода по Винклеру. В этом варианте были учтены практически все потенциальные ошибки выявленные раннее. В совместной работе Кэррит и Карпентер дополнили эту методику поправкой на учет растворенного в реактивах кислорода (0,018мл/л). Экспериментально измеренная в работе величина несколько отличалась и составляла 0,011 мл/л.

При определении точностных характеристик химического метода Винклера исследователи столкнулись с проблемой точного задания концентрации растворенного кислорода. Для этого использовались насыщение воды воздухом или кислородом при заданной температуре, стандартная добавка раствора кислорода в обескислороженную воду, электрохимическое генерирование кислорода, использование альтернативных инструментальных методов определения кислорода. Не смотря на долгую историю этой проблемы и многочисленные работы, окончательное решение пока не найдено и вопрос по-прежнему остается открытым. Наиболее популярным способом задания концентрации кислорода в воде был и остается до сих пор - процедура насыщения воды кислородом воздуха при фиксированной температуре. Однако отсутствие единообразия процедуры (объем раствора, условия перемешивания, способ и скорость продувания кислорода) приводит к значительным ошибкам, достигающим 2%. В большей мере это проявлялось при работе в области меньше 5 мгО 2 /л.

Опираясь на высокоточное приготовление растворов кислорода, внесением стандартной добавки в обескислороженную воду, Карпентеру удалось достигнуть правильности 0,1% и воспроизводимости 0,02% на уровне 5 мгО 2 /л для варианта метода Винклера с фотометрическим титрованием. В Таблице 2 показана погрешность классического варианта метода Винклера на различных уровнях концентрации растворенного кислорода .

Таблица 2.

Погрешность метода Винклера в чистых водах.

Другим важным параметром, характеризующим возможности метода является нижняя граница определения. В литературе цитируется два значения нижней границы: ~0,05 и ~0,2 мгО2/л. Понятно, что предел обнаружения может определяться следующими критериями:

• нарушение стехиометрии реакций, лежащих в химической основе метода Винклера
• чувствительность йодкрахмальной реакции
• концентрацией используемого раствора тиосульфата и разрешающая способность бюретки

1.2.2. Физико-химический метод.

В основе метода положены амперометрические исследования. Преобразователь концентрации кислорода работает путем электрохимического восстановления кислорода, поступающего на его катод через селективно-пропускающую мембрану. Генерирующий при этом электрический ток, пропорционален концентрации кислорода в анлизируемой среде.

Погруженный в анализируемую воду датчик, состоящий из камеры окруженной селективной мембраной, содержит электролит и два металлических электрода. Мембрана непроницаема для воды, и растворенных ионов, но пропускает кислород. Из-за разности потенциалов между электродами кислород восстанавливается на катоде, а ионы металла из раствора на аноде.

Скорость процесса прямо пропорциональна скорости прохождения кислорода через мембрану и слой электролита. А следовательно – порциальному давлению кислорода в пробе при данной температуре.

2. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Приготовление реактивов.

Нами были приготовлены следующие растворы

1. Сульфат или хлорид марганца(II ), раствор. Растворяли 42,5 г. MnCl 2 *4 H 2 O в дистиллированной воде и доводили объем до 100 мл. Фильтровали через бумажный фильтр. Разбавленный раствор в кислой среде при добавлении йодида калия не должен выделять свободного йода.

2. Щелочной раствор йодида калия.

Растворяли 65,4 г. йодида калия в 43,6 мл. дистиллированной воды. При подкислении разбавленный раствор не должен выделять йода.

Растворяли 305,2 г. KOH в 218 мл. дистиллированной воды. Оба раствора смешивали и доводили до 437 мл.

3. Тиосульфат натрия приготовлен из фиксанала, 0,01923 н. раствор (стандартизирован K 2 Cr 2 O 7 ).

4. Дихромат калия готовили из точно известной навески.

экв(K 2 Cr 2 O 7 )=М(K 2 Cr 2 O 7 )/6,

где 6- число электронов в окислительно-восстановительной реакции.

10 мл. раствора должно содержать 0,0003 экв. дихромата калия.

1 экв. - 49,03 г.

0,0003 экв. - х г. х=0,0147 г.

тогда, если 10 мл. содержит 0,0147 г., то 1000 мл. – 1,47 г., что соответствует 0,03 экв. Навеска была взята и ровнялась 1,4807 г., следовательно нормальность дихромата калия = 0,0302 г.

5. Серная кислота, разбавленный 2:1 раствор.

2.2. Отработка методики.

Для отработки методики определения кислорода в воде мы провели ряд исследований.

Так как не существует стандартных растворов, мы попытались получить воду, практически полностью лишенную кислорода. Для этого мы кипятили дистиллированную воду в течение 3 часов. Результаты определения кислорода в такой воде представлены на рисунке 1.

Рис. 1.

Определение кислорода в кипяченой воде

После этого мы насытили кислородом оставшуюся воду. Насыщение проводили путем трехчасового барбатирования воздуха через воду в газометре. Результаты анализа полученной в этом случае воды приведены на рисунке 2.

Рис. 2.

Определение содержания кислорода в воде, насыщенной кислородом после кипячения.

Результаты, полученные нами для анализа воды с высоким содержанием кислорода, боле воспроизводимы. Это еще раз указывает на трудности применения метода в условиях низкого содержания кислорода в воде.

2.3. Отбор проб и пробоподготовка

Обычно пробы в створе отбирают в трёх точках (у обоих берегов и в фарватере). Так как водоем, на котором мы проводили исследования емел округлую форму, мы отбирали пробы по его берегам, в месте впадения в него реки Дубравенки и в месте, где река вытекает из него. Отбор проб производили с глубины 10, 50 и 100 см. Сразу после отбора проб делали соответствующую запись в журнале.

Для отбора проб воды нами был собран батометр. Этот прибор представлял собой - литровую бутыль с резиновой пробкой, прикрепленную к шесту. Батометр опускали в воду на нужную глубину и выдергивали пробку. Достав батометр из воды, мы измеряли температуру. Заранее откалиброванную кислородную склянку ополаскивали водой из батометра и заполняли ее пробой до тех пор, пока не выльется приблизительно 200 мл воды, т. е. пока не вытиснется вода, соприкасавшаяся с воздухом, находившимся в склянке. Склянка должна быть заполнена пробой до краёв и не иметь внутри на стенках пузырьков воздуха.

Затем в склянку с пробой воды вносим 1 мл раствора хлорида марганца и 1 мл щелочного раствора йодида калия. При этом необходимо пользоваться отдельными пипетками. Затем быстро закрываем склянку таким образом, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха, и содержимое склянки тщательно перемешиваем. Затем склянки с зафиксированными пробами переносили в лабораторию в темное место для отстаивания.

2.4. Анализ воды на содержание растворенного кислорода.

Перед проведением анализов все кислородные склянки были откалиброваны с точностью до 0,01 мл.

Образовавшемуся осадку гидроокиси марганца дали отстояться не менее 10 мин. Затем приливали 5 мл раствора серной кислоты. Вытеснение из склянки раствором серной кислоты части прозрачной жидкости для анализа значение не имеет. Склянку закрываем и тщательно перемешиваем. Осадок гидроокиси марганца растворится.

После этого все пробу количественно переносили в коническую колбу объёмом 250 мл и быстро титровали 0,01923 н. тиосульфатом натрия при непрерывном помешивании до слабо-желтого цвета, после чего прибавляли 1 мл 0,5% крахмала и продолжали по каплям титровать до исчезновения синей окраски. Окраска должна исчезнуть от одной капли тиосульфата.

Обработка результатов анализа

C 1 = V 2 * C 2 *8*1000/ V 1 - V 3 ,

V 1 - общий объём кислородной склянки (мл.).

С 1 - концентрация кислорода в пробе (мг/л.).

V 2 -объём раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование (мл.).

С 2 - концентрация раствора тиосульфата натрия (г-экв/л.).

8- атомная масса кислорода.

1000- коэффициент пересчёта единиц измерения (из г. в мг.).

V 3 - объем воды, вылившейся при введении реактивов для фиксации кислорода (мл.).

Незначительными потерями растворённого кислорода в связанной форме при сливе излишков жидкости пренебрегали .

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Рис. 3

Зависимость содержания кислорода в воде от температуры.

Полученные нами данные приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты определения концентрации кислорода,

растворенного в воде реки Дубравенки.

Вода, в которой производились измерения, имела температуру 16,5 о С. Данные показывают, что вода перенасыщена кислородом. На наш взгляд, это связано с тем, что в месте отбора проб река расширяется, образуя небольшое озеро, при этом увеличивается площадь соприкосновения воды с воздухом и, соответственно, насыщенность воды кислородом. Кроме того, надо отметить то, что в день отбора проб прошел дождь и, вероятно, это также позволило избыточно насытить воду кислородом.

По результатам отработки методики работы и по результатам исследований природной воды нами была разработаны методические указания для проведения лабораторных работ по исследованию содержания кислорода в воде. Методические рекомендации приведены в приложении 1.

ВЫВОДЫ.

В результате проделанной работы нами:

• отработана методика определения содержания кислорода в воде;
• Проанализирована вода реки Дубравенка в районе ее пересечения с пр. Мира;
• Составлены методические рекомендации для проведения лабораторных работ по этой тематике.

Таким образом, можно сделать выводы:

1. Методика определения содержания кислорода в воде дает воспроизводимые результаты в области высоких концентраций кислорода.
   1. Для отработки методики можно подвергать анализу предварительно насыщенную кислородом дистиллированную воду.
   2. Методика определения растворенного в воде кислорода может быть использована в практикуме по аналитической химии в теме «иодометрическое титрование», в практикуме по методам анализа объектов окружающей среды, в практикуме по физической химии при исследовании равновесия растворения газов в жидкостях для химической специальности нашего университета, а также в практикуме по гидрологии географической специальности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Некрасов 1. том
2. Экология на уроках химии.
3. http://www.geocities.com/novedu/winkler.htm
4. http://www.oceanography.ru/library_archive/e_works/kaspy/metodhtml/oxygen/oxygen.htm

Введение

Вода "из-под крана" используется нами повсеместно. По данным лаборатории питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, 90% водопроводных сетей подают в дома воду, не отвечающую санитарным нормам. Главная причина наличия в водопроводной воде вредных для здоровья нитратов, пестицидов, нефтепродуктов и солей тяжелых металлов - это катастрофическое состояние водопроводных и канализационных систем. Соединение канализационных вод с выбросами предприятий дает добавочный эффект: к перечисленным выше химическим составляющим питьевой воды добавляются и бактерии - кишечные палочки, патогенные микроорганизмы, холерный вибрион и т.д. Поэтому актуальность данной проблемы очень высока.

Объект исследования

Объектом исследования является обычная водопроводная вода, взятая из централизованного источника водоснабжения МОУ лицей №22, которая не подвергалась никакой предварительной обработке и фильтрации, чтобы была возможность составить объективную картину состояния воды, используемой в быту.

Гипотеза

Если вода почти прозрачна, не имеет достаточно выраженных вкуса и запаха, а также если содержание хлора, водородный показатель и жесткость воды удовлетворяют ПДК, то вода централизованного источника водоснабжения пригодна к применению.

Цель исследования

В соответствие с гипотезой, целью исследования является проверить, удовлетворяет ли водопроводная вода некоторым требованиям ГОСТа.

Обзор литературы

Был проведен обзор литературы по изучению влияния качества питьевой воды на здоровье, нормативов качества питьевой воды и образования мутагенов в результате хлорирования воды.

Методика "СОСТАВ И КАЧЕСТВО ВОДЫ"

Суточный обмен воды в организме человека составляет 2,5 л, поэтому от её качества сильно зависит состояние человека, его здоровье и работоспособность. Различные вещества, присутствующие в воде, придают ей запах, делают её то сладковатой, то солёной, а то и горькой. Существует 5-балльная шкала оценки интенсивности запаха и привкуса питьевой воды. При сомнении в качестве питьевой воды для очистки её от примесей следует использовать специальные фильтры.

Метод физического изучения воды включает:

• Исследование прозрачности воды
• Определение в воде взвешенных частиц
• Запах
• Вкус.

Данные показатели определяются по специальным методикам, описанным в различных источниках литературы (например, С.В.Дружинин "Исследование воды и водоемов в условиях школы", 2008).

Метод химического анализа включает определение:

• Ионов в воде с помощью качественных реакций
• рН, водородного показателя
• Жесткости воды титриметрическим методом.

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.

Жесткость воды.

Жесткость воды обуславливается присутствием в ней солей кальция и магния. Это общая жесткость. Она складывается из карбонатной (временной, обусловленной присутствием гидрокарбонатов кальция и магния) и некарбонатной (постоянной, обусловленной присутствием хлоридов кальция, Mg 2+ и Fe 2+). Оставшиеся в растворе после кипячения соли обуславливают постоянную жесткость воды. Общая жесткость воды определяется следующим образом. В коническую колбу на 250 мл вносят 100 мл исследуемой воды, прибавляют 5 мл аммиачного буферного раствора(NH4OH+NH4Cl) для установления щелочной реакции, а затем 7-8 капель индикатора (эриохрома черного). Проба окрашивается в интенсивный вишнево-красный цвет. Раствор перемешивают и медленно титруют 0,05 нормальным раствором трилона "Б" до изменения окраски пробы от вишневой до синей. Это происходит из-за того, что трилон "Б" в щелочной среде взаимодействует с ионами кальция и магния, образуя комплексное неокрашенное соединение и вытесняя индикатор в свободном виде. Расчет общей жесткости производят по формуле:

где: V - объем раствора трилона "Б", израсходованного на титрование, мл.

N - нормальность раствора трилона "Б", мг экв/л (0.05)

V 1 - объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл.(100 мл)

Водородный показатель.

Вода тестируется различными индикаторами (лакмус, универсальная индикаторная бумага, метил оранжевый) и по изменению их окраски формулируются соответствующие выводы.

Результаты см. в таблице №1.

Сравнительный анализ данных, полученных в ходе исследования.

Он приведен в таблице "Соответствие физико-химических показателей пробы воды требованиям ГОСТ".

Выводы.

В ходе проведенного исследования было установлено:

• Показатель мутности оптимален
• Каких-либо взвешенных частиц в воде не обнаружено
• Проба воды не обладала привкусом и запахом
• Качественный анализ пробы воды дал отрицательный результат на наличие в воде: катионов магния, железа(II,III), свинца, меди; анионов, брома, йода; сульфатов
• Были обнаружены катионы кальция (незначительное выпадение гипсового осадка) и анионы хлора (незначительное выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра)
• Причиной слабо кислой среды, вероятнее всего, является, установленное выше, наличие в воде ионов хлора
• Жесткость воды была получена в пределах 4-4.5 ммоль/литр.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что проба воды, взятая из централизованного источника водоснабжения МОУ лицей №22, соответствует требованиям ГОСТ согласно тем критериям, по которым проводилось исследование, а, значит, наша гипотеза подтвердилась.

• 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.

Список литературы.

1. Боголюбов А.С. Экосистема. - М., 2001.
2. Газета "Биология". Издательский дом "Первое сентября". №23, 2008
3. Газета "Иваново-Пресс". №41 от 11.10.2007
4. Попова Т.А. Экология в школе. - М., 2005. - 64 с.
5. Сайт: www-chemistry.univer.kharkov.ua. Раздел: файлы, лекция 5 по экологии.
6. Сайт: www.ijkh.ivanovo.ru . Раздел МУП "Водоканал".
7. Сайт: www.prechist-ecologia.narod.ru . Раздел "Водная гладь".
8. Федорос Е.И.Нечаева Г.А. Экология в экспериментах. -М, 2006. - 384 с.

В настоящее время учителю химии приходиться рассматривать самые различные экологические проблемы, одна из которых - проблема чистой воды. Оценивая воду на содержание минеральных солей, отдельно выделяют концентрацию в ней солей кальция и магния, говоря о степени жесткости воды.

Мыло в жесткой воде не мылится, овощи плохо развариваются, а при использовании такой воды в паровых котлах образуется накипь, которая снижает эффективность их работы и может привести к взрыву. Жесткую воду перед употреблением целесообразно умягчить, удалив катионы кальция и магния.

Однако для жизнедеятельности организма кальций и магний необходимы, так как играют важную роль в процессах формирования костей, свертываемости крови, сокращении сердечной мышцы, передачи нервных импульсов. Установлено, что в местностях с пониженным содержанием кальция в питьевой воде сердечные заболевания более распространенны. В тоже время, употребление жесткой воды увеличивает опасность заболевания мочекаменной болезнью, неблагоприятно влияет на формирование сосудов. Избыток ионов кальция в организме приводит к отложению солей в шейном, грудном, поясничном отделах позвоночника, суставах конечностей. Отсюда следует, что важно вести контроль за содержанием солей кальция и магния в питьевой воде. А познакомиться с некоторыми простыми методами определения жесткости воды учащиеся могут на уроках химии .

Определение общей жесткости воды в лабораторных условиях проводят методом комплексонометрического титрования с помощью кальциево-магниевых ионоселективных электродов. Но эти методы требуют дорогостоящих и практически недоступных для школы реактивов и приборов, поэтому предлагаем более приемлемый для школьной лаборатории способ с применением соляной кислоты и ортофосфата натрия.

Метод основан на осаждение ионов Са 2+ Mg 2+ избытком раствора ортофосфата натрия Na 3 PO 4 с последующим определением остатка осадителя:

3 MeCl 2 + 2 Na 3 PO 4 > Me 3 (PO 4) 2 v + 6NaCl

3 Me(HCO 3) 2 + 2 Na 3 PO 4 > Me 3 (PO 4) 2 v + 6 NaHCO 3 .

Как видно из приведенных выше уравнений, из Me(HCO 3) 2 образуется эквивалентное количество NaHCO 3 . При титровании остатка фосфата натрия соляной кислотой одновременно оттитровывается и гидрокарбонат натрия, на определение которого расходуется такое же количество соляной кислоты, как и на определение временной жесткости воды, что необходимо учитывать в расчетах.

Методика проведения анализа

В мерную колбу, вместимостью 250 мл переносят 100 мл анализируемой воды, добавляют точно измеренный объем (например, 25 мл) 0,2 н. раствора Na 3 PO 4 и отстаивают 30 минут. Затем доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и фильтруют через плотный бумажный фильтр в сухую емкость.

В коническую колбу объемом 250 мл отбирают 100 мл фильтрата и добавляют 2-3 капли индикатора метилоранжа, затем титруют соляной кислотой до появления бледно-розовой окраски раствора.

Параллельно определяют объем соляной кислоты, пошедшей на определение временной жесткости в идентичных условиях. Для этого берут мерную колбу вместимостью 250 мл, добавляют 100 мл анализируемой воды, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. После этого в коническую колбу для титрования отбирают 100 мл раствора, добавляют 2-3 капли метилоранжа и титруют соляной кислотой до появления бледно-розового окрашивания.

1. Рассчитываем временную жесткость воды (моль/л) по формуле:

Ж в. = (С э (HCl) V (HCl) / V пр. ) (Vколбы / V (H 2 O) 1000 , где V (HCl) - объем соляной кислоты, пошедшей на титрование, л;

С э (HCl) - молярная концентрация эквивалента соляной кислоты, моль/л;

V (H 2 O) - объем анализируемой воды, л;

Vколбы - объем мерной колбы, л;

V пр. - объем воды, взятой для титрования, л.

Пример расчета представлен в Приложении 1. Сравнение полученных разными методами результатов показывает, что предлагаемый метод вполне может быть использован при определении общей жесткости воды.

Информацию о составе жесткой воды, видах жесткости и способах ее устранения можно почерпнуть из табл. 1.

Таблица 1.

Жесткость воды и способы ее устранения
Состав жесткой воды	Вид жидкости	Способы устранения
		по составу	по способу её устранения
Са 2 + Mg 2+		карбонатная	временная	1) нагревание 2) добавка извести 3) пропускание через ионообменник
Сl - N0 - 3	некарбонатная	постоянная	1) добавка соды, 2) пропускание через ионообменник
Сl - N0 - 3 SO 4 2- НСО - 3		1) пропускание через ионообменник Районный конкурс научных биолого-экологических работ учащихся учреждений общего среднего образования ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ШКОЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ Пимоненко Богдан Васильевич Учащийся 8 класса ГУО УПК «Звенчатский детский сад-средняя школа Климовичского района» Научный руководитель: Шалыгина Снежана Игоревна Учитель химии ГУО УПК «Звенчатский детский сад-средняя школа Климовичского района» агр. Звенчатка, 2018 Введение_____________________________________________________________ 3 Глава 1 Теоретическая часть 1.1Состав воды ________________________________________________________ 4 1.2 Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды______5 1.3 Влияние качества питьевой воды на здоровье человека___________________7 1.4 Физические показатели качества воды__________________________________8 1.5 Химические показатели качества воды________________________________10 Глава 2 Практическая часть Методика работы______________________________________________________12 2.1 Определение физических показателей качества воды _____________________12 2.2 Определение качества воды методами химического анализа ____________ 15 2.3 Результаты работы__________________________________________________19 Заключение___________________________________________________________20 Список используемых источников________________________________________21 Введение Вода – самое удивительное, самое распространенное и самое необходимое вещество на Земле. Известный советский учёный академик И. В. Петрянов свою научно-популярную книгу о воде назвал «Самое необыкновенное вещество в мире». А «Занимательная физиология», написанная доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде – «Вещество, которое создало нашу планету». Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы. Учёные абсолютно правы: нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах. От воды зависит климат планеты. Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. У неё очень большая теплоёмкость. Нагреваясь, она поглощает тепло; остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла и тем самым «выравнивает» климат. А от космического холода предохраняет Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров… без воды обойтись нельзя – это самое важное вещество на Земле. Вода составляет до 80% массы клетки и выполняет в ней чрезвычайно важные функции: определяет объем и упругость клеток, транспортирует в клетку и из нее растворенные вещества, предохраняет клетку от резких колебаний температур. Тело человека на 2/3 состоит из воды. Почти все реакции протекают в водных растворах. Большинство реакций, используемых в технологических процессах на предприятиях химической, фармацевтической и пищевой промышленности, происходит также в водных растворах. Без воды невозможно представить жизнь человека, который потребляет ее для самых разных бытовых нужд. Потребности человечества в воде сегодня уже сравнимы с возобновляемыми ресурсами пресной воды на нашей планете. Очень много пресной воды мы расходуем бездумно и напрасно. Поэтому необходимо беречь воду! Актуальность темы : для того чтобы хорошо себя чувствовать, человек должен употреблять только чистую и качественную воду. На сегодняшний день сохранение и укрепление здоровья человека – одна из наиболее актуальных проблем человечества. Целью данной работы является : изучение состояние качества воды в аг. Звенчатка. Задачи, решаемые в ходе исследования : Изучить специальную литературу по теме исследований; Освоить методику определения качества воды; Определить качество воды в лабораторных условиях. Гипотезы – предположения : Вода оказывает влияние на здоровье человека. Вода в аг. Звенчатка Климовичского района, поступающая через централизованное водоснабжение соответствует СанПиНу «Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды». Глава 1. Теоретическая часть 1.1 Состав воды Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Химическая формула воды – Н 2 О. Это означает, что каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). 1.2 Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды. Группа подземных вод подразделяется на: 1. Артезианские воды. Речь идет о водах, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько слоев или так называемых ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Пористые грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и, следовательно, очищающее действие, в отличие от трещиноватых горных пород. При соответствующем длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает средних температур почвы (8-12 градусов) и свободна от микробов. Благодаря этим свойствам (практически постоянная температура, хороший вкус, стерильность) артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения. Химический состав воды, как правило, остается постоянным. 2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха. 3. Родниковая вода. Речь идет о подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега). Ресурсы пресной воды на земле распределяется крайне равномерно. Засушливые или полузасушливые регионы мира, составляющие 40% суши, используется только 2% мировых запасов воды. За источники чистой воды в некоторых странах Азии и Африки идут настоящие войны! Более половины жителей земли, т.е. 3,5 млрд. человек, пользуются источниками воды, непреходящий даже минимальной очистки. Из-за различных заболеваний, связанных с некачественной водой, таких как диарея, гепатит А, малярия и др., каждый год погибает более 5 млрд. человек, большинство из которых составляют дети. К 2025 году, испытывающих умеренную или серьезную нехватку воды, будут жить уже две трети населения Земли. Почему же так остро стоит проблема нехватки воды на планете, где вода? Причин том несколько. Самая простая заключается в том, что 1 338 000 000 км3 ,или 96,5% воды на Земле – соленная морская вода. Подземные, поверхностные, атмосферные воды составляют 47 984 610 км 3 ,или 3,5% всей воды на Земле. На долю пресных вод приходится еще меньше 35 029 210 км 3 , что составляет 2,5% от планетарных запасов воды. И, наконец, из всех запасов пресной воды для использования человеком доступно только 118 610 км, т.е. 0,3%! Остальная часть пресной воды пребывает в замерзшем состоянии в ледовом покрове (24 064 100 км3, или 68,7%), содержится в почвенной влаге и в глубоких недоступных подземных водах (10 530 000 км3, или 30,1%). Мировые запасы пресной воды не увеличиваются, а её потребление постоянно растет. В отчете ВВФ «Живая планета» отмечается, что система пресной воды, в том числе и питьевой, претерпевает острый кризис. Актуальна эта проблема и в нашей стране. Тема воды очень важна и актуальна для всего мира, если в начале века в районах, испытывающих нехватку воды, проживало 40% населения земли (2,5 млрд. человек), то к 2025 году это будет уже 65-70%, около 5,5 млрд. 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 её необходимого качества. Развитие промышленности, транспорта, перенаселения ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы. Широкое распространение стиральных и посудомоечных машин, лучшие стандарты гигиены - все это привело за последние 20 лет к повышению количества используемой воды. Количество воды, необходимое для одного жителя в сутки, зависит от климата местности, культурного уровня населения, степени благоустройства города и жилого фонда. Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления». В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культурно-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. 1.3 Влияние качества питьевой воды на здоровье человека По данным Всемирной организации здравоохранения, около 80% всех инфекционных болезней в мире связанно 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. Загрязняются и грунтовые воды. Сейчас подземные источники, используемые для питьевой воды, содержат осадочные продукты сельскохозяйственных химикатов, пестицидов, поступающих вместе со стоками с полей, растворителей, хлорированных углеводородов химической промышленности. По данным ВОЗ от использования недоброкачественной питьевой воды ежегодно в мире страдает каждый десятый житель планеты. Поэтому в комплекс мероприятий, направляемых на предупреждение негативных последствий влияния питьевой воды на здоровье человека, ведущее место должно занимать гигиенически обоснованное водоснабжение. 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. Серьезную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большее количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. В комплекс мероприятий, направляемых на предупреждение негативных последствий влияния питьевой воды на здоровье человека, ведущее место должно занимать гигиенически обоснованное водоснабжение. Еще в 1944 г. В.И. Вернадский в своей работе «Несколько слов о ноосфере» писал: «В истории нашей планеты наступил критический момент огромного для человека значения, подготовлявшийся миллионы, вернее миллиарды лет, глубоко проникший в миллионы людских поколений». Мысли ученый высказал задолго до того, как человечество реально столкнулось; угрозой появления необратимых изменений в природных системах, подрыва естественных условий и ресурсов, существованию нынешнего и будущих поколений жителей планеты Земля. Вода необходима для жизнедеятельности человека. Тело человека на 71% состоит из воды. Все химические реакции в каждой клеточке организма идут между растворенными веществами. Ежегодно человек пропускает через себя количество воды, равное более чем пятикратному весу нашего тела, а в течении жизни каждый из нас поглощает около 25 т воды. Значительная часть населения нашей республики использует воду для питья из подземных источников с высоким содержанием железа, солей, жесткости. Не решается в республике проблема обесфторивания артезианских вод, в которых содержание фтора превышает гигиенических нормативов в 2-3 раза. 1.4 Физические показатели качества воды Цветность Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может определяться свойствами и структурой дна водоема, характером водной растительности, прилегающих к водоему почв, наличием в водосборном бассейне болот и торфяников и др. Цветность воды определяется визуально или фотометрически, сравнивая окраску пробы с окраской условной 100-градусной шкалы цветности воды, приготавливаемой из смеси бихромата калия K 2 Cr 2 О 7 и сульфата кобальта CoS0 4 . Для воды поверхностных водоемов этот показатель допускается не более 20 градусов по шкале цветности. Желтоватый, коричневый или желто-зеленый оттенки воды природных источников объясняются главным образом присутствием в воде гумусовых веществ. Цветность свойственна воде рек, питающихся частично болотной водой, а иногда и воде водохранилищ.. Цветность питьевой воды, подаваемой водопроводом, не должна превышать 20 градусов. В исключительных случаях, по согласованию с органами санитарного надзора, может быть допущена цветность воды до 35 градусов. Использование воды со значительной цветностью на тех предприятиях, где происходит непосредственное соприкосновение воды с фабрикатами в процессе их изготовления (например, в текстильной промышленности), может вызвать ухудшение качества продукции. Прозрачность Прозрачность воды измеряют в стеклянном цилиндре или стеклянной трубке с сантиметровой шкалой. При этом определяют толщину слоя воды (в см), через который еще виден нанесенный черной краской на белой пластинке условный знак в виде двух крестообразно расположенных линий толщиной 1 мм (крест) или специальный стандартный шрифт. Таким образом, прозрачность измеряется в см вод. ст. Использование мутной воды (без ее предварительного осветления) для некоторых категорий потребителей нежелательно или даже недопустимо. Требования к качеству воды, подаваемой водопроводами для хозяйственно-питьевых нужд, регламентируются государственными стандартами. Количество взвешенных веществ в воде, подаваемой для хозяйственно- питьевых целей централизованными водопроводами, не должно быть более 1,5 мг/л. Многие производственные потребители могут использовать воду с содержанием взвешенных веществ более высоким по сравнению с допускаемым для питьевой воды. Однако для ряда производственных потребителей использование мутной воды нежелательно. Так, использование воды, содержащей механические примеси, для охлаждения влечет за собой в некоторых случаях быстрое засорение охлаждающей аппаратуры. Допускаемое содержание взвеси в охлаждающей воде зависит от типа этой аппаратуры. Запахи и привкусы воды Наличие запахов и привкусов у воды природных источников обусловливается присутствием в ней растворенных газов, различных минеральных солей, а также органических веществ и микроорганизмов. Запах и привкус имеют болотные и торфяные воды, а также воды, содержащие сероводород; в ряде случаев запах обусловливается присутствием в воде живых или гниющих после отмирания водорослей. Неприятный запах имеет вода после хлорирования при наличии в ней некоторых количеств остаточного хлора. Интенсивность запаха, как правило, увеличивается с повышением температуры воды. Привкус солоноватый и даже горько-солоноватый часто имеют сильно минерализованные воды подземных источников. Для количественной оценки запаха и привкуса воды применяют обычно условную пятибалльную шкалу. Следует, однако, отметить, что эта оценка в значительной мере субъективна, так как зависит от индивидуальной восприимчивости исследователя. Согласно ГОСТ 2761-84, питьевая вода при температуре ее 20°С и при ее подогревании до 60° С не должна иметь запах более 2 баллов и привкус (при 20° С) более 2 баллов. В большинстве случаев при использовании воды для производственных целей запах и вкус воды сами по себе несущественны. Однако наличие их может указывать на присутствие в воде нежелательных примесей. Шкала определение характера и интенсивности запаха представлена в таблице: Таблица 1 Оценка интенсивности запаха Запах не ощущается Очень слабая Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды) Заметная Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде Отчетливая Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья Очень сильная Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению 1.5 Химические показатели качества воды Жесткость воды Жесткость воды обусловливается содержанием в ней солей кальция и магния. Различают карбонатную жесткость, обусловливаемую наличием в золе двууглекислых солей кальция и магния, и некарбонатную, при которой в воде содержатся другие соли Са и Mg (сульфаты, хлориды, нитраты и др.). Суммарная жесткость воды называется общей жесткостью. Вода разных природных источников имеет весьма различную жесткость. Речная вода, за некоторыми исключениями, обладает относительно небольшой жесткостью. Вместе с тем вода рек, прорезающих толщу известковых и гипсовых пород, часто отличается весьма большой жесткостью. Жесткость речной воды обычно меняется в течение года, снижаясь до минимального значения в период паводков. Воды подземных источников в большинстве случаев имеют более значительную жесткость, чем поверхностные воды. Для питья может использоваться относительно жесткая вода, так как наличие в воде солей жесткости не вредно для здоровья и обычно не ухудшает ее вкусовых качеств. Однако использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей вызывает ряд неудобств: образуется накипь на стенках варочных котлов и кипятильников, увеличивается расход мыла при стирке, медленно развариваются мясо и овощи и т. д. Поэтому общая жесткость воды, подаваемой водопроводами для хозяйственно-питьевых нужд, не должна превышать 7 ммоль/л. Использование жесткой воды для производственных целей во многих случаях не может быть допущено, так как связано с рядом нежелательных последствий. Применение жесткой воды не допускается для питания паровых котлов, а также для ряда производств (для некоторых отраслей текстильной и бумажной промышленности, предприятий искусственного волокна и др.). Значительная карбонатная жесткость не допускается для систем оборотного водоснабжения. Сухой осадок (минерализация) свидетельствует о концентрации органических элементов и растворенных неорганических солей. Это оказывает воздействие на функции желудка, с нарушением солевого равновесия. Сухой остаток нормируется содержанием в 1000 мг/литр. Водородный показатель (рН). Активная реакция воды характеризуется показателем концентрации в ней водородных ионов (рН). При нейтральной реакции рН=7; при кислой реакции. рН<7, при щелочной реакции рН>7. Вода, подаваемая хозяйственно-питьевым водопроводом, должна иметь рН в пределах 6-9. Для вод большинства природных источников значение рН не выходит из указанных пределов. Для правильной оценки качества воды, действия ее на водопроводные сооружения и выбора метода ее очистки необходимо знать значение рН воды источника в различные периоды года. При низких значениях рН, т. е. при кислой реакции воды, сильно возрастает ее корродирующее действие по отношению к стали и бетону. Железо довольно часто встречается в воде подземных источников, в основном в форме растворенного двухвалентного железа. Иногда железо содержится и в поверхностных водах - в форме комплексных соединений, коллоидов или тонкодисперсной взвеси. Наличие железа в водопроводной воде может придавать ей плохой вкус, вызывает отложение осадка и зарастание водопроводных труб. При использовании такой воды для стирки белья на нем остаются пятна. В воде, подаваемой централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, содержание железа допускается в количестве не более 0,3 мг/л. При использовании подземных вод в исключительных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы в воде подаваемой в водопроводную сеть, может быть допущено содержание железа в количестве до 1 мг/л. На многих промышленных предприятиях, где вода употребляется для промывки фабриката в период его изготовления, в частности в текстильной промышленности, даже невысокое содержание железа в воде ведет к браку продукции. Сульфаты - соли серной кислоты. Сульфаты кальция и магния образуют соли некарбонатной жесткости; сульфат натрия, содержащийся в больших дозах, вреден для желудка. Хлориды - соли соляной кислоты. Хлорид кальция СаСl 2 обусловливает некарбонатную жесткость воды. Хлорид натрия NaCl содержится в значительных количествах в воде морей, а также некоторых озер и подземных источников. По ГОСТ 2761-84 предельно допустимое содержание в воде сульфатов - 500 мг/л и хлоридов -350 мг/л. Здесь перечислены лишь основные свойства воды природных источников. В практике использования воды водоемов для различных потребителей приходится встречаться еще с целым рядом специфических свойств воды. Например, согласно требованиям ГОСТ 2761-84, питьевая вода, подаваемая водопроводом, не должна содержать более 0,05 мг/л мышьяка, 1 мг/л меди, 5 мг/л цинка и 0 ,0005 мг/л свинца. По этим данным невозможно определить расчетные параметры технологического процесса очистки воды (требуемые дозы химических реагентов, скорость процесса на отдельных его этапах, продолжительность обработки воды в отдельных сооружениях и т. п.), а в ряде случаев и выбрать технологическую схему очистки. Поэтому исследуемую воду необходимо подвергать специальному технологическому анализу, который дает дополнительные данные для возможности выбора наиболее надежного и экономичного метода ее очистки и проектирования соответствующих очистных сооружений. Поверхностные источники характеризуются большими колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выделения атмосферных осадков, таяния снега, а также от загрязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий. Глава 2 Практическая часть Объекты исследования Наши исследования по изучению качества питьевой воды проводились на базе ГУО УПК Звенчатский детский сад- средняя школа Климовичского района; в лабораторных условиях физико-химическими методами. Для определения органолитических свойств воды проводили определение прозрачности, цветности, запаха. Из химических показателей – водородный показатель (pH), масса растворимых в воде примесей, карбонатной жесткости, определение нитратов и нитритов, определение хлоридов, меди, железа и органических веществ. Для анализа качества воды были взяты пробы воды: 1) водопроводная вода из крана ГУО УПК Звенчатский детский сад- средняя школа Климовичского района; т.к. данная вода используется для употребления в пищу); 3)вода из Кринички аг. Звенчатки 4) дистиллированная вода (была выбрана нами в качестве эталонного вещества); 5.) вода из озера аг. Звенчатка (для отработки методики на природном объекте). Методика работы 2.1 Определение физических показателей качества воды 1. Цвет (окраска). Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10 см. Для определения цветности воды исследуемую воду налили в стеклянный цилиндр и рассмотрели ее на фоне белого листа бумаги при дневном освещении сверху и сбоку. Уровень прозрачности водопроводной воды очень высокий. Все пробы, кроме воды отобранной из озера, не имели окраски. Озерная вода имела светла-коричневую окраску. На цвет воды оказывает влияние грунт по которому, течет река и содержание растворенных веществ в воде. 2. Запах. Определение запаха воды проводили при нагревании до температуры 20 0 С и 60 0 С. Нагревание проводили на водяной бане. Температуру воды измеряли термометром. Таблица 2 Таблица 2 Интенсивность запаха Характер проявления запаха Оценка интенсивности запаха Дистиллированная вода Запах не ощущается Вода из крана колонки на улице Запах замечается, если обратить на это внимание Вода из криницы аг. Звенчатки Запах не ощущается Вода отобранная из водопровода школы Запах не ощущается Вода из озера аг. Звенчатки Заметная Запах легко замечается Наличие запаха в природной воде может быть связано с гниющей после отмирания растительности и жизнедеятельности водоплавающих птиц. По данному показателю эту воду нельзя использовать для питья. Отсутствие запаха в остальных образцах воды является хорошим показателем. 3. Прозрачность. Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количество взвешенных частиц глины, песка, микроорганизмов, содержание химических соединений. Для определения прозрачности воды был использован прозрачный мерный цилиндр с плоским дном. Подложили под цилиндр белый лист с набранным текстом, высота букв которого 2мм, а толщина линии букв 0,5мм и приливали воду до тех пор, пока сверху через слой воды данный шрифт не начал плохо читаться. Измерив высоту столба оставшейся воды линейкой, выразили прозрачность в см. водн. ст. Чем больше высота столба, тем выше степень прозрачности. Таблица 3 Прозрачность, см водн. ст. Дистиллированная вода Определить не удалось водопроводная вода из крана колонки на улице Вода из криницы аг. Звенчатки Вода из озера аг. Звенчатки При исследовании дистиллированной воды не удалось определить прозрачность. Текст читался через весь столб жидкости. Для более точного определения необходимо использовать цилиндр большего объема 2.2 Определение качества воды методами химического анализа 1.Водородный показатель рН В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора оценивают величину рН. Светло – желтая – 6; Светло – зеленая – 7; Зеленовато – голубая – 8. Результаты опыта представлены в таблице: Таблица 4 Водородный показатель (рН) Дистиллированная вода Вода из криницы аг. Звенчатки водопроводная вода из крана колонки на улице водопроводная вода из крана школы Вода из озера аг. Звенчатки Все полученные значения рН находятся в интервале величин рН приведенных в ГОСТе. 2 . Определение ионов железа Fe 3+ . Качественное определение железа проводилось по реакции: Fe 3+ + 3 CNS - = Fe (CNS ) 3 Признак реакции: красное окрашивание раствора. Для определения была использована эта реакция как самая чувствительная из качественных реакций на железо. В пробирку поместили 10 мл исследуемой воды, прибавили 1 каплю концентрированной азотной кислоты, 0,5 мл раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. Шкала для определения железа: Отсутствие окраски – менее 0,05 мг/л; Едва заметное желтовато – розовое – от 0,05 до 0,1 мг/л; Слабое желтовато – розовое – 0,1 до 0,5 мг/л; Желтовато-розовое – 0,5 до 1,0 мг/л; Желтовато – красное – 1,0 – 2,5 мг/л; Ярко – красное более 2,5 мг/л. Ионы железа были обнаружены в водопроводной воде из школы, в водопроводной воде из крана колонки на улице и в воде из озера аг. Звенчатки. Таблица 5 Дистиллированная вода Вода из криницы аг. Звенчатки водопроводная вода из крана колонки на улице водопроводная вода из крана школы Вода из озера аг. Звенчатки 3. Определение карбонат ионов Подействовали на небольшую часть сухого остатка раствора соляной кислоты. Качественное определение проводилось по реакции: CO 3 2- + H + = H 2 O + CO 2 Признак реакции: выделение газа. По интенсивности выделения газа можно судить о количестве данных ионов в растворе. Карбонат – ионы были обнаружены в воде отобранной в школьном водопроводе, и в водопроводной воде из крана колонки на улице. А во воде отобранной из криницы нет карбонат- ионов. 4. Обнаружение органических веществ После наблюдение мы определили, что органические вещества присутствуют в небольших количествах только в в озерной воде аг. Звенчатки. 5.Определение сульфат ионов SO 4 2- . Качественное обнаружение проводилось по реакции: Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 В пробирку внесли 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл соляной кислоты (и 2 мл 5 %-ного раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определили содержание сульфатов. При отсутствии мути концентрация сульфат-ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут, - 5-10мг/л; при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, - 10-100 мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов (более 100 мг/л). Данные ионы были обнаружены в воде отобранной в школьном водопроводе, а также в воде из крана колонке на улице. А в воде отобранной из криницы определили, чтомутность выражена средне, небольшой осадок. В озерной воде появился мутный раствор, сразу после добавления хлорида бария, это значит содержание сульфат ионов 10-100 мг/л. Данный показатель качества воды определяли фильтрованием определенного объема воды с последующим высушиванием осадка на фильтре. Для анализа через бумажный фильтр пропускали 500 мл воды. Фильтр перед работой взвешивали. После фильтрования осадок с фильтром высушивали до постоянной массы и взвешивали. (m 1 - m 2)1000/V где m 1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц (мг); m 2 – масса бумажного фильтра до опыта (мг); V – объем воды для анализа (мл). Дистиллированная вода: (m 1 - m 2)1000/V = (2400-2400)1000/ 500 = 0 мг вода отобранная из криницы аг. Звенчатки: (m 1 - m 2)1000/V = (2500-2200)1000/ 500 = 600 мг водопроводная вода из крана школы: (m 1 - m 2)1000/V = (2700-3100)1000/ 500 = 800 мг (m 1 - m 2)1000/V = (2800-3200)1000/ 500 = 800 мг Вода из озера аг. Звенчатки: (m 1 - m 2)1000/V = (3600-3000)1000/ 500 = 1200 мг Результаты измерений представлены в таблице: Таблица 6 V (воды), мл m 2 , мг m 1 , мг Дистиллированная вода водопроводная вода из крана колонки на улице: Вода отобранная из криницы аг. Звенчатки водопроводная вода из крана школы Вода из озера аг. Звенчатки Диаграмма 1. Определение содержания взвешенных частиц Можно сделать вывод, что наибольшее количество взвешенных частиц обнаружено в воде отобранной из озера аг. Звенчатки. В дистиллированной воде взвешенные частицы отсутствуют. Все полученные значения содержания взвешенных частиц находятся в пределе значений приведенных в ГОСТе. 2.3 Результаты работы бесцветна светло-коричневая отсутствует Запах слегка замечается отсутствует Запах легко замечается Определение карбонат-ионов гидрокарбонатная гидрокарбонат Общее железо Органические вещества отсутствуют отсутствуют отсутствуют присутствуют 1200 мг ОпОпределение сульфат ионов Более 100 мг/ л более 100 мг/л. более 100 мг/л. 10-100 мг/л Заключение Вода – это великая ценность для человечества, и в век информационных технологий, развитой промышленности и постоянного роста численности населения не пора ли задуматься о том, что все природные блага мы не получаем в наследство от своих предков, а берем взаймы у своих потомков. И от качества той питьевой воды, которая течет из под крана напрямую зависит здоровье нас и наших детей. Вода же исключительно важна для человеческой, а равно и для всей животной и растительной жизни. Способов для воспроизводства воды не существует, не существует также и заменителей воды, поэтому необходимо обращаться с самым ценным природным ресурсом с величайшей осторожностью. В то же время запасы воды на Земле неисчерпаемы для всех практических нужд, и ни одна капля воды не исчезает в круговороте природы. Тем не менее, проблема снабжения питьевой водой в нужных количествах и необходимого качества постоянно усложняется. В то время как свежая природная вода подвергается все возрастающему загрязнению, потребности в водопроводной воде постоянно возрастают, требуя приложения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую. При проведении данной работы нами была разработана и отработана методика определения качества воды в школьной лаборатории. Для такого определения необходимо определять следующий показатели качества воды: цветность, прозрачность, запах, жесткость, содержание взвешенных частиц, рН, некоторые ионы. В дальнейшем эта методика может быть использована для быстрого определения качества воды из любого источника в нашей школьной лаборатории. Исследована нами по данной методике вода из пяти источников. Только вода отобранная из озера аг. Звенчатки является непригодной для питья. При выполнении данной работы была достигнута цель: изучили состояние качества воды в аг. Звенчатки. Изучили специальную литературу по теме исследований; Освоили методику определения качества воды; Определили качество воды в лабораторных условиях. Список использованных источников 1. Ашахмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг – М.:АГАР,2000 г. 2. Большая иллюстрированная энциклопедия интеллекта. Хочу все знать! М.: Эксмо, 2007. 3. Воронцова. Н. И. Вода питьевая, 1996 г. 4. Речкалова Н. И., Сысоева Л. И.: Какую воду мы пьём. - Журнал. Химия в школе, 2004 5. Рувинский А. О. Общая биология - М.: Просвещение, 1993-544 с.: ил.- ISBN 5-09-004184-9. 6. Суравегина И. Т., Шклярова О. А., Цыплёнкова Г. Т.: -Здоровье и окружающая среда- М: МОРСФСРД 1991 7. Шустов С. Б., Шустова Л. В.: Химические основы экологии – М: Просвещение, 1994 8. Чернова М. Н. Основы экологии – М.: Дрофа, 2006 г. 10.Интернет ресурсы: www.regnum.ru/news/946368.html Рассказать друзьям Twitter Куриные... Калорийность отварных куриных крылышек Следующая статья Цитаты лучше смерть. Цитаты о смерти Читайте также Программа "Перспектива": отзывы учителей и родителей Программа перспектива начальная школа официальный 2024-04-17 01:23:20 Сильная молитва святому николаю чудотворцу перед экзаменом и о помощи в учебе 2024-04-16 01:23:16 Баклажаны квашеные на зиму в банках: рецепты от Аллы Ковальчук 2024-04-14 01:26:30 К чему снится наводнение, потоп по соннику 2024-01-25 02:09:44