Областная научно – практическая конференция «Исследователи природы»

бюджетное общеобразовательное учреждение города Омска

«Средняя общеобразовательная школа № 46»

Советский Административный округ города Омска

тема работы:

«Способы определения качества питьевой воды в домашних условиях».

Генинг Андрей Евгеньевич 

учащийся 7 класса БОУ «СОШ №46»

руководитель Храмцова Лариса Ивановна,

 учитель физики БОУ  «СОШ №46»

Омск - 2012

Оглавление

1.      Введение…………………………………………………………………3

2.      Теоретическая часть……………………………………………………….......................4

3.      Практическая часть……………………………………………………  8

4.     Исследовательская часть…………………………………………………...............................9

5.      Заключение……………………………………………………………..15

6.      Литература……………………………………………………………...17

  Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха,

                                      тебя не опишешь, тобой наслаждаешься,

                                                не понимая, что ты такое.

                               Ты не просто необходима для жизни,

                                                Ты и есть жизнь.

Антуан де Сент – Экзюпери

Введение.

Всем известно, что питьевая вода должна быть чистой и полезной. А какую воду пьём мы? Песок, ржавчина, механические примеси – всё это обязательно присутствует в водопроводной воде. И это только видимые примеси. Присутствие в воде тяжёлых металлов, различных пестицидов и особенно болезнетворных микроорганизмов может быть более опасным. Самое страшное, что всё это ежедневно попадает в наш организм, накапливается и медленно отравляет его. И такую воду мы из дня в день не только пьём, но и готовим на ней еду, детское питание. Будет ли это качественнее и вкуснее на очищенной воде. Мы кипятим, фильтруем воду, покупаем в магазинах готовую питьевую воду для употребления её в организм. А какая именно вода является качественной, полезной и пригодной для употребления? Это и стало целью моей исследовательской работы. Задачи, поставленные в  моей работе, следующие: 1. Изучить литературные и интернет источники по теме исследовательской работы. 2.  Определить основные методы проверки качества воды и применять их для исследования воды нескольких видов. 3. Представить вниманию фильтр, изготовленный самостоятельно в домашних условиях. 4. Проверить качество воды, пропущенной через фильтр, изготовленный своими руками.

Теоретическая часть.

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле, поэтому естественно, что вся практическая деятельность человека с самой глубокой древности связана с использованием воды. «Вода дороже золота» - утверждали бедуины, всю жизнь кочевавшие в песках. Вода является важным элементом живого органического мира. Жизнь зародилась в водной среде. Забота о получении достаточного качественного количества воды, пригодной для питья и удовлетворения культурно – бытовых потребностей населения, не оставляет человечество на протяжении всего его существования. [5]

Проблема чистой воды является одной из особо острых проблем большого города. С развитием экономики она становится всё более неотложной как для биологического существования человека, так и для развития общества в целом. Историческое развитие человечества связано с водоснабжением. В последнее время крупные города испытываю трудности в водоснабжении чистой воды. [6]

Для исследования качества питьевой воды я определил доступные способы проверки воды в домашних условиях:

1.      Внешний вид (прозрачность, отсутствие осадка, хлопьев, характерный цвет для воды, отсутствие рыжевато – зеленоватого оттенка).

2.      Запах (хлорки, сероводорода или других химических веществ).

3.      Вкус (солоновата или же горчит).

4.      Отстаивание воды (налить воду в ёмкость и дать постоять 3 – 5 дней). По истечении этого времени следует осмотреть жидкость. Если она имеет зеленоватый оттенок, на стенках ёмкости появился сероватый налёт, а на поверхности жидкости плавает маслянистая на вид плёнка, то качество воды в этом случае оставляет желать лучшего. Если же наблюдается противоположная картина: вода абсолютно прозрачна, на её поверхности ничего не плавает, а на стенках ёмкости отсутствуют пятна, то, скорее всего, вода чистая.

       Однако эти методы имеют определённые недостатки. Здесь много зависит от самого человека. Так, малейшие проблемы со зрением не дадут правильно оценить внешний вид воды. Или же в это время человек болеет простудным заболеванием, тогда обоняние и вкус притуплены. В таких ситуациях говорить о получении достоверного результата не приходится. Кроме того в результате этих экспериментов не узнать, есть ли в воде вредные соли, щелочи, кислоты.   [3]

            5.  Наличие растворимых химических соединений. Этот метод можно использовать так же не в лабораторных условиях. Для этого следует нанести небольшую каплю воды на зеркало или стекло, и подождать пока вода испарится. После того как капелька высохнет, нужно взглянуть на поверхность зеркала: если оно осталось чистым, то вода, скорее всего, так же была чистой, если же на ней образовались какие – либо пятна, то о чистоте воды говорить не приходится.

Эти простейшие эксперименты дадут информацию для размышления. Если же все опыты говорят о том, что водя чистая, нельзя быть уверенным в этом на все 100%. Так же нужно помнить о том, что бактерии и микроорганизмы вкуса и вида не имеют, поэтому самостоятельно их в воде не разглядеть. [2] Более полную информацию можно получить определив кислотно – щелочной баланс воды.

            6.  Кислотно – щелочной баланс воды (определить можно с помощью лакмусовых бумажек). Нужно опустить лакмусовую бумажку в воду и через минуту внимательно рассмотреть её цвет, который позволит определить рН водной среды.  В кислых средах pH < 4,5, в щелочных pH > 8,3, в нормальных средах pH 7 – 7,5. У лакмуса, по сравнению с предыдущими методами сравнительно небольшая погрешность в определении среды вещества. [4] Кислота - химическое соединение, содержащее водород, дающее при реакции с основаниями (химическое соединение, образующее при взаимодействии с кислотой соль и воду) соли и окрашивающее лакмусовую бумагу в красный цвет. Щелочь - едкое химическое соединение, окрашивающее красную лакмусовую бумагу в синий цвет, образующее в соединении с кислотою соль. [9]   Сдвиг кислотно – щелочного баланса в организме человека в сторону закисления может привести к развитию различных болезней, снижению иммунитета, ослаблению сердечной мышцы, ухудшению зрения (дальнозоркость) и т.д. Если же устойчивость организма к ощелачиванию выше, чем к закислению, то это состояние для организма предпочтительнее, так как активно протекают процессы энергообразования.

Для того, чтобы запомнить цвет лакмуса в различных средах, существует стихотворение:

Индикатор лакмус — красный
Кислоту укажет ясно.
Индикатор лакмус — синий,
Щёлочь здесь — не будь разиней,
Когда ж нейтральная среда,
Он фиолетовый всегда. [4]

          7.  Жёсткость. Жёсткость воды покажет наличие извести и солей. Определить жёсткость воды можно с помощью специально приготовленного мыльного раствора.

Приготовление и использование мыльного раствора:

Понадобиться 1грамм хозяйственного мыла на равные части воды. Минеральная (кальциевая или магниевая) вода для образца. Растворить в жёсткой воде кусочек хозяйственного мыла и для сравнения такие же кусочки в ёмкостях с другими видами воды. Получится мутный раствор. Теперь через трубочку или соломинку продуть в мыльные растворы воздух. В нормальной или мягкой воде появится пена, а в жёсткой воде пена не появится.

Причина в том, что частицы веществ (металлы, извести и соли) реагируют со стеаратом натрия, из которого состоит мыло. При этом образуются нерастворимые стеараты и мыльная пена разрушается, т.е. вода плохо пенится.

С одной стороны, умеренная жёсткость – обязательное качество для питьевой воды, поскольку человек из неё получает значительную часть кальция, необходимого организму. С другой стороны, жёсткость серьёзно мешает при использовании воды в домашнем хозяйстве, и в промышленности. [7]

Но жёсткая вода менее эффективна, чем мягкая. И вот почему: 1) Мытьё рук, принятие ванны и душа не оставляет ощущения сухой и стянутой кожи; 2) Мыла, шампуней, стиральных порошков и косметических кремов для кожи нужно значительно меньше; 3) Бельё и одежда возвращают исходную белизну и сочность красок после нескольких стирок в обработанной воде. [1]

Какая воду лучше, жёсткая или мягкая? Здесь однозначного ответа нет. Любой врач скажет, что кальций необходим для формирования прочного скелета, а недостаток магния приводит к заболеваниям сердца. Но нельзя забыть, что избыток кальция в организме может привести к отложению камней в слюнных железах, на зубах и почках, а так же к заизвесткованию сосудов головного мозга. Поэтому приходится искать золотую середину.

Практическая часть.

Изготовление самодельного фильтра для воды.

Для изготовления фильтра понадобится:

1.      Пластиковая бутылка объёмом 1,5л.

2. Фильтрующий элемент (слои стерильной ваты, бумажные салфетки, активированный уголь).

У бутылки вырезал дно и вкрутил в ёмкость в полученное отверстие, проложив для надёжности резиновую прокладку. Получилась своего рода большая воронка. В неё вставил фильтрующий элемент, состоящий из чередующихся слоёв стерильной ваты и бумажных салфеток. А для лучшей очистки использовал активированный уголь. Для удобства закрепил самодельный фильтр для очистки воды в держатель штатива. Теперь воду можно пропускать через фильтр, и получать очищенную воду. Таким образом, на выходе из фильтра получается относительно безопасная вода. Образец воды, полученный из моего фильтра, я буду проверять на качество, способами, которые выделил при выполнении работы.

Исследовательская часть.

Для проведения исследований по проверке качества воды в не лабораторных условиях, я использовал разные образцы воды:

1)      Водопроводную воду из школьного крана;

2)      Кипячёную воду;

3)      Фильтрованную воду;

4)      Бутилированную очищенную негазированную воду для питья BonAqva;

5)      Воду, пропущенную через самодельный фильтр.

В чистые лабораторные колбы налил одинаковое количество воды, разных образцов. Каждому образцу присвоил собственный номер, затем проводил опыты, в которых определял: внешний вид, запах, вкус воды, отстаивание воды, кислотно – щелочной баланс и жёсткость воды.

В каждом опыте я ставил образцам воды оценки по пятибалльной системе и записывал их в таблицу:

В ходе проведения исследований все образцы воды осмотрел на внешний вид.

Все образцы, кроме № 1, были прозрачные, и в них отсутствовал осадок. Вода под № 1 была мутной из-за содержания хлора.

При определении воды на запах только образец под № 4 не имел запаха. В образце с № 1 содержался сильный запах хлора, так же чуть преобладал запах хлора  в образце под № 5.  В кипячёной воде (образец № 2) присутствует специфический запах, который присущ при кипячении любой воды. Вода, имеющая порядковый № 3 тоже имела лёгкий запах, причиной этому, скорее всего, был фильтр для воды, который имел низкую степень очистки воды, при его долгом использовании (третий месяц).

Пробуя все образцы воды на вкус, привкус хлора имела вода под номером один, а вода, пропущенная через фильтр, сделанный своими руками (образец № 5), имела привкус активированного угля, так как при создании такого фильтра мною были допущены погрешности при изготовлении фильтрующего элемента.

Рассматривая внимательно воду, которая отстоялась четыре дня, заметил оттенок жёлтого цвета у образца воды под № 1, это говорит о содержании ржавчины в водопроводной системе, поэтому можно задуматься о том, что пора заменить систему водоотведения в нашем образовательном учреждении. Мутная вода оказалась под номером пять и незначительный мутный оттенок имела кипячёная вода (образец № 2), значит, качество такой воды оставляет желать лучшего. Образцы воды под номерами 3 и 4 прозрачны.

Проверяя кислотно – щелочной баланс воды, установил, что нормальную среду имеет образец под номером 2, это говорит о том,  что при кипячении воды разрушился хлор и хлорсодержащие соединения, образуя накипь, вода умягчилась, уничтожились болезнетворные микробы, опасные бактерии, вирусы и возбудители различных заболеваний. Образец под номером 4 имеет рН 4,5, что очень опасно для принятия такой воды в организм, так как кислая среда чревата ослаблением иммунитета и развитием различных болезней (например, инфекционных). Стоит задуматься, а качественную ли питьевую воду, мы берём на прилавках магазинов, которую поставляют известные бренды питьевой воды? Вода, которую, я пропустил через фильтрующий элемент собственного фильтра, имеет рН 6,5, это значение имеет небольшое отклонение от нормы. Для определения жёсткости воды использовал мыльный раствор, который приготовил самостоятельно. Мягкая вода оказалась в образце под № 3. Мягкой водой полезно умываться, так как после удаления из воды солей жесткости уже не образуются мыльные шлаки, которые уничтожают тончайшую жировую пленку, защищающую здоровую кожу от вредных внешних воздействий. Именно эта пленка и дает ощущение скользкости. И это не только не вредно, но, наоборот, крайне полезно для кожи. Если для питья употреблять мягкую воду, то она не содержит в достаточном количестве кальций и магний – элементы необходимые для организма человека. С другой стороны, человек получает различные вещества и элементы и с продуктами питания, причем с продуктами питания в большей степени. Очень жёсткой водой оказалась вода в образце № 4 (отсутствие пены). Такую воду лучше не использовать для питья и приготовления пищи, так как соли жесткости вызывают высокую мутность и першение в горле от чая, кофе и других напитков, которые так же затрудняют варку пищевых продуктов.

Проверяя качество воды в домашних условиях различными методами, и выставляя оценки по пятибалльной системе, определил самую качественную воду из всех образцов, участвовавших в моём исследовании. Такой водой оказалась фильтрованная вода (образец № 3), именно образец этой воды получил наивысший балл, равный 4,6. К сожалению, ни один из образцов не набрал наивысший балл, что говорит о качестве питьевой воды в нашем городе.

Таким образом, вопрос заключается в определении приоритетов – что лучше: пить воду из-под крана или качественно очищенную после фильтра. А с точки зрения медицины вода должна быть безопасной для употребления, вкусной и стабильной.

Заключение.

При проведении подготовительного этапа к исследовательской работе, я изучил много информационных источников (словари, книги, интернет – статьи). На основе полученных знаний, смастерил фильтр своими руками из подручных средств и применил его для очистки воды. Так же узнал, что нормальный уровень рН воды, пригодной для употребления равен 7 – 7,5.  Так же в своей работе я постарался рассказать о методах очистки питьевой воды, о качестве питьевой воды различных видов.  Вода – это удивительное вещество, без которого человек не сможет прожить. Не сразу вода была такой, какой мы ее знаем сейчас, её свойства и качество. Постарался определить качество этой воды, расшифровать некоторые понятия, термины, которые применяют для изучения очистки и качества воды. Определил, именно какая вода является качественной, полезной и пригодной для употребления, такой водой оказалась, вода, пропущенная через фильтр – кувшин. Этот результат меня обрадовал, ведь в большинстве случаев, дома для питья, приготовления пищи  употребляется имена такая вода.  А еще в своей работе я поделился личным опытом определения качества питьевой воды в домашних условиях.

В заключение своей работы, хочу посоветовать, всем пить проверенную, качественную, вкусную и полезную воду.

Литература.

1. http://www.aqnn.ru/articles/soft-water-2  Статья Мягкая вода.
2. http://obzor.westsib.ru/texty/material/Zhestkaya_ili_myagkaya_voda  Статья Мягкая или жёсткая вода.
3. http://www.o8ode.ru/article/onew/nontradit/water_quality.htm  Статья Исследование качества воды в домашних условиях.
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%BA%D0%BC%D1%83%D1%81 Википедия, статья Лакмус
5. Новиков Ю.В. Природа и человек. – М.: Просвещение, 1991
6. В.Д. Дышловой и В.Н. Плехов Человек в городе, - М.: «Знание», 1978
7. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия/ Гл. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2020
8. С. И. Ожегов и Н.Ю. Шведова Толковый словарь русского языка, 4 – издание. – М.: Азбуковник, 1999