Вода, которую мы пьем

Автор

Комиссаров Андрей, ученик 9Б класса, МБОУ СОШ №44

Руководитель проекта

Кузнецова Светлана Александровна

Учитель химии, МБОУ СОШ №44

Аннотация

В наше время качество воды стало проблемой, волнующей всех. Мы не можем более полагаться на природу в деле снабжения нас чистой водой, поскольку расходуем воду в очень больших количествах. На данный момент проблема питьевой воды является не менее актуальной, чем проблема правильного питания или здорового образа жизни. В исследовательской работе рассматриваются способы очистки, соответствие качества питьевой воды, поступающей в водопроводную систему города Сургута.

Качество питьевой воды – наше здоровье!

Вода, как и воздух, неразделимо связана с существованием живого на Земле. Она необходима для жизни и деятельности человека. В течение тысячелетий люди без вреда для себя просто пили воду из ближайшей реки или ручья. Однако по мере разрастания городов это становилось все более и более опасным. Разнообразные отходы сбрасывались или смывались дождями в те же реки, из которых люди брали воду для питья. Стали происходить непонятные вспышки болезней. Здоровье человека стало зависеть от качества питьевой воды. Некачественная вода может служить причиной накопления чуждых для организма химических соединений, которые могут спровоцировать различные заболевания (Приложение 1).

В наше время качество воды стало проблемой, волнующей всех. Мы не можем более полагаться на природу в деле снабжения нас чистой водой, поскольку расходуем воду в очень больших количествах. На данный момент проблема питьевой воды является не менее актуальной, чем проблема правильного питания или здорового образа жизни.

Целью исследовательской работы является определение показателей качества воды, которая течет в наших квартирах.

Задачи:

- изучить различные источники информации о качестве воды;

- узнать действие воды на организм человека;

- выяснить источники поступления питьевой воды в городе Сургуте;

- описать технологию очистки воды на городском предприятии;

- сравнить результаты анализа воды в разных точках забора;

- составить памятку.

Гипотеза: воду нашего города можно пить после какой – либо обработки.

Для химика «чистая вода» — дистиллят, свободный от примесей; для рыболова «чистая вода» - это вода, в которой водится рыба, а для производственника - вода, которая годится для производственных процессов.

Питьевая же вода всегда должна отвечать определенным установленным стандартам и ГОСТАм Главного государственного санитарного врача РФ от 26 сентября 2001 г. N 24 "О введении в действие санитарных правил".

В соответствии с действующими стандартами и нормами под термином питьевая вода высокого качества подразумевается:

вода — прозрачная, без запаха и с приятным вкусом;

вода с рН = 7—7,5 и жесткостью не выше 7 ммоль/л;

вода, в которой суммарное количество полезных минералов не более 1 г/л;

вода, в которой вредные химические примеси либо составляют десятые-сотые доли их ПДК, либо вообще отсутствуют (то есть их концентрации настолько малы, что лежат за гранью возможностей современных аналитических методов);

вода, в которой практически нет болезнетворных бактерий и вирусов.

Отклонения от стандартов грозят нашему здоровью.

Существует 3 вида питьевой воды:

Вода с хлором (стареет кожа, вызывает рак)

Вода с фтором (вкрапляется в эмаль зубов и костей, что вызывает зоновое пожелтение зубов и костным заболеваниям)

Жесткая вода (избыток солей кальция и магния приводит к повышению в моче солей, образованию накипи и поломки бытовой техники)

Самый доступный источник воды для горожан – водопровод. Воду пригодную для питья готовят для нас на водоочистных станциях. Под пристальным контролем специалистов она проходит несколько стадий очистки:

- Активированный уголь (снижает окисляемость и улучшает запах)

- Коагулянты (убирает взвеси)

- Фильтрование (слой песка и угля 1,5м)

-Ультрафиолет и хлорирование (обеззараживает от болезнетворных микроорганизмов)

Показатели качества питьевой воды: эпидемилогические (запах, вкус, мутность, цветность), радиологические, органолептические, химические (Приложение 3).

К химическим показателям воды относятся водородный показатель рН, общая минерализация, жесткость, щелочность, окисляемость – так называемые обобщенные, а также концентрация растворенных органических и неорганических веществ - нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАУ) и др. Источниками поступления радиоактивных веществ в водные объекты являются минеральные и геотермальные воды, которые формируются в непосредственной близости от природных залежей радиоактивных руд, жидкие и твердые радиоактивные отходы, радиоактивные материалы, нарушения условий их переработки и хранения, а также выбросы и аварии на радиационных объектах.

В водных объектах могут присутствовать изотопы трития, натрия, фосфора, хрома, кобальта, цезия и др. Эти радиоактивные элементы могут находиться как в форме катионов и анионов, так и в виде комплексных соединений. Измеряются радиометрические показатели дозиметрическими приборами. Вода является идеальной средой для развития многочисленных форм бактерий, простейших и высших организмов. Некоторые из развивающихся в воде микробов являются распространителями «водных инфекций», к числу которых относят возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, дизентерии и т. д. Вода может бытьпереносчиком различного рода зародышей глистов (аскарид, карликового цепня и др.) и простейшие.В связи с обилием форм патогенных организмов, а также сложностью и длительностью их определения прибегают к анализу воды на наличие в ней «показательных» микробов,что указывает на возможность загрязнения воды патогенной микрофлорой.

Река Обь является основным водотоком города Сургута. Однако, поверхностные воды не пригодны для хозпитьевого водоснабжения (большая мутность, высокая цветность, большое содержание нефтепродуктов и т.д.). Вода р. Оби и ее притоков может использоваться только для промышленного водоснабжения. Источником хозяйственно-питьевого водоснабжения являются подземные воды (76%) Новомихайловского и Атлымского водоносного горизонтов. В настоящее время СГМУП «Горводоканал» эксплуатирует Сургутское месторождение подземных вод 5-ю централизованными водозаборами и 4-мя малыми (локальными) водозаборами. Глубина скважин 200-300 метров.

Подземные воды пресные, с минерализацией 0,2-0,4 мг/л, содержание железа в воде составляет 0,5-2,4 мг/л, что приводит к необходимости проводить обезжелезивание воды на напорных фильтрах с кварцевым песком. В подземные воды поступает природный газ (метан, углекислота, сероводород), поэтому вода перед подачей населению аэрируется дегазаторами.

В состав сооружений по обезжелезиванию входят:

-дегазаторы (аэраторы), где происходит насыщение воды кислородом, начальная стадия окисления растворенного железа, частичное удаление растворенных газов; -напорные фильтры либо открытые скорые фильтры, где происходит удаление гидроокиси железа в слое фильтрующей загрузки.

Исходная вода из скважин погружными насосами по системе сборных водоводов подводится к дегазаторам.

Дегазатор представляет собой металлическую емкость. Для равномерного контакта воды с воздухом служит верхняя водораспределительная и нижняя воздухораспределительная системы. Водо-капельный поток перемещается сверху вниз, в воздух подается снизу вверх, тем самым достигается эффективное взаимодействие кислорода воздуха с водой.

После станции дегазации вода по трубопроводу самотеком поступает на фильтры. Фильтры предназначены для удаления взвешенных примесей очищаемых вод путем пропуска их через загрузку - слой зернистого фильтрующего материала (кварцевый песок, розовая горелая порода). Для равномерного сбора фильтрованной воды и распределения промывных вод по всему сечению фильтра служит дренажная система.

Окисление растворенного Fe 2+ до нерастворенной формы Fe 3+ начинается в дегазаторах. Хлопья гидроокиси железа задерживаются в верхней части загрузки фильтра, образуя каталитическую пленку.

По мере того, как в верхнем слое песка накапливается все больше прилипших к песчинкам хлопьев железа, поры между песчинками уменьшаются в диаметре. Поэтому возрастает сопротивление верхнего песчаного слоя. Для того чтобы вернуть фильтру его нормальную производительность применяется промывка фильтров.

Для промывки фильтров, загруженных кварцевым песком и розовой горелой породой, применяется водо-воздушная промывка. Воздух в фильтр подается снизу вверх, в результате чего происходит расширение загрузки. Зерна загрузки, хаотично двигаясь, соударяются друг с другом. При этом прилипшие на них загрязнения оттираются и вместе с промывной водой переливаются через кромки желобов, расположенных над поверхностью загрузки и отводятся в канализацию.

После фильтрации вода поступает в запасно-регулирующие резервуары чистой воды (РЧВ), которые служат для обеспечения бесперебойной подачи воды в городскую сеть в часы максимального водопотребления и хранения пожарного запаса.Обеззараживание воды осуществляется на установках ультрафиолетового излучения различных модификаций, в зависимости от мощности станции водоочистки.В городскую сеть вода подаётся станцией II подъема, включающей в себя сетевые насосы.

Режим работы станции задается в соответствии проектными расчетами, характеризуется совокупностью параметров работы оборудования и определяется главным требованием - бесперебойное снабжение потребителей питьевой водой.

Эксплуатация сооружений подготовки питьевой воды осуществляется квалифицированным персоналом цеха водоснабжения в соответствии с «Правилами технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации». На каждой станции водоочистки регулярно проводятся планово-предупредительные работы на сооружениях: ревизия запорной арматуры, промывка, очистка, ревизия и ежегодная замена верхнего слоя фильтрующей загрузки, по мере необходимости полная замена фильтрующей загрузки, профилактическое хлорирование фильтрующей загрузки.

Постоянный контроль и оценка технологических параметров, комплекс выполняемых планово-предупредительных работ позволяют предприятию обеспечить потребителей питьевой водой в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества ».

Несмотря на достигнутые результаты по обеспечению населения качественной питьевой водой, все же остаются проблемы, решение которых требует немалых усилий:низкие темпы внедрения новых технических решений в системах водоснабжения и водоотведения;износ основных фондов систем водоснабжения и водоотведения в автономном округе все еще очень высок и составляет от 35 до 50% (для сравнения - износ основных фондов европейских стран составляет от 3 до 10%);

почти 550 тыс. жителей автономного округа все еще не обеспечены качественной питьевой водой, соответствующей нормативам;около 30 млн. куб. м в год недостаточно очищенных сточных вод сбрасывается в водоемы;

отсутствуют системы водоснабжения и водоотведения в сельских населенных пунктах. В городе применяется оборудования для обеззараживания воды и стоков с помощью ультрафиолетового излучения.

Рис.1 Станция обеззараживания стоков в г. Сургуте

Использование технологии «Лазурь» [svarog-uv.ru›imagesfoto/tech_lazur] позволяет более эффективно очистить воду от органических соединений (в частности, от нефтепродуктов) при незначительных добавках 1-2 мг/литр окислителей, (например H2O2).

Серия бактерицидных установок «Лазурь» комплектуется источниками питания с программируемыми контроллерами, которые позволили удлинить сроком службы (до 8000 часов - кварцевых ламп и до 16000 часов - амальгамные лампы) и повысить стабильность работы ламп.

В бактерицидных установках применяются источники непрерывного ультрафиолетового излучения, который воздействует на водную среду через специальный материал (супрасил) в диапазоне длин волн 180-300 нм. Одновременно вода подвергается обработке ультразвуком, что увеличивает эффективность действия установок в 100-1000 раз. Это позволяет полностью (до 0) обезвредить в воде микробиологические примеси при их исходных концентрациях: бактерии - 106ед/л, споры - 106ед/л, вирусы (в том числе полиомиелит) - 105 ед/л, что во много раз выше, чем у аналогичных устройств в России и за рубежом (Приложение 4).

По результатам анкетирования, проведенного среди взрослых и учащихся, был сделан следующий вывод: больше половины опрошенных задумываются.

о качестве питьевой воды и знают, что вода не всегда отвечает стандартам, поэтому пьют профильтрованную или кипяченную воду, и только малая часть опрошенных используют для питья покупную воду, надеясь на то что она очищенная (Приложение 5,6).

Исследуемая вода не представляет угрозу для здоровья людей, вредные вещества в ней не содержатся. Но, почему тогда люди не доверяют качеству воду? (Это видно по результатам соцопроса). Конечно, какой вода доходит до потребителя это еще открытый вопрос и продолжение для дальнейшего исследования. Потому, что трубы по которым идет вода в нашем городе давно не менялись, только на тех участках, где были аварии. То же самое можно сказать о трубопроводах в домах, особенно многоэтажных (где они не ремонтировались с времени как построился дом). Поэтому можно сделать вывод воду нашего города нужно пить, после какой – либо обработки. И употребление фильтрованной или кипяченой один из способов сохранения здоровья.

Сравнительный анализ проб воды

Наименование ингредиентов	Нормы СанПина, мг/л	На водозаборе	Вода на кран-насосе, идущая к потребителям
Сухой остаток	1000	332,5	324,0
Органолептический показатель - окраска	-	-	-
Прозрачность	-	-	-
Запах	-	-	-
Хлориды в воде	350	23,2	26,1
Нитрат - анион	45	2,6	4,6
Жесткость воды	7-10 мг-экв/л
Ионы железа	0,3	0,18	0,21
рН	6-9	8	7,4
Нефтепродукты	0,1	-	-

Источники информации

1. Бухвалов В.А. и др. Методы экологических исследований: Пособие для учащихся 7-8-х кл. общеобразов. сред. шк. М.: ЛА „Варяг“, 1995. 167 с.: ил. Библиогр.: с. 165. 2. Вронский В.А. - Прикладная экология. Учебное пособие. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1996. – 512 с. 3. Константинов В.М. .Охрана природы. М,: Академия, 2000. 4. Криксунов Е.А., Пасечник В.В. - Экология. Учебно-методические пособия: 9 кл. - М.: "Дрофа", 1995. 5. http://www.ecougra.ru/politica/strategia/security/prilozhenie-2.-sostoyanie-okruzhayuschei-sredy-v 6. http://www.svarog-uv.ru/ochistka.htm 7. http://www.masterural72.ru/html/?id=149

Приложение 1

Таблица некоторых заболеваний, возникающих при токсичном воздействии химических элементов, находящихся в питьевой воде.

Болезнь	Возбуждающий фактор
Анемия	Мышьяк, бор, фтор, цианид, трихлорэтен
Бронхиальная астма	Фтор
Лейкемия	Хлорированные фенолы, бензол
Заболевания пищеварительного тракта: А. повреждения Б. боли в желудке В. функциональные расстройства	А. мышьяк, бор, хлороформ, бериллий Б. ртуть, пестициды В. цинк
Болезни сердца: А. повреждение сердечной мышцы Б. сердечнососудистые изменения В. тахикардия	А. бор, цинк, тетрахлорэтен, фтор, медь, ртуть Б. бензол, хлороформ В. динитрофенолы
Дерматозы и экземы	Мышьяк, альдрин, бор, хлор, фтор, кобальт, никель, пластмассы, ртуть
Облысение	Бор, ртуть
Цирроз печени	Хлор, магний, бензол, хлороформ, тетрахлорид углерода, тяжелые металлы
Злокачественные опухоли печени	Мышьяк, ДДТ
Злокачественные опухоли легких	Мышьяк, ЦАУ, бензопирен

Приложение 3 [1]

Исследование органолептических показателей водопроводной воды на окраску, прозрачность, запах

Цвет (окраска). Для определения цветности воды возьмите стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд наберите воду и на белом фоне бумаги определите цвет воды (голубой, зеленый, желтый, серый, коричневый) – показатель определенного вида загрязнения. Прозрачность. Для определения прозрачности воды используем прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливаем воду, подкладываем под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0.5мм, и сливаем воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измерим высоту столба оставшейся воды линейкой и выразим степень прозрачности в см. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязненности. Запах. Запах воды после ее хлорирования не должен превышать двух баллов. Определение основано на интенсивности запахов воды при 20 и 60 С.

Характер и род запаха воды естественного происхождения

Характер запаха	Примерочный род запаха
Ароматический	Огуречный, цветочный
Болотный	Илистый, тинистый
Гнилостный	Фекальный, сточной воды
Древесный	Мокрой щепы, древесной коры
Землистый	Прелый, свежевспаханой земли
Плесневый	Затхлый, застойный
Рыбный	Рыбы
Сероводородный	Тухлых яйц
Травянистый	Скошенной травы
Неопределенный	Не подходящий под предыдущие определения

Интенсивность запаха воды

Балл	Интенсивность запаха	Качественная характеристика
0	-	Отсутствие ощутимого запаха
1	Запах очень слабый	Запах, не поддающийся обнаружению потребителями, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследователем
2	Запах слабый	Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание
3	Запах заметный	Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относится к воде с одобрением
4	Запах отчетливый	Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья
5	Запах очень сильный	Запах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья

Исследование на определение нитрат- анионов в воде, определение общей жесткости воды, определение ионов железа.

Определение хлоридов в воде

1.Мерную склянку ополосните несколько раз анализируемой водой. Поместите в склянку объем анализируемой воды в соответствии с таблицей

2. Добавьте пипеткой капельницей 3 капли раствора хромата калия.

3.Закройте склянку пробкой и перемешайте раствор.

4.Постепенно, по каплям титруйте содержимое склянки раствором нитрата серебра при перемешивании до появления неисчезающей оранжево-желтой окраски раствора. Определите объем раствора нитрата серебра, израсходованный на титрование (VAgNO3, мл).

5.Рассчитайте концентрацию хлорид-аниона (Схл, мг/л) в анализируемой воде по формуле: С хл = VAgNO3*Н* 35,5*1000/ VA

Где: VAgNO3 – объем раствора нитрата серебра, израсходованный на титрование, мл;

Н – концентрация раствора нитрата серебра, 0,05 моль/л;

VA - объем воды взятой на анализ, мл;

35,5 – эквивалентная масса хлора;

1000 – коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л.

Таблица1

Предполагаемаяконц. Хлорид-анионов, мг/л	Объем пробы, мл
4,0 - 10	150,0
10 – 200	10,0
200 – 700	5,0
700 - 1200	1

Определение нитрат – анионов в воде

Ход работы

1. Отберите 6 мл пробы в градуированную, предварительно ополоснув ее анализируемой водой. Доведите объем дистиллированной водой до 11 мл, перемешайте.

2. Добавьте к содержимому пробирки 2,0 мл салицилата натрия, закройте пробирку пробкой и встряхните для перемешивания раствора.

3. Прибавьте в пробирку 0,2 г порошка восстановителя, используя шпатель (0,2 г порошка заполняют 1/3 объема шпателя без горки). Закройте пробирку пробкой и тщательно перемешайте.

4. Оставьте пробирку на 3 минуты для полного протекания реакции, периодически встряхивая содержимое пробирки.

5. Перелейте раствор из пробирки в склянку для колометрирования до метки «10», стараясь не допустить попадания осадка в склянку.

6. Проведите визуальноеколориметрирование пробы. Для этого склянку поместите на белое поле контрольной шкалы и, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации нитрат – анионов в воде в мг/л.

Определение общей жесткости воды

Ход работы

1.Мерную склянку ополосните несколько раз анализируемой водой. В склянку налейте до метки анализируемую воду (10,0 мл).

2.Добавляйте в склянку разными пипетками 2-3 капли раствора буферного аммиачного и 1-2 капли раствора индикатора хром темно-синего.

3.Герметично закройте склянку пробкой и встряхните для перемешивания.

4.Постепенно титруйте содержимое склянки раствором трилона Б с помощью пипетки и шприца до перехода окраски в точке эквивалентности из винно-красной в ярко – голубую, наблюдая окраску на белом фоне при достаточной освещенности. Периодически встряхивайте склянку для перемешивания пробы. Определите объем раствора, израсходованный на титрование общей жесткости.

Примечание. После изменения окраски пробу необходимо выдержать еще 0,5 минут для полного протекания реакции. Окраска раствора может восстанавливаться. В этом случае необходимо добавить еще некоторое количество трилона Б.

5.Рассчитайте величину общей жесткости (Сож) в ммоль/л по формуле:

Сож=Vож*0,05*1000/Vпр

Где: 0,05 – концентрация раствора трилона Б, моль/л;

Vож - количество раствора трилона Б, израсходованного на титрование, мл;

Vпр - объем пробы, взятой для анализа, мл;

1000 – коэффициент пересчета единиц измерений.

Нормативы ПДК

Показатели	Единицы измерения	ПДК
Общая жесткость	мг-экв л	7 (10)
Хлорид – ионы	мг л	350
Нитрат - анионы	мг/л	45

Приложение 4 [2]

Рис.2 АРХИТЕКТУРА УСТАНОВОК ДЛЯ ВОДООЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОКОВ

Технико-экономические показатели установок обеззараживания воды с применением ультрафиолетового излучения

№	Модель, страна, область применения	Л/мин	Стоимость очистки 1м3воды, USD	Соляризация, биообрастание	Бактерии ед/л	Споры ед/л	Вирусы ед/л
1	MITA-Kian-200, Франция, Госпрограмма экстремальной медицины	7,2	0,83	Значительная	с 10^6 до 10^2	с 10^6 до 10^5	не эффективно
2	PROTERM (KSI 1-7), Франция, опреснение морской воды, NATO(COSRAM)	40.0	1.3	Значительная	с 10^6 до 10^2	с 10^6 до 10^4	не эффективно
3	BIM-T, Великобритания, Совместная программа США-Британия "Проблема Выживания"	6.8	0.9	Значительная	с 10^6 до 10^4	не эффективно	не эффективно
4	KOROS-VP-11, Великобритания – Швеция, производство лекарственных препаратов	43.0	1.6	Значительная	с 10^6 до 10^3	не эффективно	не эффективно
5	Hydro-TOR, США , NASA (COSRAM)	7.3	0.6	Нет данных, малый ресурс работы (до 300 часов)	с 10^6 до 10^2	с 10^6 до 10^4	не эффективно
6	Hydro-Flow, США,серия UV-6	1.0 (specific 200)	0.4	Значительная	с 10^6 до 10^3	нет данных	нет данных
7	Лазурь М-05	8.3	0.04	Отсутствует	с 10^6 до 0	с 10^6 до 0	с 10^6 до 0
8	Лазурь М-3	50.0	0.02	Отсутствует	с 10^6 до 0	с 10^6 до 0	с 10^6 до 0
9	Лазурь М-10	170	0.01	Отсутствует	с 10^6 до 0	с 10^6 до 0	с 10^6 до 0
10	Установка УОВ0395.05-02, (лампа ДРБ-40-1), АО "ЕГА+ EGA Ltd", С.-П.	8.3	0.3	Значительная	с 10^6 до 3	нет данных	нет данных

Приложение 5

Вопросы анкеты

1.Как часто вы задумываетесь о качестве воды?

а) часто

б) редко

в) не задумываюсь

2. Какую воду вы пьете?

а)очищенную

б) водопроводную

в) покупную

г) очищенную

д) родниковую

3. Пользуетесь ли вы фильтром для очистки воды?

а) да, всегда

б) да, иногда

в) нет

4. Как вы думаете, влияет ли качество питьевой воды на ваше здоровье?

а) да

б) нет

в) не знаю

Приложение 6

Результаты соцопроса

Презентация к проекту

Файл:Komissarov7.ppsx