Управління освіти і науки Чернігівської облдержадміністрації
Чернігівське територіальне відділення МАН України
Відділення: хімії та біології
Секція: хімія
ВОДА В НАШОМУ ЖИТТІ
Роботу виконала:
Лавріненко Світлана Сергіївна
учениця 11 класу
Довгалівської загальноосвітньої школи
І – ІІІ супенів
Талалаївської районної державної адміністрації
Науковий керівник:
Горбань Марія Петрівна,
Учитель хімії І кваліфікаційної категорії,
Довгалівської загальноосвітньої школи
І – ІІІ супенів
Талалаївської районної державної адміністрації
Довгалівка – 2014
2
Вода в нашому житті
Лавріненко Світлана Сергіївна,
Чернігівське територіальне відділення МАН України,
Довгалівська ЗОШ І-ІІІ ступенів,11клас,
Талалаївської районної державної адміністрації,
с. Довгалівка,
Горбань Марія Петрівна,
Учитель хімії І кваліфікаційної категорії,
Довгалівська ЗОШ І-ІІІ ступенів
Талалаївської районної державної адміністрації
1. Вода — першооснова життя на Землі.
2. У гідрогеологічному відношенні територія нашого села Довгалівки знаходиться в межах поширення вод Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну, який має прісні води, що залягають на глибині 500-600 м, звідки внаслідок ряду причин самостійно підіймаються на поверхню. На території нашого села в останні роки рівень води в колодязях різко понизився, що породило проблему наявності питної води в багатьох господарствах.
3. Вода — єдина сполука на планеті, яка в земних умовах може одночасно знаходитись у трьох агрегатних станах: лід, рідина та пара.
4. Щороку до водойм України потрапляє 5 млн т солей і значна частина стоків від тваринницьких комплексів. Питна вода села Довгалівка Талалаївського району Чернігівської області не відповідає стандартам.
5. Вода — джерело здоров’я, енергії, довголіття.
3
ЗМІСТ
ВСТУП 4
РОЗДІЛ 1ВОДА – НАЙВАЖЛИВІША СПОЛУКА ГІДРОГЕНУ 6
1.1. Вода – першооснова життя на Землі 6
1.2. Підземні води с. Довгалівка 7
1.3.Унікальні властивості води 8
Висновки до першого розділу 12
РОЗДІЛ 2
ВОДА В НАШОМУ ЖИТТІ 13
2.1. Види забруднень води 13
2.2. Методи очищення води та її охорона 15
2.3.Характеристика питної води 16
2.4.Твердість води та її усунення 17
2.5. Визначення вмісту Fe3+ - іонів у питній воді 19
2.6. Визначення вмісту нітратів у питній воді 21
Висновки до другого розділу 23
ВИСНОВКИ 26
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 27
ДОДАТКИ 28
4
ВСТУП
Актуальність дослідження: У нашому селі проживає 270 жителів. І кожен житель за добу використовує в середньому близько 100 літрів води для життя (у тому числі для різних побутових потреб). На жаль, якість води в нашій місцевості не відповідає стандартам за вмістом заліза та твердістю води, що пов’язано з особливостями геохімічного складу ґрунтів. Крім того, населення села утримує домашню худобу, кілька тваринницьких ферм, застосовує гербіциди і пестициди на городах і на полях, що є забруднювачами підземних вод органічними нітрогеновмісними сполуками та отрутохімікатами.
Мета дослідження: дослідити якість води в селі Довгалівка за показниками постійної твердості та вмісту в ній заліза й нітратів; розробити рекомендації щодо очищення питної води в домашніх умовах; використати дослідження для проведення просвітницьких робіт серед жителів села.
Гіпотеза: Якщо ми детально дослідимо і вивчимо проблему питної води, розв’язання її має велике практичне значення для збереження здоров’я жителів села.
Завдання дослідження.
1. Провести огляд теоретичних основ хімії води (будова молекули, властивості).
2. Розглянути галузі застосування води, види її забруднень та методи очищення.
3. Дослідити якість питної води села Довгалівка за показниками постійної твердості та вмісту заліза й нітратів. 4. Визначити доступні та економічно доцільні методи очищення питної води в домашніх умовах жителями села Довгалівка Талалаївського району Чернігівської області, що пов’язані з якістю води.
5
Об’єкт дослідження: Підземні води села Довгалівка.
Предмет дослідження: Питна вода нашого села.
Методи дослідження.
1.Робота з літературою.
2.Дослідження питної води села Довгалівка, робота зі зразками води.
3. З’ясування ставлення представників галузі.
4. Систематизація і узагальнення отриманої інформації.
5.Узагальнення та аналіз результатів роботи
Наукова новизна роботи – здійснено не тільки дослідження питної води в селі, а також запропоновані доступні в домашніх умовах методи її очищення.
Теоретичне значення роботи полягає у дослідженнях властивостей та значення води для життя людей, у визначенні особливостей питної води свого села та виявленні доступних способів покращення її якості.
Практичне значення – отримані результати можуть бути використані в подальшому інформуванні населення про якість питної води та методи її очищення в домашніх умовах.
6
РОЗДІЛ 1
ВОДА – НАЙВАЖЛИВІША СПОЛУКА ГІДРОГЕНУ
1.1. Вода – першооснова життя на Землі
Хто добру воду п’є, той довго живе.
Життя на нашій планеті зародилось саме у воді близько 500 млн. років тому. Проте майже вся вода солона і лише маленька часточка живильної вологи придатна для споживання. На 100 л солоної води припадає лише 2 л прісної.[Додаток А] Вода — це надзвичайно цінний мінерал. Вона вкриває всю планету і є майже скрізь. Вода бере участь практично в усіх процесах, що забезпечують життєдіяльність організмів на нашій планеті. Без цієї речовини неможливе існування тварин, рослин, мікроорганізмів і, звичайно, людини. У будь-якому організмі вода є середовищем, де відбуваються біохімічні реакції. Без їжі людський організм може прожити близько 40 діб, тоді як без води — лише до 3діб. Вживаючи навіть краплю води, ти стаєш частиною всієї планети. Сьогодні постає безліч проблем, пов’язаних з питною водою. Найважливішими з них є проблеми забруднення та очищення води. Сучасна наука досягла значних результатів у розв’язанні проблеми очищення води, проте внаслідок розвитку світового суспільства проблема забруднення теж прогресувала. [1,217] На жаль, місцевість, де знаходиться наше село Довгалівка, не є винятком. Підземні води найбільш чисті, і тому переважно використовуються для задоволення потреб населення. Їх запаси на Україні становлять близько 20 км3. В Україні розвідано понад 800 родовищ прісних вод, в них зосереджено близько третини прогнозних водних ресурсів. В Україні якість питної води регулюється Державними санітарними правилами і нормами (ДсанПіН-383-96), затвердженими Міністерством охорони здоров’я України: «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого водопостачання» (введеного з 01.01.2000 р.).
7
1.2.Підземні води с. Довгалівка.
Село Довгалівка розташоване на правому березі річки Лисогору – ліва притока річки Удай, за 18 км (напряму), 28 км (шляхова відстань) від районного центру Талалаївка, Чернігівської області. У гідрогеологічному відношенні територія нашого села знаходиться в межах поширення вод Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну, який має прісні води, що залягають на глибині 500-600 м, звідки внаслідок ряду причин самостійно підіймаються на поверхню. Глибина залягання підземних артезіанських вод в нашій місцевості 100-150 м. В колодязях нашого села «дзеркало» води розташоване на глибині 8м – 16м в залежності від висоти території [Додатки Д,Ж]. Господарство села має самостійний водозабір підземних вод, обладнаний двома баштами-накопичувачами об’ємом 90 м3 [Додаток З ].На сьогодні є шість свердловин, 67 колодязів. Глибина кожної свердловини становить близько 40 – 45 м. За даними існуючих свердловин встановлено, що водоносний горизонт залягає до глибини 45 м.
У нашому селі проживає 278 жителів. І кожен житель за добу використовує в середньому близько 100 літрів води для життя (у тому числі для різних побутових потреб). На жаль, якість води в нашій місцевості не відповідає стандартам за вмістом заліза та твердістю води, що пов’язано з особливостями геохімічного складу ґрунтів. Крім того, населення села утримує домашню худобу, кілька тваринницьких ферм, що є забруднювачами підземних вод органічними нітрогеновмісними сполуками.
На території села Довгалівка в останні роки рівень води в колодязях різко понизився, що породило проблему наявності питної води в багатьох господарствах. Причини цього аномального явища не вивчені. Влітку і восени 2011 року в селі було пробурено чотири свердловини і одна свердловина 2013 року до третього водоносного горизонту глибиною 40-45 метрів, є дві водонапірні башні.
8
1.3. Унікальні властивості води
Вода — найважливіша сполука Гідрогену. Формула води H2O відома всім, навіть людям, які знають хімію лише з чуток. До складу води входить11,11 % Гідрогену й 88,89 % Оксигену за масою. Воду дуже тривалий час вважали простою речовиною. Але в 1784 році Генрі Кавендіш одержав воду шляхом спалювання водню в кисні: 2Н2 + О2 =2Н2О. Це довело, що вода є складною сполукою.[3,100]
Молекула води — диполь: та частина молекули, де знаходиться Гідроген, заряджена позитивно, а частина, де знаходиться Оксиген,— негативно. Завдяки полярності молекули води електроліти в ній дисоціюють на йони, сусідні молекули води можуть притягуватись одна до одної: сили електричної взаємодії виникають між негативним зарядом на атомі Оксигену однієї молекули та позитивним зарядом на атомі Гідрогену іншої. Такий тип зв’язку називають водневим. Він у 15–20 разів слабший за ковалентний.
9
Дослідження будови молекули води дало змогу виявити наявність значної кількості її ізотопів. Тепер відомо про існування так званої важкої води, котра є окисом Дейтерію. У гідросфері її всього 0,001–0,002 %. Формула такої води — D2O. Важка вода у фізіологічному відношенні інертна, а то й отруйна. [3,102]
Згодом була відкрита ще більш важка вода Т2О. В її складі замість водню міститься ізотоп, ще більш важкий, ніж Дейтерій. Це Тритій. Він радіоактивний, його атомна маса — 3. Тритій зароджується у високих шарах атмосфери, де проходять природні ядерні реакції. Він є одним із продуктів бомбардування атома Нітрогену нейтронами космічного випромінювання. Кожної хвилини на 1 см2 земної поверхні падає вісім-дев’ять атомів Тритію. У невеликих кількостях тритієва вода потрапляє на Землю у вигляді опадів. У всій гідросфері одночасно нараховується лише близько 20 кг T2O. За своїми властивостями ця вода ще більше відрізняється від звичайної: кипить за 104 0С, а замерзає за +9 0С, має густину 1,33 г/см3. Тритієву воду використовують у термоядерних реакціях, вона зручніша за дейтерієву.
Усього ізотопів Гідрогену існує п’ять. Але й на цьому складність ізотопного складу води не закінчується, адже існують ще й ізотопи Оксигену. У періодичній системі хімічних елементів значиться всім відомий Оксиген 16O. Існують ще два природні ізотопи Оксигену —17О і 18О У природних водах у середньому на кожні 10 тисяч атомів ізотопу 16О припадає 4 атоми ізотопу 17О і 20 атомів ізотопу. 18О. Крім природних, існують ще шість штучно створених ізотопів Оксигену. Із них: 13О, 14О і 15О — легкі, 19О і 20О — важкі, найбільш важкий ізотоп — 21О. Існування п’яти ізотопів Гідрогену і дев’яти ізотопів Оксигену говорить про те, що ізотопних різновидів води може бути 135. Найбільш поширені в природі дев’ять стійких різновидів води: 1Н216О, 1Н217О, 1Н218О, 1НD16О, 1НD17O, 1HD18O, D216O, D217O, D218O.
Чиста вода — прозора рідина без смаку й запаху. У тонких шарах вона безбарвна, а в товщі має блакитнуватий колір. Вода — єдина сполука на
10
планеті, яка в земних умовах може перебувати одночасно в трьох агрегатних станах: у вигляді льоду, рідини й пари. [Додаток А] За температури 00С вода переходить у твердий стан — лід, а за температури 1000С вона перетворюється на пару, за нормальних умов є рідиною. Це означає, що температура кипіння води 1000С за тиску 101,3 кПа, а температура плавлення — 0 0С. Максимальна густина води — 1 г/см3 за 4 0С. Величезні маси води у вигляді пари переміщаються в атмосфері. Випаровування води відбувається за температури як вище, так і нижче нуля. Тому взимку випаровується близько 30 % снігу, на морозі висихає білизна. Вода здатна формувати водну оболонку навколо певних сполук, що запобігає їхній взаємодії між собою. Таку воду називають зв’язаною структурованою. Її частка становить 4–5 % від загальної кількості води в організмі. Іншу частину води 95–96 %, не зв’язану з іншими сполуками, називають вільною. Саме вільна вода є універсальним розчинником, кращим, ніж більшість інших рідин.[5,460]
Вода — найсильніший розчинник. Досить поглянути на таблицю хімічного складу морської води, щоби переконатися в цьому.[Додаток В]. Деякі вчені вважають, що в ній містяться всі без винятку елементи, що є на Землі. Вода є основою рослинних соків, що розносять ці речовини по корінню й гілках рослин. Вода — основна частина тваринних організмів та організму людини. Наприклад, у дорослої людини вона становить 2/3 маси тіла. Кров людини містить 83 % води, серце й мозок — близько 80 %, кістки — близько 20 %. Серед найпоширеніших рідин вода має найбільшу теплоємність. Аномально висока теплоємність води значною мірою впливає на клімат Землі. Майже всі речовини на Землі під час плавлення збільшуються в об’ємі. Тому вони, як правило, тонуть. Вода і в цьому разі є винятком. Лід має більший об’єм, ніж вода, з якої він утвориться, тому він плаває на воді. Під час охолодження
густина води, як і інших речовин, збільшується. Але тільки до певної межі: до +4 0С. Під час охолодження від +4 0С до 0 0С густина води зменшується.
11
Аномальні властивості притаманні й кризі. Вона має дивовижну здатність збільшувати температуру плавлення під тиском. Доведено, що під тиском 20000 атм крига танутиме лише за температури +80 0С. Тому ми не виключаємо можливість натрапити в глибинах земних надр саме на гарячу кригу. Наступною аномальною властивістю води, порівняно з іншими рідинами, є те, що зі зниженням температури розчинність газів у ній підвищується. Тому опускання холодної води забезпечує постачання киснем глибинних шарів океанів, морів, озер, річок. Піднімаючись, теплі води, навпаки, виносять розчини солей та інші поживні речовини у верхні шари. Дивовижна вдача води проявляється й у наявності величезного поверхневого натягу. Завдяки цьому вона здатна підніматися капілярами на декілька метрів угору, що немов не узгоджується з дією закону всесвітнього тяжіння. Всяка природна вода, як правило, містить певну кількість домішок: різноманітних речовин у формі йонів, нейтральних молекул, механічних зависів тощо. [6,217] Сьогодні доведено, що тала вода позитивно впливає на біохімічні реакції в організмах. Ми вважаємо, що це пов’язано з тим, що структура води в живому організмі дуже подібна до тетраедричної структури кристалічної ґратки криги. Тала вода тривалий час зберігає «уламки» кристалічної криги, а тому полегшує обмін речовин в організмі, заощаджує його енергію. У природі існує багато різновидів і форм льоду — морський і прісний, атмосферний і ґрунтовий; від колосальних плаваючих гір-айсбергів до найменшого алмазного пилу, що знаходиться в морозному повітрі. Для льоду характерна гексагональна (більш поширена) та кубічна структури. Лід з останньою структурою має особливість замерзати за температури 4,5 0С. [6,337] .
12
Висновки до першого розділу
Отже, вода – найважливіша сполука гідрогену, першооснова життя на Землі.
Ми переконалися , що і в нашій місцевості існує цілий ряд проблем з кількістю і якістю питної води.
Якби вода не мала більшості з своїх аномальних властивостей, життя на Землі або зовсім не було б, або було б воно далеко не таким могутнім і різноманітним. Тому можемо сказати, що саме аномальні властивості води сприяють життю на нашій голубій планеті Земля.
13
РОЗДІЛ 2 ВОДА В НАШОМУ ЖИТТІ
2.1.Види забруднень води
У результаті діяльності людей гідросфера Землі змінюється. Серед цих змін розрізняють кількісні (зміна кількості води, придатної для використання) і якісні (забруднення води внаслідок антропогенного впливу).Забруднення води поділяють на фізичне, хімічне, біологічне й теплове.
Фізичне забруднення виникає внаслідок збільшення у воді нерозчинних домішок — піску, глини, намулу за рахунок змиву дощовими водами з розораних ділянок (полів), надходження суспензій з діючих підприємств гірничорудної промисловості, пилу, що переноситься вітром у суху погоду, тощо. Тверді частки знижують прозорість води, пригнічуючи розвиток водних рослин, забивають зябра риб та інших водних тварин, погіршують смакові якості води, а то й роблять її взагалі не придатною для споживання.
Хімічне забруднення води відбувається за рахунок надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічного (кислоти, луги, мінеральні солі) і органічного походження (нафта й нафтопродукти, миючі засоби, пестициди тощо). Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту, що полягає в прогресуючому збільшенні вмісту шкідливих сполук у кожній послідовній ланці харчового ланцюга. Так, у фітопланктоні вміст шкідливої сполуки виявляється вдесятеро вищим, ніж у воді, у зоопланктоні (личинки, дрібні рачки тощо) — ще вдесятеро, у рибі, яка харчується зоопланктоном,— ще вдесятеро, а в організмі хижих риб (таких, як щука та судак) концентрація отрути збільшується ще вдесятеро і, отже, буде в десять тисяч разів вищою, ніж у воді. Особливої шкоди водоймам завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні плівку, що перешкоджає газообмінові між водою й
14
атмосферою і знижує вміст кисню у воді. 1 т нафти здатна розпливтися плівкою на 12 км2 поверхні води. Осідаючи на дно, згустки мазуту вбивають донні мікроорганізми, що беруть участь у самоочищенні води. Гниття донних осадів, забруднених органічними сполуками, продукує у воду отруйні сполуки. Зокрема, сірководень, що забруднює всю воду в річці чи озері.
Останнім часом особливе місце серед забруднювачів води посідають синтетичні миючі засоби. Ці речовини надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками. Більшість із них містить фосфор, що спричиняє бурхливе розмноження у воді синьо-зелених водоростей і «цвітіння» водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді кисню, «заморами» риби, загибеллю інших водних тварин.
Біологічне забруднення водойм полягає в надходженні зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор, грибків, яєць червів і т. д., багато з яких є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки (особливо якщо вони неочищені чи очищені недостатньо), а також стоки підприємств цукрових заводів, м’ясокомбінатів, заводів, що обробляють шкіру, деревообробних комбінатів. Особливої шкоди біологічне забруднення водойм завдає в місцях масового відпочинку людей (курортні зони узбережжя морів).
Теплове забруднення води спричиняється спуском у водойми підігрітих вод з ТЕС, АЕС та інших енергетичних установок. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм і шкідливо впливає на їх мешканців.
15
2.2.Методи очищення води та її охорона
Усі природні водойми мають здатність до самоочищення. Самоочищення води — це нейтралізація стічних вод, випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біохімічні та інші природні процеси, що призводять до видалення з водойми забруднювачів і повернення води до її первісного стану. Проте здатність водойми до самоочищення має свої межі. Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному й біологічному очищенню.
Механічне очищення полягає у видаленні зі стічних вод нерозчинних речовин (піску, глини, намулу), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги тощо. Сучасні передові методи на кращих зарубіжних установках дозволяють виділяти до 95 % твердих нерозчинних забруднювачів зі стічних вод.
Хімічне очищення стічних вод проводиться після їх механічного очищення. При цьому в забруднену різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти, які вступають у реакцію із забруднювачами, утворюють нешкідливі або нерозчинні речовини, що випадають в осад і видаляються.
Біологічне очищення полягає у використанні природних або штучних водойм, де в стічні води (вже очищені механічним і хімічним способами) додають спеціальні мікроорганізми, що харчуються органічними домішками, наявними в стічних водах (органічними кислотами, білками, фенолами тощо), розкладаючи їх до простих нешкідливих сполук (води, вуглекислого газу, мінеральних солей). Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств узагалі не піддаються очищенню ніякими сучасними методами, їх доводиться захороняти, закачуючи в підземні сховища. Таким чином виникають небезпечні об’єкти, оскільки завжди існує загроза потрапляння таких отруйних вод у підземні водоносні горизонти.
16
2.3.Характеристика питної води
Питна вода має бути прохолодною (7–11 0С), прозорою, безбарвною, не дуже мінералізованою (сухий залишок не більше 1000 мг/л). Вміст сульфатів не має перевищувати 500 мг/л, а хлоридів — не більше ніж 350 мг/л. Запах води обумовлюється наявністю в ній органічних речовин тваринного чи рослинного походження і продуктами їх розкладу, а в промислових районах — промисловими стічними водами. Глибинні підземні води можуть мати запах гідроген сульфіду або амоніаку, вміст яких не пов’язаний з розкладом органічних речовин чи забрудненням. Смак води залежить від її мінерального складу, від наявності в ній органічних речовин та інтенсивності їх розкладу, від температури й наявності газів у атмосферному повітрі. За температури води вище від 15 0С знижуються її смакові якості, вона погано утамовує спрагу. Прозорість води залежить від кількості й характеру завислих частинок ґрунту. Колір води обумовлюється мікрофлорою і мікрофауною, а також надходженням у неї кольорових промислових стічних вод. Загальна мінералізація води не має перевищувати 1000 мг/л, якщо ж більше солей, то вода вважається мінеральною. Мінералізація води визначає її твердість. Однією з основних вимог до якості води є безпечність в епідеміологічному відношенні — відсутність хвороботворних бактерій. Якість води, що використовується населенням, постійно контролюється лабораторіями.
Як відрізнити чисту воду від брудної? В одну пробірку набираю чисту питну воду, а в іншу — брудну. Доливаю до кожної з них декілька крапель рожевого розчину калій перманганату. У питній воді він залишається рожевим, а в брудній забарвлення зміниться. В останньому випадку відбувається окисно-відновний процес.
17
2.4.Твердість води та її усунення
Взаємодіючи із солями, що містяться в земній корі, вода набуває певної твердості. Твердість води — це сукупність властивостей, зумовлених вмістом у воді катіонів Кальцію Ca2+і Магнію Mg2+. Якщо концентрація цих катіонів велика, то воду називають твердою, якщо мала — м’якою. Саме вони надають специфічних властивостей природним водам. Під час прання білизни тверда вода погіршує якість тканин і вимагає більших витрат мила, що використовується на зв’язування катіонів Ca2+і Mg2+, тому піна утворюється лише після повного осадження цих катіонів. У твердій воді важко розварюються харчові продукти, а зварені в ній овочі несмачні. Дуже погано заварюється чай, і смак його губиться. Водночас у санітарно-гігієнічному відношенні ці катіони не становлять небезпеки, хоча за великого вмісту катіонів Магнію Mg2+вода гіркувата на смак, ослаблює кишечник людини й може викликати виразку шлунка. Катіони Кальцію Ca2+ спричиняють кальцієву твердість, а катіони Магнію Mg2+— магнієву твердість води. Розрізняють постійну та тимчасову твердість води.
Тимчасова визначається вмістом у воді розчинних гідрогенкарбонатів Кальцію та Магнію. Щоб позбавитися тимчасової твердості води, її достатньо прокип’ятити. Під час кип’ятіння гідрогенкарбонати переходять у малорозчинні карбонати. Наявність у воді сульфатів і хлоридів Магнію та Кальцію є причиною постійної твердості води. Ці солі не випадають в осад, тому для ліквідації цієї твердості воду замало прокип’ятити.
Сума тимчасової та постійної твердості становить загальну твердість. Вона виражається в мілімоль еквівалента йонів Ca2+ та Mg2+ на 1 літр води. Вода з твердістю менш ніж 4 ммоль екв/л називається м’якою, від 4 до 8 — середньою, від 8 до 12 — твердою. Твердість природної води залежить від джерела та пори року. У час весняних паводків твердість зменшується, а в зимовий період збільшується.
18
Крім кип’ятіння, для пом’якшення води користуються й іншими способами. Два основні способи усунення твердості води — це йонний обмін та реакції, внаслідок яких Магній та Кальцій випадають в осад. Для останнього найчастіше використовують соду, натрій фосфат та гашене вапно. Останнім часом для очищення води широко використовують іоніти. Іонітами називаються неплавкі та нерозчинні (або малорозчинні) речовини, які обмежено збільшуються у воді й містять у своїй структурі функціональні групи кислотного та основного характеру, що здатні обмінюватися йонами речовин, розчинених у воді. Найчастіше іоніти являють собою тверді високомолекулярні полікислоти й поліоснови чи їх солі. Після деяких типів йонного пом’якшення води її не можна використовувати в технічних цілях, тому що вона має кислотні властивості. Але після подальшого очищення вода звільняється від цих властивостей, а тому стає придатною для використання в різноманітних галузях. Твердість води та інші характеристики її якості є різними на різних територіях. Це підтверджує, що кожен населений пункт має перевіряти якість води, споживаної його жителями. Твердість питної води нашого села становить 11,6 ммоль/дм3. Звичайно, цей показник не відповідає встановленим стандартам (7ммоль/дм3).
19
2.5. Визначення вмісту Fe3+ - іонів у питній воді
Приготування реактивів
І. Приготування амонію хлористого 2 моль/дм3.
Для приготування розчину в колбу об’ємом 1 дм3 вношу 107 г амонію хлориду, доводжу до мітки дистильованою водою.
II. Приготування сульфасаліцилової кислоти 0,5 %.
20 г сульфасаліцилової кислоти розчиняю в мірній колбі ємністю 100 см3 у невеликій кількості дистильованої води й доводжу цією ж водою до мітки.
III. Приготування розчину амоніаку 1 : 1
Для приготування розчину використовується дистильована
вода та концентрований розчин амоніаку в рівних співвідношеннях.
Хід роботи
1. Беру 100 мл питної води й додаю до неї 0,2 мл хлоридної концентрованої кислоти.
2. У термостійкій посудині випарюю трохи більше половини досліджуваного розчину (до 35–40 мл). Після випарювання охолоджую до кімнатної температури (20 0С).
3. Розчин переношу в мірну колбу на 50 мл. У ще одну, таку саму колбу набираю дистильованої води.
4. Усі наступні реагенти додаватиму в однаковій кількості до обох колб. Спочатку додаю по 1 мл амонію хлористого 2 моль/дм3, після цього обидві колби збовтую.
5. Додаю по 1 мл сульфасаліцилової кислоти 0,5 %, збовтую.
20
6. Додаю 1 мл амоніаку 1 : 1.
7. У колбі, де знаходиться проба (досліджувана вода), знаходимо рН води з допомогою індикаторного паперу. рН має бути ≥9. Якщо ж він низький, то додаємо по краплі амоніаку, після кожної визначаючи рН, доки не дістанемо потрібний колір (він має бути близький до темно-зеленого). Залишаю на п’ять хвилин.
8. З обох колб набираємо розчин у кювети та розташовуємо їх у КФК. Визначаємо довжину хвилі (400). Встановлюємо відмітку шкали на нуль.
9. Визначаємо оптичну густину за приладом — 0,116. На таблиці знаходимо відповідні до даних КФК результати вмісту у воді Fe3+— 0,98 мг/дм3+ (для нашого району допустима норма вмісту заліза у воді 0,3 мг/дм3). Для певності досліду проводимо такий самий і знаходимо середнє арифметичне одержаних результатів.
21
2.6.Визначення вмісту нітратів у питній воді
Приготування реактивів
І. Приготування натрій саліцилату — 0,5 %.
0,5 г натрій саліцилату розчиняємо в 100 мл дистильованої води.
II. Приготування NaOH 10 моль/дм3.
400 г їдкого натру розчиняю в дистильованій воді й після охолодження доводжу об’єм до 1 л.
Хід роботи
1. Набираю 10 мл питної води в скляну ємність.
2. Додаю до неї 1 мл натрій саліцилату 0,5 %.
3. Випарюю розчин у термостійкій посудині (важливо не перетримати посудину, адже кінцевий результат буде помилковим). Після повного випарювання залишаю посудину для охолодження її до кімнатної температури (20 0С).
4. Після охолодження додаю в посудину 1 мл концентрованої H2SO4 (сульфатної кислоти 98 %), добре вкриваю нею поверхню й перемішую з допомогою скляної палички. Залишаю на 10 хвилин.
5. Виливаю вміст посудини в мірну колбу (50 мл) і додаю 10 мл дистильованої води та 7 мл NaOH 10 моль/дм3. При цьому спостерігаю зміну відтінку розчину з прозорого на жовтуватий.
6. Дистильованою водою доводжу вміст колби до мітки. Залишаю колбу на 10 хвилин.
22
7. Далі дослідження проводжу з допомогою приладу КФК. У прилад поміщаю дві кювети: одну — з досліджуваним розчином, а іншу — зі звичайною дистильованою водою (холоста проба). На шкалі встановлюю позначку на нуль і довжину хвилі 400.
8. На шкалі помічаю показники КФК (0,54), знаходжу на графіку показники, що відповідають показникам приладу (21,02).
9. Подальші розрахунки проводжу відповідно до формули: x=C.4,5
де С – показник графіка відповідно до КФК. х=21,02.4,5=94мг/дм3
10. Для точності результатів паралельно проводжу ще один дослід, ідентичний до згаданого. За результатами дослідів знаходжу середнє арифметичне.
Дослід показав, що в нашій місцевості вміст у воді нітратів – 94 мг/дм3, набагато перевищує допустиму норму (45 мг/дм3).
23
Висновки до другого розділу
Отже, вода нашої місцевості не відповідає стандартам якості: твердість води є високою, наявний надлишок солей заліза, нітратів. Проте, попри все це, ми щодня використовуємо цю воду для задоволення власних потреб. Кожен з нас розуміє, що таке використання призводить до того, що ми власноруч завдаємо шкоди нашому здоров’ю. Але, навіть у домашніх умовах, ми можемо вжити певних заходів, що допоможуть нам зменшити негативний вплив забрудненої води на наше здоров’я. Ці заходи досить прості, але більшість із нас не застосовує їх. Вода, яку ми споживаємо, на перший погляд, є достатньо чистою, а отже, не викликає у нас ніяких застережень і, відповідно, бажання очистити її. Проте, зовнішній вигляд зовсім не забезпечує нам справді чистої та корисної рідини. Чиста вода — це запорука вашого здоров’я. Продукти, приготовані на чистій воді, не тільки смачніші, але й набагато корисніші. Особливо важливим є вживання очищеної води для дітей. Є кілька способів, що можуть допомогти нам у домашніх умовах зробити воду більш безпечною для нашого здоров’я. Ці способи справді прості, тому користуватися ними має змогу майже кожен бажаючий. Перший спосіб — це відстоювання. Потрібно всього лише відстояти воду певний час (наприклад, протягом доби). Після цього значна кількість речовин осяде. Якщо під час відстоювання опустити в рідину срібну монету чи інший срібний предмет, то вона буде ще й знезараженою (оскільки відомо, що срібло очищає та знезаражує воду). Другий спосіб — це кип’ятіння. Достатньо прокип’ятити воду (хоча б 5 хвилин) та дати їй відстоятися певний час, щоб в осад випали малорозчинні карбонати. Таким чином можна позбутися тимчасової твердості. Очистити воду в домашніх умовах можна також із допомогою активованого вугілля. Вода буде чистішою, наприклад, після того, як її пропустити крізь шар марлі, у який вміщено активоване вугілля. Четвертим, найефективнішим, способом очищення води, особливо в домашніх умовах, є використання фільтрів.
24
Запропоновані мною способи, є елементарними й не спричиняють незручностей. Але, навіть попри це, жителі нашого села практично не користуються ними. Для підтвердження цього я провела дослідження будинків по одній із вулиць села Довгалівка. Для дослідження брала вулицю Лугову. Після підрахунків було встановлено кількість житлових будинків — 12 і кількість жителів — 34. Обчислення дали змогу встановити, що перед вживанням відстоюють воду 37 % жителів вулиці, кип’ятять — близько 2 % (лише ті, в кого маленькі діти), фільтрують — лише 0,2 %. Це означає, що більша половина з опитаних жителів не очищують воду взагалі. Отже, завдяки дослідам було встановлено, що у воді, вживаній жителями села Довгалівка, міститься надлишок нітратів та Fe3+-іонів, а також підвищена твердість. Але ці недоліки можна ліквідувати навіть у домашніх умовах. Методи, що дають змогу очистити воду, прості та економічно вигідні. Вони не потребують значних витрат, але при цьому дають змогу поліпшити стан здоров’я та вжити профілактичних заходів проти різних хвороб.
Я провела дослідження води з місцевої свердловини після очищення її методами: а) відстоювання впродовж доби; б) кип’ятіння впродовж 5 хвилин; в) фільтрування з використанням фільтру. Після очищення вода була перевірена на вміст у ній заліза, нітратів та показники загальної твердості за методиками, описаними вище. Результати наведені в таблицях 1–3.
25
Таблиця 1
Визначення загальної твердості води
Види питної води Твердість, ммоль/дм3
Неочищена 9,4
Відстояна 8
Перекип’ячена 7
Фільтрована 5
Таблиця 2
Визначення вмісту Fe3+-іонів у питній воді
Види питної води Залізо, мг/дм3
Неочищена 0,58
Відстояна 0,54
Перекип’ячена 0,4
Фільтрована 0,2
Таблиця 3
Визначення вмісту нітратів у питній воді
Види питної води Нітрати, мг/дм3
Неочищена 68
Відстояна 50
Перекип’ячена 45
Фільтрована 12,5
26
ВИСНОВКИ
Я провела огляд теоретичних основ хімії води, розглянула основні властивості цього мінералу та його ізотопів, вказала на важливість води для існування живих організмів.
Я розглянула, що сьогодні існує ненормоване забруднення води, навіть попри заборони. Підвищене забруднення спонукає до розвитку існуючих та винайдення нових методів очищення. Сьогодні ці питання постають досить гостро.
Я припустила, що питна вода села Довгалівка Талалаївського району Чернігівської області не відповідає стандартам. Для підтвердження цього було проведено ряд практичних робіт. У лабораторії СЕС Талалаївського району ми визначали вміст у воді нітратів та заліза фотометричним аналізом і загальну твердість — титрометричним. Досліди показали, що у воді більшості колодязів і свердловин нашого села вміст нітратів, заліза та показники загальної твердості абсолютно не відповідають нормам. Загальна твердість води становить 9,4 ммоль/дм 3 за норми 7 ммоль/дм3 вміст заліза — 0,58мг/дм3 за норми 0,3мг/дм 3, вміст нітратів — 68 мг/дм 3 за норми 45 мг/дм3.
Проблеми з якістю питної води спонукали мене розглянути можливі методи її очищення в домашніх умовах. Я створила перелік основних методів, що дають можливість покращити якість води. Я розглядала зручні та економічно вигідні методи, що справді можуть використовуватися жителями села. Встановлено, що для доведення води до санітарно-гігієнічних норм якісної питної води найкраще використовувати метод фільтрування. Відстоювання не дає належних результатів. Під час кип’ятіння твердість та нітрати перебувають у межах норми, а залізо перевищує їх. Вода — джерело здоров’я, енергії, довголіття. Знати ціну кожної краплини води повинні всі.
27
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Білявський Г. О., Бутченко Л. І., Навроцький В. М. Основи екології:теорія та практикум. — К.: Лібра, 2002. — с. 217–220.
2. Білявський Г. О., Фурдуй Р. С. Основи екологічних знань. — К.: Либідь,1997. — с. 117–124.
3. Буринська Н. М. Хімія. — К.; Ірпінь, 2000. — с. 100–102.
4. Кузьменко М. І. Вода міняє колір. — К.: Наукова думка, 1977. —с. 7–15.
5. Мороз С. А. Біля джерел життя на Землі. — К.: Наукова думка, 1979. — с. 457–503.
6. Сегеда А. С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. — К.: ЦУЛ, 2002. —с.273–337, 347.
7. Матеріали Інтернет Google, 2014.
28
ДОДАТКИ
Додаток А.
Додаток Б.
29
Додаток В.
Загальний молярний склад морської води [1]
Компонент Концентрація (моль/кг)
H2O 53,6
Na+ 0,546
Cl- 0,469
Mg2+ 0,0528
SO42- 0,0283
Ca 2+ 0,0103
K+ 0,0102
CT 0,00206
Br- 0,000844
BT 0,000416
Sr2+ 0,000091
F- 0,000068
Додаток Г
