Исследовательская работа "Физико-химические и органолептические свойства вод Миякинского района"

Министерство образования Республики Башкортостан

ГАУ ДПО Институт развития образования Республики Башкортостан

Республиканский конкурс исследовательских работ в рамках Малой академии наук школьников Республики Башкортостан

Секция «Свет познания»

Направление: «Экология»

Тема научно–исследовательской работы

«Физико-химические и органолептические свойства вод Миякинского района

Республики Башкортостан»

	Герасимовой Елизаветы Геннадьевны, учащейся 8 класса ООШ с. Кекен-Васильевка – филиала МОБУ СОШ с. Новые Карамалы
	Научный руководитель: Никифорова Марина Юрьевна, учитель биологии и химии ООШ с. Кекен-Васильевка – филиала МОБУ СОШ с. Новые Карамалы

с. Кекен-Васильевка, 2019 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОДЫ (обзор литературы) 4

1.1. Общие сведения о воде………………………………………………………4

1.2. Химические, физические и биологические свойства воды…………….….5

1.3. Источники загрязнения воды и показатели её качества…………………...6

1.4. Меры по очистке и охране вод……………………………………………...8

1.5. Показатели качества воды………………………………………………..….9

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 11

2.1. Характеристика района исследования…………………………………….11

2.2. Методика эксперимента……………………………………………………13

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ…………………………….….23

ВЫВОДЫ………………………………………………………………………...32

ЛИТЕРАТУРА 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 35

ВВЕДЕНИЕ

Вода является одним из самых важных для человечества ресурсов. Проблема сохранения водных ресурсов и улучшения качества воды, потребляемого населением, особенно актуальна для Республики Башкортостан, которая является одним из крупнейших в России центров нефтехимии и нефтепереработки. В Башкортостане разработаны и внедряются в жизнь целые комплексы мер по очистке и охране вод и определению её качества (Курамшин и др., 2005; Озеров, 2005; Назаров и др., 2005; Назыров, Курамшина, 2005; Муравьев, 1999; Федорова, Никольская, 2001; Ягафарова и др., 2005). Особенно актуальна разработка экспресс- методик оценки качества питьевой воды, позволяющих использовать их в сельской местности, где население не имеет возможности использовать дорогостоящее оборудование для определения качества питьевой воды и зачастую пользуется водой, не отвечающей санитарно-гигиеническим нормам.

Целью данной работы являлось оценка физико-химических и органолептических свойств вод Миякинского района РБ. Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

1.Обобщить данные литературы об органолептических и физико-химических свойствах воды.

2.Изучить органолептические и физико-химические свойства вод Миякинского района Республики Башкортостан.

3.Оценить санитарно-гигиеническое состояние водоемов Миякинского района и дать практические рекомендации по использованию воды населением.

4.Разработать методические рекомендации по внедрению результатов работы в школьный курс биологии и химии.

Результаты работы могут использоваться для улучшения качества воды в Миякинском районе, при проведении уроков биологии, химии и организации научно-исследовательской работы школьников.

1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОДЫ (обзор литературы)

1.1. Общие сведения о воде.

Совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных составляет гидросферу.

Подавляющая часть массы природных вод (94,2%) – это вода Мирового океана, представляющего собой уникальную природную систему. Здесь происходит грандиозный процесс обмена, трансформации энергии и вещества нашей планеты. Однако морская (океаническая) вода непригодна для потребления человека, наземных животных и растений, для их существования необходима пресная вода (Степановских, 2001).

Воду, драгоценный дар природы, можно назвать живой кровью, которая создаёт жизнь там, где её не было.

Но всегда ли мы отдаём себе отчет в том, что значит для нас вода – эта бесцветная, без запаха и вкуса жидкость? В сущности, она почти ничего нам не стоит в повседневной жизни, но бывают моменты, когда за один глоток воды человек готов пожертвовать всем (Новинов, 1981).

Главным источником удовлетворения потребностей человечества в пресной воде были и остаются речные воды, определяющие «водный паёк» планеты – 47 тыс. км³.

Потребление пресной воды увеличивается из года в год. Главный потребитель её – сельское хозяйство, где очень велик безвозвратный расход воды, особенно на орошение. Подобный рост потребления при неизменных ресурсах речного стока создает реальную угрозу возникновения дефицита пресной воды.

Существует несколько путей решения водной проблемы человечества. Возможно, главный из них – уменьшение водоёмкости производственных процессов и сокращение потерь воды. Большое значение имеет сооружение водохранилищ, регулирующих речной сток (Максаковский, 1999).

В целом в России на одного жителя приходится 31×9 тыс. м³ пресной воды в год. Однако распределение пресной воды, в первую очередь речного стока, по территории крайне неравномерно и не соответствует численности населения и размещению промышленных предприятий.

90% общего годового объёма речного стока приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточены её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего годового объёма речного стока (Степановских, 2001).

1.2. Химические, физические и биологические свойства воды.

Химическая формула воды –H₂O – поражает своей простотой. Однако кажущаяся столь простой вода по своей структуре и свойствам – вещество совершенно уникальное.

Вода, как известно, может находиться в жидком, твердом и газообразном состояниях. Она остаётся жидкостью в температурных интервалах наиболее подходящих для жизненных процессов. Для огромной массы организмов вода является средой их жизни и эволюции. Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли.

Вода - единственный источник кислорода, выделяемый в атмосферу при фотосинтезе. Вода необходима для биохимических и биофизических процессов, обеспечивающих возможность жизни на Земле.

Проблема недостатка пресной воды возникла по следующим основным причинам:

1. Интенсивное увеличение потребностей в воде в связи с быстрым ростом народонаселения планеты и развитием отраслей деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов.

2. Потери пресной воды вследствие сокращения водоносности рек и других причин.

3. Загрязнение водоёмов промышленными и бытовыми стоками (Степановских, 2001).

1.3. Источники загрязнения воды и показатели её качества.

Источником загрязнения воды называется источник, вносящий в поверхностные или подземные воды различные вредные вещества, микроорганизмы или тепло. Вещество, нарушающее нормы качества воды, называется загрязняющим (Степановских, 2001).

Издавна человек сбрасывал в воду отходы своей жизнедеятельности. И вода уносила отходы вниз по реке и приносила их сверху. Сколько эпидемии распространялось по воде!

Сменялись цивилизации, росло народонаселение, развивались наука и промышленность, росли города, а реки все уносили прочь то, что нам не хочется иметь вокруг себя (Ярошенко, 1989).

Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, которые разделяют с учётом их биологических и физико-химических свойств на группы. К первой группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся там, в молекулярном или ионном состоянии. Вторая группа примесей – те, что образуют с водой коллоидные системы и взвеси, способны осаждаться.

Вода может иметь загрязнения биологического характера: бактерии, вирусы, водоросли, простейшие, черви и т.д. Бактерии образуют устойчивые взвеси, а водоросли – целые «подвидовые луга», на дне водоёмов может быть много червей.

Основными источниками загрязнения являются промышленные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм, попадание в водоёмы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений (Степановских, 2001).

Значительному загрязнению подвергаются воды морей и океанов. С речным стоком, а также от морского транспорта в моря поступают болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, ядовитые органические соединения, в том числе пестициды. Загрязнение морей и океанов достигает таких масштабов, что в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу. ДДТ обнаружен даже в организме пингвинов, обитающих в Антарктиде (Сонин, 2002).

Загрязнение воды несет гибель всему живому в воде и на суше. В 1983г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сделала выводы: 61% сельского и 26% городского населения развивающихся стран не имеют доступа к безопасной питьевой воде; ежегодно 5млн. человек умирают от болезней, передающихся через воду (холера, дизентерия, диарея).

Как объект исследования можно взять воду из природных источников (рек, озер, прудов, родников и т.д.), водопровода, а также бутилированную воду.

Выделяют 4 группы показателей качества воды:

А. Органолептические показатели (цветность, запах, вкус и привкус, мутность и пенистость).

Б. Гидрохимические показатели (водородный показатель (pH), растворенный кислород, минерализация, сухой остаток, общая жесткость, биогенные элементы (нитраты, фосфаты, аммоний, нитриты), фториды, железо общее).

В. Содержание химических токсикантов (пестициды, хлорсодержащие органические вещества, фенолы, формальдегид, тяжелые металлы, синтетические поверхностно – активные вещества (СПАВ), нефтепродукты).

Г. Микробное загрязнение. Нормативными документами (СанПиН2.1.4.559-96 и др.) установлены такие показатели микробной загрязненности проб воды, как общее содержание (в 100 мл пробы воды) колиформных бактерий, общее микробное число (в 1мл), количество мест лямблий (в 50л). Все они нормативно обеспечены, т.е. имеют соответствующие величины ПДК (предельно допустимых концентраций) (законодательно или ведомственно устанавливаемый норматив количества вредного вещества в окружающей среде, которое принимается как практически не влияющее на здоровье человека). Данные по значениям ПДК опубликованы как в учебных изданиях, так и в специализированных справочниках (Кабиров, Сугачкова, 2005).

Загрязнение воды вызывает изменение в составе водной фауны. Чем сильнее загрязнение, тем больше изменяется её видовой состав.

При исследовании качества воды нужно отобрать пробы для анализов в соответствии со следующими правилами:

-для получения максимально достоверного вывода нельзя ограничиваться одной пробой (надо брать их не меньше трех, а результат рассчитывать по среднему значению);

- чем меньше времени проходит после отбора пробы перед её анализом, тем точнее результат;

- выполнять эксперименты, строго следуя предлагаемым методическим рекомендациям (Кабиров, Сугачкова, 2005).

1.4. Меры по очистке и охране вод

Вода обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. При сильном загрязнении самоочищения воды не происходит. В этих случаях необходимы специальные методы и средства для очистки загрязнений, поступающих со сточными водами, сельскохозяйственного производства. Сточные воды очищаются механическим, физико-химическим, биологическим и другими методами.

Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание, или дезинфекция, сточных вод. Сущность механического метода заключается в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси.

Физико-химическая очистка состоит в добавлении к сточным водам химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязняющими веществами и способствующих выпадению нерастворимых и частично растворимых веществ. В качестве адсорбентов применяют естественные и искусственные материалы. Естественные – это глины, торф, а искусственные – активированные угли. Из физико-химических методов широко применяются очистка воды от загрязнителей хлорированием.

Загрязненные сточные воды очищают также электролитическим методом (пропусканием электрического тока через загрязненные воды), с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления.

Механический и физико-химический методы являются первыми этапами очистки сточных вод, после чего они направляются на биологическую очистку.

Метод биологической очистки заключается в минерализации органических загрязнений сточных вод при помощи аэробных биохимических процессов.

Решение проблемы предотвращения загрязнения водоёмов сточными водами состоит в создании безотходных технологических процессов.

1.5. Показатели качества воды

Нормативы качества воды различных источников – предельно-допустимые концентрации (ПДК), ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) и ориентировочно-безопасные уровни воздействия (ОБУВ) – содержатся в нормативно технической литературе, составляющей водно-санитарное законодательство. К ним, в частности, относятся Государственные стандарты – ГОСТ 2874-82, ГОСТ 24902-81, различные перечни, нормы, ОБУВ, санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами и др.

Среди нормативов качества воды устанавливаются лимитирующие показатели вредности – органолептические, санитарно-токсикологические или общесанитарные. Лимитирующий показатель вредности объединяет группу нормативов для веществ, вредное воздействие которых на организм человека и окружающую среду наиболее выражено в данном отношении. Так, к органолептическим лимитирующим показателям относятся нормативы для тех веществ, которые вызывают неудовлетворительную органолептическую оценку (по вкусу, запаху, цвету) при концентрациях, находящихся в пределах допустимых значений.

Лимитирующие общесанитарные показатели устанавливаются в виде нормативов для относительно малотоксичных и нетоксичных соединений (уксусной кислоты, ацетона, дибутилфталата и др.).

Для остальных (основной массы) вредных веществ установлены как лимитирующие санитарно-токсикологические показатели вредности (Муравьев, 1999).

1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика района исследования.

Миякинский район расположен в юго-западной части Республики Башкортостан (рис.1). По принятому природному районированию территория района расположена в Предуральской степной зоне и относится к одному агропочвенному району - Белебеевской возвышенности и общему Сырту.

По климатическим условиям, территория района относится к умеренно-сухому, теплому агроклиматическому району.

Безморозный период в среднем составляет 121 день, продолжительность периода со среднесуточной температурой выше 10ºС - 131 день. Этого количества тепла достаточно для созревания полевых культур данной зоны.

Среднегодовое количество осадков -365-428 мм, осадки выпадают крайне неравномерно, чем обусловлены часто повторяющиеся засухи в период вегетации растений.

Рельеф местности сложный, расчлененный, в целом имеет холмисто-увалистый характер. Средняя плотность овражно-балочной степи 1,5 - 2,0 км., а на отдельных участках до 2,3 км. на 1 кв. км. территории.

Гидрографическая сеть на территории района представлена самыми крупными реками Мияки, Дема, Уршак, Уязы и системой их притоков (рис.2). Это все мелкие речки, имеющие характер ручьев с незначительным водным дебитом.

Территория района 2051 кв. км, население 31262 человек. Средняя плотность населения 15 человек на 1 кв. км (по Республике Башкортостан - 27 человек). В районе имеется 96 населенных пунктов. Функционируют 23 сельскохозяйственных производственных кооперативов, 100 крестьянских фермерских хозяйства. В основном, производственное направление сельскохозяйственных предприятий района являются яровая пшеница, горох, озимая рожь, гречиха, ячмень, овес. Из техни­ческих – подсолнечник, сахарная свекла.

Рис.1. Административная карта Республики Башкортостан

В районе функционируют предприятия  переработки и призводственно-технического обслуживания.

На территории района под водными объектами занято 600 гектаров, в том числе под реками и ручьями - 420 гектаров.

В районе имеется более 20 озер, в основном старицы и карстовые на площади 75 га, 19 прудов, в том числе 9 капитальных с общей площадью зеркала 104 га. и объемом воды - более 6 млн. куб.м. Болота занимают площадь 21 га., в том числе верховых- 3 га., низинных - 18 га.

Рис.2. Карта водоемов Миякинского района

2.2. Методика эксперимента.

Отбор проб воды осуществляли в следующих точках (табл. 4). Отбирали по одному литру воды, которую помещали в пластиковые бутылки и транспортировали в лабораторию для проведения химических анализов. Методика проведения анализов приводится ниже.

Таблица 4

Место отбора проб воды

№ пробы	Описание точек отбора проб воды
1	Миякинский район, с. Киргиз-Мияки, водопроводная вода
2	Миякинский район, с. Кекен-Васильевка, родник Кекен
3	Миякинский район, с. Кожай-Семёновка, родник Кожай
4	Миякинский район, с. Алексеевка, река Мияки
5	Миякинский район, с. Кекен-Васильевка, водопроводная вода
6	Миякинский район, д. Туяш, подземные воды (колодец)
7	Миякинский район, с. Кекен-Васильевка, река Кекен
8	Миякинский район, с. Уршакбашкарамалы, река Уршак
9	Миякинский район, с. Уязыбашево, река Уязы
10	Миякинский район, с. Малые Гайны, река Дема

2.2.1. Определение органолептических свойств воды.

Определение показателей данной группы является обязательным при любом исследовании воды. Бывает, что приходится использовать воду из природных водоёмов (реки, ручьи, озёра, родники). Как правило, это происходит во время экскурсии на природу, походов выходного дня, спортивных походов. Поэтому элементарные знания и умения по оценке качества воды будут очень полезными.

Общие требования, предъявляемые к качеству питьевой воды:

1. Вода должна быть прохладной, иметь хорошие органолептические свойства, то есть быть прозрачной, бесцветной, без привкуса и запаха.

2. Вода должна быть пригодна по своему химическому составу, то есть концентрация токсических химических веществ не должна превышать ПДК, а для ряда не токсических веществ допустимы концентрации, которые не ухудшают её органолептические свойства.

3. Вода должна быть безопасной в эпидемическом отношении, то есть не содержать патогенных простейших: бактерии, вирусов, яиц гельминтов.

1. Определение температуры

Температура играет важную роль в оценке качества воды. Большое количество физических, химических и биологических характеристик воды зависит от её температуры.

Для определения температуры держать в пробе воды термометр в течение 5 мин. Данные занести в таблицу.

1. Определение прозрачности. Количество взвешенных в воде частиц определяет её прозрачность. Это могут быть частицы ила, глины, промышленных и сельскохозяйственных стоков.

Прозрачность воды является показателем эффективности процесса осветления воды на очистных сооружениях. При прозрачности менее 30 см. ограничивается водопотребление. Гигиеническое нормирование осадка обусловлено тем же, что и прозрачности.

Прозрачность определить по способу С.Е.Мансуровой и Г.Н.Кокуевой (Мансурова, Кокуева, 2001).

1. Налить в стеклянный мерный цилиндр исследуемую воду.

2. Попробовать сверху различить газетный текст стандартного шрифта сквозь налитую в цилиндр воду. Цилиндр с водой должен находиться над текстом на высоте 4 – 5 см. Высота водяного столба в сантиметрах, сквозь который текст можно прочитать, считают значением прозрачности воды.

3. Оценить прозрачность исследуемой воды по одной из трех характеристик: прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная.

4.Данные занести в таблицу.

1. Определение осадка воды

Взболтанную в бутылке воду налить в цилиндр слоем до 30 см и оставить в покое на 1 час. Осадок оценить качественно (песчаный, глинистый, илистый, кристаллический, хлопьевидный). Данные занести в таблицу.

1. Определение запаха воды

Искусственные запахи и привкусы могут быть показателями загрязнения воды промышленными сточными водами. При интенсивности запахов и привкусов выше 2 баллов ограничивается водопотребление.

Шкала определения интенсивности запахов и привкусов (баллы):

0 – не ощущается;

1 – не определяется потребителем, но обнаруживается опытным исследователем;

2 – слабый, обнаруживается потребителем только в том случае, если указать на него;

3 – заметный, обнаруживается потребителем и вызывает его неодобрение;

4 – отчетливый, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья;

5 – очень сильный, делающий воду непригодной для питья.

Таблица 5

Шкала оценки запахов

Символ	Характер запаха	Примерный род запаха
А	Ароматический	Огуречный, цветочный
Б	Болотный	Илистый, тинистый
Г	Гнилостный	Фекальный, сточный
Д	Древесный	Мокрой щепы, древесной коры
З	Земленистый	Прелый, свежевспаханной земли, глинистый
П	Плесневелый	Затхлый, застойный
Р	Рыбный	Рыбьего жира, рыбный
С	Сероводородный	Тухлым яйцом
Т	Травянистый	Скошенной травой, сеном
Н	Неопределенный	Естественного происхождения, не подходящий под предыдущие определения

Для определения запаха коническую колбочку (на 200-300 мл) наполнить до ½ её объёма исследуемой водой, закрыть стеклом и нагреть до 60°С. Затем колбочку вращательным движением взболтать и, сдвинув стекло, быстро определить запах. Данные занести в таблицу.

1. Определение вкуса и привкуса воды

Набрать, воду в рот маленькими порциями, не проглатывая. Отметить наличие вкуса (соленый, горький, кислый, сладкий). Привкус определить в баллах. Данные занести в таблицу.

1. Определение цветности воды

Цвет воды определить качественно путем сравнения окраски профильтрованной воды (в количестве 40мл) с окраской равного объёма дистиллированной воды. Цилиндры с пробками рассмотреть под белым листом бумаги, характеризуя исследуемую воду как «бесцветная», «слабо – жёлтая», «жёлтая» и т.д. Данные занести в таблицу.

2.2.2. Определение содержания растворенного кислорода в пробе воды.

Растворенный кислород – важный фактор, говорящий о благополучном состоянии водоёма, о возможности существования в нем живых организмов.

Основным физическим фактором, влияющим на концентрацию растворенного кислорода, является температура. При низких температурах он растворяется в воде лучше, чем при высоких.

Таблица 6

Потребность в кислороде различных пресноводных рыб

Потребность в кислороде (1мг на 1л воды)	Названия рыб
7 - 11	Рыбы, обитающие в холодных реках с быстрым течением: форель, гольян, подкаменщик
5 - 7	Хариус, пескарь, голавль, налим
4	Плотва, ерш
0,5	Линь

Таблица 7

Содержание растворенного кислорода в воде

Цвет раствора	Содержание растворенного кислорода в воде, мг/л
ярко-розовый	1
лилово-розовый	2
слабо лилово-розовый	4
бледно лилово-розовый	6
бледно розовый	8
розово-желтый	12
желтый	16

Содержание растворенного кислорода определить по способу Насоновой (Кабиров, Сугачкова, 2005).

1. Отфильтровать пробы воды.

2. К 5 мл отфильтрованной воды добавить 0,5 мл 30%-ной серной кислоты и 1 мл 0,02H раствора перманганата калия.

3. Тщательно перемешать содержимое и оставить на 20 минут при температуре 100°С.

4. Оценить результаты, пользуясь таблицей 7.

2.2.3. Определение содержания ионов водорода в воде: рН фактор воды.

С помощью данного исследования можно определить содержания ионов водорода в воде. В том случае, если содержание ионов водорода H+ и гидроксид-ионов OH- в воде одинакова, её pH=7, и водная среда считается нейтральной. Если ионов H+ больше, чем гидроксид-ионов, то pHOH- превышает концентрацию H+, то pH7; такая вода обладает основной, или щелочной, реакцией.

Содержание ионов водорода в воде определить с помощью универсальной индикаторной бумаги и цветной шкалы pH.

Опустить в исследуемую воду кусочек универсальной индикаторной бумаги и сравнить её цвет с цветной шкалой. Определить значение pH.

2.2.4. Исследование воды на содержание нитратов и нитритов

Нормальным считается содержание нитрат – ионов 10 мг/л, а нитрит – ионов – 1мг/л. Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов в воде водоёмов – 45мг/л, а нитритов – 3,3мг/л.

Для исследования воды на содержание нитратов и нитритов использовать раствор дифениламина.

На предметное стекло поместить 3 капли раствора дифениламина, и 2 капли исследуемой воды. В присутствии нитрат- и нитрит - ионов появится синее окрашивание, интенсивность которого зависит от их концентрации.

Таблица 8

Ориентировочное содержание нитритов

Окрашивание при рассмотрении		Нитриты, мг/л
сбоку	сверху	по азоту	по нитритам
нет	нет	менее 0,001	менее 0,003
нет	чрезвычайно слабо-розовое	0,001	0,003
едва заметное розовое	очень слабо-розовое	0,002	0,007
очень слабо-розовое	слабо-розовое	0,004	0,013
слабо-розовое	светло-розовое	0,015	0,050
светло-розовое	розовое	0,030	0,100
розовое	сильно-розовое	0,060	0,200
сильно-розовое	красное	0,150	0,500
красное	ярко-красное	0,300	1,000

2.2.5. Качественное определение хлоридов в пробах воды (с приближенной количественной оценкой).

Концентрация хлоридов в водоёмах – источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л. Вода, содержащая хлориды в концентрации более 350мг/л имеет солоноватый привкус, а при концентрации 500 – 1000мг/л неблагоприятно влияет на желудочную секрецию.

Таблица 9

Определения содержания хлоридов

Осадок или помутнение	Концентрация хлоридов, мг/л
Опалесценция или слабая муть	1 – 10
Сильная муть	10 – 50
Образуется хлопья, но осаждаются не сразу	50 – 100
Белый объёмистый осадок	Более 100

Для качественного определения хлоридов в пробах воды, использовать 10%-ый раствор нитрата серебра.

1. В пробирку налить 5 мл исследуемой воды и добавить 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определить по осадку и помутнению (табл.9).

2. Сделать выводы о наличии хлоридов в пробах воды.

2.2.6. Качественное определение сульфатов в пробах воды (с приближенной количественной оценкой).

Концентрация сульфатов в воде источников водоснабжения допускается до 500мг/л.

Содержание сульфатов в пробах воды определить с помощью раствора соляной кислоты (1 часть концентрированной HCI растворила в 5 частях воды) и 5%-ного раствора хлорида бария.

1. В пробирку внести 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл раствора соляной кислоты и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешать.

2. По характеру выпавшего осадка определить ориентировочное содержание сульфатов:

- при отсутствии мути – концентрация сульфат - ионов менее 5мг/л;

- при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут 5-10 мг/л;

- при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, - 10-100 мг/л;

- сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат - ионов (более 100 мг/л).

2.2.7. Измерение общей жесткости воды.

Жесткость воды зависит от содержания в ней катионов кальция и магния, которые присутствуют в воде в составе сульфатов, гидрокарбонатов, хлоридов.

Различают временную и постоянную жесткость воды. Временная жесткость воды обусловлена наличием гидрокарбонат – ионов и устраняется кипячением. В процессе кипячения гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием нерастворимых в воде карбонатов, оседающих на стенках сосуда в виде накипи:

Ca (HCO₃)₂= CaCO₃+ H₂O = CO₂↑;

Mg (HCO₃)₂ = MgCO₃ + H₂O = CO₂↑.

Кроме кипячения, которое смягчает воду, устраняя временную жесткость, есть и другие способы смягчения воды, например, добавление в воду карбоната натрия (стиральная сода), использование ионообменников и др.

Постоянная жесткость обусловлена присутствием в воде хлорид – ионов и сульфат – ионов. Она не устраняется и кипячением, т.к. сульфаты и хлориды устойчивы к нагреванию.

Жесткость воды измеряется суммой мг-экв ионов кальция и магния в 1л. воды. При этом 1мг-экв отвечает содержанию 20,04мг/л кальция или 12,16мг/л магния. Вода считается очень мягкой, если общая жесткость составляет до 1,5мг-экв/л. Мягкая вода содержит 1,5 – 3мг-экв/л. Если жесткость 3 – 6мг-экв/л, - вода умерено – жесткая. Вода считается жесткой, если содержит 7-9мг-экв/л. Очень жесткая вода обладает общей жесткостью более 9мг-экв/л. Некоторые положительные и отрицательные свойства жесткой воды приведены в таблице 10.

Таблица 10

Свойства жесткой воды

Положительные свойства	Отрицательные свойства
Поставляет кальций в организмы Вкус лучше Предпочтительна для варки пива	Большой расход мыла, образование осадка Образование накипи в трубопроводах, котлах, чайниках Хуже развариваются продукты

Согласно ГОСТу1030-81, общую жесткость воды определяют методом комплексонометрического титрования, основанным на вытеснении эриохрома черного Т из комплекса с ионами кальция и магния более сильным комплексом – этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА).

Методика измерения жесткости воды:

1. Отобрать 10 мл исследуемой воды в плоскодонную колбу на 100 мл, добавить 2 мл аммиачного буфера с pH=8 и на кончике шпателя краситель эриохром черный Т до получения светло-розового окрашивания.

2. Титровать приготовленный раствор 0,05М раствором трилона Б до появления голубого цвета раствора.

3 . Рассчитайте жесткость воды в мг-экв/л по формуле:

Жесткость воды, мг-экв/л = 0,05 × 1000V/25 ,

где 0,05 – молярность трилона Б; V – объем трилона Б, прошедший на титрование, мл; 1000 – коэффициент пересчета в л; 25 – объем пробы воды, взятой на анализ, мл.

1. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Органолептические показатели водопроводной воды с. Киргиз-Мияки позволяют рекомендовать эту воду для употребления в бытовых целях, так как по основным показателям (температура, прозрачность, цветность, запах, привкус) она соответствовала нормативам качества воды (табл. 11). Её можно использовать в пищу.

Таблица 11

Органолептические свойства водопроводной воды с. Киргиз-Мияки

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды №1
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветная
Запах	До 2 – 3	Неопределенный (0)
Привкус	Баллы	Сладкий (0)
Осадок	Без осадка	Без осадка

Свойства воды из родника Кекен соответствовали органолептическим показателям (температура, прозрачность, цветность, запах, привкус) она соответствовала нормативам качества воды (табл.12). Для употребления воды в пищу необходимо производить ее кипячение, так как она может содержать патогенные организмы: бактерии, вирусы, яйца гельминтов.

Таблица 12

Органолептические свойства воды из родника Кекен

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды №2
Температура	Не более 25˚C	11˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветная
Запах	До 2 – 3	Неопределенный(1)
Привкус	Баллы	1
Осадок	Без осадка	Без осадка

Вода из родника Кожай также соответствовала требованиям, предъявляемым к качеству воды по органолептическим свойствам (табл.13). Для употребления воды в пищу необходимо производить ее кипячение.

Таблица 13

Органолептические свойства воды из родника Кожай

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 3
Температура	Не более 25˚C	11˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветный
Запах	До 2 – 3	Неопределенный(1)
Привкус	Баллы	0
Осадок	Без осадка	Без осадка

Вода из реки Мияки не соответствовала органолептическим показателям, так как имела гнилостный запах, хлопьевидный осадок (табл.14), водой можно пользоваться только после очистки. Это объясняется тем, что жители села сбрасывали бытовые отходы вблизи реки. В данное время администрация села принимает меры по очистке территории вдоль реки.

Таблица 14

Органолептические свойства воды из реки Мияки

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 4
Температура	Не более 25˚C	11˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветная
Запах	До 2 – 3	Гнилостный (2)
Привкус	Баллы	3
Осадок	Без осадка	Хлопьевидный

Для обеспечения населения водой села Кекен-Васильевка используются ресурсы из родника Кекен. В 1999 году по данным лаборатории ООС произошло его очищение (содержание хлор иона стабильно в течение года соответствовало норме). Вода соответствовала санитарно-гигиеническим нормам, ее можно использовать в пищу после кипячения (табл.15).

Таблица 15

Органолептические свойства водопроводной воды с. Кекен-Васильевка

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 5
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветная
Запах	До 2 – 3	Неопределенный(0)
Привкус	Баллы	0
Осадок	Без осадка	Без осадка

Подземные воды д. Туяш не соответствовала органолептическим показателям, так как она имела слабый привкус глины (колодец находится на глубине 8 м) (табл.16). Воду можно использовать только в бытовых целях.

Таблица 16

Органолептические свойства подземных вод в д. Туяш

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 6
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветная
Запах	До 2 – 3	Землистый (1)
Привкус	Баллы	1
Осадок	Без осадка	Без осадка

Вода из реки Кекен не соответствовала органолептическим показателям, так как имела слабо желтый цвет, землистый запах и песчано-глинистый осадок (табл. 17).

Таблица 17

Органолептические свойства воды из реки Кекен

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 7
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Слабо желтый
Запах	До 2 – 3	Землистый (3)
Привкус	Баллы	2
Осадок	Без осадка	Песчано-глинистый

Вода из реки Уршак не соответствовала органолептическим показателям, так как имела слабо желтый цвет, болотный запах и илистый осадок (табл. 18).

Таблица 18

Органолептические свойства воды из реки Уршак

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 8
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Слабо желтый
Запах	До 2 – 3	Болотный (2)
Привкус	Баллы	3
Осадок	Без осадка	Илистый

Вода из реки Уязы не соответствовала санитарно-гигиеническим нормам, так как имела слабо желтый цвет, болотный запах и илистый осадок (табл.19).

Таблица 19

Органолептические свойства воды из реки Уязы

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 9
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	30 см
Цветность	Бесцветная	Бесцветная
Запах	До 2 – 3	Неопределенный (1)
Привкус	Баллы	2
Осадок	Без осадка	Илистый

Вода из реки Дема не соответствовала органолептическим показателям, так как имела желтый цвет, болотный запах и илистый осадок, была очень мутной (табл. 20). Водой можно пользоваться только после предварительной очистки.

Таблица 20

Органолептические свойства воды из реки Дема

Показатели	Нормативы	Оценка пробы воды № 10
Температура	Не более 25˚C	9˚C
Прозрачность	Не менее 30 см	16,5 см
Цветность	Бесцветная	Желтый
Запах	До 2 – 3	Болотный (2)
Привкус	Баллы	3
Осадок	Без осадка	илистый

Наименьшее содержание кислорода было отмечено в подземных и водопроводных водах, в родниках и реках его содержание было больше (табл.21). Это объясняется тем, что в проточной воде атмосферный кислород легче переходит в растворенное состояние.

Таблица 21

Содержание растворенного кислорода в пробах воды водоемов Миякинского района

Цвет раствора	Содержание растворенного кислорода в воде, мг/л	Пробы воды
ярко-розовый	1
лилово-розовый	2	№6, №5,№1
слабо лилово-розовый	4	№2, №3, №10
бледно лилово-розовый	6	№4, №8
бледно-розовый	8	№7
розово-желтый	12	№9
желтый	16

Примечание: №1– водопроводная вода с. Киргиз-Мияки; №2 – родник Кекен; №3 – родник Кожай; №4 – река Мияки; №5 – водопроводная вода с.Кекен-Васильевка; №6 – подземные воды в д. Туяш; № 7 – река Кекен; № 8 – река Уршак; № 9 – река Уязы; № 10 – река Дема.

Вода из водопроводов и родников Кекен, Кожай характеризовалась нейтральной реакцией среды. Вода из рек Мияки, Кекен, Уршак, Дема, Уязы подземные воды характеризовалась щелочной реакцией среды, что являлось показателем ее несоответствия санитарно-токсикологическим показателям вредности (табл.22).

Таблица 22

Содержание ионов водорода в пробах воды водоемов Бижбулякского района

Пробы воды	pH фактор воды
№1, №2, №3, №5	pH = 7
№4, №6, № 7,№8, №9, №10	pH 7

Примечание: №1– водопроводная вода с. Киргиз-Мияки; №2 – родник Кекен; №3 – родник Кожай; №4 – река Мияки; №5 – водопроводная вода с.Кекен-Васильевка; №6 – подземные воды в д. Туяш; № 7 – река Кекен; № 8 – река Уршак; № 9 – река Уязы; № 10 – река Дема.

По содержанию нитратов все исследованные водоемы соответствовали санитарно-токсикологическим показателям вредности (табл.23).

Таблица 23

Содержание нитратов в пробах воды водоемов Миякинского района

Пробы воды	Содержание нитрат-ионов (норма-10мг/л, ПДК-45мг/л)	Соответствие санитарно-гигиеническим нормам
Водопроводная вода с.Киргиз-Мияки	15	соответствует
Родник Кекен	10	соответствует
Родник Кожай	15	соответствует
Река Мияки	23	соответствует
Водопроводная вода с.Кекен-Васильевка	20	соответствует
Подземные воды д. Туяш	10	соответствует
Река Кекен	16	соответствует
Река Уршак	20	соответствует
Река Уязы	21	соответствует
Река Дема	17	соответствует

Мы установили соответствие 10 из 10 проб воды санитарно-токсикологическим показателям вредности по содержанию хлоридов (табл.24).

Таблица 24

Содержание хлоридов в пробах воды водоемов Миякинкского района

Пробы воды	Концентрация хлоридов, мг/л (норма до 350мг/л)	Соответствие санитарно-гигиеническим нормам
Водопроводная вода с.Киргиз-Мияки	1-10	соответствует
Родник Кекен	10-50	соответствует
Родник Кожай	10-50	соответствует
Река Мияки	50-100	соответствует
Водопроводная вода с.Кекен-Васильевка	10-50	соответствует
Подземные воды д. Туяш	1-10	соответствует
Река Кекен	50-100	соответствует
Река Уршак	Более 100	соответствует
Река Уязы	1-10	соответствует
Река Дема	10-50	соответствует

Водопроводные, подземные воды, реки и родники в основном соответствовали санитарно-гигиеническим нормам по показателю содержания сульфатов (табл.25). Вода из рек Мияки, Уршак и Уязы, а также подземные воды характеризовалась высокой концентрацией сульфат-ионов. В связи с тем, что концентрацию сульфата можно определить весьма приблизительно.

Таблица 25

Содержание сульфатов в пробах воды водоемов Бижбулякского района

Пробы воды	Концентрация сульфатов, мг/л (норма до 500мг/л)	Соответствие санитарно-гигиеническим нормам
Водопроводная вода с.Киргиз-Мияки	5-10	соответствует
Родник Кекен	5-10	соответствует
Родник Кожай	5-10	соответствует
Река Мияки	10-100	соответствует
Водопроводная вода с.Кекен-Васильевка	5-10	соответствует
Подземные воды д. Туяш	10-100	соответствует
Река Кекен	Более 100	не соответствует
Река Уршак	10-100	соответствует
Река Уязы	10-100	соответствует
Река Дема	Более 100	не соответствует

Исследованные водоемы Миякинского района характеризовались жесткой водой: вода из родников Кекен, Кожай, водопроводные и подземные воды являются умеренно-жесткими, вода из реки Мияки – жесткой, вода из рек Кекен, Уязы, Уршак, Дема – очень жесткой (табл.26, рис.3). При использовании воды из изученных водоемов рекомендуется ее умягчение при помощи фильтров, для снижения жесткости, кипячения и другими способами.

Таблица 26

Соответствие показателей общей жесткости в пробах воды водоемов Миякинского района санитарно-гигиеническим нормам

Пробы воды	Объём трилона Б, мл	Показатель жесткости воды
Водопроводная вода с.Киргиз-Мияки	5	умеренно-жесткая
Родник Кекен	6,5	умеренно-жесткая
Родник Кожай	4,5	умеренно-жесткая
Река Мияки	9	жесткая
Водопроводная вода с.Кекен-Васильевка	6	умеренно-жесткая
Подземные воды д. Туяш	7,5	умеренно-жесткая
Река Кекен	11	очень жесткая
Река Уршак	11	очень жесткая
Река Уязы	11	очень жесткая
Река Дема	12	очень жесткая

Рис.3. Общая жесткость в пробах воды водоемов Миякинского района:

№1– водопроводная вода с. Киргиз-Мияки; №2 – родник Кекен; №3 – родник Кожай; №4 – река Мияки; №5 – водопроводная вода с.Кекен-Васильевка; №6 – подземные воды в д. Туяш; № 7 – река Кекен; № 8 – река Уршак; № 9 – река Уязы; № 10 – река Дема.

ВЫВОДЫ

1. Исследование органолептических свойств 10 проб (водопроводной, подземной и открытых водоемов) Миякинского района показало, что водопроводная вода в селах Киргиз-Мияки и Кекен-Васильевка, родниках Кекен и Кожай соответствовала нормативам качества воды. Эту воду можно использовать в бытовых целях без предварительной очистки. Однако мы не рекомендуем употреблять эту воду для питья без предварительного кипячения. Вода из рек Дема, Кекен, Мияки, Уршак, Уязы и подземная вода из села Туяш не соответствовала нормативам качества воды по органолептическим показателям и требует предварительной очистки.

2. Наименьшее содержание кислорода было отмечено в подземных и водопроводных водах, в родниках и реках его содержание было больше. По содержанию нитратов все исследованные водоемы соответствовали санитарно-токсикологическим показателям вредности. Все пробы воды соответствовали санитарно-токсикологическим показателям вредности по содержанию хлоридов.

3. Водопроводные, подземные воды, реки и родники в основном соответствовали санитарно-гигиеническим нормам по показателю содержания сульфатов. Вода из рек Мияки, Уршак и Уязы, а также подземные воды характеризовалась высокой концентрацией сульфат-ионов.

4. Водопроводная вода в селах Киргиз-Мияки, Кекен-Васильевка и родниках Кекен, Кожай характеризовалась нейтральной реакцией среды, вода из других проб характеризовалась кислой реакцией среды.

5. Все исследованные пробы воды характеризовались жесткой водой: водопроводная вода в селах Киргиз-Мияки, Кекен-Васильевка, родниках Кекен и Кожай, подземная вода в д. Туяш была умеренно-жесткой, в реке Мияки – жесткой, реках Дема, Кекен, Уршак, Уязы – очень жесткой.

6. Мы рекомендуем учитывать результаты наших исследований для улучшения качества воды в Миякинском районе.

ЛИТЕРАТУРА

Вода питьевая. Государственные стандарты. Методы анализ. М.: Изд-во стандартов. 1996. С.15.

ГОСТ 1030-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Полевые методы анализа.

ГОСТ 24902-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа.

ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2005году». Уфа, 2006. 197с.

Захаров В.Е., Мамонтов С.Г., Сонин В.И. Общая биология. М.: Дрофа, 2002, 610с.

Кабиров Р.Р., Сугачкова Е.В. Оценка качества окружающей среды (учебно-методическое пособие). Уфа, 2005г. 119. С. 6–30.

Максаковский В. П. Экономическая и социальная география мира. М.: «Просвещение». 1999. 228с.

Мансурова С.Е, Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11кл.: Школьный практикум. М.: «ВЛАДОС», 2001. 112с.

Муравьев А.Г. Руководство по определению качества воды полевыми методами. СПб.: «Крисмас+», 1999. 232с.

Назаров В.Д. и др. Применение электрохимических методов очистки природных вод // Водохозяйственный комплекс Республики Башкортостан «Экологические проблемы, состояние, перспективы». Сборник докладов Республиканской научно-практической конференции. Уфа, 2005. С.130-144.

Назыров А.Д, Курамшина Н.Г. Изучение экологической ситуации водоемов по биохимическому составу гемолимфы моллюсков // Водохозяйственный комплекс Республики Башкортостан «Экологические проблемы, состояние, перспективы». Сборник докладов Республиканской научно-практической конференции. Уфа, 2005. С.159-163.

Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. М.: Наука, 1981. 180с.

Озеров А.Г. Исследовательская деятельность учащихся в природе. Учебно-методическое пособие. М.: ФЦДЮТиК, 216 с.

Степановских А.С. Экология. М. 2001. С. 467 – 489.

Федорова А.И, Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: «ВЛАДОС», 2001. 288с.

Экономическая география регионов России. Приволжский федеральный округ. Республика Башкортостан. М.: Изд-во «Экономика», 2004.

Ягафарова Т.Г. и др. Локальная очистка сточных вод нефтебаз РБ// Водохозяйственный комплекс Республики Башкортостан «Экологические проблемы, состояние, перспективы». Сборник докладов Республиканской научно-практической конференции. Уфа, 2005. С.124-129.

Яншин А.Л., Мелуа А.И. Уроки экологических просчётов. М.: «Мысль» 1991. 430с.

Ярошенко В. Экспедиция «Живая вода». М.: «Молодая гвардия», 1980. 510с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Расчет жесткости воды водоемов Миякинского района:

№1. 0,05×1000×5/10=25 мг-экв/л

№2. 0,05×1000×6,5/10=32,5 мг-экв/л

№3. 0,05×1000×4,5/10=22,5 мг-экв/л

№4. 0,05×1000×9/10=45 мг-экв/л

№5. 0,05×1000×6/10=30 мг-экв/л

№6. 0,05×1000×7,5/10=37,5 мг-экв/л

№7. 0,05× 1000 ×11/10=55 мг-экв/л

№5. 0,05×1000×11/10=55 мг-экв/л

№6. 0,05×1000×11/10=55 мг-экв/л

№7. 0,05× 1000 ×12/10=60 мг-экв/л

Примечание: №1– водопроводная вода с. Киргиз-Мияки; №2 – родник Кекен; №3 – родник Кожай; №4 – река Мияки; №5 – водопроводная вода с.Кекен-Васильевка; №6 – подземные воды в д. Туяш; № 7 – река Кекен; № 8 – река Уршак; № 9 – река Уязы; № 10 – река Дема.

Определение температуры воды

Определение прозрачности воды

Определение осадка воды

Определение запаха воды

Определение цветности воды

Определение содержания ионов водорода в воде: рН фактор воды

40