Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2013
Естественные науки (от 8 до 10 лет)
Тема: «Вода – великий дар природы:
какова она в нашей местности»
Апрасидзе Динара
МОУ «Забелинская СОШ»
Котласского района
Научный руководитель:
учитель высшей категории
МОУ «Забелинская СОШ»
2013 год
Оглавление
Введение. 3
Основная часть. 4
1. Обзор источников информации. 4
1.1. Что такое вода и каковы её основные свойства. 4
1.2. Как вода появилась на Земле. 5
1.3. Водные ресурсы Архангельской области и проблемы их использования. 5
2. Методика и техника исследования. 7
3. Результаты исследования. 8
3.1. Опыты по изучению свойств воды.. 8
3.2. Результаты исследование питьевой воды в нашей местности. 9
3.3. Анализ анкетирования владельцев колодцев. 10
Заключение. 11
Библиографический список. 12
Приложения. 13
№ 1: Опыты по изучению свойств воды……………………………………………..13
№ 2: Исследование воды из местных колодцев……………………………………..14
№ 3: Прибор TDS-метр для определения общей минерализации воды……...……15
№ 4: 11 основных показателей качества воды………………...…………………….15
№ 5: Результаты исследования воды колодцев нашей местности…………………16
№ 6: Анкета владельца колодца…………………………………………………… 17
№ 7: Памятка владельца колодца…………………………………………………….17
Введение
Во дворе нашего дома есть колодец. Его сруб сложен из бетонных колец, сверху сделан деревянный чехол. В колодец спущен насос. Включай насос и бери воды, сколько хочешь! Но почему же воду из колодца взрослые члены моей семьи используют в основном на хозяйственные нужды? Почему для питья и приготовления пищи мы возим воду из соседней деревни Кунчаевская или из родника? Около родника можно увидеть и другие машины, на которых люди приезжают с различной тарой за водой.
Почему люди воду выбирают? Вода, взятая из разных источников, чем-то отличается? Мы решили исследовать воду, которую используют жители нашей местности. Данная проблема не изучена и не описана никем. Пожилые люди вспоминают, что в советские годы качество воды в колодцах деревень контролировала районная Санэпидемстанция. Но уже много лет никто этим вопросом не занимается. Поэтому мы считаем, что наша тема очень актуальна.
Цель работы: познакомиться со свойствами воды и выяснить, каково качество питьевой воды в нашей местности.
Задачи: - выяснить, что такое вода и как она появилась на Земле;
- узнать, как обеспечена водой Архангельская область;
- провести опыты по изучению свойств воды;
- взять пробы воды из колодцев деревень Федотовская, Кунчаевская, из
родника около деревни Голышкино и определить качество воды;
- разработать анкету и провести опрос владельцев колодцев.
Объект исследования: пресная питьевая вода.
Предмет исследования: свойства воды, качество воды колодцев нашей местности.
Гипотеза: предположим, что в нашей местности вода в колодцах имеет разное качество, поэтому людям необходимо знать о свойствах воды ближайших источников.
Методы работы: изучение литературных источников и интернет - ресурсов по теме, беседа со специалистами и местными жителями, опытно - экспериментальная работа, анкетирование, сравнение и анализ, обобщение.
Место проведения исследования: деревни Федотовская, Кунчаевская, Голышкино Котласского района Архангельской области.
Время проведения: 26 июля 2012 года – 30 января 2013 года.
Ресурсное обеспечение исследования: банки для забора воды, прибор TDS-метр, микроскоп, посуда для проведения опытов с водой, ручка, тетрадь, фотоаппарат, компьютер.
Основная часть
1. Обзор источников информации
Исследование качества воды невозможно без представлений о том, что же такое вода вообще, каковы её свойства и как она появилась на нашей планете.
1.1. Что такое вода и каковы её основные свойства
Узнать о воде можно из многих источников. Мы использовали Энциклопедию для детей «Всё обо всём», учебники по окружающему миру и природоведению, учебные пособия «География Архангельской области», «Увлекательные опыты с водой» (издание из серии «Лавка чудес»), ресурсы Интернет.
Из литературных источников мы узнали, что вода – самое распространённое на Земле вещество. При её участии протекают почти все процессы на нашей планете. Без воды не может быть жизни, она входит в состав любого организма. Человеческий организм состоит на 70-80 % из воды. Большинство учёных (, и др.) считают, что жизнь на Земле и зародилась в воде, а позднее «выплеснулась» на сушу. Вода – великий дар природы, достойный восхищения. Но что же это такое с точки зрения науки?
«Вода – это соединение двух газов без вкуса, запаха и цвета: она состоит из водорода, очень лёгкого газа, и кислорода, более тяжёлого и активного газа. Вода существует в трёх состояниях: как жидкость, как твёрдое тело (лёд) и как газ (водяной пар). В природе никогда не бывает совершенно чистой воды. Она содержит растворённые в ней минеральные соли, газы и живые организмы» [4].
С самыми очевидными свойствами воды мы знакомимся на уроках окружающего мира. Но какие же из них являются основными? Используя Интернет-ресурсы [9], мы выяснили, что основными следует считать те свойства, благодаря которым и существует жизнь на Земле. Это следующие свойства:
1. Вода является универсальным растворителем. В то же время есть вещества, которые вода не способна растворить, например жиры, благодаря чему могут существовать клеточные мембраны и сама жизнь.
2. Лёд легче воды, благодаря чему возможна жизнь в её нынешней форме.
3. Вода испаряется не только при кипении, но и просто в жидком состоянии и даже с поверхности льда, благодаря чему существует мировой круговорот воды.
4. Вода не токсична для живых организмов.
5. Вода медленно нагревается и медленно остывает.
Можно назвать и другие свойства воды (плохая теплопроводность, обладает текучестью и т. д.), но перечисленные выше по-настоящему основные, так как от них зависит существование жизни на планете именно в той форме, в которой она существует.
1.2. Как вода появилась на Земле
Вопрос о том, как появилась вода на Земле, окончательно наукой ещё не решён. Существует несколько гипотез.
Сторонники космического происхождения воды полагают, что «Вода попала на Землю с потоками космических лучей. Они пронизывают Вселенную и содержат протоны – ядра атомов водорода. Оказавшись в верхних слоях атмосферы, протоны захватывают электроны, превращаются в атомы водорода, а затем, вступив в реакцию с кислородом, образуют воду» [11].
Согласно другой теории, вода имеет земное происхождение. «Она появилась из горных пород, слагающих мантию. При извержении вулканов расплавленные горные породы изливались на земную поверхность и из них выделялись летучие компоненты – разнообразные газы и водяные пары. Подсчитано: если извержённой «геологической» воды в среднем поступало 0,5 – 1 км³ в год, то за всю историю Земли её могло выделиться столько, сколько сейчас содержит Мировой океан» [11].
В соответствии с ещё одной теорией вода на Земле появилась около 4 миллиардов лет назад, когда произошла её бомбардировка астероидами, содержащими в себе лёд. Астероиды разбивались о поверхность планеты, образуя облако водяного пара.
Сегодня водой покрыто примерно 71-75% поверхности Земли.
1.3. Водные ресурсы Архангельской области и проблемы их использования
«Наша область имеет густую гидрографическую сеть: она представлена многочисленными реками и озёрами, обилием болот и подземных вод» [2]. Водоснабжение населения осуществляется за счёт поверхностных вод, т. е. рек и озёр, и подземных вод.
«Общие запасы пресных подземных вод области превышают потребности более чем в 2 раза. Особо важное значение имеет Пермиловское месторождение. Оно может давать более 300 тыс. м³ пресных вод в сутки» [3].
Всего разведано 27 крупных месторождений питьевых подземных вод. Но в то же время существует острая проблема обеспечения северян чистой питьевой водой. Водные ресурсы распределены по территории области неравномерно. Особенно большие трудности испытывают города Архангельск, Новодвинск, Северодвинск. Из разведанных месторождений по области не на полную мощность используется лишь 15. Есть грубые нарушения использования скважин. Кроме того многие источники водоснабжения не соответствуют санитарным нормам.
Рис. 1 Удельный вес источников водоснабжения в Архангельской области, не отвечающих санитарным нормам (%)
В нашем Котласском районе тоже существует такая проблема. Об этом мы часто можем прочесть в районной газете «Двинская правда». Например, в № 4 за 2013 год в статье «О чистой водице» написано: «Многие вычегодцы не любят пить воду из-под крана…, …. пользуются колодцами частников, а больше везут воду с дач, из своих колодцев. У кого нет сил сходить или съездить за водой, пропускают её через фильтр, кипятят, отстаивают» [1].
2.Методика и техника исследования
1. Для знакомства с некоторыми свойствами воды мы провели несколько опытов, использовав брошюру изд-ва «Астрель» «Увлекательные опыты с водой» [7]. (Прил. №1).
2. Для определения качества воды в нашей местности мы совершили следующее действия и наблюдения (Прил. № 2):
а) Взяли пробы воды из 20 колодцев д. Федотовская, 3 колодцев д. Кунчаевская, из водопроводной системы школы, из родника в районе д. Голышкино и речки Вонгодицы (одна семья для хозяйственных нужд пользуется привозной водой из речки). Всего 26 проб. Использовали продезинфицированные 3-х литровые банки с крышками.
б) Используя прибор TDS – метр (имеется в магазине «Север-климат» ТЦ «Адмирал» г. Котласа, возили образцы проб в меньших ёмкостях в этот магазин) определили общую минерализацию, т. е. содержание солей в пробах. (TDS - total dissolved salts – общее количество растворённых солей)- (Прил.№ 3).
«Принцип действия прибора основан на зависимости электропроводности раствора от количества растворённых в воде соединений. Соли измеряются в целом, это сумма хлоридов, сульфатов и т. д. Общая закономерность: чем больше солей в воде, тем больше вероятность, что в данной воде будут не только нейтральные соли, но и вредные». Эти пояснения мы получили, обратившись с вопросом на сайт компании АНДЕГ, производящей TDS-метры, а также очистители и фильтры для воды [8].
в) Используя школьный микроскоп, пытались определить наличие микроорганизмов в пробах.
г) Визуально распределили пробы по местам в зависимости от цвета воды: от бесцветной до светло-оранжевой (первые 15-17 мест – условно, возможны ошибки, т. к.большая часть воды всё же прозрачная).
д) Через 2 недели после начала исследования определили лидеров по количеству образовавшегося на дне банок осадка.
3. Разработали анкету и провели анкетирование владельцев тех колодцев, из которых брали пробы воды.
3.Результаты исследования
Опытно – экспериментальная работа позволила нам убедиться в некоторых свойствах воды и сделать выводы о качестве воды исследуемых источников.
3.1. Опыты по изучению свойств воды
Опыт №1
Налили полную ёмкость (банку) воды, закрыли крышкой, не закручивая, и поставили в морозильную камеру. После замерзания воды обнаружили, что лёд, образовавшийся из этой воды, занимает больший объём, чем вода в жидком виде. Лёд выступает выше горлышка банки на 2 см.
Опыт подтвердил, что вода в отличие от остальных веществ при замерзании не сжимается, а расширяется.
Опыт № 2
В банку налили пресную воду и опустили в воду сырое яйцо. Яйцо сразу опустилось на дно. В другой банке с водой растворили несколько ложек соли и начали подливать эту солёную воду в первую банку. Яйцо всплыло к поверхности воды, солёная вода его «вытолкнула».
Опыт подтвердил, что пресная и солёная вода имеют разную плотность.
Опыт № 3.
В стеклянную банку налили воды и закрыли её смоченным и отжатым кусочком ткани, туго её натянув и закрепив резинкой. Банку потрясли и перевернули. Вода не выливается из банки. Это объясняется тем, что при смачивании куска ткани вода проникает между её волокнами, образуя своего рода плёнку, которая состоит из молекул воды. Они расположены очень близко друг к другу благодаря поверхностному натяжению. Таким образом, из-за образовавшейся плёнки вода не проникает сквозь ткань.
Опыт подтвердил существование поверхностного натяжения воды.
Опыт № 4
В 2 ёмкости (миски) налили разную воду: в одну – воду, содержащую 509 миллиграмм на 1 литр солей, в другую – воду, содержащую солей 126 мг/л. Одинаково намылив обе ладони, я одновременно опустила их в ёмкости и стала смывать мыльный раствор. С руки, опущенной в первую ёмкость, мыло исчезло очень быстро, пальцы от трения друг о друга даже издавали скрипящий звук. На другой руке ещё долгое время ощущалось наличие мыла, ладонь и пальцы были скользкими. На поверхности воды в первой ёмкости образовался белый налёт в виде хлопьев, вода во второй ёмкости лишь чуть помутнела.
Опыт подтвердил, что более жёсткая вода быстрее «съедает» мыло. Значит любой человек в домашних условиях может понять, с какой водой имеет дело: жёсткой или мягкой.
Опыт № 5
В течение 3-х дней мы кипятили в двух разных ёмкостях (кастрюлях) воду, содержащую разное количество солей (624 мг/л, проба № 4 и 325 мг/л, проба № 7). Всего было израсходовано по 5 литров воды. В результате на стенках и дне кастрюль образовался слой накипи, причём в первой кастрюле он был значительно толще и отчистить эту кастрюлю удалось с очень большим трудом.
В результате этого опыта можно сделать вывод о том, что жёсткость воды определяется количеством содержащихся в ней солей: чем больше в воде содержится солей, тем вода жёстче, тем быстрее выходят из строя электрочайники и стиральные машины. Можно предположить, что это сказывается отрицательно и на здоровье людей.
3.2.Результаты исследование питьевой воды в нашей местности
Результаты исследования представлены в виде таблицы (Прил. № 5). Анализируя полученные данные, делаем следующие выводы:
· Более мягкая вода (содержание солей от 108 до 169 мг/л) содержится в колодцах деревни Кунчаевская и в роднике; самая мягкая – в речке Вонгодице (61 мг/л)
· Вода в колодцах деревни Федотовская имеет большее солесодержание в сравнении с водой деревни Кунчаевская; оно в разных колодцах выше в 2-6 раз;
· Из обследованных колодцев деревни Федотовская самая мягкая вода в пробах №мг/л, № мг/л и в пробе №1мг/л; самая жёсткая – в пробах № мг/л, №мг/л и в пробе № мг/л. Владельцы данных колодцев проинформированы о данном факте;
· Минерализация воды в колодцах, расположенных в одной и той же части деревни, примерно одинаковая;
· В целом вода всех колодцев по общему солесодержанию соответствует нормам ВОЗ (Всемирной Организации Здравоохранения) и СанПиН, т. к. не превышает 1000мг/л (Прил. № 4);
· По наличию образовавшихся в некоторых пробах осадков и их отсутствию в других пробах можно сделать вывод о том, что состав солей, содержащихся в воде разных колодцев не одинаков;
· Этот же вывод можно сделать, сравнив воду по цвету: есть вода бесцветная, есть с оттенками цветов от желтоватого до светло-оранжевого;
· На этапе работы со школьным микроскопом обнаружить наличие в пробах микроорганизмов не удалось. Возможные причины: а) маленькое увеличение прибора (в школе нет современного с большим увеличением прибора); б) микроорганизмы отсутствуют, что является признаком хорошего качества воды. Но такой вывод маловероятен.
3.3.Анализ анкетирования владельцев колодцев
В январе 2013 года мы разработали анкету и провели анкетирование владельцев колодцев (Прил.№6). Опрошено всего 20 человек, в т. ч 3 – из д. Кунчаевская. В беседах выясняется, что и другие люди заинтересованы в определении качества воды, значит, проблема питьевой воды в нашей местности существует.
Рис.№2 Диаграмма «Мнение владельцев колодцев о качестве воды»
6. Пользуются время от времени водой из других источников - 50%.
Люди знают, когда вырыты их колодцы (с 1964 по 2007 годы), большинство занимаются их ремонтом и чисткой. Но 7 колодцев не чищены уже более 8 лет. Ежегодно очищается лишь 1 колодец. И лишь 1 колодец из проверенных, водой которого пользуются несколько семей и отмечают её мутность, наличие запаха и коричневатый цвет, не ремонтирован и не чищен. Колодец общественный, ни администрация, ни сами пользователи не проявляют желания отремонтировать и почистить колодец.
Заключение
В результате проведённого исследования мы пришли к выводу о том, что выдвинутая в начале нашей работы гипотеза получила подтверждение: вода в колодцах нашей местности действительно имеет разное качество. Главное, что нам удалось понять – вода в нашей деревне Федотовская содержит большое количество различных солей. В то же время это количество не превышает допустимые нормы.
В ходе исследования, знакомясь с водой и её свойствами, я получила знания о строении материального мира (узнала, что такое протоны, электроны, атомы, молекулы), о гипотезах происхождения воды на Земле, о существовании проблем с обеспечением водой населения Архангельской области, в том числе нашего Котласского района и деревни Федотовская.
Получив в ходе исследования воды лишь самые первые знания о строении веществ, мы не можем сделать полный химический анализ воды нашей местности и выяснить, есть ли в воде вредные для здоровья элементы. Мы можем лишь рекомендовать людям, особенно тем, которые пользуются водой с большим содержанием солей, сдать воду на анализ в Роспотребнадзор, или использовать фильтры и очистители, или брать для питья воду из других колодцев, в которых она менее жёсткая. Информация, отражённая в таблице «Результаты исследования воды колодцев нашей местности», предоставлена всем жителям деревни, из чьих колодцев брались пробы воды.
Побеседовав с работниками Роспотребнадзора, мы узнали, что полный химический анализ воды стоит более 2000 рублей. Но обычно люди обращаются в эту организацию, чтобы выяснить наличие в воде определённых элементов, например, железа. Такой анализ стоит примерно 1200 рублей. Проведение только микробиологического анализа обходится в 500 рублей.
Мы разработали «Памятку владельца колодца» и распространили её среди жителей нашей деревни Федотовская и других окрестных деревень, из которых учатся в нашей школе дети (Прил № 7).
Считаем, что наша работа относится к теоретико-прикладным исследованиям; значимость её заключается в том, что в результате работы значительная часть населения нашей местности получила информацию, важную для сохранения здоровья.
Благодарю своего научного руководителя Надежду Григорьевну Апрасидзе за оказанную помощь в сборе и анализе материалов.
Библиографический список
1. О чистой водице. Котласская газета «Двинская правда» № 4, 15.г.
2. География Архангельской области: Учебное пособие для учащихся 8 класса/ Под общей редакцией . –Архангельск: Изд-во ПМПУ, 1995 гс.
3. География Архангельской области: Учебное пособие для учащихся 9 класса/ Под общей редакцией , . –Архангельск: Изд-во ПГУ, 1999 г.
4. «Всё обо всём»: Популярная энциклопедия для детей, т. 4 – М.: Компания Ключ «С», 1993 г.- 479 с.
5. , Иванова . Неживая и живая. Учебник для 5 кл. – М.: Дрофа, 2002 г.- 208 с.
6. Плешаков мир. Мир вокруг нас. Учебник для 3 кл. – М: Просвещение, 2003 г. -160 стр.
7. Увлекательные опыты с водой. Перевод с английского .- М.: Астрель», 2008 гс. (стр.16-17)
8. http://and. /
9. http://interesko. info/osnovnye-svojstva-vody/
10.http://interesko. info/11-osnovnyx-pokazatelej-sostava-vody/ 11.http://www. *****/earth/geo6/earth03.php 12.http://www. *****/news/kak_pojavilas_voda_na_zemle_novoe_otkrytie_uchjonykh/87
Приложения
Опыты по изучению свойств воды Приложение
Опыт № 1
Опыт № 2
Опыт № 3
Опыт № 4
Опыт № 5
Приложение
Исследование воды из местных колодцев
Приложение
Прибор TDS – метр для определения общей минерализации (солесодержания) воды
Приложение
11 основных показателей качества воды [10].
Показатель | Единицы измерения | ВОЗ | USEPA | ЕС | СанПиН |
Водородный показатель (кислотность воды) | единицы рН | -* | 6.5 — 8.5 | 6.5 — 8.5 | 6 — 9 |
Общая минерализация (солесодержание) | мг/л | 1000 | 500 | 1500 | 1000 |
Жёсткость общая | мг-экв/л | - | - | 1.2 | |
Окисляемость перманганатная | мг О2/л | - | 4,0 | 5.0 | 5.0 |
Электропроводность (при 20оС) | мкС/см | - | - | - | - |
Температура | оС | - | - | 25 | - |
Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) | МВ | - | - | - | - |
Кислотность | мг-экв. | - | - | - | - |
Щелочность | мг HCO3-/л | - | - | 30 | 7 |
Железо общее | мг/л | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 0,3 |
Степень насыщения кислородом | % | - | - | - |
Приложение
Результаты исследования воды колодцев нашей местности
ФИО владельца колодца (или объект, вблизи которого находится колодец) | № пробы | Показания прибора (содержание солей в мг/л) | По цвету (от бесцв-го-1 до св-оранж.-26) | Лидеры по кол-ву образовавшихся на дне осадков |
д. Федотовская | ||||
1 | 212 | 4 | ||
2 | 336 | 12 | 5 м | |
3 | 830 | 16 | ||
4 | 624 | 7 | 8 м | |
5 | 400 | 8 | ||
6 | 686 | 26 | ||
7 | 325 | 19 | 1 м | |
. | 8 | 434 | 9 | |
Отделение связи | 9 | 350 | 2 | |
Г. | 10 | 161 | 11 | 7 м |
(из речки) | 11 | 69 | 5 | 4 м |
12 | 323 | 22 | ||
13 | 406 | 21 | ||
14 | 408 | 6 | ||
15 | 490 | 17 | ||
16 | 315 | 20 | 2 м | |
17 | 235 | 15 | ||
18 | 493 | 14 | ||
19 | 435 | 18 | ||
20 | 297 | 23 | ||
21 | 363 | 25 | 6 м | |
д. Голышкино | ||||
Вода из родника | 22 | 169 | 1 | |
д. Кунчаевская | ||||
23 | 147 | 3 | ||
24 | 126 | 13 | ||
25 | 108 | 24 | 3 м | |
Школа | 26 | 510 | 10 |
Приложение
Анкета владельца колодца
1. Как вы оцениваете воду своего колодца? (в предлагаемых вариантах подчеркнуть нужное или дописать свой вариант)
А) жёсткая, мягкая, средняя жёсткость, затрудняюсь ответить _______________________
Б) прозрачная, с лёгким помутнением (всегда или в определённый период года), мутная
В) без запаха, слабый запах, не ощущаемый при употреблении, чувствуется запах (чем пахнет ( _____________________________________________________________________________)
Г) без осадка, осадок появляется примерно через сутки и более после забора, осадок появляется быстро, ____________________________________________________________________
Д) бесцветная, с желтоватым оттенком, с коричневатым оттенком, __________________
2. Известна ли вам глубина вашего колодца? Если известна, то какова она? _____________________
3.Известно ли вам, когда был вырыт ваш колодец, когда проводились ремонтные работы? ______________________________________________________________________________________
4. Известно ли вам, когда был чищен ваш колодец в последний раз? __________________________
5. Используете ли вы воду из других источников? Если «да», то из каких?______________________
Приложение
Памятка владельца колодца.
Если вас беспокоит качество воды в вашем колодце, то вы можете:
1. Взяв небольшое количество воды из своего колодца (≈ 200 гр), проверить её общее солесодержание (минерализацию) прибором TDS-метр, обратившись в магазин «Север-климат» ТД «Адмирал» г. Котласа (бесплатно).
2. Если прибор покажет число более 1000 (мг/л), то ваша вода не соответствует нормам ВОЗ (Всемирной Организации Здравоохранения) и СанПиН. Пить такую воду нельзя.
3. Если прибор покажет число от 500 до 1000 (мг/л), то вам необходимо выяснить, какие именно соли содержатся в вашей воде. Для этого вашу воду в чистой бутылке (≈ 1-1,5 литра) можно привезти в Роспотребнадзор (), чтобы сделать химический анализ. Полный химический анализ воды стоит более 2000 рублей. Но обычно люди обращаются в эту организацию, чтобы выяснить наличие в воде определённых элементов, например, железа. Такой анализ стоит примерно 1200 рублей. Проведение только микробиологического анализа обходится в 500 рублей.
4. Чистить колодец необходимо один раз в 5-8 лет. Разумность такой меры доказана
практикой. Это можно делать и чаще, в зависимости от качества воды и, разумеется,
в аварийных случаях.
