Оглавление
1. Введение…………………………………………………………………….3
2. Исследовательская работа…………………………………………………4
2.1 Проверка исследуемой воды на содержание нитрат-ионов NO3-….5
2.2 Проверка исследуемой воды на содержание сульфат-ионов SO42-..6
2.3 Проверка воды на содержание гидрокарбонатов HCO3-…………...7
2.4 Проверка исследуемой воды на общую жёсткость………………..8
2.5 Проверка исследуемой воды на содержание ионов кальция Ca2+...9
2.6 Вычисление содержания ионов магния Mg2+……………………….10
2.7 Проверка исследуемо воды на содержание ионов хлора Cl-………11
3. Выводы……………………………………………………………………12
4. Заключение………………………………………………………………14
5. Список использованной литературы…………………………………….15
6. Приложение …………………………………………………………16
7. Приложение ………….………………………………………………17
Введение
Цели
1. Определение жёсткости и минерализации воды из родника «Урняк» деревни Урняк Нурлатского района.
2. Сравнение полученных результатов с нормативами СанПиН.
3. Классификация родников Нурлатского и близлежащих районов по степени жёсткости.
4. Создание карты родников Нурлатского и близлежащих районов.
Задачи
1. Провести забор воды из родника «Урняк».
2. Познакомиться с научной литературой по данной теме.
3. Освоить основные навыки проведения химического анализа воды.
4. Сделать общий анализ на общую жесткость и минерализацию.
5. Дать оценку качеству воды исследуемого родника.
6. Найти сведения и провести сравнительный анализ жёсткости воды родников Нурлатского и близлежащих районов.
Актуальность
Человек не может прожить без воды. Вода занимает 70% земной поверхности и составляет приблизительно 70% массы человека. Вода нам необходима как для жизнедеятельности, так и для производственных нужд.
Причём мы используем именно пресную воду, которая сосредоточена в ледниках или вытекает из подземных источников. Родники – один из видов таких источников. Родники очень уязвимы и легко разрушаются, вот почему эти богатства так необходимо беречь, тем более что на всей Земле пресной воды не так уж и много – около 2,5-3%...
В нашем районе основная проблема – повышенная жёсткость воды. Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах, в чайниках и т. п. Использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб. Есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечнососудистых заболеваний. Вкус природной питьевой воды, например воды родников, обусловлен именно присутствием солей жёсткости.
Исследовательская работа
Исследовательская работа проводилась в декабре 2011 года в городе Нурлат, в химико-экологической лаборатории НГДУ «Нурлатнефть» (Нефтегазодобывающем управлении) под руководством лаборанта химического анализа ЛК и ОП (лаборатории коррозии и охраны природы) Демьяновой Татьяны Фаритовны.
Родни́к, исто́чник, ключ — естественный выход подземных вод на земную поверхность на суше или под водой (подводный источник). Родники имеют большое значение в питании других поверхностных водоёмов, поддержании водного баланса и сохранении стабильности окружающих их биоценозов. Некоторые российские реки и водоёмы порождаются именно такими подземными источниками. Их питание осуществляется за счёт более глубоких водоносных слоёв (свыше 10–20 м), куда загрязняющие вещества с поверхности практически не проникают. По гидрохимическим особенностям воды родников можно судить о состоянии подземных вод в конкретном регионе. Родниковая вода берётся в том самом месте, откуда она поступает из-под земли.
Вода из источника может быть пресной или минерализованной. В первом случае мы говорим о родниках и ключах, а во втором — об источнике минеральных вод.
Взятую мной воду из родника «Урняк» деревни Урняк Нурлатского района я проверял на такие важные показатели состава воды, как жёсткость и минерализацию.
Жёсткость воды бывает общей, карбонатной и некарбонатной:
1. Общая жёсткость воды показывает концентрацию в ней катионов двухвалентных щёлочноземельных металлов, прежде всего кальция и магния.
2. Карбонатная жёсткость – это количество кальция и магния, эквивалентное количеству карбонатов и гидрокарбонатов.
3. Некарбонатная жёсткость определяется как разность между общей и карбонатной жесткостью и показывается количество катионов щёлочноземельных металлов, соответствующее анионам минеральных кислот: хлорид-, сульфат-, нитрат-ионам и др.
Проверка исследуемой воды на содержание нитрат-ионов NO3-
Нитраты встречаются почти во всех видах вод. В поверхностных и родниковых водах количество их обычно незначительно. Однако в некоторых родниковых водах концентрация нитратов высока.
Большое количество нитратов указывает иногда на загрязнение в прошлом фекальными водами. Проходя через почвенные слои, вода фильтруется и минерализуется, в ходе чего нитраты отфильтровываются. Определение нитратов в грунтовых модах – это оценка таких процессов.
Описание проведения проверки воды на содержание нитрат-ионов NO3-:
Колориметрическое определение с салицелатом натрия
В фарфоровую чашку наливается 1 см3 пробы.
Добавляется 2 см3 свежеприготовленного раствора салицилата натрия C7H5NaO3.
Добавляется 9 см3 дистиллированной воды.
Чашка ставится на водяную баню и выпаривается досуха.
После того как чашка остыла, в неё добавляется 2 см3 концентрированной серной кислоты H2SO4.
Чашка оставляется на 10 мин, затем содержимое переливается в колбу.
После этого добавляем 10 см3 дистиллированной воды.
Колбы принудительно остужаются.
Затем добавляется 15 см3 раствора гидрооксида натрия NaOH и сегнетову соль NaKC4H4O6·4H2O.
Формула для вычисления: Dопт·K·10, K=12,5,
где Dопт – показания спектрофотометра, K – коэффициент.
1) 0,068·12,5·10 = 8,5 мг/дм3
Проверка исследуемой воды на содержание сульфат-ионов SO42-
Естественное содержание сульфатов в поверхностных грунтовых водах обусловлено выветриванием пород и биохимическими процессами в водоносных слоях почвы. Их содержание определяет отчасти некарбонатную жёсткость воды. Содержание сульфатов может быть повышенным вследствие сброса в них сточных вод с неорганическими и органическими соединениями серы.
Описание проведения проверки воды на содержание сульфат-ионов SO42-:
Взять мерную колбу на 50см3.
Добавить в неё 20 см3 осадительной смеси (с содержанием ионов бария Ba+).
С пипетки каплями добавить пробу до появления белой мути, запомнить объём ушедшей пробы воды.
До мерки на колбе доливать дистиллированной воды.
В течение 0,5 мин пробу взбалтывать.
Спустя 5 мин измерять на спектрофотометре.
Все предыдущие действия проделать с холостой пробой.
Использовались 2 пробы (для нахождения среднего показателя).
Формула для вычисления: Dопт(2,24:30)·1000,
где Dопт – показания спектрофотометра.
Dопт | содержание сульфат-ионов SO42- | общее содержание сульфат-ионов SO42- | |
проба 1 | 0,037 | 2,76 мг/дм3 | 2,87 мг/дм3 |
проба 2 | 0,040 | 2,99 мг/дм3 |
Проверка исследуемой воды на содержание гидрокарбонатов HCO3-
Описание проведения проверки воды на содержание нитрат-ионов HCO3-:
Взять плоскодонную колбу.
Мерной пипеткой отбирается проба – 50 см3.
Добавляются 2 капли метилового оранжевого.
Титрование соляной кислотой HCl (0,1N) с жёлтой окраски пробы до слабо-розовой, запомнить объём израсходованной HCl.
Использовались 2 пробы (для нахождения среднего показателя).
Формула для вычисления: V·122,034,
где V – объём израсходованной HCl.
V | содержание гидрокарбонатов HCO3- | общее содержание гидрокарбонатов HCO3- | |
проба 1 | 4,1 см3 | 500,34 мг/дм3 | 512,34 мг/дм3 |
проба 2 | 4,3 см3 | 524,75 мг/дм3 |
Проверка исследуемой воды на общую жёсткость
Общая жёсткость воды показывает концентрацию в ней, прежде всего ионов кальция Ca2+ и магния Mg2+. Эти элементы в природных условиях попадают в воду вследствие воздействия двуокиси углерода CO2 на карбонатные минералы или в результате биохимических процессов, происходящих в увлажнённых слоях почвы. Жёсткость природных вод может изменяться при обработке на водопроводных станциях или при сбросе в них сточных вод.
Описание проведения проверки воды на общую жёсткость:
Комплексонометрическое определение
Берётся 25 см3 пробы.
Добавляется 5 см3 аммиачно-буферной смеси.
Добавляется индикатор хром тёмно-синий.
Титрование трилоном Б* (0,05N) до изменения окраски пробы с винно-красного до синего, запомнить объём ушедшего трилона Б.
Формула для вычисления: V·2,
где V – объём израсходованного трилона Б.
1) 3,35 см2·2 = 6,7мг·экв/дм3.
* комплексон III, трилон Б, ЭДТА, хелатон 3;
динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, этилендимаинтетраацетат натрия –
C10H14O8N2Na2·2H2O
Проверка исследуемой воды на содержание ионов кальция Ca2+
Соли кальция постоянно входят в состав подземных и поверхностных вод. Их содержание определяется геологическими условиями водоносных слоёв почвы. Содержание растворимых солей кальция в воде и их изменение концентрации зависят в естественных условиях от равновесия углекислых солей (солей угольной кислоты, карбонатов и гидрокарбонатов) и двуокиси углерода CO2.
Описание проведения проверки воды на содержание ионов кальция Ca2+:
Комплексонометрическое определение
Берётся 25 см3 пробы.
Добавляется 2 см3 8%-ого раствора гидрооксида натрия NaOH.
Добавляется индикатор мурексид.
Титрование трилоном Б (0,05N) до изменения окраски с розового до лазурного, запомнить объём израсходованного трилона Б.
Формула для вычисления: V·40,08,
где V – объём ушедшего трилона Б.
1) 1,95 см3·40,08 = 78,16 мг/дм3.
Вычисление в исследуемой воде содержания ионов магния Mg2+
Магниевые соли являются постоянной составной частью грунтовых и поверхностных вод. Содержание их определяется геологическими условиями в водоносных слоях. Концентрация магниевых солей обычно не превышает концентрация кальциевых солей.
Для определения содержания магния в питьевых и поверхностных водах достаточно просто рассчитать его по результатам определения общей жёсткости и кальция.
Формула для вычисления: (Жобщ–n)·24,32,
где Жобщ – общая жёсткость, n – содержание ионов кальция Ca2+.
1) (3,35–1,95)·24,32 = 34,05 мг/дм3
Проверка исследуемой воды на содержание ионов хлора Cl-
Хлориды – составная часть большинства природных вод. Большое содержание хлоридов геологического происхождения в поверхностных водах – явление редкое. Поэтому обнаружение большого количества хлоридов является показателем загрязнения воды бытовыми или некоторыми промышленными сточными водами. Постепенное повышение содержания хлоридов в поверхностных водах может служить мерилом загрязнения водоёмов сточными водами.
Описание проведения проверки воды на содержание ионов хлора Cl-:
Аргентометрическое определение по Мору
Берётся 100 см3 пробы.
Добавляется 1 см3 10%-ого хромата калия K2CrO4.
Титрование нитратом серебра AgNO3 (О, О2N) до изменения окраски с жёлтого до оранжевого.
(Проверка: Если нитрата серебра AgNO3 достаточно, то окраска не исчезнет в течение 1 мин)
Формула для вычисления: V·K·7,09, K =1,
где V – объём израсходованного нитрата серебра, K – коэффициент.
1) 0,7·1·7,09 = 4,96 мг/дм3
Выводы
1. В ходе проделанных мной исследований выяснилось, что вода родника «Урняк» средней жёсткости, в ней содержится много
гидрокарбонатов и мало сульфатов. (таблица №1)
«Урняк» | по СанПиН 2.1.4.1074-01 (для централизованных систем водоснабжения) | |
нитраты | 8,5 | 45 |
сульфаты | 2,87 | 500 |
гидрокарбонаты | 512,34 | (не норм) |
жёсткость общая | 6,7 | 7,0 (10) |
хлориды | 4,96 | 350 |
Таблица №1 «Показатели минерализация и жёсткости воды родника Урняк в сравнении с нормами СанПиН 2.1.4.1074-01»
2. Концентрация средней жёсткости воды в роднике «Урняк» не превышает 7 мг·экв/дм3, т. е. вода является питьевой. (таблица №1)
3. Также из химико-экологической лаборатории НГДУ по моей просьбе мне был предоставлен список среднегодовой общей жёсткости родников Нурлатского и близлежащих районов, благодаря чему я сделал анализ родников по этому параметру: из 23 родников у 12 общая жёсткость воды не превышает концентрацию в 7 мг·экв/дм3, т. е. вода в таких родниках является питьевой, родник с самой мягкой водой – «Чувашская меньча»; у 7родников – концентрация общей жёсткости выше нормы по СанПиНу, вода в них, к сожалению, не питьевая. У 4 родников с не питьевой водой концентрация общей жёсткости превышает 10 мг·экв/дм3, т. е. вода в них очень жёсткая. (Гистограмма №1, диаграмма №1, приложение №1 рис. №2).
4. Средний показатель общей жёсткости воды всех родников составил 8 мг·экв/дм3, что подтверждает гипотезу о том, что жесткость воды в нашей местности выше нормы. Полученные данные говорят о ценности и редкости родников с питьевой водой.
Гистограмма №1 «Сравнение концентрации общей жесткости по нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 воды родника Урняк на основе проб взятых из родников Нурлатского и близлежащих районов».
Диаграмма№1 «Распределения родников с питьевой и не питьевой водой».
Заключение.
1. Количество родников с питьевой водой в Нурлатском и близлежащих районах составляет чуть более 50 %. Поэтому ценность каждого такого родника особенно велика. Изучение качества воды родников, открытие новых, с последующей паспортизацией и нанесением на карту Российской Федерации позволит в дальнейшем отслеживать изменения состояния питьевой воды, одного из самых важных природных ресурсов земли. (приложение №1, рис.№2)
2. Выезжая к родникам, я не редко встречаю большое количество мусора оставленного людьми и запустение, вода в таких родниках быстро становится негодной к употреблению и опасной. (приложение №1, рис.№1) В заключение я хотел добавить, что важным фактором для сохранения родников является бережное отношение каждого из нас к этим природным источникам. Нужна просветительская работа среди населения и постоянная охрана обнаруженных родников
Список использованной литературы
1. «Унифицированные методы анализа вод» под общей редакцией док. хим. наук проф.
2. «Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши» под редакцией д-ра хим. наук
3. Нормативы СанПиНа
4. «Экология и окружающая среда» словарь-справочник под редакцией
5. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России» под редакцией
Приложение
Рис.№1 «Заброшенный родник, деревня Аккиреево»
Рис.№2 «Карта родников Нурлатского и близлежащих районов»
Приложение
Глоссарий
СанПиН – Санитарные Нормы и Правила
Биоцено́з – совокупность популяций всех живых организмов, занимающих определённый биотоп, условия окружающей среды.
Колориметри́я – метод химического анализа, основанный на определении концентрации вещества по изменению и интенсивности окраски растворов.
Дистиллиро́ванная вода́ — очищенная вода, практически не содержащая примесей и посторонних включений. Получают перегонкой в специальных аппаратах — дистилляторах. Дистилляция — перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров.
Мети́ловый ора́нжевый, метилора́нж – индикатор для определения гидрокарбонатов. Становится из жёлтого слабо-розовым при их присутствии.
Титриметри́ческий ана́лиз (титрова́ние) — методы, основанные на том, чтобы измерить объём израсходованного раствора реактива, прореагировавшего и определённым веществом. Титрование применяется для определения концентрации элементов воды (ионов, химических элементов, соединений)
Трило́н Б – вещество, служащее для определения ионов металлов и некоторых редких элементов.
Соли жёсткости – соли магния и кальция
Карбона́тные минера́лы — минералы, соли угольной кислоты H2CO3.
Мурекси́д – индикатор для комплексонометрического определения никеля, меди, скандия, кальция, марганца, тория и других ионов.
Хром тёмно-си́ний – индикатор, при титровании выявляет кальций, магний и цинк, становясь из красного сине-фиолетовым.
Аргентометри́ческий метод по Мору – метод титрования с нитратом серебра на нахождение хлоридов.
