Влияние различных типов домашних фильтров на общую минерализацию питьевой воды (стр. 1 )

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Лицей № 41 г. Ижевска Удмуртской Республики

Влияние различных типов домашних фильтров на

общую минерализацию питьевой воды

Выполнил:

,

ученик 8 а  класса

МБОУ «Лицей № 41»  г. Ижевска

Руководитель:

,

учитель химии МБОУ «Лицей № 41»

Научные консультант:

,

преподаватель гигиены и экологии  ИМК

Ижевск, 2016

Содержание

Введение        3

Глава 1. Обзор литературы        5

1.1.        Минерализация – что это?        5

1.2. Биологическая роль ионов в жизни человека        6

Глава 2. Фильтры для очистки питьевой воды        10

2.1.        Социологический опрос        10

2.2.        Обзор характеристик исследуемых фильтров        10

Глава 3. Практическая часть        14

3.1. Кондуктометрический метод измерения общей минерализации воды        14

3.2. Измерения массовой концентрации сухого остатка        15

3.3. Измерение жесткости воды титриметрическим методом        18

Заключение        20

Список литературы        22

Приложение        24

Введение

В ноябре 2003 г в Риме (Европейский Центр Окружающей среды и Здоровья) группа экспертов в области питания и медицины работала над вопросами, касающимися состава питьевой воды и ее возможного вклада в общее поступление питательных веществ в организм человека. Изначальной целью данной встречи было разработка Руководства по здоровому и экологически безопасному опреснению вод. Задачей встречи было оценить возможные последствия для здоровья человека длительного употребления «кондиционированной» или «модифицированной», т. е. обработанной воды, с измененным минеральным составом, искусственно очищенной, или наоборот, обогащенной минералами [2].

В частности, встал вопрос о последствиях длительного употребления воды, прошедшей деминерализацию: о морской воде и солоноватой воде, подвергнутой обессоливанию, о пресной воде, прошедшей обработку в мембранной системе, а также о воссоздании их минерального состава. Там говорилось о том, что даже самые лучшие очистительные системы, представленные на рынке, требуют слежения за уровнем минерализации.

Фильтры для подготовки воды довольно распространены, ведь, как известно, водопроводная вода, поступающая по трубам, не идеального качества.

Актуальность темы подтверждается в статье и «Оценка эффективности различных типов фильтров по доочистке питьевой воды в конечной точке потребления». В ней сказано, что с помощью современных систем очистки воды можно удалять из неё все примеси, в том числе и металлы. Там же была проведена оценка эффективности различных систем очистки [1].

Согласно действующим стандартам, питьевая вода (и водопроводная в том числе) должна быть безопасна в эпидемиологическом, радиационном отношении, безвредна по химическому составу, и иметь благоприятные органолептические свойства. На сайте Муниципального унитарного предприятия  г. Ижевска «Ижводоканал» [15] опубликована статья о качестве водопроводной воды г. Ижевска. В статье было сказано, что вода, выходящая со станций подготовки, полностью соответствует требованиям СанПиН "Вода питьевая" [9]. Но качество воды у конечного потребителя низкое и связано это с тем, что в дальнейшем, при прохождении магистральных и особенно внутридомовых  труб вода приобретает так называемое вторичное загрязнение, что негативно сказывается на таких показателях как мутность, цветность, концентрация железа, микробиология [15]. Поэтому большинство жителей нашего города  очищают водопроводную воду дома при помощи различных  фильтров. Широкий выбор фильтров в магазинах нашего города позволяет приобрести устройство, которое будет осуществлять не только механическую очистку, задерживая нерастворимые примеси, песок, ржавчину, и улучшать органолептические свойства воды – запах, вкус, но и позволят глубоко очистить воду, задерживая коллоидные частицы, органические примеси и микроорганизмы. Однако, нужно учитывать очень важный момент: фильтруя воду, мы сами того не подозревая, можем получить слишком очищенную жидкость, например с очень низкой минерализацией. А это может иметь негативные последствия для здоровья.

Объект исследования – общая минерализация воды.

Предмет исследования – степень изменения общей минерализации и жёсткости воды после фильтрации различными типами домашних фильтров.

Цель – выяснить, как влияет  фильтрация водопроводной воды в домашних условиях на её общую минерализацию.

Задачи:

Узнать о влиянии общей минерализации питьевой воды на организм человека. Сделать обзор наиболее распространенных бытовых фильтров для очистки воды. Провести различными способами измерения жёсткости и общей минерализации питьевой воды, полученной путём очистки водопроводной воды наиболее распространёнными в нашем городе фильтрами. Сравнить степень изменения  минерализации и жёсткости.

Методы:

Анализ литературы о минерализации питьевой воды;

проведение опытов по измерению её минерализации и жёсткости,

сравнительный анализ полученных результатов.

Гипотеза: 

Предполагаем, что некоторые бытовые фильтры для очистки воды сильно снижают общую минерализацию и жёсткость питьевой воды, что может негативно сказаться на здоровье людей.

Для определения общей минерализации и жёсткости использовали:

кондуктометрический метод с помощью ионометра [20] (измеряли в домашних условиях) метод,  основанный на оценке величины сухого остатка (анализ проводили на базе лаборатории химического факультета УдГУ). для измерения жесткости воды использовали титриметрический метод [8] (анализ проводили на базе лаборатории химического факультета УдГУ).

Автор работы благодарит научных консультантов за помощь в работе, и коллектив лаборатории химического факультета за предоставление возможности проведения анализа воды на их базе.

Глава 1. Обзор литературы

Минерализация воды

Общая минерализация воды — показатель количества содержащихся в воде растворенных веществ (неорганические соли, органические вещества). Также этот показатель называют содержанием твердых веществ или общим солесодержанием.

Обычно минерализацию подсчитывают в миллиграммах на литр (мг/л), но, учитывая, что единица измерения «литр» не является системной, правильнее минерализацию выражать в мг/куб. дм, при больших концентрациях — в граммах на литр (г/л, г/куб. дм.) Также уровень минерализации может выражаться в частицах на миллион частиц воды — parts per million (ppm). Соотношение между единицами измерения в мг/л и ppm почти равное и для простоты можно принять, что 1 мг/л = 1 ppm [17].

В зависимости от общей минерализации воды делятся на следующие виды [16]:

дистиллированные до 5 мг/л, ультрапресные от 5 мг/л до 100 мг/л, пресные от 100 мг/л до 1000 мг/л, слабоминерализованные 1-2 г/л, малой минерализации 2-5 г/л, средней минерализации 5-15 г/л, высокой минерализации 15-30 г/л, рассольные минеральные воды 35-150 г/л, крепкорассольные воды 150 г/л и выше.

ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения (см. приложение) не вводит ограничений на общую минерализацию воды. Но вода при минерализации более 1000—1200 мг/л может менять свой вкус и вызывать тем самым нарекания. Поэтому ВОЗ по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации питьевой воды в 1000 мг/л, хотя уровень и может изменяться в зависимости от сложившихся привычек или местных условий. Хороший вкус имеет вода  при общем солесодержании до 600 мг/л.  Вода высшей категории имеет минерализацию 200-500 мг/л [10]. Минеральные воды с определенным содержанием солей полезны для здоровья, но врачи рекомендуют употреблять их в ограниченных количествах.

По требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 [9] вода в нашем водопроводе должна иметь минерализацию до 1000 мг/л. Для технической воды нормы минерализации строже, чем для питьевой, так как даже относительно небольшие концентрации солей портят оборудование, оседают на стенках труб и засоряют их.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что общая минерализация питьевой воды, т. е. показатель количества содержащихся в воде растворенных веществ, имеет установленные пределы. Превышение значений в большую или меньшую сторону от этих пределов, влечёт за собой изменения воды по органолептическим показаниям, и может влиять на здоровье людей.

1.2. Биологическая роль ионов в жизни человека

Перечислим основные составляющие, входящие в общую минерализацию по СанПиН 2.1.4.1116-02 [10] (таблица 1) и отметим их роль в жизни человека:

Натрий - главный внеклеточный элемент. Натрий создает и поддерживает осмотическое давление (выравнивает давление внутри клеток и за клеточными мембранами) жидкостей организма, задерживает воду в организме, участвует во всасывании в кишечнике глюкозы и аминокислот. Натрий участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния организма. Содержание натрия в влияет на возбудимость клеток, принимает участие в регуляции тонуса сосудов.

Калий участвует в ряде жизненно важных физиологических процессов: вместе с натрием создает и поддерживает осмотическое давление жидкостей организма (преимущественно внутриклеточной), участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния организма. Калий - активатор ряда ферментов, вместе с катионом натрия формирует электрохимический потенциал в мембранах клеток. Уровень калия в клетках и внеклеточной среде играет важнейшую роль в деятельности сердечнососудистой, мышечной и нервной систем, в секреторной и моторной функциях пищеварительного тракта, экскреторной функции почек.  Дефицит и избыток калия вызывают серьезные изменения в организме.

Кальций - необходимый участник процесса мышечного сокращения, важнейший компонент свертывающей системы крови, участвует в работе многих ферментов. Кальций входит в состав костей и хрящей, является стабилизатором клеточных мембран, регулирует возбудимость нервов и мышц. Кальций - внутриклеточный посредник в действии некоторых гормонов на клетку.