Исследовательская работа Экологические исследования природных объектов поселка воды. Значение воды в жизни п г. т. Ерофея Павловича
 Скачать 269.85 Kb.
|
| Отдел образования администрации Сковородинского района Районная научно-практическая конференция «Шаг в науку» Секция «Экология» Исследовательская работа Экологические исследования природных объектов поселка – воды. Значение воды в жизни п. г. т. Ерофея Павловича. . Подготовили: Романова Татьяна Дмитриевна Лучинова Ирина Алексеевна Учащиеся 8 класса МБОУ СОШ п.г.т. Ерофей Павлович Ул. Октябрьская 17; 676000 Руководители: учитель биологии Ларченко Вера Михайловна; 9243405369; [email protected] учитель химии Орловская Ольга Эдуардовна; 89243457050 МБОУ СОШ п.г.т. Ерофей Павлович ул Октябрьская 17; 676000 2013-2014 уч год п. Ерофей Павлович СОДЕРЖАНИЕ1.Введение…………………………………………………………………3 2. Источники загрязнения воды. Способы очистки сточных вод………………………………………………………………….4-6 3. Методика проведения исследований……………………………………..61. Цвет…………………………………………………………………..8 2. Прозрачность ……………………………………………………8 3. Кислотность………………………………………………………8 4. Запах ………………………………………………………………8 5. Определение хлоридов и сульфатов 9 6. Определение жёсткости воды 7.Качественное обнаружение катионов тяжёлых металлов 9
4. Результаты исследования качества питьевой воды в посёлке Ерофей Павлович………………………………………………………………………10 5.Заключение………………………………………………………………....11 6. Рекомендуемая литература………………………………………………..13 7. Приложения………………………………………………………………..14 Нет ничего более изобретательного, чем природа. Вода!... . Ты не просто необходима для жизни, Ты и есть сама жизнь. А. Экзюпери 1.Введение. Является ли вода, которую мы используем для нужд жителей посёлка, безопасной с экологической точки зрения? Цель работы – изучить и составить характеристику питьевой воды п. Ерофей Павлович, привлечь внимание жителей и общественности к проблеме чистой воды, составить обзор состояния окружающей среды поселка. Для достижения этой цели были поставлены и выполнены следующие задачи:
Вопрос об экологическом загрязнении реки Урки в последнее время очень актуален, т.к. в верховьях реки Урки в 2012- 2013 стали осуществлять добычу золота, вырубка леса в прибрежной территории за последние годы активизировалась, количество бытовых отходов возрастает с каждым днём. Эта исследовательская работа является важной для проведения природоохранной деятельности и привлечения жителей и руководителей посёлка к решению этой проблемы. Объектом исследования является вода из под крана (артезианская вода из Орочонского ключа), вода из реки Урка, снеговая вода. Методы исследования: забор воды из источников, химический анализ воды, изучение экологической обстановки природоохранной зоны водоемов, опрос представителей организаций связанных с очисткой сточных вод. Исследование проводилось на территории п. Ерофей Павлович в 2013- 2014 году 2. Вода – чудо природы. Источники загрязнения воды. Способы очистки сточных вод Ученые доказали, что жизнь возникла и развивалась в воде, отсюда и выражения : «Вода – чудо природы», «Вода – эликсир жизни». Вода самое распространенное вещество на Земле. Взгляните на глобус – и вы увидите, что большую часть поверхности нашей планеты занимает вода. Состав воды установил французский ученый Лавуазье. Он предложил название элемента «водород» - «рождающий воду». Химическая формула воды - Н2O. В связанном состоянии вода содержится в минералах, горных породах, входит в состав живых организмов (50-78%). Молекулы воды были найдены даже в межзвездном пространстве; вода входит в состав ядра кометы. На поверхности Мирового океана разлито примерно 6 млн. тонн нефти и нефтепродуктов, которые тонкой плёнкой покрывают поверхность воды. Это нарушают газовый и тепловой режим морей и океанов, что приводит к гибели планктона, рыб и птиц. Химики предлагают оборудовать танкеры и корабли аварийной системой, содержащей полимерное вещество. В случае пробоины или угрозы потопления судна включение такой системы позволит создать оболочку из пенопласта, например полиуретана или другого полимера, скорость полимеризации которого весьма велика. Химия в состоянии ускорить процесс самоочищения воды. Добавление поверхностно-активных веществ (ПАВ) ускоряет коагуляцию и осаждение веществ, загрязняющих водоёмы. Можно использовать пероксид водорода или ферменты, которые работают как катализаторы, ускоряющие реакции самоочищения. Все источники загрязнения можно разделить на несколько групп. Это неорганические вещества, содержащиеся в сточных водах сернокислотных, содовых, азотно-туковых заводов, металлургических предприятий, обогатительных фабрик. В отходах этих производств содержатся растворимые и взвешенные вещества: кислоты, щёлочи, соли тяжёлых металлов, руды, шлаки и др. большую опасность представляют вещества, используемые в сельском хозяйстве. Их неправильное применение и хранение приводят к тому, что они попадают в водоёмы. Органические загрязнения подразделяют по происхождению на растительные, животные и синтетические. Растительные загрязнения – остатки растений. Примеси животного происхождения представляют собой физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных. Синтетические загрязнения – нефтепродукты, продукты органического синтеза, коксохимических производств, поверхностно-активные вещества, синтетические моющие средства (СМС) и др. Источники загрязнения водоёмов СМС и ПАВ – бытовые сточные воды, предприятия текстильной и кожевенной промышленности, горно-обогатительные фабрики, нефтеперерабатывающая промышленность. Биологические загрязнения обнаруживаются в бытовых сточных водах пищевых предприятий, боен, кожевенных и меховых предприятий, предприятий микробиологической промышленности. Учитывая разнообразие примесей в сточных водах, можно предположить, что очистка их только химическими методами будет недостаточной. Каков оптимальный путь возвращения воде прозрачности и чистоты? Очистка сточных вод должна вестись комплексно, включая физические, физико-химические, биохимические и термические методы. Физические методы служат для удаления крупнодисперсных примесей отстаиванием и фильтрацией сточных вод. К физико-химическим способам очистки относят коагуляцию с использованием сульфатов алюминия или железа, флотацию мелкодисперсных примесей, адсорбцию растворенных загрязнителей активированным углём, шлаками и другими твёрдыми адсорбентами, экстракцию примесей растворителями, отгонку органических веществ с водяным паром, ионообмен для выделения металлов, дистилляцию. Наиболее распространённый способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, - биохимическая очистка. Сущность её состоит в разрушении органических и некоторых неорганических веществ с помощью микроорганизмов, использующих их для своей жизнедеятельности. В результате органические соединения превращаются в воду и оксид углерода (IV), сульфиды – в сульфат-ионы. Биохимическую очистку сточных вод производят на полях фильтрации, в биологических прудах, которые устраиваются каскадами в 4-5 секций с переливом воды самотёком с верхнего к нижнему, в биофильтрах и аэротенках – железобетонных резервуарах с дырчатым дном для продувки воздуха. Государственная санитарно-эпидемиологическая служба систематически контролирует качество воды во всей системе водоснабжения. Пробы берут в местах водозабора, перед поступлением воды в сеть, внутри распределительной сети и на выходе водного стока из района. Пункты отбора проб соединены надёжными линиями связи с центром регистрации данных. Это позволяет в любой момент предупредить аварийную ситуацию и влиять на работу очистных сооружений. Необходимость воды для обеспечения жизнедеятельности человека обусловлена ролью, которую она играет в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, рекреационных, эстетических и других потребностей человека. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением её необходимого качества. По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд. человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязнённой воды. По оценке экспертов ООН, до 80% химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники. Ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс. км3 воды. Основными направлениями решения экологических задач являются: внедрение безотходных и малоотходных технологий; развитие комбинированных производств, обеспечивающих полное использование природных ресурсов; расширение замкнутых оборотных и бессточных систем водоснабжения. Ученые установили, что всё живое на Земле своим происхождением, развитием и существованием обязано, с одной стороны, Солнцу, а с другой – воде, Мировому океану. Из всех планет Солнечной системы только на Земле есть вода. Именно вода сделала ее зеленой и обитаемой. И нет на Земле народа, который бы не чтил воду. Воды в природе много, но запасы пресной воды мизерные – только 5% от всего ее количества на планете. И эти запасы, в основном, содержатся в ледниках. Для хозяйственных нужд используют только 1% пресной воды, в производстве и быту. Это создает ее дефицит. Вода – основной компонент, который определяет климат Земли. В связи с тем, что пресной воды на Земле очень мало, встает вопрос: какая вода пригодна для питья и по каким признакам можно оценить, качество питьевой воды. Для этого мы провели экологические исследования образцов воды из различных источников нашего посёлка Ерофея Павловича и выявили пригодность ее для питья человеку и животным. 3. Методика проведения исследованийПомимо изучения литературных источников об экологическом состоянии воды, нас интересовали и практические исследования. 1. Определение качества воды методами химического анализа Определение пригодности воды для питья Некоторые показатели, обеспечивающие благоприятные свойства воды
Оценивать значение рН можно разными способами. 1..Приближенное значение рН определя ют следующим образом. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универ сального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют рН:
Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов, обнаруживаемый не посредственно в воде или (водоемов хозяй ственно-питьевого назначения) после ее хлорирования, не должен превышать 2 бал лов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсив ности запахов воды при 20 и 60 °С. Харак тер и интенсивность запаха определяют по предлагаемой методике (приложение 1). Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, для питьевой воды — от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т. п.) назы ваются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т. п. Интенсивность запаха также оценивает ся при 20 и 60° С по 5-балльной системе. Запах воды следует определять в помеще нии, в котором воздух не имеет посторонне го запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей. Запах определяется эпитетами: землистый, хлорный, рыбный, травяной, болотный, гнилостный. Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов (высших водных растений, водорослей и др.), а также появится при их отмирании. Это естественные запахи. Бывает и так, что в водоем попадают производственные сточные воды с примесями определенного запаха (фенолы, формальдегид, хлоропроизводные бензола и др.). Это искусственные запахи. 1 балл – запаха нет или он очень слабый; 2 балла – запах слабый; 3 балла – запах заметный; 4 балла – запах отчетливый (вызывает воздержание от питья); 5 баллов – запах сильный (вода совершенно непригодна для питья). Кроме того, выясняется наличие газов и примесей, т.е. инородных частиц, которых не должно быть в воде, пригодной для питья. Для этого мы проверили качественный анализ образцов из различных видеоисточников нашего поселка: образец воды из реки Урки, вода из скважины, вода из котлована, образец снеговой воды, взятый около железной дороги, образец снеговой воды, взятый в лесу.
Концентрация хлоридов в водоемах — источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л (приложение 1). В водах рек северной части России хло ридов содержится обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах — до десятков и сотен мг/л. Много хлоридов попадает в во доемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Этот показа тель весьма важен при оценке санитарного состояния водоема. Качественное определение хлоридов с приближенной количественной оценкой проводят следующим образом. В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавля ют 3 капли 10 %-ного раствора нитрата се ребра. Приблизительное содержание хлори дов определяют по осадку или помутнению (). Качественное определение сульфатов с приближенной количественной оценкой проводят так. В пробирку вносят 10 мл иссле дуемой воды, 0,5 мл соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное содер жание сульфатов: при отсутствии мути кон центрация сульфат-ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, проявляющейся не сразу, а через несколько минут, 5-10 мг/л; при слабой мути, проявляющейся не сразу после добавления хлорида бария, -10-100 мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов (более 100 мг/л). 6. Определение жёсткости воды 1. Мерным цилиндром налить 10 мл исследуемой воды в коническую колбу. 2.Наполнить бюретку мыльным раствором, добавить 1 мл мыльного раствора в колбу. Если не образуется пена, добавить ещё несколько мл раствора мыла. Продолжать добавлять мыльный раствор, пока не образуется устойчивая пена (она должна держаться не менее 30 секунд).
7.Качественное обнаружение катионов тяжёлых металлов Обнаружение свинца.В пробирку с пробой воды вносят по 1 мг 50 %-ного раствора уксусной кислоты и перемешивают. Добавляют по 0,5 мл 10 %-ного раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе ионов свин ца выпадает желтый осадок хромата свин ца. Пробирку встряхивают и через 10 мин приступают к определению. Содержимое пробирки рассматривают сверху на черном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывают со стороны света картоном. Обнаружение меди.В фарфоровую чашку помещают 3-5 мл исследуемой воды, осто рожно выпаривают досуха и наносят на пе риферийную часть пятна каплю концентри рованного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов Сu2+. Ход работы В колбу с притертой пробкой наливаем поочередно исследуемую воду из всех природных источников (2/3 объема) и сильно встряхиваем, в закрытом состоянии. Затем открываем пробку и сразу же отмечаем характер и интенсивность запаха. Согласно ГОСТ 2874-54, интенсивность запаха воды при 20°C не должна превышать двух баллов. Кроме того отмечаем цвет, мутность, кислотность (используем индикаторную бумагу) и полученные результаты переносим в свободную таблицу, на основании которых делаем соответствующие выводы Таблица №1
Более подробно исследовали воду из реки Урки, снеговую воду и воду из под крана: Таблица №2
Принципы очистки сточных вод на очистных сооружениях п Ерофей Павлович Канализация предназначается для приёма, отведение и очистки сточных вод от предприятий, сооружений, зданий и т.д. Под очисткой сточных вод подразумевают их обработку различными методами с целью разрушения или извлечения содержащихся в них минеральных и органических веществ до степени, позволяющей сбрасывать эти воды в водоёмы и водотоки или повторно использовать их для производственных целей. К очистки воды относятся её обезвреживание и обеззараживание, удаление вредных для человека, животных или растений веществ и устранение из воды болезнетворных микроорганизмов и (веществ) вирусов. В посёлке Ерофей Павлович блоки ёмкостей предназначены для применения в составе станции биологической очистки сточных вод производительностью 1,4 тыс. мᵌ/сут. Они обеспечивают полную биологическую очистку и обеззараживание сточных вод, прошедших песколовки, с доведением концентрации загрязнений по взвешенным веществам и БПК полн до 15мл/л. Блоки ёмкостей состоят из трёх секций, в каждую секцию входят: - Аэротенок – 1 шт. - Многоярусный илоотделитель – 1 шт. - Тонкослойный вторичный отстойник – 1 шт. - Контактный резервуар – 1 шт. - Илоуплотнитель – 1 шт. Очищенные сточные воды из блока ёмкостей сооружений биологической очистки поступает на доочистку в приёмный резервуар. Из приёмного резервуара вода набирается насосами и подаётся во входные камеры для выравнивания напора, а из камер вода поступает на песчаные фильтры. Фильтрованная вода собирается в сборный желоб, из которого вода отводится на обеззараживание (хлорирование) в контактные резервуары. Очищенная вода выпускается в водоём (ручей Мыльникова). На доочистку поступает сточная вода, прошедшая полную биологическую очистку со следующими показателями загрязнений: по ВВ (взвиленным веществам) – 15 мг/л, по БПК (биохимическое потребление кислорода) – 15 мг/л. Показатели загрязнений сточных вод, прошедших доочистку: по ВВ (взвиленным веществам) – 4-6 мг/л, по БПК (биохимическое потребление кислорода) – 6-8 мг/л. Основной принцип очистки сточных вод заключается в биологической очистке, т.е. в аэротенках находятся живые микроорганизмы. Для поддержания их жизнедеятельности непрерывно в аэротенки при помощи компрессоров подаётся воздух. Эти микроорганизмы перерабатывают органические и минеральные вещества, тем самым, очищая сточную воду. 4. Результаты исследований и выводы. Мы исследовали качества питьевой воды по следующим показателям:
В результате анализа трёх образцов воды, можно сделать следующие выводы. При определении наличия хлорид ионов, мы заметили слабую муть в образце воды р.Урка. Используя шкалу определения ионов хлора, предполагаем наличие их концентрации около 1-10 мг/л. Это количество допустимо , хотя весьма важно , при оценке санитарного состояния воды. Наличие ионов хлора в р.Урка возможно связана со сбросами хозяйственно-бытовых сточных вод. Кроме того в образце воды р.Урка обнаружены признаки наличия ионов меди . В фарфоровой чашке, после выпаривания воды и взаимодействия с концентрированным раствором аммиака появилось признаки слабо фиолетовой окраски – значит наличие ионов меди. Наличие ионов меди незначительно, но следует задуматься, откуда её источник. Возможно из-за добычи золота вверх по течению р.Урка. По этому исследование еще необходимо продолжать. Опыты проведённые по определению свинца во всех образцах отрицательные. Жесткость воды после проведенного анализа, показала, что только в образце воды из-под крана присутствует небольшая жесткость это можно объяснить тем, что вода артезианская. И в ней могут быть растворимые гидрокарбонаты, дающие эту жесткость. Снеговая вода и вода р.Урка мягкая. Общей вывод – вода из-под крана пригодна для питья и бытовых нужд. Вода р.Урка требует дополнительного исследования. 5.Заключение. Вывод о пригодности для питья исследуемых образцов воды: Не вся вода в нашем поселке Ерофее Павловиче по данным показателям пригодна для питья животным и человеку, а именно: Изучив отчет работы химико-производственной лаборатории очистных сооружений, мы выяснили, что они производят проверку на нитраты, нитриты, сульфаты, хлориды, фосфаты, фенолы, жиры, нефтепродукты и т. р. Вода, которая после очистки попадает в ручей Мыльниковский, а затем в реку Урка. Небольшое количество этой воды попадает в сброс. Поэтому наличие ионов хлора, которое мы определили в воде из реки Урки, можно объяснить сбросом сточных вод.
А) С 2012- 2014 году в 36 км вверх по течению реки стали осуществлять добычу золота. Б) В реку Урку могут попадать грязные сточные воды со свалки мусора, которая располагается недалеко от ключа, впадающего в реку Урку. В) В результате загрязнения берегов реки бытовым мусором. Г) Вырубка леса по берегам реки Урки и впадающих в неё мелких рек приводит к изменению течения реки.
По результатам исследований мы видим, что в пос. Ерофей Павлович существует серьёзная проблема улучшения качества питьевой воды. Обследовав территорию посёлка, мы определили, что является основными источниками загрязнения его. С полученными результатами мы посетили представителей организаций, расположенных на территории поселения. Состояние нашего посёлка неудовлетворительное, так как дороги не всегда ремонтируются, мусор не убирается во время, отсутствуют мусорные баки и не озеленяется посёлок. Во многих местах переполненные мусорные контейнеры, расположенные вблизи детского сада и жилых домов могут привести к кишечным инфекциям, различным отравлениям. Цель, поставленная вначале нашего исследования, была достигнута: мы выделили основные источники загрязнения посёлка, привлекли внимание общественности и всех жителей к проблеме очистки питьевой воды, выпустили экологический буклет на тему «Вода – чудо природы» (приложение 5, 6). Конечно, по результатам нашей работы сложно судить о полном объёме загрязнений в посёлке Ерофей Павлович. Однако мы считаем, что начало положено и следующим шагом в решении этой проблемы будет не только просветительская работа среди населения, но и проведение конкретных мероприятий по улучшению экологии посёлка. Этим может являться озеленение парков, благоустройство посёлка и самое главное – это воспитание чувства ответственности каждого гражданина за свой дом по имени Земля. ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1 Определение содержания хлоридов
Характер и род запаха воды естественного происхождения
Приложение 2 Исследование качества питьевой воды
Приложение 3 Заболевания, возникающие при токсичном воздействии химических элементов и субстанций, находящихся в питьевой воде.
Приложение 4 Интенсивность запаха воды Балл Интенсивность запаха Качественная характеристика 0 - Отсутствие ощутимого запаха 1 Очень слабая Запах, не поддающийся обнару жению потребителем, но обна руживаемый в лаборатории опытным исследователем 2 Слабая Запах, не привлекающей внима ния потребителя, но обнаружи ваемый, если на него обратить внимание 3 Заметная Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением 4 Отчетливая Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья 5 Очень сильнаяЗапах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья Приложение 5 Источники загрязнения воды в п. Ерофей Павлович: А) Трубы изношены и требуют замены Б) Несанкционированные помойки на территории посёлка Ерофей Павлович В) Загрязнение отходами человеческой деятельности Мыльниковского ключа и других ключей, впадающих в реку Урку и затем в Амур. Такой была река Урка совсем недавно: Уборка территории вокруг школы – экологический десант Приложение 6 Уважаемые жители посёлка Ерофей Павлович!Наша жизнь и наше будущее Зависят от каждого из нас, И надо действовать сегодня, Надо действовать сейчас!
Сохранность природы зависит от нашей культуры, нравственности и милосердия. Помните, что брошенная вами бумага может пролежать 2 года, металлическая банка – 80-90 лет, пакет – 90-120 лет, стекло – практически вечно. Давайте не будем загрязнять наш Дом – нашу планету! Ученики 8 класса Ерофеевской средней школы. |