Научно-исследовательский проект "Определение качества водопроводной воды и влияние её на организм человека"

Научно-исследовательский проект
"Определение качества водопроводной воды и влияние её на организм человека"

В последнее время наблюдается кризис во взаимоотношениях природы и человека
Особое значение приобрела проблема качества питьевой воды. Воды многих рек на всём протяжении загрязнены нефтепродуктами, фенолами, азотом, пестицидами, соединениями тяжёлых металлов.
Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Для выживания живого организма ежедневно требуется определенное количество воды, поэтому свободный доступ к воде – жизненная необходимость. Однако влияние воды на здоровье и благосостояние человека этим не ограничивается, вопросы количества и качества подаваемой воды играют важную роль в сохранении здоровья, как отдельных людей, так и населенных пунктов в целом. Судя по историческим свидетельствам, ещё Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека: «следует знать о водах, какие воды вредны и какие очень здоровы, какие неудобства и какое благо происходит от употребления вод, так как они имеют большое влияние на здоровье человека».
Так как вода прямым образом влияет на здоровье человека, то меня заинтересовали следующие вопросы: Что за вода течет из нашего крана? Какие вещества содержатся в ней? Насколько безопасно ее пить?
Из вышесказанного вытекают цели моего исследования.

Целью исследования является проверить, удовлетворяет ли водопроводная вода некоторым требованиям СанПина.              
               
Задачи:
- показать большую значимость и важность воды в жизни
- используя органолептические методы определить качество водопроводной воды в школе;
- изучить влияние загрязненной  воды на организм человека.

Актуальность.
Давно замечена связь между заболеваемостью населения и характером водоснабжения. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой.
 
Влияние воды на организм человека.
Вода есть в растениях, животных, человеке. Более половины массы тела человека составляет вода. Вода дает жизнь живой природе. Растения без воды засыхают, животные - погибают, человек может прожить без нее всего несколько дней. Вода является домом для многих растений и животных.
Люди считают, что жизнь зародилась в воде. Для многих видов животных и растений вода продолжает оставаться средой обитания. Значение воды в процессах жизнедеятельности велико. Ведь в ней протекают различные реакции нашего организма. Около 2/3 массы человека составляет вода. В организме медузы до 95 % воды, даже в сухих семенах вода составляет 10-12%. 
Забота о получении достаточного количества воды, пригодной для питья не оставляет человечество на протяжении всего его существования. Достаточно вспомнить, что первый водопровод в Риме, протяжённостью 16,5 км, был построен в 312 году до наше эры.              
Вода может вылечить (целебная, живая вода) или погубить (мертвая вода). Вода дает жизнь и силы всему живому и может забрать их. Открывая водопроводный кран, мы не задумываемся, откуда и как вода доставляется в нашу квартиру, что вода необходима для жизни и не имеет замены. После воздуха, вода второй по значению компонент, необходимый для человеческой жизни. Потеря 20% воды приводит к смерти.
Количество воды, потребляемое для поддержания водного баланса, зависит от возраста, физической активности, окружающей температуры и влажности. Суточная потребность взрослого человека составляет около 2,5 л.
Чистая питьевая вода также повышает защиту организма от стресса. Она разжижает кровь, борется с усталостью. Помогает сердечно – сосудистой системе.
При таком большом значении воды для человека, вода должна быть соответствующего качества, если же вода содержит какие-либо вредные вещества, то они будут неизбежно распространены по всему организму.
Деятельность человека за последние 10 – 20 тысячелетий проявилась практически на всей территории Земного шара. Но всё чаще любая деятельность человека становится основным источником загрязнения окружающей среды.
Это приводит к исчезновению с лица Земли целых экосистем и биологических видов, ухудшению здоровья населения и уменьшению продолжительности жизни людей. Около 85 % всех заболеваний современного человека связано с неблагоприятными условиями окружающей среды, возникающими по его же вине. Мало того, что катастрофически падает здоровье людей: появились ранее неизвестные заболевания, причины их бывает очень трудно установить. Многие болезни стали излечиваться труднее, чем раньше. Поэтому сейчас очень остро стоит проблема «Здоровье человека и окружающая среда».
Негативное влияние на здоровье человека оказывает питьевая вода.  Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространённым относятся нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно активные вещества, пестициды, тяжёлые металлы, диоксины.

Марганец	При избытке марганца наблюдается такие заболевания как нарушение функционального состояния центральной нервной системы, анемия, болезни щитовидной железы, кариес, холецистит, камни почек и мочеточников.
Йод	Недостаток вызывает такие заболевания как болезни щитовидной железы, приводящие к умственной отсталости, понижению слуха, низкорослости.
Фтор         Нитраты	Недостаток вызывает кариес, нарушение родовой деятельности, задержку роста.     В кишечнике человека под влиянием обитающих там бактерий восстанавливаются в нитраты. Всасывание нитратов ведёт к образованию метгемоглобина и к частичной потере активности гемоглобина в переносе кислорода. Наступает та или иная степень кислородного голодания, симптомы которого проявляются в первую очередь у детей, особенно грудного возраста. Они заболевают преимущественно при искусственном вскармливании, когда сухие молочные смеси разводятся водой, содержащей нитраты, или при употреблении этой воды для питья. Дети старшего возраста менее подвержены этой болезни, а если заболевают, то менее тяжело.  Употребление воды, содержащей 2-11 мг/л нитратов, не вызывает повышения в крови уровня метгемоглобина, тогда кА использование воды с концентрацией 50-100 мг/л резко увеличивает этот уровень.

Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители. Существует не мало случаев, когда загрязнённые источники воды стали причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, дизентерии, которые передаются человеку в результате загрязнения водных бассейнов болезнетворными микроорганизмами, вирусами, выделяемыми из организма больных.  В середине 19 века открытия Коха и Пастера позволили установить, что через воду, содержащую микробы могут передаваться инфекционная желтуха, туляремия, водная лихорадка, бруцеллёз, полиомиелит. Вода подчас становится источником заражения человека животными паразитами – глистами. С загрязнённой фекалиями водой в организм человека могут попасть яйца некоторых паразитических  червей. В кишечнике они превращаются в паразитов (таковы аскариды, острицы). Наконец, через воду иногда происходит заражение лямблиями, которые поражают тонкий кишечник и печень.
К физическим загрязнителям относятся – радиоактивные вещества, тепло и др. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, и гибель огромного числа людей. Особенно загрязнёнными бывают открытые источники воды: реки, озёра, пруды.
Качество воды в большинстве крупных городов и населённых пунктов  не отвечает нормативным требованиям, соответствуя четвёртому классу качества: "грязная". Воды рек загрязняются, в основном, сточными водами крупных промышленных предприятий и объектов ЖКХ. Исследования показали, что использование воды в качестве питьевой поступающей через водопроводы приводит население к сердечно-сосудистым и почечным патологиям, заболеваниям печени, желчевыводящих путей и желудочно-кишечного тракта. Болезни, передаваемые через загрязнённую воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей.
По санитарным нормам любая вода, которая течёт из крана, должна отвечать стандартам питьевой воды. Однако как далеки эти нормы от качества  воды. В момент подачи питьевой воды со станции температура составляет 130 градусов. Такую жару, естественно, не выдержит ни один микроб. Однако на своём пути, по ржавым и сносившимся трубам, жидкость не только насыщается живыми и очень вредными микроорганизмами, но и химически опасными веществами. В первую очередь – это железо, свинец, мышьяк, хром, ртуть. Главную угрозу, в первую очередь для здоровья волос и кожи, представляет активный хлор, который при высоких температурах образует в воде крайне ядовитое вещество – диоксин. Скапливаемые в горячей воде микробы и микроэлементы губительны для повреждённых участков кожного и волосяного покрова. Кожные болезни и заболевания волос во многом становятся причиной попадания в пораженные участки патогенных веществ, и придают воде некоторую мутность, железа – красноту.
Качество воды определяется также по наличию в ней химических включений, которые раньше всего обнаруживают наши органы чувств: обоняние, зрение, то есть по органолептическим показателям.

Исследования качества воды
Опыт №1. Определение запаха.
Наличие, характер и интенсивность запаха определяется органолептически.
Доброкачественная вода не должна иметь запаха. Вода может иметь запахи естественного происхождения: от состава воды, берегов, дна, окружающих почв, живущих в воде и отмерших организмов, и постороннего (искусственного) – при загрязнении источников промышленными сточными водами, при очистке воды с помощью химических веществ и др. Запах определяется при комнатной температуре из бутыли, в которой находилась вода. Открывают пробку и слегка втягивают в нос воздух у самого горлышка бутыли. После чего нагреем в широкогорлой колбе  на 200-300 мл, в которую вносят 100-200 мл исследуемой воды. Колбу накрывают хорошо подобранным часовым стеклом, и нагревают до температуры 60 градусов, затем колбу встряхивают, сдвигают стекло быстро определяют характер и интенсивность запаха по пяти-бальной системе.

Интенсивность Запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха в баллах
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании.	1
Слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на это внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде	3
Отчётливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

Запах практически не ощущается, поэтому мы ставили по запаху 1 балл. Это хороший показатель, который соответствует СанПину по питьевой воде.
 Заносим показания в таблицу.

Опыт №2. Определение вкуса и привкуса.
Вкус воды определяется органолептически.
Хорошая доброкачественная вода должна быть приятной, освежающей. Неприятный вкус и привкус чаще всего зависит от избытка находящихся в воде минеральных и органических веществ. Вкус воды может быть кислый, солёный, горький, сладкий. Остальные разновидности вкусовых ощущений называют привкусами: щелочной, железистый, хлорный, металлический, рыбный. Для определения вкуса (привкуса) воды около 15 мл её набирают в рот и держат несколько секунд. Проглатывать воду не следует. После определения вкуса сырой воды следует прополоскать рот  слабым раствором марганцовокислого калия. Интенсивность и характер вкуса (привкуса) мы определяем при 20 градусах и оцениваем по пятибальной шкале.

Интенсивность вкуса, привкуса	Характер проявления вкуса и привкуса	Оценка интенсивности вкуса в баллах
Нет	Вкус и привкус не ощущаются	0
Очень слабая	Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании	1
Слабая	Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это внимание	2
Заметная	Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде	3
Отчётливая	Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья	4
Очень сильная	Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению	5

Вкус и привкус в нашей воде практически не ощущается или ощущается очень слабо, поэтому мы поставили по вкусу и привкусу тоже 1 балл, что также соответствует СанПину.
Заносим показания в таблицу.

Опыт №3. Определение осадка.
1л воды отстаивается 1 час.  
Наблюдаем за объёмом осадка: незначительный, заметный, большой (см).                           
Наблюдаем за характером осадка:  хлопьевидный, илистый, глинистый, песчаный.                 
Наблюдаем за цветом осадка: серый, коричневый, бурый.
Дополнительно можно описать состояние воды после выпадения осадка: осветление незначительное, слабое, вода стала прозрачной.
В исследуемой нами пробе осадка не обнаружено. Результаты заносим в таблицу.

Опыт №4. Определение прозрачности, мутности.
Прозрачность и мутность воды определяется по её способности пропускать видимый свет. Прозрачность воды зависит от количества взвешенных в ней веществ органического и минерального происхождения. Вода, в которой содержится больше минеральных и органических веществ, становится непрозрачной, мутной. Для определения прозрачности воды используем стеклянный цилиндр, на стенке которого нанесены деления в сантиметрах. Дно цилиндра из плотного притёртого (пришлифованного стекла). При пользовании в него наливают исследуемую воду и под дно подкладывают печатный шрифт  Снеллена. Читают шрифт, глядя на него через столб воды сверху. Определение прозрачности проводят в хорошо освещённой комнате, но не при прямом солнечном освещении. Высоту водяного столба в см, при которой была указанная видимость, считают величиной  прозрачности (с точностью до 0,5 см). питьевую воду считают прозрачной, если шрифт Снеллена читается через слой воды высотой 30 см и более. Между прозрачностью и мутностью имеется определённая зависимость.
При исследовании водопроводной воды мы определили, что её прозрачность равна 30 см, т.е. соответствует СанПину.
Результаты исследования заносим в таблицу.

Опыт № 5. Определение цвета.
Цвет воды зависит от наличия в ней примесей минерального и органического происхождения. Самую разнообразную окраску может приобрести вода в результате попадания в источник водоснабжения вод промышленных предприятий. В два цилиндра объёмом 250 мл с плоским дном из бесцветного стекла наливают по 100 мл профильтрованной исследуемой и дистиллированной воды и сравнивают, рассматривая их на белом фоне. Можно налить 10-12 мл в пробирку из бесцветного стекла диаметром 1,5 см и высотой 12 см. Рассматривать на белом фоне при боковом интенсивном освещении и определить цветность в соответствии и общепринятой шкалой: м. Цветность воды характеризуется следующими терминами: бесцветная, светло-жёлтая, жёлтая, интенсивно-жёлтая. Окраска воды не должна обнаруживаться визуально в столбике высотой 12 см. Для питьевой воды допускается высотой 20 см.
Показания заносим в таблицу.

Опыт № 6. Определение пенистости.
Взять 0,5 л колбу на 1/3 заполнить водой, 30 секунд взбалтывать. Проба положительна, если пена сохраняется 1 минуту.

Опыт № 7. Определение жёсткости воды.
Накипь, образующаяся в чайнике, сигнализирует о том, что в воде присутствуют соли жесткости – кальций и магний. Кстати, этот показатель меняется в течение года. Весной при таянии снегов вода становится мягче. Для определения жёсткости  воды взять две конические колбы на 250 мл; в 1-й из них 50 мл водопроводной воды, во 2-й 50 мл дистиллированной воды.  Добавляем в обе колбы мыльную стружку и встряхиваем. Наблюдаем образование обильной пены во 2-й колбе, затем – плохое пенообразование и выпадение осадка в водопроводной воде. Эта вода не пригодна для мытья и стирки, так как вызывает перерасход мыло, в ней плохо развариваются мясо, овощи, крупа, плохо заваривается чай.
Полученные результаты я оформила в виде таблицы.
 

Определение простейших характеристик качества воды.

Запах, баллы	Вкус, баллы	Осадок	Прозрачность, см	Цвет	Пенистость	Жёсткость
1	1	нет	30 см	Без цвета	отсутствует	присутствует

Сравнительный анализ данных, полученных в ходе исследования.
Соответствие физико-химических показателей пробы  воды требованиям ГОСТ.

Параметр	Единица измерения	Полученные значения	Предельно допустимая норма по ГОСТу 2874-82
Прозрачность	5 бальная шкала	1	1,5
Присутствие взвешенных частиц		1	2
Вкус воды		1	2
Запах воды при t= 20 С при = 60 Сt		1 1	2 2
Водородный показатель	рН	6,5	6.0-9.0