Химический анализ воды Десногорского

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ
«ДОМ ДЕТСКОГО ТВОРЧЕСТВА»
Г. ДЕСНОГОРСКА СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
216400,Смоленская область, г. Десногорск,(48153)3-14-48
«Водная экология и гидробиология»
Название работы:
«Химический анализ воды
Десногорского водохранилища».
Автор работы:
Исаев Дмитрий, 16 лет
МБОУ ДОД «ДДТ»г. Десногорска
творческое объединение «Природа и мы»
Руководитель:
Лебединский Михаил Сергеевич
Десногорск, 2013
Содержание
1. Введение
стр.3
2. Методика исследования, результаты исследований и их анализ
стр.6
3. Выводы
стр.20
4. Заключение
стр.21
5. Список используемой литературы
стр.22
Введение
На сегодняшний день, как и во все времена, качество воды имеет
особое значение. Это обосновано тем, что вода потребляется активнее, чем
любой другой ресурс на планете. Вода важнее пищи, так как она является
главным источником энергии для организма.
Наше тело примерно на 70%, а мозг на 90% состоят из воды. Доказано,
что человеческому организму необходимо как минимум 2,5 литра чистой
воды в сутки, иначе в нем образуется высокая концентрация токсичных
веществ [7].
2013 год считается годом экологии и поэтому данная тема приобретает
ещё большую актуальность.
Анализ
воды —
метод
исследования свойств и качеств воды.
Применяется для определения количества
различных веществ в составе воды,
находящейся в контакте с человеком в
промышленных и бытовых целях, либо в
научных.
В
различных
аналитических
лабораториях нашей страны ежегодно не
менее 100 млн анализов качества воды.
Нормативы качества различных источников – ПДК, ориентировачно
допустимые уровни (ОДУ) и ориентеровачно безопасные уровни (ОБУВ) –
содержатся в нормативно-технической литературе, составляющей водносанитарное законодательство [1].
Среди
нормативов
качества
устанавливаются
лимитирующие
показатели вредности, которые объеденяют группу нормативов для веществ,
вредное воздействие которых на организм человека и окружающую среду
наиболее выражено именно в данном отношении [1]. Лимитирующими
показателями могут быть:
- органолептические (вкус, цвет, запах, пенистость)
- общесанитарные
-санитарно-токсикологические.
По нормативам качества, определяющим наличие и допустимые
концентрации примесей, воды делят на:
-питьевые
-природные
-сточные.
С момента создания и по настоящий день водохранилище САЭС
эксплуатируется
в
соответствии
с
законами,
нормами
и
правилами,
действующими в России. Помимо обеспечения технологических нужд САЭС
водоем-охладитель используется предприятиями города Десногорска для
потребления воды, получения ценной пищевой продукции, для занятий
спортом и культурно-оздоровительного отдыха населения.
В
условиях
атомной
жизни
на
электростанции
проводить мониторинг качества
воды
просто
необходимо.
Поэтому, данная работа имеет
особую ценность и дальнейшее
развитее.
Справка
Десногорское
водохранилище образовалось в
октябре 1978 года, при запруживании
реки Десна, с целью обеспечить водой
Смоленскую АЭС. Водоем был создан
еще в далеком семидесятом году
прошлого века.
Методика проведения анализа
Отбор проб воды
Отбор проб необходимо планировать, намечая точки и глубины отбора,
перечень определяемых показателей, количество воды, отбираемой для
анализа, совместимость способов консервации проб для последующего
анализа. Чаще всего отбирают разовые пробы. Однако при обследовании
может возникнуть необходимость отбора серий периодических и регулярных
проб.
Пробы
следует
отбирать
в
одно
и
тоже
время
суток,
а
продолжительность сезонных исследований должна быть не менее 1 года [1].
Взято 2 пробы в Десногорском водохранилище 20 сентября 2013 года.
Первая – возле набережной с поверхности воды у берега. Вторая – на пляже с
поверхности воды, так же у береговой линии. К анализу воды приступили
через 2 часа.
Характеристика водохранилища.
Водохранилище вытянуто на 44 км вдоль реки Десна, имеет большие
заливы вдоль долин, впадающих в него речек, и поэтому является водоемом
руслового типа. Площадь зеркала водохранилища составляет 42 км2, объем 320 млн.м3. Средняя ширина водоема - 1 км; средняя глубина - 8 метров,
максимальная глубина 22 метра.
Питается водоем-охладитель за счет осадков - снегов и дождей. В
случае длительной засухи водохранилище перейдет на грунтовое питание.
Нормальный подпорный уровень воды в водохранилище Смоленской АЭС
равен 198,50 метра над уровнем Балтийского моря.
водохранилища
САЭС
соблюдаются
При эксплуатации
температурные
параметры,
установленные "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения
сточными водами", согласно которым температура воды в водохранилище не
должна превышать 28 градусов летом и 8 градусов зимой.
Рис 1. Десногорское водохранилище
I. Физический анализ (органолептические свойства)
Любой анализ воды начинается с определения таких показателей,
которые мы можем определить нашими органами чувств.
1. Определение цветности
Цвет в воде определён наличием гумусовых веществ и соединений
железа. Для хозяйственно бытовой воды - не более 35 градусов.
Налить воду в цилиндр на 10 см и рассматривать сверху на белом фоне.
Цветность определяется с помощью шкалы стандартов.
Вывод: 5 градусов цветности. Вода прозрачная.
2. определение запаха.
Для определения необходима температура 20-60 С. Для питьевой воды
запах не должен превышать 2 балла. Налить воду в колбу на треть, закрыть
пробкой, взболтать и определить запах.
интенсивность запаха
характер запаха
баллы
нет
не ощущается
0
очень слабая
нет при нагревании
1
слабая
заметен при обращении внимания
2
заметная
замечается
3
отчётливая
заставляет воздержаться от питья
4
сильная
вода не пригодна
5
Вывод: запах заставляет воздержаться от питья – 4 балла.
3.Определение мутности.
Мутность определяется наличием осадка, взвесей и коллоидных
частиц. Заполнить пробирку водой на 10 см. Рассматривать пробирку
на тёмном фоне сверху при боковом освещении.
Вывод: вода прозрачная.
4. Радиационный контроль.
Радиационный фон водохранилища и территории Десногорска 13
мкР/ч. Максимальный нормальный радиационный фон составляет 22 мкР/ч
[6]. Радиационный контроль воды открытых водоемов осуществляется
лабораторией внешнего радиационного контроля ОРБ САЭС.
Контроль объемной активности радионуклидов в воде открытых
водоемов
зоны наблюдения САЭС в соответствии с действующим
"Регламентом радиационного контроля САЭС по обеспечению радиационной
безопасности» проводится раз в месяц в 3 пунктах контроля: сбросные
каналы в районе деревни Новотрояново и реки Сельчанка, а также на сбросе
из водохранилища в реку Десна.
Вывод: норма.
II.
Химический анализ.
Химический контроль воды осуществляют несколько подразделений
САЭС: лаборатория охраны окружающей среды ОРБ и производственные
лаборатории очистных сооружений ЦТПК и ЦТПК ККП. Периодичность и
места отбора проб, перечень определяемых химических показателей
качества воды ежегодно согласовываются с Государственной инспекцией
экологического контроля и анализа по Смоленской области.
1. Минеральный состав воды
Определение карбонат- и гидрокарбонат-ионов.
ПДК для питьевой воды 1000 мг/л. В колбу на 200 мл налиь 100 мл
анализируемой воды, добавить 4 капли метилового оранжевого. Титровать
НСl (0,05 н) до перехода жёлтой окраски в розовую.
С(НСО3-) = 61000С(НСl) (V(НСl)гидрокарб – V(НСl)карб) / Vпробы
С(НСО3-) = 61000 *0,05* 15 / 100 = 457,5 (мг/л)
Вывод: норма. Поскольку карбонат-ион в воде не обнаружен то
V(НСl)карб=0.
Рис 2. Прибор для титрования
Определение хлорид-ионов.
ПДК для питьевой воды 350 мг/л. В 2 колбы отмерить по 100 мл
исследуемой воды. Добавить по 1 мл раствора дихромата калия (10%) и
титровать нитратом серебра (0,02М) до оранжево-жёлтого оттенка.
С(Сl-) = 1000* М(Сl-)* С(АgNO3)* V(АgNO3) / Vпробы
С(Сl-) = 1000* 7*0,02* 35,5 / 100 = 49,7 (мг/л).
Вывод: норма
Рис 3. Изменение цвета при титровании
Определение сульфат-ионов.
ПДК = 500 мг/л. В пробирку внести 10 мл оды, добавить 0,5 мл НСl
(1:5) и 2 мл 5% хлорида бария. Перемешать. Сравнить со шкалой
стандартных растворов.
Вывод: норма.
2. Определение общей жёсткости.
ПДК = 7 моль/л. Отмерить 100 мл воды, добавить 5 мл аммиачного
буфера и индикатор (хромоген чёрный). Перемешать. Титровать раствором
ЭДТА (0,05н) до перехода вино-красной окраски в голубую.
Ж = С(ЭДТА)* V(ЭДТА)*1000 / Vпробы
Ж = 0,05*15,2*1000 / 100 = 7,6 (моль/л).
Вывод: жёсткость повышена (7,6 моль/л).
3. Определение ионов кальция и магния в воде.
ПДК кальция – 200 мг/л, ПДК магния – 100 мг/л. В колбу поместить 25
мл анализируемой воды, прилить дистиллированной воды до 100 мл.
отметить уровень на стекле. Кипятить воду 15-20 минут периодически
добавляя дистиллированную воду до метки. Охладить и отфильтровать. К
раствору добавить 2 мл NаОН (2н) (до рН=12-13) и 10-15 мг мурексида
(раствор краснеет). Титровать раствором ЭДТА (0,02н) до перехода окраски в
лиловую. Концентрация ионов магния вычисляется по разнице между
жёсткостью и концентрацией ионов кальция.
Ж = С(Са2+) + С(Мg2+)
С(Са2+) = С(ЭДТА)* V(ЭДТА)*1000 / Vпробы
(моль/л)
С(Са2+) = 0,02*9,5*1000/25 = 7,6 (моль/л)
С(Са2+) мг/л = 20 С(Са2+) моль/л
С(Мg2+) мг/л = 12 С(Мg2+) моль/л
С(Мg2+) моль/л = Ж - С(Са2+) моль/л
С(Мg2+) моль/л = 7,6 - 7,6 = 0 (моль/л).
С(Са2+) мг/л = 20* 7,6 = 152 мг/л.
С(Мg2+) мг/л = 12*0 = 0 мг/л.
Вывод: норма.
4. Анализ воды на биогенные элементы.
Определение нитрат-ионов
ПДК=45 мг/л. Выдержать ионселективный электрод на нитраты в
соответствующем растворе 24 часа. Просушить и промыть дистиллированной
водой. Измерить концентрацию нитрат-ионов в пробе.
Вывод: норма.
Рис 4. Иономер
Определение нитрит-ионов.
ПДК=3,3 мг/л. Налить 10 мл пробы и 1 мл реактива Грисса. Через 10
минут рассмотреть на белом фоне окраску по сравнению с таким же
количеством исследуемой воды.
Вывод: окраски нет, норма.
Определение аммиака.
ПДК=2,5 мг/л. 100 мл пробы поместить в колбу, прилить 2 мл 50%
сегнетовой соли и 2 мл реактива Неслера. Перемешать. Через 10 минут
калориметрировать при 425 нм по отношению к холостому раствору: 100 мл
дистиллированной воды и по 2 мл сегнетовой соли и реактива Неслера.
Вывод: норма.
Рис 5. Фотоэлектрокалориметр
Определение фосфатов и полифосфатов.
ПДК=3,5 мг/л. В колбу на 100 мл отмерить 50 мл пробы и добавить 10
мл смешанного реактива. Через сутки определить оптическую плотность на
ФЭКе.
Вывод: норма.
5. Определение перманганатной окисляемости.
ПДК для питьевой воды - 5 мг О/л.
Приблизительная оценка: исследуемую воду отфильтровать. Добавить
к 10 мл 0,5 мл 30% серной кислоты и 1 мл 0,01н перманганата калия.
Оставить на 20 минут при 20С.
ярко-розовый
1 мг О/л
лилово-розовый
2
бледно-лолово-розовый
4
бледно-розовый
8
розово-жёлтый
12
жёлтый
16
Анализ:
В колбу к 100 мл пробы прилить 5 мл серной кислоты (1:3) и 10 мл
перманганата калия (0,01н). Поместить на 10 минут в кипящую баню колбу и
накрыть воронкой. После кипячения к горячему раствору добавить 10 мл
0,01н стандартного раствора оксалата и ожидать обесцвечивания. Титровать
горячим раствором перманганата калия (0,01н) до бледно-розового оттенка.
Холостой ход: титровать обработанную дистиллированную воду.
ПО (мг О/л) = 80(V KMnO4пр. - V KMnO4 хол.) / V пробы
ПО = 80* (3,8 – 2,5) /100 = 1,04
Вывод: норма.
6. Определение железа.
ПДК железа = 0,3 мг/л. Отобрать 25 мл пробы, довести до рН=6-8 по
индикаторной бумаге 10% аммиаком. Прилить 1 мл 2н раствор хлорида
аммония, 1 мл 20% сульфосалициловой кислоты и 1 мл 10% аммиака.
Довести
до
50
мл
дистиллированной
водой.
Через
15
минут
фотокалориметрировать при фиолетовом светофильтре по отношению к
дистиллированной воде, обработанной как проба.
Вывод: оптическая плотность равно нулю, следовательно ионов железа
не обнаружено, норма.
7. Определение свинца.
ПДК в хозяйственно-бытовых водах – 0,1 мг/л. Выдержать электрод
иономера в дистиллированной воде 30 минут. Провести определение.
Вывод: норма.
8. Определение рН.
Выдержать электрод иономера в дистиллированной воде 30 минут.
Провести определение.
Вывод: норма (рН = 6,95).
III.
Биологический анализ.
1.Анализ
биоразнообразия.
На
территории
десногорского
водохранилища обнаружены следующие виды растений и животных:
Растения: Спирогира, сине-зелёные водоросли, Элодея канадская,
Рдест
пронзённолистный,
Водокрас
лягушачий,
Вахта
трёхлистная,
Белокрыльник болотный, Камыш озёрный, Тростник обыкновенный, Ирис
болотный и др.
Сине-зеленые водоросли широко распространены в природе. Они
встречаются в планктоне стоячих и медленно текучих вод, в прибрежном
бентосе, как эпифиты и обрастания на различных твердых субстратах, в
воде, в горячих источниках, на поверхности снега, в толще почвы (эдафон), в
симбиозе с другими организмами. Особенно много синезеленых водорослей в
водохранилищах, так как зарегулирование стока превращает реки в озера с
полупроточной водой.
Рис 6. Вахта трёхлистная
Рис 7. Элодея канадская
Рис 8. Водокрас легушачий
Рис 9. Вода под микроскопом. Спирогира.
Рис 10. Тростник озёрный.
Животные: сом, карась, толстолобик, краснопёрка, щука, веслоногие
рачки, двустворчатые моллюски, лягушка озёрная и др.
Рис 11. Сом.
Рис 12. Караси.
2.Бактериологический анализ. Анализ воды во всех лабораториях
проводится на определение общего содержания бактерий и на содержание
золотистого стрептококка [5]. Десногорская санэпидемстанция контролирует
бактериологическое состояние вод Десногорска, как питьевых, так и
хозяйственно-бытовых.
Вывод: норма.
Рис 13. Золотистый стрептококк.
Вывод по качеству воды.
Проведя
собственный
анализ
качества
воды
десногорского
водохранилища, и используя данные Десногорских лабораторий, можно
сделать
вывод,
что
вода
соответствует
всем
санитарным
нормам
хозяйственно-бытового значения. Водохранилище пригодно для купания и
рыболовства. Оценивая хорошее биорознообразие, хочется отметить, что
Десногорское водохранилище находится в стабильном и равномерном
развитии. Имеются данные, что в Десногорском водохранилище хорошо
приживаются и завезённые рыбы. Радиационный фон в пределах нормы.
Заключение.
Мониторинг водной среды имеет огромное значение. Вода, как среда
обитания имеет ряд свойств: высокую плотность, перепады давления на
глубине, малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных
лучей, переменный солевой режим. Гидробионты – обитатели водной среды,
являются
очень
хорошим
индикатором
состояния
вод.
Помимо
радиационного и химического контроля водохранилища мониторинг за
гидробионтами имеет не малое значение. Не имея особого оборудования,
оказывается вполне возможным самостоятельно исследовать качество
водных ресурсов по биологическому разнообразию, поскольку именно
гидробионты самые первые реагируют на изменение экосистемы. Побывав на
экскурсиях в Десногорских лабораториях, которые следят за качеством вод,
можно сказать, что данная работа имеет огромные возможности для
развития. Можно провести слежение за качеством воды во времени и
выявить некоторые закономерности, можно провести анализ вод и из других
источников и сопоставить с имеющимися данными. Было бы лучше, если
выполнение таких аналитических работ было доступно самому по всем
необходимым методикам и со всем необходимым оборудованием. Однако,
открытость работ лабораторий позволяет нам наблюдать выполнение
некоторых анализов и знакомится с методикой выполнения.
Литература для педагов
1.
Анисимова Т.В. Практиком по химии окружающей среды
Смоленск, 2004. – 73 с.
2.
Рабинович В.А. Краткий химический справочник. - Л.:
«ХИМИЯ», 1991. – 432 с.
3.
Хаханина Т.И. Аналитическая химия. Учебное пособие. -
М.: «Высшее образование», 2009. – 277 с.
Литература для обучающихся
4.
Воскресенский П.И. Справочник по химии. Пособие для
учащихся. -М.: «Просвещение», 1978. –287 с.
5.
Прозоркина Н.В. Основы микробиологии, вирусологии и
иммунологии. Ростов-на-дону.: «Феникс», 2007. – 380 с.
6.
Справочник необходимых познаний. Второе издание. Под
ред. А. Стаценко. Пермь «Вся Пермь», 2000. – 576 с.
7.
Чебышев
Н.В.,
Гузикова
Г.С.
Биология.
Новейший
справочник. - М.: «МАХАОН», 2007. – 510 с.
8.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%E0%EB%E8%E7_%E2%EE%E4
9.
http://vodopodgotovka.info/analiz-kachestva-vody/108-v-domashnih-
%FB
usloviyah
Тезис
Название работы:
«Химический анализ воды Десногорского водохранилища».
№
Ф.И. автора
п/п
работы
возраст
Образователь
Район
ное учреждение
Руководитель
творческого
объединения
1
Исаев Дмитрий
16 лет
МБОУ ДОД
г.Десно
Лебединский
«ДДТ» г.
горск
Михаил
Десногорска
Сергеевич
Цель работы: изучить экологию Десногорского водохранилища, оценить чистоту
воды в водохранилище.
Задачи:

провести физический, химический, биологический анализ воды
Десногорского водохранилища;

узнать, какой мониторинг ведется за качеством воды Десногорского
водохранилища;

изучить степень влияния антропогенных факторов на водоём.
Степень изученности проблемы: Качество воды изучено хорошо, т.к.
водохранилище является частью САЭС.
Актуальность исследования: вода напрямую связана с жизнью, а следовательно
от её чистоты зависит наша жизнедеятельность. Контроль качества воды всегда будет
иметь важное значение при любом уровне развития общества.
Место: набережная Десногорского водохранилища, пляж Десногорского
водохранилища.
Сроки: 20-29.09.2013г.
Хозяйственное использование территории: вода из водохранилища используется
для охлаждения теплоносителей САЭС, на водохранилище имеется рыбное хозяйство.
Методика исследования:

физический;

химический;

биологический;

анализ мониторинга
Результат: органолептические качества воды хорошие, рН слегка кислая (6,95),
ионов железа, свинца и магния не обнаружено; общая жёсткость, содержание
основных анионов и радиационный фон в пределах нормы. Биороазнообразие
хорошее, общее содержание бактерий не превышает нормы.
Выводы: вода соответствует всем санитарным нормам хозяйственно-бытового
значения. Водохранилище пригодно для купания и рыболовства.
Заключение: Не имея особого оборудования, оказывается вполне возможным
самостоятельно исследовать качество водных ресурсов по биологическому
разнообразию, поскольку именно гидробионты самые первые реагируют на
изменение экосистемы. Побывав на экскурсиях в Десногорских лабораториях,
которые следят за качеством вод, можно сказать, что данная работа имеет
огромные возможности для развития.