В исследовательской работе и проекте по биологии на тему "Качество воды озере Кольчужное" учащийся 7 класса изучила значение воды в природе и жизни человека, состав воды и ее органолептические характеристики.

В процессе проведения работы над исследовательским проектом по биологии на тему «Качество воды озере Кольчужное» обучающаяся 7 класса овладела методикой определения качества воды, а также определила качество воды из озера в лабораторных условиях.

Подробнее о работе:

В готовом исследовательском проекте по экологии на тему «Качество воды озере Кольчужное» автор сделала выводы о том, что вода в озере соответствует всем стандартам открытых водоемов. Согласно наблюдениям за озером в августе в нем сильно разрастаются зеленые водоросли, препятствующие передвижению на лодке и вызывающие застой воды. Это явление может повлиять на флору и фауну озера.

Оглавление

Введение
1. Вода в природе и жизни человека
1.1. Значение воды
1.2. Состав воды
1.3. Органолептические характеристики воды
Выводы по первой главе
2. Методика исследования органолептических свойств воды
2.1. Физико – органолептические характеристики воды
2.1.1. Цвет (окраска)
2.1.2. Прозрачность
2.1.3. Запах
2.2. Химико – органолептические характеристики воды
2.2.1. Водородный показатель (pH)
2.2.2. Определение наличия хлоридов и сульфатов
2.2.3. Метод определения CO2 свободной
Выводы по второй главе
3. Результаты экспериментов
Выводы
Заключение
Список литературы

Вода – является источником жизни на Земле. Она необходима для жизни всех без исключения живых существ на Земле. По данным Всемирной организации здравоохранения около 90% болезней человека вызывается употреблением для питьевых нужд некачественной воды, а также использование неподготовленной воды в бытовых целях [2, с.12].

Природная вода содержит большое количество растворенных в воде веществ – соли, кислоты, щелочи, газы, отходы промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Озеро Кольчужное расположено на территории Жигулевского заповедника им. И.И.Спрыгина (остров Сердыш, Саратовское водохранилище) (Рис.1,2). Озера не зря называют волшебным зеркалом природы. Озеро Кольчужное имеет внушительные размеры – почти 1,5 км в длину и до 200м в ширину. Летом, в сильную жару, оно полностью изолировано от Волги. Изолированность от проточной воды, может вызвать застойные процессы жизнедеятельности в самом озере. Флора и фауна озера может оказаться в опасности. Вода из этого озера послужила материалом для исследовательской работы.

Цель работы: изучить качество воды озера Кольчужное.
Задачи:

• изучить информационные материалы по теме исследования;
• освоить методику определения качества воды;
• определить качество воды в лабораторных условиях.

Объект исследования: озеро Кольчужное
Предмет исследования: вода озера Кольчужное
Методики исследования: измерение, наблюдение, эксперимент.

Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании физической и химической среды, климата и погоды на Земле.
Академик Вернадский писал: "Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено"[3, с.33].

Запасы воды на Земле огромны, но большая ее часть соленая, не пригодная для питья, применения в быту, сельском хозяйстве и производстве. Запасы же пресной воды ограничены. Ежедневно в среднем каждым человеком тратится не менее 150 литров воды в сутки для удовлетворения бытовых нужд [2, с.24].

Без воды невозможно существование живых организмов. Вода является одним из важнейших для жизнедеятельности организма человека веществ, поступающих из внешней среды. Взрослый может прожить, не потребляя воду, около недели, без других веществ можно обойтись недели, месяцы и даже годы. Если у человека нарушается водный баланс на 2%, то возникает обычная жажда, если теряется 8% воды, то человек близок к обмороку, при 10% начинаются галлюцинации и нарушается процесс глотания. 20% потери воды в организме смертельно опасны для человеческой жизни [3, с.56].

Значение воды для человека трудно переоценить, поскольку известно, что организм взрослого человека на 70% состоит из воды, присутствующей во всех его тканях. В крови взрослого 83% воды, в мозгу, сердце, легких, почках, печени, мышцах 70-80 %; в костях - 20-30%. Суточная норма воды для среднестатистического взрослого человека, проживающего на территории нашей страны, составляет 2,5-3л в сутки. Вода является основой для протекания всех обменных процессов в человеческом организме. Чистая питьевая вода активизирует защитные функции организма, она способствует разжижению крови и снижению артериального давления, помогает бороться с усталостью, стрессами и избыточным весом, стимулирует работу сердечно -сосудистой системы и системы кровообращения, повышает сопротивляемость организма к различным заболеваниям [5,с.44].

В 1766 году английский ученый Г. Кавендиш открыл, что вода -это жидкость без запаха, вкуса и цвета, ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Вода не бывает абсолютно чистой [2,с.54].

Под влиянием климатических и других условий химический состав природных вод изменяется и приобретает характерные черты, иногда специфические для различных видов природных вод (атмосферные осадки, реки, озера, подземные воды). Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистой водой считается дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, в которой содержится до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% - минерализованной, свыше 5% - соленой [1,с.37].

Органолептические свойства воды, характеризуются показателями двух подгрупп: физико-органолептическими, представляющими собой совокупность органолептических признаков, воспринимаемых органами чувств химико-органолептическими, свидетельствующими о содержании определенных химических веществ [5,с.57].

Методика проведения опыта:
Для определения цветности воды необходим стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд нужно набрать воду и на белом фоне бумаги определить цвет воды (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый) – показатель определенного вида загрязнения. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20см., для водоемов культурно-бытового назначения - 10см [1,с.64].

Прозрачность - технологический показатель качества воды, позволяющий просто и оперативно контролировать содержание в ней взвешенных веществ и коллоидных примесей. Мерой прозрачности служит высота водяного столба, через который еще можно наблюдать контрольный предмет. В зависимости от этого предмета принято различать несколько видов прозрачности. Эту величину измеряют только для водоемов.

Способ проведения опыта
Для определения прозрачности воды был использован мерный цилиндр с плоским дном под который помещался шрифт на расстоянии 4 см от его дна, высота которого 2мм., а толщина линии букв -0,5 мм. Вода сливалась до тех пор пока не будет виден этот шрифт. Измерив высоту столба оставшейся воды, эта степень прозрачности выражалась в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см., водопотребление из водоема ограничивается. Уменьшение прозрачности вод свидетельствует об их загрязнении. Классификация воды по прозрачности приведена в таблице 1. [4.с.27].

Таблица 1. Оценка прозрачности воды

Оценка прозрачности	Прозрачность по шрифту, см	Содержание взвешенных веществ, мг/дм3
Прозрачная	Более 30	Менее 3-4
Слабо мутная	25-30	Менее 5-6
Средне мутная	20-25	6-10
Мутная	10-20	10-30
Очень мутная	Менее 10	Более 30

Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при температуре 20 и 60 градусов. Интенсивность оценивается по 5-бальной системе согласно таблице. Запах воды из водоемов хозяйственно –питьевого назначения не должен превышать 2 баллов. В таблице 3 приведены запахи открытых водоемов [1,с.47].
Таблица 2. Интенсивность запаха

Баллы	Интенсивность запаха
0 баллов	Запах не обнаруживается
1 балл	Очень слабый запах
2 балла	Слабый запах
3 балла	Заметный запах
4 балла	Отчетливый запах
5 баллов	Сильный запах

Таблица 3. Природные запахи открытых водоемов

Ароматический	Болотный
Гнилостный	Древесный
Землистый	Плесневый
Рыбный	Травянистый
Неопределенный	Сероводородный

Запах воды определяется в помещении, в котором воздух не имеет постороннего запаха[4,с.88].

В природных водах рН колеблется в пределах от 6,5 до 9,5. норма – 6,5–8,5. если рН воды ниже 6,5 или выше 8,5, то это указывает на её загрязнение сточными водами. Таблица 4.
Можно определить pH с помощью универсальной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.
Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH около 7).

Таблица 4. рН природной воды

Сильнокислые воды	рН≤3	Результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды)
Кислые воды	рН=3-5	Поступление в воду угольной кислоты и органических кислот в результате разложения органических веществ
Слабокислые воды	рН=5-6,5	Присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах
Нейтральные воды	рН=6,5-7,5	Наличие в водах гидрокарбонатов кальция и магния
Слабощелочные воды	рН=7,5-8,5	Наличие в водах гидрокарбонатов кальция и магния
Щелочные воды	рН=8,5-9,5	Присутствие гидрокарбоната и карбоната натрия
Сильнощелочные воды	рН≥9,5	Присутствие гидрокарбоната и карбоната натрия

Качественное определение хлоридов с приближенной количественной оценкой проводится следующим образом. В пробирку отбирается 5мл исследуемой воды и добавляется 3 капли 10% раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяется по осадку или помутнению согласно таблице 4[4, с.32].

Таблица 5. Определение содержания хлоридов

Осадок или помутнение	Концентрация хлоридов, мг/л
Опалесценция или слабая муть	1-10
Сильная муть	10-50
Образуются хлопья	50-100
Белый объемный осадок	Более 100

Качественное определение сульфатов с приближенной количественной оценкой проводится следующим образом. В пробирку вносится 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5% раствора хлорида бария, перемешивается. По характеру выпавшего осадка определяется ориентировочно содержание сульфатов, таблица 5[4,с.36].

Таблица 6. Определение содержания сульфатов

Осадок или помутнение	Концентрация сульфатов, мг/л
Муть отсутствует	Менее 5
Слабая муть, появляющаяся через несколько минут	5-10
Слабая муть, появляющаяся сразу	10-100
Сильная муть, быстро оседающая	Более 100

1. В коническую колбу помещают 50 мл анализируемой воды.
2. Добавляют 0,1 мл (3 капли) фенолфталеина.

Если раствор остается бесцветным, то в растворе присутствует CO2 свободная. Раствор титруют содой (0,1 N Na2CO3) до появления бледно-розовой окраски, не исчезающей 5 минут.
a • N • 1000
Cx = ---------------------------мл/л, где а- количество титранта, пошедшее на титрование ;
v n- концентрация (нормальность) титранта;
v- объем раствора, взятого для титрования;
1000- пересчетный коэффициент.
На титрование пробы воды было израсходовано 1 мл карбоната натрия. Подставив данные в формулу мы определили, что в воде содержится 2 мг/л свободной CO2.

Исследование образцов воды с озера Кольчужное проводили в два срока: первые пробы брали в июне 2022, вторые пробы в августе 2022 года. Опыты проводили в трехкратной повторности, для чистоты эксперимента, по методикам, описанным выше, в детском эколого-биологическом центре города Самары, в микробиологической лаборатории. Результаты экспериментов приведены в таблице 7.

Таблица 7. Физико – органолептические свойства воды

пробы	цвет (окраска)		прозрачность		запах
	06.06.2022	09.08.2022	06.06.2022	09.08.2022	06.06.2022	09.08.2022
1	бесцветная	желтая	прозрачная	слабо мутная	травянистый	болотный
2	бесцветная	бесцветная	прозрачная	прозрачная	травянистый	болотный
3	бесцветная	желтая	прозрачная	слабо мутная	травянистый	болотный

Вывод: пробы воды, взятые 06.06.2022 по цвету, прозрачности, запаху отличаются от пробы воды, взятой 09.08.2022, желтоватой окраской, слабо выраженной мутностью, болотным запахом.

Таблица 8. Химико – органолептические свойства воды (среднее значение)

пробы	Водородный показатель (pH)		наличие хлоридов и сульфатов		CO2 свободный,мг/л
1	6,7	7,2	слабая муть	слабая муть	2	3
2	7	7.3	слабая муть	слабая муть	1,9	3
3	7	7,2	слабая муть	слабая муть	2	3,1

Выводы: показатели рН соответствуют норме, нейтральный показатель, наличие хлоридов и сульфатов оптимально, соответствует норме. Учитывая, что ПДК равен 20 - 22, то значение свободной CO2 не велико.

Выводы:

• изучили информационные материалы по теме исследования;
• освоили методику определения качества воды;
• определили качество воды в лабораторных условиях.

Пробы физико-органолептических свойств воды (цвет, запах, прозрачность) взятые 08.09.2022 , незначительно отличаются от проб воды, взятых 06.06.2022, это может быть показателем застойности воды, отсутствием проточности.
Пробы химико-органолептических свойств воды (водородный показатель, наличие хлоридов и сульфатов, значение свободной СО2) показывает, что все исследованные показатели, находятся в норме.

Озеро Кольчужное, воду которого мы анализировали, находится на территории Жигулевского заповедника. Вода соответствует всем нормам открытых водоемов. По наблюдениям за озером в июне и августе 2022 года позволяют увидеть разницу. В августе в озере сильно разрастаются зеленые водоросли, которые препятствуют передвижению на лодке, вызывают застойность воды. Это явление может сказаться на животном и растительном мире озера. Исследование животного и растительного мира озера Кольчужное – тема нашего следующего исследования.

1. С.В. Алексеев «Экологический практикум школьника», изд-во «Учебная литература», Самара, 2020
2. Ахманов М.С. «Вода которую мы пьем», М.: «ЭКСМО», 2010
3. Арабаджи В.В. «Загадки простой воды», М.: Знание, 1980
4. «Полевые исследования водотоков и водоемов», ВООП, Иркутск, 2012
5. Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я., изд-во «Агар», 1999 г.