Лабораторная работа№ 1

Оценка качества питьевой воды по показателю жесткости и установление степени риска ее использования

Жесткость воды определяется содержанием в ней ионов кальция и магния. Вода обеспечивает от 10 до 30% суточной потребности в кальции и магнии, являясь одним из важных источников этих ионов для человека. Известно, что суточная потребность в указанных элементах для взрослого населения составляет 800 и 500-600 мг соответственно. В России особенно остро стоит проблема дефицита кальция в связи с низким потреблением молочных продуктов населением и невысоким содержанием этого элемента в почве преимущественно северных регионов. Последствия дефицита кальция и магния хорошо известны: нарушение работы желудочно-кишечного тракта, моче- и желчно-каменные болезни, остеопороз, нарушение ритма сердца. Особенно остро вопрос дефицита кальция стоит в пожилом возрасте, когда недостаток поступления кальция с пищей и водой усугубляется его повышенным выведением из организма.

Согласно закону Либиха любой фактор окружающей среды, воздействуя на организм человека, проявляет оптимальное воздействие только в определенном интервале концентраций. Для здоровья населения опасен как дефицит, так и избыток того или иного компонента. Так, в эпидемиологических исследованиях в Тамбовской области было установлено, что частота болезней органов пищеварения зависит от общей жесткости питьевой воды, причем минимум заболеваемости приходится на показатель жесткости 6-8 мг-экв/л. Лимитирующим фактором окружающей среды является жесткость питьевой воды, которая, увеличиваясь, способствует росту болезней.

Учитывая приведенные данные, логично спросить: а какова жесткость воды, используемая в районах собственного проживания учащихся, жесткость бутилированной воды, получившей столь широкое распространение в настоящее время, жесткость воды источников, популярных среди населения, считающего такую воду целебной; как влияют пищевые фильтры на жесткость водопроводной воды?

Общая жесткость (Н_ОБЩ) - это природное свойство воды, обусловленное наличием в ней двухвалентных катионов (главным образом кальция и магния).

Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.

Устранимая, или временная (Н_ВР), и карбонатная (Н_К) виды жесткости обусловлены наличием бикарбонатов (и карбонатов) кальция и магния.

При кипячении бикарбонаты переходят в малорастворимые карбонаты и выпадают в осадок, что приводит к образованию накипи, а жесткость воды уменьшается. Но кипячение полностью не разрушает бикарбонаты, и часть их остается в растворе. Устранимая (временная) жесткость определяется экспериментально и показывает, на сколько уменьшилась жесткость воды за 1 час кипячения. Устранимая жесткость всегда меньше карбонатной. Неустранимая, постоянная (Н_ПОСТ). и некарбонатная виды жесткости (Н_НК) обусловлены хлористыми, сернокислыми и другими некарбонатными солями кальция и магния. Эти виды жесткости вычисляют по разности:

Н_ПОСТ =Н_ОБЩ - Н_ВРН_НК = Н_ОБЩ - Н_К.

Воду с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л называют мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л - средней жесткости, от 7 до 10 мг-экв/л - жесткой, свыше 10 мг-экв/л - очень жесткой.

Вода с жесткостью свыше 10 мг-экв/л часто имеет неприятный вкус. Резкий переход от мягкой к жесткой воде (а иногда и наоборот) может вызвать у людей диспепсические явления при регулярном использовании.

Использование очень жесткой воды ухудшает течение почечнокаменной болезни, способствует появлению дерматитов. При повышенном поступлении в организм кальция с питьевой водой на фоне йодной недоста­точности чаще возникает зобная болезнь. Для питьевых целей предпочита­ют воду средней жесткости, для хозяйственных и промышленных целей - мягкую воду. Исходя из этого, общая жесткость для воды, не подвергаю­щейся специальной обработке, установлена на уровне 7 мг-экв/л.

Цель работы:

1. Оценить качество питьевой воды по показателю жесткости.

2. Сравнить жесткость водопроводной воды до и после использования пищевого фильтра.

3. Оценить жесткость бутилированной питьевой воды.

4. Установить жесткость воды из выбранных студентами источников.

5. Составить сводную таблицу результатов и сделать вывод о качестве образцов воды, поступивших на анализ.

Ход работы

Согласно ГОСТу общую жесткость воды определяют методом ком­плексоно-метрического титрования, основанным на вытеснении эриохрома черного Т из комплекса с ионами кальция и магния более сильным ком-плексоном - этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА).

Эриохром черный Т представляет собой азокраситель, обладающий сопряженной системой двойных связей, обеспечивающей окраску данного соединения (голубой цвет при рН более 8). С ионами кальция и магния это соединение образует комплекс розово-фиолетового цвета.

Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА, трилон Б) - наиболее сильный из известных в настоящее время комплексонов. Количество ио­нов кальция и магния, находящихся в связанном состоянии, определяют титрованием раствора комплекса раствором ЭДТА известной концентра­ции. Поскольку ЭДТА является более сильным комплексоном по сравне­нию с эриохромом черным Т, то последний вытесняется из комплекса с металлами и в точке эквивалентности розовая окраска комплекса исчезает, появляется голубое окрашивание, соответствующее раствору свободного эриохрома черного Т. Комплекс бесцветный.

Приготовление реактивов

Приготовление аммиачного буферного раствора, рН = 11: 10 г хло­ристого аммония растворили в мерной колбе в дистиллированной воде, добавили 50 мл 25-процентного раствора аммиака и довели до 500 мл дистиллированной водой. Буфер хранили в темноте в плотно закрытой колбе.

Приготовление 0,05 М раствора этилендиаминтетрауксусной ки­слоты (ЭДТА): 9,31 г соли ЭДТА (трилона Б) растворили в мерной колбе в дистиллированной воде и довели объем до 1 л. Раствор хранили в холодильнике в плотно закрытой банке.

Приготовление эриохрома черного Т: растёрли в фарфоровой ступке 0,5 г эриохрома черного Т с 50 г поваренной соли до равномерного распределения азокрасителя. Реактив хранили в темной, плотно закрывающейся банке.

Для определения качества воды по показателю ее жесткости были отобраны 11 проб объемом 0.5л.

Номер пробы	Наименование пробы	Место отбора пробы
1	Колодезная вода	г.п.Будогощь
2	Водопроводная вода	д. Лутовенка
3	Речная вода	г. Великий Новгород, р. Волхов
4	Фильтрованная вода	Фильтр «Барьер» г. Великий Новгород
5	Водопроводная вода	г. Великий Новгород
6	Вода из колонки	г. Великий Новгород
7	Минеральная вода(«Солецкая»)	г. Великий Новгород
8	Колодезная вода	д. Горошково
9	Колодезная вода	д. Завал
10	Водопроводная вода	г.Малая Вишера
11	Речная вода	р.Веряжа

Методика определения жесткости воды

Отобрали 10 мл исследуемой питьевой воды в плоскодонную кониче­скую колбу на 100 мл, добавили 1-2 мл аммиачного буфера с рН = 8 и краси­тель эриохром черный Т на кончике шпателя до получения светло-розового окрашивания и титровали 0,1 Н раствором трилона Б до появления голубого цвета раствора. Жесткость воды в мг-экв/л рассчитывали по формуле:

Жесткость(Ж) =(0.1*1000*V)/100

где 0,1 - нормальность трилона Б;

V - объем трилона Б, пошедший на титрование, мл;

1000 - коэффициент пересчета в л;

10 - объем пробы воды, взятой на анализ, мл.

Примеры расчета жесткости воды:

Проба № 1-Колодезная вода. п. Будогощь, V_{Трилона Б} =6.15 мл

Ж=(0,1*1000*6.15)/100=6.15мг-экв/л

Проба №2 – Водопроводная вода, д. Лутовенка, V_{Трилона Б} =3.3мл

Ж=(0,1*1000*3.3)/100=3.3мг-экв/л

Проба №3Речная вода-р.Волхов, Великий Новгород V_{Трилона Б} =1.6мл

Ж=(0,1*1000*1.6)/100=1.6мг-экв/л

Результаты расчетов занесли в таблицу, приведенную ниже, а также дали оценку пробам воды по критерию жесткости.

			Жесткость, мг-экв/л		Оценка качества воды
Номер пробы	Наименование пробы	Место отбора пробы	регламентируемая	По результатам титрования
1	Колодезная вода	г.п. Будогощь	3.5-7	6.15	Средней жесткости
2	Водопроводная вода	д. Лутовенка	3.5-7	3.3	Мягкая
3	Речная вода	г. Великий Новгород, р. Волхов	6	1.6	Мягкая
4	Фильтрованная вода	Фильтр «Барьер» г. Великий Новгород	3.5-7	1.5	Мягкая
5	Водопроводная вода	г. Великий Новгород	3.5-7	1.7	Мягкая
6	Вода из колонки	г. Великий Новгород	3.5-7	5.85	Средней жесткости
7	Минеральная вода «Солецкая»	г. Великий Новгород	3.5-7	17.8	Очень жесткая
8	Колодезная вода	д. Горошково	3.5-7	5.8	Средней жесткости
9	Колодезная вода	д. Завал	3.5-7	7.7	Жесткая
10	Водопроводная вода	г. М.Вишера	3.5-7	5.5	Средней жесткости
11	Речная вода	р.Веряжа	6	3.6	Средней жесткости

Вывод

1)В ходе проведения исследования были изучены и оценены 11 проб воды по критерию жесткости, а также установлена степень риска при ее использовании:

Исследование показало, что пробы № 1, 6, 8,10 соответствуют установленному критерию жесткости для питьевой воды, сюда также можно отнести пробу №2 – источники, откуда были взяты данные пробы, являются пригодными для использования их в качестве источников питьевого водоснабжения.

Вода из пробы №4 –Водопроводная вода г. В. Новгород является мягкой.

Пробы, взятые из открытых источников, показали следующие результаты:

Проба № 3 взята из р. Волхов в г. В. Новгород - мягкая вода

Проба№11 взята из р. Веряжа - вода средней жесткости

Природные источники соответствуют регламентируемой жесткости.

2)В качестве пробы бутилированной воды была взята минеральная вода «Солецкая». Эксперимент показал, что вода является очень жесткой, это можно объяснить тем, что она является минеральной. Частое употребление такой воды может привести к мочекаменной болезни, болезни почек.

3)Провели сравнение жесткости водопроводной воды до и после фильтрации через бытовой фильтр «Барьер»

Водопроводная вода до фильтрации имела жесткость 1.7 мг-экв/л, после фильтрации через бытовой фильтр «Барьер» жесткость установилась на уровне 1.5 мг-экв/л. Можно сделать вывод о том, что бытовые фильтры смягчают воду. В данном примере водопроводная вода изначально была мягкой, и ее дальнейшее смягчение излишне, но там где вода является действительно жесткой бытовые фильтры можно рекомендовать для использования населением.

Лабораторная работа №2

Определение некоторых показателей, характеризующих органолептические свойства воды: прозрачность, цветность, осадок, запах

Органолептические свойства нормируются по интенсивности их восприятия человеком. Это запах, привкус, цветность, прозрачность, оса­док, мутность, температура, примеси (пленка, водные организмы). В данной работе изучены лишь некоторые органолептические свойства, такие как: цветность, прозрачность, запах и осадок.

Цель работы: Изучение и определение некоторых показателей характеризующих органолептические свойства воды, оценка проб по критериям, предъявляемым для питьевых источников.

Для исследования были использованы 11 проб, которые были отобраны для предыдущей работы:

Номер пробы	Наименование пробы	Место отбора пробы
1	Колодезная вода	г.п.Будогощь
2	Водопроводная вода	д. Лутовенка
3	Речная вода	г. Великий Новгород, р. Волхов
4	Фильтрованная вода	Фильтр «Барьер» г. Великий Новгород
5	Водопроводная вода	г. Великий Новгород
6	Вода из колонки	г. Великий Новгород
7	Минеральная вода	г. Великий Новгород
8	Колодезная вода	д. Горошково
9	Колодезная вода	д. Завал
10	Водопроводная вода	г.Малая Вишера
11	Речная вода	р.Веряжа, г.В.Новгород

Прозрачность

Степень прозрачности выражается высотой столба жидкости в см, через который отчетливо виден специальный шрифт. Прозрачностью не менее 30 см должны обладать воды, подаваемые для питьевого водоснабжения без освет­ления. Речные воды, кроме горных, могут иметь прозрачность 25 см. Умень­шение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

Оборудование, материал:

1) цилиндр с плоским дном;

2) шрифт, высота букв которого составляет 2 мм, а толщина линий букв - 0,5 мм;

3) линейка.

Материал - вода водоема.

Ход работы

Исследуемую воду налили в цилиндр, под дно которого подложили на расстоянии 4 см шрифт. Сливали воду до тех пор, пока сверху через слой можно будет отчетливо прочесть этот шрифт. Высоту столба ос­тавшейся воды измерили линейкой.

Цветность

Это природное свойство воды, обусловленное наличием гуминовых веществ, которые придают ей окраску от желтоватого до коричневого цвета. Гуминовые вещества образуются при разрушении органических соединений в почве, вымываются из нее и поступают в открытые водоемы. Поэтому цветность свойственна воде открытых водоемов и резко увеличивается в па­водковый период. Цветность воды определяется в градусах. Вода, имеющая цветность 20 °С, считается бесцветной. Вода, не подвергающаяся перед по­дачей потребителю обесцвечиванию, должна иметь цветность не выше 20 °С.

Оборудование, реактивы, материал:

1. цилиндр на 100 мл;

2. мерные колбы на 1 л;

3. дистиллированная вода;

4) стандартный раствор № 1: 0,0875 г бихромата калия, 2 г сульфата кобальта и 1 мл серной кислоты с плотностью 1,84 г/мл растворили в дистиллированной воде и довели объем до 1 л; раствор соответствует цветности 500 °С;

5)раствор № 2: 1 мл концентрированной H₂SO₄ довели дистиллированной водой до 1 л.

Материал - вода водоема.

Для приготовления хромово-кобальтовой шкалы цветности смешали растворы № 1 и № 2 в цилиндрах в следующих соотношениях (табл. 1).

Таблица 1

Раствор № 1, мл	0	1	2	3	4	5	6	8	10	12	16
Раствор № 2, мл	100	99	98	97	96	95	94	92	90	88	84
Градусы цветности	0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70

Ход работы

Цветность можно определять визуально. Для этого в колориметриче­ский цилиндр налили 100 мл профильтрованной исследуемой воды и, просматривали окраску контрольных растворов сверху вниз, затем находили ци­линдр, окраска жидкости в котором совпадает с окраской воды в цилиндре с исследуемой водой.

При цветности выше 35 ° водопотребление ограничивают.

Запах

Запах оценивается в баллах.

Водой, не имеющей запаха, считается такая вода, запах которой не пре­вышает 2 баллов.

Оборудование, материал:

1. колба с притертой пробкой;

2. коническая колба на 200 мл;

3. часовое стекло;

4. электрическая плитка;

5. термометр.

Материал - вода водоема

Ход работы.

Колбу с притертой пробкой наполнили исследуемой водой на 2/3 ее объема, сильно встряхнули, потом открыли пробку и вдыхали ее запах. Для усиления интенсивности запаха воду подогрели. После этого коническую колбу на 200 мл наполнили исследуемой водой на 1/2 ее объема, закрыли часо­вым стеклом и нагрели до 60 °С. Затем колбу вращательным движением взболтали и, сдвинув стекло, быстро определяли запах.

Символ	Характер запаха
А	Ароматный
Б	Болотный
Г	Гнилостный
Д	Древесный
З	Землистый
П	Плесневый
Р	Рыбный
С	Сероводородный
Т	Травянистый
Н	Неопределенный

Интенсивность запаха определяют по пятибалльной шкале: 0 - запах не ощущается; 1 — запах обнаруживается только опытным исследователем; 2 - запах слабый, обнаруживается потребителем только в том случае, если указать на него; 3 - запах заметный, обнаруживается потребителем и вы­зывает его неодобрение; 4 - запах отчетливый, обращающий на себя вни­мание и делающий воду непригодной для питья; 5 - запах очень сильный, делающий воду совершенно непригодной.

Естественные запахи описывают, придерживаясь следующей терми­нологии.

Чистые природные воды запахов не имеют.

Осадок

Данный критерий качества воды был исследован на примере двух проб, взятых из природных источников:

Проба №3-р.Волхов, г. В. Новгород

Проба №11-р.Веряжа, г.В.Новгород

Взболтанную в бутылке воду налили в цилиндр слоем примерно 30 см и оставили в покое на 1 час, т.к. вода отобрана из открытого водо­ема. Осадок оце­нили количественно (отсутствует, незначительный, заметный, большой) и качественно (песчаный, глинистый, илистый, кристаллический, хлопье­видный). Отметили также цвет осадка.

Большой осадок свидетельствует о загрязнении воды.