Hipoteza: Czy woda ze studni nadaje się do celów spożywczych?
Przed przystąpieniem do badania zespół przygotował informacje o właściwościach i roli wody w przyrodzie.
Informacje uzyskano z Internetu i z różnych książek (zamieszczamy tylko niektóre informacje).
Czysta woda jest cieczą bezbarwną, bezwonną, nietoksyczną i bez smaku. Większość procesów w przyrodzie przebiega przy użyciu wody i w środowisku wodnym. Woda stanowi 2/3 powierzchni kuli ziemskiej, ale zasoby wód słodkich są jednak niewielkie. Istnieją cztery kategorie zanieczyszczeń wody i każda ma odmienny, bezpośredni bądź pośredni wpływ na środowisko. Organiczne pochodzą z rozkładu organizmów roślinnych i zwierzęcych. Nieorganiczne składają się z zawieszonych i rozpuszczonych ciał stałych, jak szlam, sole i różne materiały naniesione do strumienia z ulic czy pól. Toksyczne, to w większości metale ciężkie (Hg, Pb, Cd, Cr) oraz związki chemiczne, które niosą śmierć organizmom żywym, lub przy mniejszym stężeniu zanieczyszczeń, zakłócają ich normalne procesy biologiczne. Termiczne, to „ciepło odpadowe”. Wody jezior i rzek są wykorzystywane do chłodzenia różnych procesów i urządzeń przemysłowych, a następnie odprowadzane jako znacznie cieplejsze do lokalnych rzek.
W zależności od potrzeb, wodę wykorzystuje się:
•Do celów spożywczych i przemysłowych;
•Do rekreacji przy całkowitym kontakcie ciała z wodą (pływanie i nurkowanie):
•Do rekreacji przy częściowym kontakcie ciała z wodą (łowienie ryb);
•Jako środowisko życia chronionych gatunków roślin i zwierząt wodnych;
•Do celów rolniczych (zaopatrywanie w wodę żywego inwentarza, nawadnianie);
•W celach komercyjnych (transport, hydroelektrownie);
W zależności od planowanego przeznaczenia, wody śródlądowe dzieli się w Polsce na trzy klasy.
Klasa I
•Zaopatrzenie ludności w wodę do picia;
•Zaopatrzenie przemysłu spożywczego i innych przemysłów wymagających wody o jakości wody do picia;
•Hodowla ryb łososiowatych;
Klasa II
•Hodowla ryb z wyjątkiem łososiowatych;
•Zaspokajanie potrzeb hodowli zwierząt gospodarskich;
•Urządzenie zorganizowanych kąpielisk;
•Cele rekreacyjne i uprawianie sportów wodnych.
Klasa III
•Zaopatrywanie zakładów przemysłowych, z wyjątkiem zakładów wymagających wody o jakości wody do picia;
•Nawadnianie terenów rolniczych, wykorzystywanych do upraw ogrodniczych oraz do upraw pod szkłem;
Wodę do badań pobraliśmy ze studni znajdującej się na posesji koleżanki.
pH wody
Podbudowa teoretyczna przygotowana przez uczniów biorących udział w konkursach chemicznych.
Woda (H2O) zawiera jony H+ (jony wodorowe) jak i jony OH- (jony wodorotlenowe). Iloczyn stężenia jonów (H+)i (OH-) w wodzie jest stały i wynosi 10-14. pH jest miarą stężenia jonów H+ w roztworze i można je obliczyć w następującej zależności: pH = -log(H+)
gdzie (H+) oznacza stężenie jonów wodorowych.
Punktacja Ocena jakości Fosforany (mg/l)
5.Doskonała 0 -1
4.Dobra 1-4
3.Odpowiednia 4-10
2.niska >10
Odczyn roztworu może się zmieniać w przedziale od 0 do 14. Czysta woda (zdemineralizowana) zawiera jednakową ilość jonów H+ i OH- i jest roztworem obojętnym, o wartości pH równej 7. Jeżeli próbka zawiera więcej jonów H+ niż OH- to uważa się za kwaśną i ma wówczas wartość pH mniejszą od 7. Jeżeli próbka zawiera więcej jonów OH- niż H+, uważa się ja za zasadową i posiada ona wartość pH większą niż 7. Zmiana pH o jedną jednostkę oznacza 10-krotną zmianę kwasowości (zasadowości) próbki.
Przebieg pomiaru wartości pH
1. Przepłucz probówkę wodą destylowaną. Jeżeli ręce będą stykały się z wodą, włóż rękawice.
2. Napełnij probówkę wodą ze studni.
3. Zanurz w wodzie z probówki papierek wskaźnikowy.
4. Otrząśnij nadmiar wody z papierka, odczekaj kilka sekund, porównaj barwę papierka ze skalą na opakowaniu i odczytaj wartość pH.
5. Zanotuj wartość pH.
6. Wykonaj badania kilku próbek.
7. Wykonaj badania kilku próbek.
Punktacja Ocena jakościowa pH
5.doskonała 6,5 - 7,5
4.dobra 6,0 -6,5; 7,5 -8,0
3. odpowiednia 5,5 -6,0; 8,0 -8,5
2. niska <5,5;>8,5
Obserwacje: Papierek wskaźnikowy nie zmienił zabarwienia-zachował żółty kolor.
Wniosek:
Badana próbka wody miała odczyn zbliżony do obojętnego. Wodzie przyznaliśmy 5 punktów i uznaliśmy ją jako doskonałą.
Oznaczanie zawartości fosforu całkowitego.
Podbudowa teoretyczna: przed wykonaniem doświadczenia, koleżanka przekazała informacje o związkach fosforu w wodzie.
Na fosfor całkowity składa się fosfor organiczny i nieorganiczne fosforany. Fosfor organiczny wchodzi w skład żyjących roślin i zwierząt. Nieorganiczne fosforany występują w postaci jonów (H2PO4 - -dwuwodorofosforany, HPO4 2- -wodorofosforany, PO4 3- -jon fosforanowy), które związane są z cząsteczkami gleby oraz fosforanów wchodzących w skład środków piorących. Fosfor jest podstawowym pierwiastkiem niezbędnym do życia; jest on pożywieniem roślin niezbędnym dla ich wzrostu i podstawowym pierwiastkiem w reakcjach metabolizmu niezbędnym do życia; jest on pożywieniem roślin niezbędnym dla ich wzrostu i podstawowym pierwiastkiem w reakcjach metabolizmu roślin i zwierząt. W wielu wodach stężenie fosforu jest niskie. Niedobór ten może być tłumaczony łatwością, z jaką wbudowuje się on do związków organicznych i cząsteczek gleby. Każdy niezwiązany fosfor występuje w postaci nieorganicznych fosforanów i jest gwałtownie wchłaniany przez glony i większe rośliny wodne. Glony potrzebują do życia niewiele fosforu; jego nadmiar powoduje intensywny wzrost glonów, zwany zakwitem glonów. Jest to zjawisko kulturowej eutrofizacji – wody zbiorników wodnych mają wówczas kolor zielonego groszku.
Pomiar zawartości całkowitego fosforu.
Wszystkie szklane naczynia, które będą użyte do pomiaru zawartości całkowitego fosforu, powinny być przepłukane kwasem. Należy najpierw zanurzyć je przy użyciu szczypiec w rozcieńczonym kwasie solnym (HCL), a później dokładnie opłukać wodą destylowaną. Naczynia te można dotykać tylko przez rękawice ochronne. Na oczy nałożyć okulary ochronne
Opis wykonania doświadczenia:
1. Probówkę z tworzywa przepłukać kilkakrotnie badaną próbką a następnie napełnić do poziomu czarnej kreski oznaczającej 5 ml.
2. Dodać 5 kropli odczynnika Phospate -1 i ostrożnie wymieszać.
3. Małą probówkę umieścić w zagłębieniu opakowania i wlać 6 kropli odczynnika Phospate -2.
4. Papierek testowy zanurzyć na 15 sekund w przygotowanym roztworze (duża probówka). Nadmiar cieczy strzepnąć.
5. Następnie pasek testowy umieścić na 15 sekund w małej probówce. Nadmiar cieczy strzepnąć. Po 1 minucie należy porównać papierek ze skalą barw na opakowaniu. Jeżeli aniony fosforanowe są obecne, papierek zabarwi się na kolor niebiesko –zielony.
6. Ocenę jakości można przeprowadzić posługując się skalą.
7. Obserwacje:
8. Papierek zabarwił się na kolor podobny na skali barw określający 4 -10 mg/l fosforanów. Wnioski:
9. Uwzględniając powyższą skalę -badaną próbkę wody należy uznać jako odpowiednią.
Oznaczanie zawartości azotanów (NO2 -, NO3 -)
Podbudowa teoretyczna: Azot jest pierwiastkiem pokarmowym żyjących roślin i zwierząt, niezbędnym do tworzenia białka.
W ekosystemach wodnych azot jest obecny pod wieloma różnymi postaciami. W przyrodzie występuje najczęściej w postaci cząsteczek (N2) i stanowi 78% powietrza. W formie cząsteczkowej (N2) azot nie jest przyswajalny przez większość roślin wodnych. Niebieskozielone glony (sinice), dające początek zjawisku zakwitu glonów, mogą przyswajać azot w jego formie cząsteczkowej (N2) i przetwarzają go w użyteczne dla wzrostu roślin wodnych formy azotu –amoniak (NH3) i azotany (NO2 -, NO3-). Rośliny wodne pobierają amoniak i azotany poprzez swoje korzenie. Natomiast zwierzęta wodne konsumują rośliny wodne i zamieniają białko roślinne w białko zwierzęce lub żywią się innymi organizmami wodnymi, które żerują na roślinach. W chwili gdy roślina lub zwierzę ginie, bakterie rozkładają cząsteczki białka uwalniając amoniak, będący ostatecznym produktem rozkładu. Amoniak jest następnie utleniany tlenem przez bakterie wyspecjalizowane w tworzeniu azotanów (NO2 -, NO3-). Wysokie stężenie azotanów zagrażają zdrowiu ludzi, a nawet życiu. Z nich powstają rakotwórcze związki –nitrozoaminy. Szczególne niebezpieczeństwo azotany stanowią dla małych dzieci. Przy udziale azotanów tworzy się utleniona forma hemoglobiny – methemoglobina, nie mająca zdolności przenoszenia tlenu.
Test na azotany
1. Przepłucz probówkę wodą destylowaną, a następnie wlej do niej 10 ml próbki.
2.Pamiętaj o włożeniu rękawic ochronnych.
3.Pola wskaźnikowe testu zanurz w badanym roztworze na 1-2 sekundy.
4.Po wyjęciu testu wstrząśnij
5.Odczekaj około 1 minuty i porównaj zabarwienie twojego paska z wzorcową skalą barw.
6.Odczytaj wynik.
Obserwacje: Pola wskaźnikowe testu zabarwiły się na kolor podobny przy wzorcowej skali barw w przedziale 5,01 -7,00 NNO3 mg/l.
Wniosek:
1. W badanej próbce stwierdziliśmy obecności azotanów.
2. Woda nie powinna być używana do celów spożywczych.
Tlen rozpuszczony tlen w wodzie
Tlen jest niezbędny do utrzymania dobrego stanu jezior i rzek. Obecność tlenu w wodzie jest objawem korzystnym, natomiast jego brak świadczy o znacznym zanieczyszczeniu wody. Zawartość tlenu w rzekach i zbiornikach wodnych może się zmieniać. W strumieniach górskich o bystrych prądach woda jest dobrze natleniona. W tych wodach występują ryby łososiowate oraz wodne owady pobierające życiodajny tlen z wody za pomocą oskrzeli.
Zestaw do pomiaru stężenia rozpuszczonego tlenu:
• Butelka z korkiem 250 ml
• Dwie strzykawki 2 ml
• Strzykawka 10 ml
• Kolba miarowa 100 ml
• Kolba stożkowa 250 ml
• Łyżeczka 1 szt.
• Pipetka z gumką 1 szt.
• Rękawice gumowe 1 kpl.
• Dwie butelki z ciemnego szkła 50 ml
• Butelka z korkiem 500 ml
• Butelka z korkiem 100 ml
• Kolba miarowa 500 ml
Odczynniki:
• Siarczan manganu II 20,76 g
• Wodorotlenek sodu 25 g
• Jodek potasu 7,5g
• Kwas amidosulfonowy (NH2SO2OH) 1 ml
• Skrobia 5 g
• Tiosiarczan sodu (Na2CO3) 3,125 g (dwie fiolki)
• Węglan sodu 5 g
• Chloroform 5 g
• Woda destylowana 11
Sporządzanie roztworów
Roztwór A – siarczan(VI)manganu (II)
20,76 g MnSO4 (zawartość fiolki ) rozpuścić w 40 cm3 świeżo przegotowanej wody destylowanej.
Roztwór B –roztwór alkaliczny, roztwór jodku potasu.
25 g NaOH (fiolka zestawu) rozpuścić w świeżo przegotowanej i ostudzonej wody destylowanej.
Roztwór C
3,125 g Na2S2O3 rozpuścić w świeżo przegotowanej wodzie destylowanej i dopełnić w kolbie miarowej do 500cm3.
Roztwór D
Około 1/5 zawartości fiolki skrobi zalać letniej wody destylowanej i wymieszać. Do mieszaniny dodać 100cm3 wrzącej wody destylowanej, wymieszać i gotować przez kilka minut.
Pomiar zawartości rozpuszczonego tlenu.
1. Otwórz butelkę z wodą (0,5dm3) i dodaj łyżeczkę kwasu amidosulfonowego.
2. Ponownie zamknij butelkę korkiem i przytrzymując go palcem obróć butelkę 15 -20 razy, aż osad ulegnie rozpuszczeniu. Jeżeli osad nie rozpuści się zupełnie, dodaj do butelki drugą łyżeczkę kwasu amidosulfonowego, aż do zupełnego rozpuszczenia.
3. Odmierz 100ml roztworu do kolby miarowej i przelej go do kolby stożkowej.
4. Do strzykawki 10 ml nabierz roztworu tiosiarczanu sodu (roztwór C). Podobnie jak poprzednio, usuń ze strzykawki pęcherzyki powietrza.
5. Trzymaj kolbę stożkową w jednej ręce, a drugą ręką wkraplaj ze strzykawki, kropla po kropli, roztwór tiosiarczanu sodu. Roztwór tiosiarczanu należy dodawać powoli i potrząsać kolbą po każdej kropli. Uważaj! aby roztwór w kolbie nie wylał się w czasie jej potrząsania.
6. Kiedy barwa roztworu w kolbie zmieni się na jasnosłomkową, przerwij dodawanie roztworu tiosiarczanu. Bardzo ostrożnie odłóż strzykawkę, tak aby nie wylała się jej zawartość.
7. Następnie za pomocą pipety z gumką dodaj do kolby 30 kropli roztworu skrobi (roztwór D).
8. Potrząśnij kolbą, aż barwa zmieni się na niebieską lub granatową.
9. Ponownie do kolby z roztworem dodaj, kropla po kropli, roztwór C (roztwór tiosiarczanu sodu), do momentu aż barwa zniknie.
JEST TO PUNKT KOŃCOWY MIARECZKOWANIA.
10. Zanotuj całkowitą ilość zużytego tiosiarczanu. Jest ona równa sumarycznej objętości roztworu tiosiarczanu dodanej przed i po dodaniu do kolby roztworu skrobi.11. Dla obliczenia ilości rozpuszczonego tlenu w mg/l należy objętość zużytego roztworu tiosiarczanu sodu pomnożyć przez 2. Jeżeli objętość zużytego tiosiarczanu oznaczysz jako „X” i jest to wartość równoważna ilości miligramów rozpuszczonego tlenu w 0,5 litra wody, to 2 X ml tiosiarczanu sodu odpowiada ilości rozpuszczonego tlenu w mg/l.
12. W celu określenia rzeczywistego stopnia nasycenia wody tlenem, otrzymany wynik należy pomnoży przez odpowiedni współczynnik korygujący.
Ciśnienie atmosferyczne w mm Hg Współczynnik korygujący
775 1,02
760 1,00
745 0,98
730 0,96
714 0,94
699 0,92
13.Podstawowym źródłem tlenu w wodzie jest atmosfera, z której dyfunduje do powierzchniowych warstw wody, aż do osiągnięcia stopnia nasycenia (stężenia) zależnie od temperatury i ciśnienia atmosferycznego
Odczytanie wyników:
• Ciśnienie atmosferyczne 730 mm Hg
• Temperatura 20 0C
• Zużycie tiosiarczanu sodu 4 cm3
Obliczenia: 4 x 2 = 8 mg tlenu/L Współczynnik korygujący: 8 x 0,96 = 7,68 mg tlenu/L .
Punktacja Ocena jakościowa Stopień nasycenia %
5. doskonała 91 - 110
4. dobra 71 -90: >110
3.odpowiednia 51 – 70
2. niska <50
Wnioski:
1.Uwzględniając skalę punktową - badaną wodę należy uznać jako odpowiednią (3 pkt).
2. W temperaturze 20 0C i przy ciśnieniu 730 mm Hg należałoby oczekiwać wyższego stopnia nasycenia rozpuszczonym tlenem.
3. W wodzie może się coś znajdować co zużywa tlen.
4. Woda ze studni nie powinna być używana do celów spożywczych bez przegotowania.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz