В статье автор рассматривает результаты проведенного химического анализа воды некоторых рек Калининградской области. Эти данные могут использовать учителя химии, биологии и экологии для своих уроков, а также ученики при подготовке докладов на различные химические и биологические темы.
Ключевые слова: Калининградская область, реки, проба воды, слабая муть, сульфат-ионы, хлорид-ионы, нитрат-ионы, трехвалентное железо, река, исследуемая вода.
Человек живёт в определённой окружающей среде. Загрязнение делает его больным, угрожает жизни, грозит гибелью человечества.
Д. С. Лихачёв
Значение воды в целом очень велико. Вода — самое распространённое вещество на земле: приблизительно три четверти планеты покрыто океанами, морями, внутренними водами и ледниками. Одним из самых популярных источников внутренних вод являются реки. Речная вода является главным источником пресной воды. Поэтому вода в реках должна быть надлежащего качества.
Цель исследовательской работы: изучение химического состава воды некоторых рек Калининградской области.
Гипотеза: реки Калининградской области достаточно сильно загрязнены
Методы исследования: теоретический (сбор информации по теме, обобщение), практический (проведение качественного и количественного химического анализа)
Актуальность исследования: реки несут огромную роль в жизни человека, ведь именно они являются надежным источником питьевой воды
Практическая значимость: результаты исследования смогут использовать экологи, чтобы предотвратить загрязнение воды в реках.
Объект исследования: пробы воды с рек Калининграда и Калининградской области
Предмет исследования: химический состав воды во взятых пробах.
Калининградская область богата реками, и поэтому я решил исследовать их химический состав.
Общее количество рек в области достигает до приблизительно 4610 рек, а длина около 12.720 км. В своей работе проанализируем химический состав трёх речек: Преголя (река занимает почти всю территорию Калининградской области, её общая протяженность около 123 км, берёт начало на слиянии Инструча и Анграпы в г. Черняховске, а заканчивается впадением в Куршский залив в Полесске.), Прохладная (занимает территорию области, берёт своё начало в Правдинском районе и заканчивается впадением в Калининградский залив у посёлка Ушаково) и Корневку (река берёт начало в Польше и заканчивается впадением в реку Прохладную) [1].
Наиболее распространёнными загрязнителями являются железо, сульфаты, хлориды, нитраты, орган. соединения и др. В работе был проведен качественный анализ на определение сульфат-ионов, хлорид-ионов, нитрат-ионов, катионов трехвалентного железа. Также была определена кислотность в пробах воды и физические свойства (прозрачность и наличие запаха).
Для химического анализа воды были отобраны пробы воды из трёх рек: Преголя, Корневка и Прохладная. Чтобы отобрать воду я подготовил четыре ёмкости для анализов емкость для анализов. Пронумеровал их: 1 — Преголя (проба 1, у Хлебозавода), 2 –Преголя (проба 2, у парка), 3 — Прохладная, 4 — Корневка.
Для начала определим физические свойства воды. Для этого в пробирку нальём воду из проб (приблизительно, 2/3 объема исследуемой водой, плотно закроем пробкой и сильно встряхнём). Затем открыть пробирку и отметить характер и интенсивность запаха, пользуясь таблицей 1. [1] Результаты исследования внесены в таблицу 2.
Таблица 1
|
Характеристика запаха |
Интенсивность запаха |
|
Отсутствие ощутимого запаха |
0 |
|
Очень слабый запах не замечается потребителями, только специалистами |
1 |
|
Слабый запах, обнаруживается потребителями |
2 |
|
Запах легко обнаруживается |
3 |
|
Отчётливый запах — неприятный |
4 |
|
Очень сильный запах |
5 |
Далее, определим прозрачность воды. Для опыта нужен плоскодонный стеклянный цилиндр диаметром 2–2,5 см, высотой 30–35 см. Цилиндр установить на печатный текст и вливать исследуемую воду, следя за тем, чтобы можно было читать через воду текст. Отметить, на какой высоте будет виден шрифт. Измерить высоты столбов воды линейкой. [1]. При прозрачности 20–30 см высоты водного столба вода признается слабо мутной, 10–20 см — мутной, менее 10 см — очень мутной.
Затем, определим pH-фактор среды в пробах. Для этого возьмём с помощью пипетки перельём воду из проб в пробирки. Добавим по каплям лакмус в пробирки с речной водой. Заметим, что среда в пробирках слабощелочная, почти нейтральная. В природных водах рН колеблется в пределах от 6,5 до 9,5. Норма — 6,5–8,5. [3]. Меньше 7 — кислая (6–7 — слабокислая), больше 7 щелочная (7–8 — слабо щелочная). Занесём результаты в таблицу 2.
Рис. 1. pH-фактор — среда раствора
Таблица 2
Химический анализ воды
|
Характеристики воды |
Пробы воды |
|||
|
Проба 1 (р. Преголя, у хлебозавода) |
Проба 2 (р. Преголя, у парка) |
Проба 3 (р. Прохладная) |
Проба 4 (р. Корневка) |
|
|
Степень прозрачности |
Слабо мутная |
Слабо мутная |
Слабо мутная |
Слабо мутная |
|
pH-фактор среды |
Слабо щелочная (7–8) |
Слабо щелочная (7–8) |
Слабо щелочная (7–8) |
Слабо щелочная (7–8) |
|
Запах и его интенсивность |
2 (слабый запах) |
2 (слабый запах) |
0 |
0 |
Определение содержания сульфат-ионов SO 4 2- . К 5мл исследуемой воды нужно добавить 4 капли разбавленной соляной кислоты и столько же капель 5 %-ного раствора хлористого бария, а затем нагреть. Если вода содержит сульфаты, то появляется слабая муть или выпадает осадок:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 =BaSО 4 ↓+ 2NaCl. [5]
Рис. 2. Содержание сульфат-ионов
Таблица 3
Содержание сульфат - ионов
|
Проба воды |
Внешний вид |
Доля сульфатов |
|
Проба 1 |
Слабая муть |
10–100 мг/л |
|
Проба 2 |
Слабая муть |
10–100 мг/л |
|
Проба 3 |
Слабая муть |
10–100 мг/л |
|
Проба 4 |
Слабая муть |
10–100 мг/л |
Затем, с помощью следующей методики определим содержание хлорид-ионов. К 5мл исследуемой воды надо прибавить 3 капли нитрата серебра, подкисленного азотной кислотой. Появление осадка или мути указывает на наличие хлорид-ионов: AgNO 3 +NaCl = ↓AgCl+ NaNO 3 [4]. Результаты исследования занесены в таблицу 4.
Рис. 3. Содержание хлорид-ионов
Таблица 4
Содержание хлорид- ионов
|
Проба воды |
Внешний вид |
Доля хлоридов |
|
Проба 1 |
Большой объёмистый осадок |
Больше 100 мг/л |
|
Проба 2 |
Сильная муть |
10–50 мг/л |
|
Проба 3 |
Сильная муть |
10–50 мг/л |
|
Проба 4 |
Слабая муть |
1–10 мг/л |
Определение ионов трёхвалентного железа. К 5 мл природной воды нужно добавить 1–2 капли концентрированной соляной кислоты и 5 капель раствора роданида аммония NH 4 CNS. В присутствии соединений трехвалентного железа раствор окрашивается в красный цвет, характерный для роданида железа.
FeCl 3 + 3NH 4 CNS= Fe(CNS) 3 + 3NH 4 Cl. [4] Результаты исследования занесены в таблицу № 5
Рис. 4. Содержание ионов трёхвалентного железа
Таблица 5
Содержание ионов трёхвалентного железа
|
Проба воды |
Внешний вид |
Доля ионов трёхвалентного железа |
|
Проба 1 |
Желтовато-красный |
0,4–1 мг/л |
|
Проба 2 |
Желтовато-красный |
0,4–1 мг/л |
|
Проба 3 |
Слабо-желтовато-зелёный |
0,05–0,4 мг/л |
|
Проба 4 |
Желтовато-красный |
0,4–1 мг/л |
Определение нитратов. Делается это по следующей методике: к исследуемой воде добавляют несколько кристалликов хлорида аммония и кипятят 2–3 минуты. После этого к 5мл воды, осторожно по стенке пробирки, прилить около 1 мл реактива, кислоты; если вода содержит нитраты, то появится синее окрашивание. Эта реакция очень чувствительна и позволяет обнаружить даже незначительные примеси нитратов [4]. Нитраты во всех пробах воды отсутствуют.
Таким образом, проделанная автором работа позволяет сделать следующие выводы, что выбранные реки довольно загрязнены. Самой загрязнённой рекой по результатам исследования является река Преголя, а наименее загрязнённой рекой является река Корневка. Вероятно, это связано с тем, что река Преголя располагается рядом с различными промышленными предприятиями, а река Корневка является речкой, протекающей в лесу.
Осталось исследовать вопрос: «Влияет ли сезонность на загрязнение рек Калининградской области?» и продолжить исследования весной-летом-осенью 2023 года.
Литература:
- Природа Калининградской области. Водные объекты. Родники. Озера. Реки; [справочное издание] «Исток», некоммерч. фонд соц, культур, образов. и экологических проектов; авт. проекта и сост В. А. Медведев; ред.: К. В. Тылик, В. В. Малащенко. Калининград: Исток, 2019. —104 с.: фот. — 1000 экз. — Б.ц.
- J. E. Andrews, P. Brimblecombe, T. D. Jickells, P. S. Liss — «An introduction to environment chemistry»
- Мансурова, С. Е. Кокуева Г. Н. Следим за окружающей средой нашего города: школьный практикум 9–11 классы / С. Е. Мансурова, Г. Н. Кокуева. — М.: Владос, 2001. — 112с.
- Габриелян, О. С. Химия 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений / О. С. Габриелян. — Москва: Дрофа,2008. — 270с.
- Меденцев, Н. А. Меденцев А. А. Химия 8 класс: учебное пособие для общеобразовательных и начальных профессиональных учебных заведений / Н. А. Меденцев, А.А Меденцев — Томск: Издательство Томского университета, 2001. — 68с.
