Алексеева Н.И. 30 ноября 2000 10:36:52

**************Ecological Cooperation Project*****************
* monitor@fadr.msu.ru http://fadr.msu.ru/ecocoop/monitor *
*************************************************************

----- Original Message -----
From: Kravchenko M.V.
To: Ecocoop Conference-Monitor
Sent: Wednesday, November 01, 2000 12:38 PM
Subject: Конференция 2000

ПРОВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Неделько Юлия, ученица 9 класса
- Общеобразовательная средняя школа ? 7 г. Сосновый Бор, Ленинградская
область
Руководитель работы: учитель биологии Алексеенко З.А.

В настоящее время окружающая среда все больше влияет на состояние здоровья
человека, особенно на детей. Ухудшение санитарно-гигиенического состояния
окружающей среды сопровождается существенным снижением качества питьевой
воды. Следствием чего увеличивается число желудочно-кишечных заболеваний,
заболевания щитовидной железы, дифтерии, появление кариеса, все больше
регистрируются случаи нарушения обмена веществ и др.
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном
отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные
органолептические (запах, привкус, цветность и мутность) свойства. Поэтому
перед употреблением вода предварительно соответствующим образом
подготавливается. В городских условиях подготовкой воды занимается "фабрика
воды" - водопроводная станция.
Качество водопроводной воды должно соответствовать гигиеническим нормативам
содержания вредных веществ в питьевой воде [1]. Контроль за качеством
подготовленной питьевой воды осуществляется систематически государственной
санитарно-эпидемилогической службой города только в части эпидемических и
органолептических показателей. В этой связи целью настоящей работы являлось
проведение анализа элементного состава питьевой воды с целью подготовки
экспериментальных материалов для составления, в дальнейшем, экологического
паспорта школы.
В данной работе силами учащихся школы выполнялись все подготовительные
работы по отбору проб воды, а собственно анализ химического состава этих
проб были выполнены в НИИ физики Санкт-Петербургского государственного
университета. В качестве объекта исследований были выбрана питьевая вода,
которая поступает в школу из городской водопроводной сети. Для проведения
анализа элементного состава были выбраны следующие пробы воды:
- вода сырая, отстоянная и затем отфильтрованная (проба 1),
- вода кипяченая, отстоянная и затем отфильтрованная (проба 2),
- вода сырая, неотстоянная (проба 3),
- вода кипяченая, неотстоянная (проба 4).
Объем каждой пробы воды составлял 100 мл. Для отбора проб воды использовался
комплект лабораторной стеклянной химической посуды: кварцевые стаканы
емкостью 500 мл и 200 мл с нанесенными на их гранях мерными делениями, колбы
с притертыми пробками, стеклянная воронка, многослойные бумажные фильтры и
спиртовка. Транспортировка приготовленных проб воды осуществлялась в
стеклянной таре емкостью 150 мл, снабженная плотно закрывающейся крышкой.
Перед проведением отбора проб вся стеклянная посуда подвергалась горячей
стерилизации. Отбор и обработка проб проводились по методике лаборатории
физики аэрозолей..
Все четыре подготовленные пробы воды отправлялись в НИИ физики
Санкт-Петербургского государственного университета, где в лаборатории физики
аэрозолей на рентгеновском анализаторе МЕКА-1044 проводился их элементный
анализ.
Для определения первого обобщенного показателя качества питьевой воды - ее
водородного показателя pH - использовалась проба 3 (сырая неотстоянная
вода). Определение величины показателя pH производилось с помощью теста
"Экопротект" из комплекта экологической набор - лаборатории "Пчелка-У" [2],в
соответствии с методикой этого комплекта.
Величина второго обобщенного показателя питьевой воды- общая жесткость g -
определяется путем суммированием величин концентрации в воде элементов
кальция (Ca) и магния (Mg): g = (m / m) Ca + (m / m) Mg ,
где: m - концентрация химического элемента в пробе воды и m - значение
молекулярной массы этого элемента. Измерения проводились с использованием
ядерно-физических (нейтронно-активационного и рентгенно-флуоресцентного)
методов.

Как следует из результатов, ни в одной из проб не зарегистрировано
присутствие в питьевой воде очень важных для жизнедеятельности человека
химических элементов - фтора (F) и йода (I).
Предполагая, что чувствительность ядерно-физических методов для регистрации
концентрации этих элементов может быть недостаточной, было принято решение
провести уточнение содержания в питьевой воде элементов F и I. С этой целью
было предложено использовать гидрохимический метод анализа элементного
состава воды.
Для проведения такого анализа два экземпляра пробы 3 (сырая неотстоянная
вода) отправлялись в НИИ химии Санкт-Петербургского государственного
университета, где в лаборатории гидрогеологии, с использованием
гидрохимического метода, определялось наличие в воде F и I и их
концентрация.

Из полученных результатов анализа проб питьевой воды следует, что
ее элементный состав может быть охарактеризован следующими показателями:
Элементы 1 класса опасности.
Во всех пробах воды отмечено только наличие "следов" ртути (Hg).
Зарегистрированные в этом случае концентрации этого элемента значительно
ниже величины погрешности измерений и поэтому не могут быть определены
количественно.
Элементы 2 класса опасности.
Во всех пробах воды зарегистрировано:
- значительное (более чем на порядок) превышение норм ПДК по алюминию (Al),
- незначительное (в пределах погрешности измерений) превышение норм ПДК по
кремнию (Si) и селену (Se),
- содержание свинца (Pb), соответствующее норме ПДК,
- "следы" ниобия (Nb) и вольфрама (W), концентрация которых значительно ниже
величины погрешности измерений.
Зарегистрированная концентрация остальных элементов 2 группы
опасности -значительно ниже норм ПДК.
Элементы 3 класса опасности.
Во всех пробах воды зарегистрировано:
- весьма значительное (на полтора порядка и более) превышение норм ПДК по
хлору (Cl),
- значительное (более чем в два раза) превышение норм ПДК по магнию (Mg),
- превышение, в пределах погрешности измерений, норм ПДК по хрому (Cr).
Зарегистрированная концентрация остальных элементов 3 группы опасности
существенно ниже норм ПДК.
Зарегистрированные в пробе исследуемой воды концентрации элементов фтора (F)
и йода (I), равные соответственно 0,005 и 0,001 мг/л, на три порядка ниже
допустимых норм ПДК и поэтому могут расцениваться только как наличие
"следов" этих элементов в питьевой воде. Несмотря на то, что фтор относится
ко 2 классу опасности химических элементов, наличие его в питьевой воде,
также как и йода, относящегося к 4 (безвредному) классу опасности,
необходимо для нормальной жизнедеятельности человеческого организма,
особенно детского.
Результаты оценки обобщенных показателей химического состава питьевой воды,
свидетельствуют, что:
- величина водородного показателя pH = 5,0 + 0,5 близка к значению ПДК и,
следовательно, исследуемая питьевая вода по своему химическому составу почти
нейтральна,
- значение показателя общей жесткости воды g = 2 - 3 ммаль / л, практически
одинаковое для всех проб воды, существенно ниже допустимого уровня.
Известно, что наименее минерализованными водами являются атмосферные осадки.
Как следует из результатов исследования химического состава атмосферных
осадков (снега) в районе города Сосновый Бор, описанных в работе [4],
величина показателя жесткости снежной воды не превышает значения g = 1 ммоль
/ л. Поэтому зарегистрированный в настоящей работе показатель жесткости воды
g = 2 - 3 ммоль / л, свидетельствует о сравнительно низкой минерализации
исследуемой питьевой воды.
Из проведенного анализа результатов измерений элементного состава питьевой
воды в школе следует, что:
Зарегистрированная концентрация элемента 1 класса опасности - ртути -
значительно ниже величины погрешности измерений и поэтому может быть
классифицирована как наличие "следов" этого элемента.
Наличие избыточной концентрации многих элементов 2 и 3 класса опасности
характерно для источников природных вод северо-западного региона России.
Высокий уровень концентрации хлора может быть объяснено только процессом
интенсивного хлорирования при биохимической обработке воды перед ее подачей
в водопроводную сеть города.
Питьевая вода водопроводной сети характеризуется отсутствием в ней весьма
важных для жителей города, особенно для детского организма, химических
элементов - фтора и йода.
Зарегистрированные значения обобщенных показателей качества воды -
водородного параметра pH и общей жесткости g - свидетельствуют, что
исследуемая питьевая вода по своему химическому составу практически
нейтральна.

Литература
1. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных
систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и
нормы.
Сан ПиН 2.1.4.559 - 96.- М.: Минздрав РФ, 1996. - 134 с.
2. Паспорт и технические характеристики набор-лаборатории "Пчелка-У".- СПб.:
АО НПП "КРИСМАС+", 1997. - 28 с.
3. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды.
Глава 1.3. Нормативы контроля параметров вод. - СПб.: изд. "Экометрия",
1998.- 851 с.
4. Андреев С.Д., Ивлев Л.С., Кудряшов В.И. и др. Аэрозольные исследования в
районе Санкт-Петербурга, включая восточную часть Финского залива. //
Экологические вести. - 1999. - ? 1. - С. 55-60.

Carrying out the element analysis of consumption water

Julia Nedelko, student of the ninth form
- Secondary school ? 7, Sosnovy Bor, Leningrad region
Master of work: biology teacher Z.A. Alekseenko

Annotation
Water quality of water-supply must meet the hygienic norm of harmful
substances content. In particular, consumption water composition must be
safe. This work is dedicated to the element composition analysis of
consumption water fed to school from the town supply and determination of
generalized indices of its quality, i.e. hydrogenous parameter and general
water hardness.
Carrying out the water chemical analysis demands rather complicated
laboratory equipment and therefore all the preparatory work of selection of
water samples was fulfilled in this school but the determination of element
composition of these samples was carried out in St. Petersburg State
University where nuclear-physical and hydrochemical analysis method can be
used.
The samples of unboiled and boiled water were chosen as investigation
objects. One sample of unboiled water and one sample of boiled water were
analysed. Two other analogous samples were held beforehand in a dark room
for five days.
From the obtained results it follows:
- the registered mercury concentration in all the consumption water samples
(mercury is the first class danger element) is much lower than the
measurement inacuracy value and it can be qualified as presence of signs of
the element;
- excessive concentration of the elements of the second and third class
danger is typical for the sources of natural water in the North-West region
of Russia;
- the high concentration of chlorine in all the water samples can be
explained by the extensive chlorination of water during its biochemical
treatment before feeding it into the town water-supply;
- the consumption water of the town water-supply is characterized by the
absence of chemical elements like fluorine and iodine which are rather
important for vital activity of human, especially for children;
- the registered values of generalized qualitative indices of water, the
water-supply parameter and general hardness show that the investigated
consumption water by its chemical composition is practically neutral.