Уникальное вещество — вода. Какую воду мы пьем? Жесткость воды и водородный показатель, их определение и изменение в домашних условиях



Введение

Вода — одно из самых уникальных и распространённых веществ на Земле. Советский учёный В. И. Вернадский придавал особое значение воде как водородистому минералу, замечая, что «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 её бы не заключало. Всё земное вещество ею проникнуто и охвачено».

Без воды невозможно существование живых организмов. Общее количество воды в организме составляет от 55 % до 65 % в зависимости от веса тела. Почти все биохимические реакции в живой клетке — реакции в водных растворах. Вода жизненно важна для организма как универсальный растворитель и смазывающее вещество, она обеспечивает транспортирование питательных веществ и продуктов метаболизма. Она также играет роль в регулировании температуры тела.

Актуальность : вода — незаменимый питательный элемент в жизнедеятельности организма. Ни у кого не вызывает сомнений необходимость присутствия воды в повседневном рационе. Ее недостаточное потребление может вызвать смерть быстрее, чем отсутствие любого другого питательного вещества. От качества потребляемой воды зависит красота, молодость, здоровье и продолжительность жизни человека. Поэтому очень важно изучать качество водопроводной питьевой воды, эффективность ее очистки не только в промышленных, но и домашних условиях.

Целью исследования является изучение качества водопроводной воды до и после очистки в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу.
2. Провести опрос с целью определения отношения населения к качеству воды.
3. Провести оценку вкусовых качеств воды разного вида очистки при участии фокус-группы.
4. Проверить качество воды с помощью бытового анализатора.
5. Проверить жесткость и pH воды с помощью доступных методов.
6. Проверить эффективность доступных способов фильтрации воды.
7. Сделать лабораторный анализ качества водопроводной и фильтрованной воды.
8. Дать оценку качественного состава воды до и после фильтрации.

Объект исследования: водопроводная вода в г. Севастополе

Предмет исследования: показатели водопроводной воды в г. Севастополе до и после очистки в домашних условиях.

Гипотеза: в домашних условиях возможно очищать питьевую воду, регулировать ее жесткость и pH.

1. Уникальное вещество — вода

Вода — это жизнь. Считается, что 70,8 % Земли покрыто водой, именно в водах первичного океана на нашей планете появилась первая органика, которая в процессе эволюции дала жизнь примитивным микроскопическим существам.

Вода — необходимый компонент для существования жизни на Земле. Однако до сих пор нет единой теории появления на Земле самой простой и одновременно самой сложной субстанции. Существует несколько теорий появления воды. Одна из них предполагает, что вода образовалась в результате столкновения астероидов и комет с Землей. Другая, говорит о том, что вода имеет вулканическое происхождение.

Также не исключена вероятность того, что вода на планете возникла из протопланетного диска, содержащего пылевые частицы с налипшими на них молекулами воды. Такое заключение исследователи сделали, проанализировав содержание дейтерия (изотопа водорода с одним нейтроном) из образцов древних базальтов, обнаруженных на арктическом острове Баффинова Земля в 1985 году. По их мнению, эта материя образовалась около 4,4 миллиарда лет назад. Однако до сих пор точного доказательства появления воды в столь большом количестве, нет.

Несмотря на всю таинственность, можно с уверенностью сказать, что без воды не было бы жизни, соответственно и нас. Известно, что наше тело состоит почти на две трети из воды. Человек может жить без пищи более 4 недель, а без воды — не более 7 дней. Для поддержания водного баланса необходимо ежедневно употреблять 2–3 литра жидкости. И не удивительно, ведь вода — второе по значимости вещество после кислорода для человеческого организма.

1.2 Химические свойства воды

Вода — неорганическое соединение, оксид водорода или гидрид кислорода. Её молекула содержит два атома водорода и один кислорода (H ₂ O). Кроме обычной воды, существует такая же тяжелая вода (содержит вместо «легкого» водорода «тяжелый» изотоп 2H или дейтерий (D), вследствие чего ее удельная масса на 10 % больше, чем у обычной. Химическая формула тяжелой воды — D ₂ O или 2H ₂ O. И сверхтяжёлая вода, содержащая радиоактивный тритий ³ Н (или Т). Её также называют «мертвой водой». Она не поддерживает биологические процессы в живых клетках и не утоляет жажду, зато востребована в атомных технологиях для торможения нейтронов, а также в качестве изотопного индикатора. Тяжелая вода в небольшом количестве не убивает живые организмы, но «притормаживает» их развитие. Известно, что «тяжелая вода» в малых количествах содержится практически во всех обычных водах.

Химические свойства воды интересовали людей еще с древних времен. Древние греки считали, что нимфы (наяды), покровительствующие источникам, делали воду «живой». Воды этих источников даровали здоровье, исцеление от болезней, плодородие и даже способствовали счастливым бракам. Русские народные сказки донесли нам историю о живой и мертвой воде. Удивительно, что даже в сказках «живая» вода не существовала без «мертвой». Найти источники можно было только за тридевять земель, пройдя множество испытаний. За сосудами с живой и мертвой водой посылали богатырей, красных девиц, волков и ворон. Раны всегда омывали сначала мертвой, а потом живой водой. В сказке «Живая вода», написанной немецкими писателями Якобом и Вильгельмом Гримм, тоже описывается чудесное исцеление умирающего короля «живой» водой.

Крым тоже славится своими сказками и легендами о живой воде. Одна из них рассказывает о «ванне молодости», которая находится в одном из углублений, сделанных течением реки на дне Большого каньона. Температура воды в ней зимой и летом 11–14 ⁰ С. В легенде говорится о старике и старухе, готовящихся к смерти. Перед смертью старик решил собрать в горах валежник, а на вырученные деньги устроить похороны. Уставший старик напился воды из источника. Когда он вернулся домой старуха не узнала мужа, он был красив и молод. Старуха тоже отправилась к источнику, но жадность сыграла с ней злую шутку — она превратилась в младенца.

Фольклор, связанный с целительной силой воды, многообразен и присущ странам всего мира. Не исключено, что наши предки знали о воде нечто такое, чего пока не знаем мы.

Свойства воды:

Это прозрачная жидкость, не имеющая цвета, запаха, вкуса. Вода- единственное вещество, способное в естественных условиях существовать в жидком, твердом и газообразном состоянии. При переходе в твердое состояние уменьшается плотность воды.

Всем известно, что вода замерзает при 0 ⁰ С, а кипит — при 100 ⁰ С, но удивительный факт заключается в том, что вода с химической формулой Н ₂ О должна замерзать при — (минус) 90 ⁰ С, кипеть при — (минус) 70 ⁰ С).

Вода — пропускает УФ-излучение, поглощает инфракрасное и микроволновое излучение. Вода обладает хорошей электропроводимостью.

Её аномальные свойства ученые объясняют сложным изотопным составом и водородными связями между молекулами.

Вода относится к химически активным веществам, проявляющим окислительные и восстановительные свойства.

Важнейшее свойство воды — ее возможность распадаться на ионы. Ионы воды, присоединяясь к молекулам погруженного в воду вещества, ослабляют связи между его молекулами, способствуя его растворению.

1.3 Питьевая вода

Питьевая вода— вода, которая предназначена для ежедневного неограниченного и безопасного потребления человеком и другими живыми существами. Главным отличием от столовых и минеральных вод является пониженное содержание солей (сухого остатка), а также наличие действующих стандартов на общий состав и свойства (СанПиН 2.1.4.1074–01 — для централизованных систем водоснабжения и СанПиН 2.1.4.1116–02 — для воды, расфасованной в ёмкости).

Пресная вода из многих источников непригодна для употребления людьми в качестве питья, так как может служить источником распространения болезней или вызывать долгосрочные проблемы со здоровьем, если она не отвечает определённым стандартам качества воды. Вода, которая не вредит здоровью человека и отвечает требованиям действующих стандартов качества, называется питьевой водой.

Непрерывная подача качественной питьевой воды — важнейший показатель санитарно-эпидемиологического благополучия населения. В настоящее время более 2-х млрд или 30 из 100 человек в мире не обеспечены качественным и доступным водоснабжением в домашних условиях. Питьевая вода у 25 % населения Земли загрязнена нечистотами, вследствие чего каждый год диагностируется около 1,7 млрд случаев заболеваемости диареей, и 500 тысяч детей в возрасте до 5 лет ежегодно умирают от последствий этого заболевания.

Игнорирование санитарных норм и загрязнение источников питьевой воды способствуют распространению следующих заболеваний: тиф, холера, полиомиелит, дизентерия, гепатит А и тиф. Число случаев этих заболеваний можно сократить путем обеспечения безопасной питьевой воды.

Безопасная питьевая вода не представляет значительного риска для здоровья при ее потреблении в течение всей жизни и использовании для бытовых целей, включая приготовление пищи и личную гигиену.

1.4 Международные нормы состава питьевой воды

Стандарты качества воды.

При формировании торговых отношений возникла необходимость контроля качества любого производимого товара. В связи с этим во всех странах создавались необходимые нормы и стандарты. С развитием международных отношений, эти нормы и стандарты качества подводились к единым требованиям. Сегодня существует ряд мировых организаций, решающих задачи стандартизации питьевой воды. Опубликованы документы, содержащие основные рекомендации по качеству воды. Каждое государство также определяет дополнительные необходимые стандарты для воды своей местности.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) , основной задачей которой является решение международных проблем охраны здоровья населения. В 1984 году ВОЗ выпустила основной стандарт качества — «Руководство по контролю качества питьевой воды», на основании которого разрабатываются нормативы других государств. Рекомендации ВОЗ явились результатом многолетних фундаментальных исследований и основаны на понятии Переносимого Суточного Потребления (ПСП). ПСП — это количество вещества в пище или воде в пересчете на массу тела (мг/кг или мкг/кг), которое может потребляться ежедневно на протяжении всей жизни без заметного риска для здоровья. В результате исследований были получены величины ПСП по основным потенциально вредным для человека веществам. На основе этих данных с применением сложной системы поправочных коэффициентов были разработаны нормы содержания основных вредных веществ в воде.

Европейское сообщество (ЕС). Директива Европейского Сообщества, касающаяся «качества воды, предназначенной для потребления населением» (80/778/ЕС) была принята Европейским Советом 15 июля 1980 года, данный документ лег в основу водного законодательства европейских стран-членов ЕС. Документ включает в себя 66 показателей качества питьевой воды, разбитых на несколько групп (органолептические показатели, физико-химические параметры, вещества, присутствие которых в воде в больших количествах нежелательно, токсические вещества, микробиологические показатели и параметры умягченной воды, предназначенной для потребления).

US EPA (Агентство по охране окружающей среды США). Агентство, созданное с целью защиты окружающей среды и здоровья людей, для чего разрабатывает и следит за выполнением норм, основанных на законах, принятых Конгрессом.

СанПиН 2.1.4.1074–01. Нормативный документ, который регламентирует санитарные и гигиенические нормы питьевой воды, установленными в Российской Федерации.

Питьевая вода должна соответствовать следующим нормам:

Показатели	Ед.измерения	СанПиН 2.1.4.1074–01	ВОЗ	US EPA	EC
Водородн.показ-ль	единицы рН	6–9	-	6.5–8.5	6.5–8.5
Общая минерализ.	мг/л	1000	1000	500	1500
Жесткость общая	мг-экв./л	до7,0	-	-	1,5–2,5
Окисляемость перманганатная	мг/л	5,0	-	-	5,0
Аммоний	мг/л	2	-	-	0,2
Железо	мг/л	0,3	0,3	0,3	0,2
Марганец	мг/л	0,1	0,4	0,05	0,05
Нитраты	мг/л	45	50,0	44,0	50,0
Нитриты	мг/л	3,0	3,0	3,5	0,5
Сероводород	мг/л	0,03	0,05	-	-
Сульфаты	мг/л	500	250,0	250,0	250,0
Хлориды	мг/л	350	250,0	250,0	250,0

1.5 Жесткость воды. Ее влияние на организм человека и бытовую технику

Данный показатель характеризует свойство воды, связанное с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»). Вода с высокой жесткостью наносит большой вред бытовым электронагревательным приборам, образуя накипь и тем самым вызывая их перегрев и разрушение, образует неприятные матовые налеты на сантехнике; в ней плохо пенятся мыло и шампуни, а поэтому увеличивается их расход; она сушит кожу и вредит волосам; отрицательно влияет на качество приготовленной пищи, полезные вещества которой могут образовывать с солями жесткости плохо усваиваемые организмом соединения. Жесткая вода вредна и для организма человека: увеличивается риск развития мочекаменной болезни, нарушается водно-солевой обмен. Иногда, в качестве характеристики, встречается показатель «полная жесткость» воды равный сумме постоянной и временной (карбонатной) жесткости.

Временная жесткость обусловлена концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатной (постоянной), обусловленной концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Соли жесткости имеют разные свойства. Во время кипячения воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. На основании этого признака их разделили на соли временной жесткости (устранимой) и соли, не выпадающие в осадок при кипячении (постоянной жесткости). По этому признаку их начали разделять. Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды (солями постоянной жесткости.)

Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция (накипь), углекислый газ и воду:

Ca (HCO ₃ ) ₂ = CaCO ₃ ↓+H ₂ O + CO ₂

Mg (HCO ₃ ) ₂ = MgCO ₃ ↓+H ₂ O + CO ₂

Соли, которые не создают накипи, но влияют на общую жесткость воды, являются соединениями щелочноземельных металлов с сильными кислотами, такими как серная, соляная, азотная, плавиковая и другие. С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Таким образом,общая жесткость воды складывается из постоянной (gH) и временной (kH). Карбонатная (временная) жесткость связана с присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная (постоянная) жесткость — хлоридов и сульфатов.

Норма жесткости воды в Европе составляет 1,5–2,5 мг экв/л, в России — 7 мг экв/л. Накипь образуется уже при жесткости более 3 мг экв/л. Повышенная жесткость воды приводит к усиленному образованию накипи в водонагревательных приборах, в стиральных и посудомоечных машинах, появление известковых отложений, коррозии и ржавчины на металлических деталях. Падает напор воды, уменьшается количество воды в радиаторах, закупориваются входы и выходы воды из домов, что может привести к полному закупориванию коммуникационных сетей. Все это увеличивает энергозатраты. Практика показывает, что комфортный физиологический уровень жесткости воды для человека составляет около 1,5 мг-экв/л.

Жесткость воды, принятая в РФ

Категории жесткости	° Ж=1 мг-экв/л	°GH	ppm = мг/л
Мягкая вода	< 2 °Ж	< 5,608 °GH	0–100
Вода средней жесткости	2–10 °Ж	5,608–28,04 °GH °dGH	100–500
Жесткая вода	> 10 °Ж	>28,04 °GH	> 500

Жесткость воды, принятая в США

Категории жесткости	° Ж=1 мг-экв/л	°GH	ppm = мг/л
Мягкая вода	< 1,2 °Ж	< 3,361°GH	0–60
Вода средней жесткости	2–10 °Ж	3,361–6,724°GH °dGH	61–120
Жесткая вода	> 3,6 °Ж	>6,724–10,085°GH	121–180
Очень жесткая вода	> 10 °Ж	> 10,085°GH	>180

Жесткость воды, принятая в Германии

Категории жесткости	° Ж=1 мг-экв/л	°dH
Мягкая вода	0–1,6 °Ж	0–4,5°dH
Вода средней жесткости	1,6–2,4 °Ж	4,5–6,7 °dH
Достаточно жесткая	2,4–3,6 °Ж	6,7–10,0°dH
Жесткая вода	3,6–6,0 °Ж	10,0–16,8°dH
Очень жесткая вода	> 6,0°Ж	> 16,8°dH

Нормы жесткости питьевой воды в США и Европе отличаются от российских в связи с климатическими условиями и ландшафтом. Нормы жесткости в России могут быть выше или ниже европейских в зависимости от региона, развитости инфраструктуры, климатических условий.

1.6 Водородный показатель

Водородный показатель (pH) — (с латинского — «вес водорода») — мера кислотности водных растворов, которые имеют определенные значения.

Величина рН:

менее 3 — сильнокислые воды

3–5 — кислые воды

5–6,5 — слабокислые воды

6,5–7,5 — нейтральные воды

7,5–8,5 — слабощелочные воды

8,5–9,5 — щелочные воды

более 9,5 — сильнощелочные воды.

Показатель pH — один из основных качественных характеристик воды. Он отражает кислотно-щелочной баланс и определяет, каким образом будут происходить те или иные биологические и химические процессы в организме.

Каков нормальный pН воды?

Норма pH крови человека — от 7,36 до 7,44 ед. При изменении этих показателей хотя бы на 0,1 рН развиваются тяжелые патологии.

Именно поэтому для питьевой воды, норму pН, рассчитывают от 7 до 7,5.

Благодаря качественной питьевой воде с нормальным показателем улучшаются обменные процессы в организме, увеличивается общая продолжительность жизни и оптимизируется обмен кислорода.

Если основной состав питьевой воды строго контролирует водоканал, то на такие показатели как жесткость и pH могут влиять и недобросовестные управляющие компании, не следящие за состоянием труб и другим вверенным им оборудованием.

К счастью, эти параметры могут контролировать и сами потребители.

2. Собственные исследования

2.1. Опрос

С целью изучения мнения населения о качестве водопроводной воды, мной был проведен опрос, в котором приняли участие 30 человек. (Приложение 1.)

Респондентам были поставлены следующие вопросы и даны варианты ответов:

1. Считаете ли вы, что от качества воды зависит наше здоровье?

ᴏ да ᴏ нет

2. Сколько питьевой воды вы употребляете?

ᴏ 1–2 литра ᴏ 2–3 литра ᴏ сколько хочу

3. Считаете ли вы воду в нашем городе экологически чистой?

ᴏ да ᴏ нет

4. Какую воду пьют в вашей семье?

ᴏ водопроводную

ᴏ отстоянную

ᴏ очищенную бытовым фильтром

ᴏ очищенную народными методами

ᴏ кипяченную

5. Остаются ли следы накипи на посуде при кипячении воды?

ᴏ да ᴏ нет

6. Образуется ли белый налет от воды на сантехнике?

ᴏ да ᴏ нет

7. Что вас не устраивает в водопроводной воде

ᴏ вкус ᴏ запах ᴏ другое ᴏ все устраивает

8. Интересовались ли Вы когда-нибудь качеством водопроводной воды (воды из крана) в месте вашего постоянного проживания, насколько она пригодна для потребления?

ᴏ да ᴏ нет

9. Интересуют ли вас лабораторный анализ качества водопроводной воды по месту жительства?

ᴏ да ᴏ нет

10. Нужно ли ограничивать жесткость воды?

ᴏ да ᴏ нет ᴏ не знаю

11. Возраст. Дата.

В опросе принимали участие люди различных возрастных групп (от 15 до 73 лет).

Представители абсолютно всех возрастных категорий считают, что качество воды влияет на их здоровье и стараются употреблять необходимое количество воды в сутки.

Большинство респондентов сомневаются в экологичности воды в г. Севастополе.

Возрастная группа от 15 до 25 лет отдала предпочтение фильтрованной, кипяченой и водопроводной воде. Возрастная группа от 25–35 лет наиболее часто использует фильтрованную воду. Группа от 35 до 50 использует отстоянную и кипяченую воду примерно в равной степени. Группа от 50 до 70 лет доверяет народным методам очистки, а также кипяченой и отстоянной воде.

Представители всех возрастных групп замечают следы накипи и известковый налет на посуде и сантехнике.

Большинству участников не нравится вкус водопроводной воды.

Большинство представителей всех возрастных групп интересуются качеством водопроводной воды в городе и хотели бы ознакомиться с лабораторным анализом воды.

Почти 50 % опрошенных считают водопроводную воду жесткой.

2.2. Опрос фокус-группы

Для исследования было взято 8 образцов воды: 1. Водопроводная , 2. Кипяченная вода, 3. Вода с активированным углем, 4. Вода c диоксидом кремния (SiO ₂ ), 5. Вода с серебром 875 пробы, 6. Отстоянная, 7. Талая, 8. Вода, прошедшая фильтрацию системой обратного осмоса «Барьер». (рис. 1.)

Для выявления особенностей вкусовых ощущений и объективности исследования, была организована фокус-группа, которая оценивала органолептические показатели образцов воды. (рис. 2.)

Участникам была предоставлена таблица со следующими показателями: прозрачность, мутность, цветность, запах, вкус/привкус, оценка. (Приложение 2.)

По мнению участников все образцы обладали прозрачностью, в образцах отсутствовала мутность (только образец 2 (кипяченная) имел осадок. Все участники определили представленные образцы как бесцветные. Несколько человек определили запах хлора в образце 1(водопроводная вода), а также привкус хлора в образцах 1 и 6 (отстоянная вода). Наивысшую оценку «5» в основном получили образцы 7 и 8 (фильтрованная и талая вода).

2.3. Проверка эффективности очистки воды различными способами (включая «народные») в домашних условиях. Измерение градуса жесткости и уровня pH после очистки.

Мной был проведен анализ образцов воды с помощью портативного TDS-метра и тест-наборов (индикаторов) для определения карбонатной(временной) и общей жесткости воды, а также водородного показателя (pH). (рис. 3 и 4.)

Жесткость воды и pH

Образец воды	Жесткость			Осадок, накипь	pH
	Временная ( 0 kH)	Общая
		Индикатор ( 0 gH)	TDS-метр (ppm)
1.Водопроводная	8	13	230	+++	7,5
2.Кипяченная	5	10	130	+++	7,5
3.С активированным углем* **	7	12	190	++	7,5
4.С диоксидом кремния (SiO2)* **	7	12	188	++	7,5
5.С серебром 875 пробы* **	7	12	190	++	7,5
6.Отстоянная**	6	11	187	++	7,5
7.Фильтрованная	1	2	25	-	8,0
8.Талая**	5	10	90	+/-	6,5

* — вода была и отстоянной

** — использовались только верхние 2/3 воды.

Термин TDS (total dissolved solids) означает массу твердого остатка, которая получится, если всю воду испарить. Измеряет воду в единицах ppm.

1 ⁰ Ж= 50,05 ppm

1 ⁰ Ж= 2,804 ⁰ gh

Таким образом получаем:

⁰ Ж водопроводной воды на улице Колобова, 18, г. Севастополя равен

13gh: 2,804 = 4,6 ⁰ Ж

230 ppm: 50,05 = 4,5 ⁰ Ж

Данные, полученные с помощью индикаторов и TDS-метра, могут иметь погрешность ≈ 0,5–1,0 ⁰ , так как абсолютной точностью могут обладать только лабораторные анализы. Согласно результатам, полученных путем использования портативных методов я могу сделать вывод, что водопроводную воду по европейским нормам можно считать жесткой, а по нормам Российской Федерации — в пределах нормы. Карбонатная жесткость немного повышена -8 ⁰ kH при норме 2–4. Водородный показатель (pH) водопроводной воды — 7,5 (норма). У талой и фильтрованной воды pH — на нижней и верхней границе нормы, соответственно.

Водонагревательная техника на нашем рынке в основном представлена европейскими производителями и в рекомендациях которых указана желательная жесткость воды по европейским стандартам. Поэтому у нас так часто возникают жалобы на короткий срок службы таких приборов как чайники, бойлеры, водонагревательные котлы, радиаторы.

2.4. Качественный анализ водопроводной и фильтрованной воды в лабораторных условиях. Преимущества и недостатки фильтрации

Для более точного определения показателей мной были сданы образцы водопроводной и фильтрованной воды в лабораторию. (рис. 5.)

Протокол испытаний

№	Показатели, ед. измерения	Значение показат.	ПДК*
1	Железо общее, мг/дм 3	<0,05	0,3
2	Кальций, мг/дм 3	65	25–130
3	Магний, мг/дм 3	3,6	50
4	Натрий, мг/дм 3	8,3	200,0
5	Калий, мг/дм 3	1,32	20
6	Нитраты, мг/дм 3	4,0	45,0
7	Нитриты, мг/дм 3	<0,02	3,0
8	Щелочность общая, ммоль-экв/дм 3	3,6	0,5–6,5
9	Гидрокарбонаты, мг / дм 3 **	217	30–400
10	Жесткость общая, 0 Ж	3,8	7,0
11	Водородный показатель ( pH ), ед. pH	7,26	6,0–9,0
12	Мутность, ЕМФ	<1	2,6
13	Цветность, градусы	<1	20
14	Привкус, баллы	0	2
15	Запах, баллы	0	2
16	Перманганатная окисляемость мгО 2 /дм 3	1,6	5,0
17	Аммоний-ион. мг/дм 3	<0,05	2,6
18	Хлориды, мг/дм 3	13,8	350,0
19	Фториды, мг/дм 3	0,105	1,5
20	Общая минерализация (сухой остаток)мг/дм 3	311	1000

*ПДК — предельная допустимая концентрация вещества.

**Гидрокарбонаты кальция и магния Са(НСО ₃ ) ₂ , Мg(НСО ₃ ) ₂ обусловливают временную жёсткость воды.

Изучив результаты проверки, можно сделать вывод, что показатели водопроводной воды в г. Севастополе, в Гагаринском районе по ул. Колобова, 18 соответствуют нормам. Но нормы жесткости воды в Российской Федерации очень мягкие, и средние показатели очень лояльны. С данной жесткостью воды и показателем гидрокарбонатов, даже при кратковременном кипячении образуется сильный осадок (рис. 6.), а также следы на зеркалах и других поверхностях после испарения воды (рис. 7 и 8.)

Для второго исследования я использовал образец воды, очищенной проточным фильтром «Барьер профи осмо» (пятиступенчатый). (рис. 9.) Вода была взята непосредственно перед заменой трех картриджей (механическая очистка 5мкм, сорбционная (угольная) и механическая 1мкм). (рис. 10)., чтобы получить дополнительную информацию о качестве функционирования фильтра к концу шестого месяца службы.

Протокол испытаний. Фильтрованная вода.

№	Показатели, ед. измерения	Значение показат.	ПДК*
1	Железо общее, мг/дм 3	<0,05	0,3
2	Кальций, мг/дм 3	2,06	25–130
3	Магний, мг/дм 3	0,075	50
4	Натрий, мг/дм 3	2,19	200,0
5	Калий, мг/дм 3	0,20	20
6	Нитраты, мг/дм 3	1,09	45,0
7	Нитриты, мг/дм 3	<0,02	3,0
8	Щелочность общая, ммоль-экв/дм 3	0,30	0,5–6,5
9	Гидрокарбонаты, мг / дм 3 **	18,3	30–400
10	Жесткость общая, 0 Ж	0,11	7,0
11	Водородный показатель ( pH ), ед. pH	7,59	6,0–9,0
12	Мутность, ЕМФ	<1	2,6
13	Цветность, градусы	<1	20
14	Привкус, баллы	0	2
15	Запах, баллы	0	2
16	Перманганатная окисляемость мгО 2 /дм 3	0,48	5,0
17	Аммоний-ион. мг/дм 3	<0,05	2,6
18	Хлориды, мг/дм 3	<5	350,0
19	Фториды, мг/дм 3	<0,02	1,5
20	Общая минерализация (сухой остаток)мг/дм 3	26	1000

*ПДК — предельная допустимая концентрация вещества.

**Гидрокарбонаты кальция и магния Са(НСО ₃ ) ₂ , Мg(НСО ₃ ) ₂ обусловливают временную жёсткость воды.

Данное лабораторное исследование показало:

1. Система обратного осмоса пропускает воду, но не пропускает некоторые, растворенные в ней вещества.
2. К концу шестого месяца службы картриджи фильтров выполняют свои функции и не требуют досрочной (менее 6 месяцев) замены.

Выводы

Таким образом, целью моего исследования было изучение возможности уменьшения карбонатной жесткости питьевой воды в домашних условиях, а также изучение водородного показателя воды и его изменения в процессе водоподготовки.

Изучение литературы помогло мне узнать больше информации о воде.

Опрос населения показал мне, что жители города Севастополя с недоверием относятся к качеству водопроводной воды. Молодежь отдает предпочтение фильтрованной и кипяченой воде, но в то же время допускает употребление водопроводной воды в качестве питьевой без какой-либо водоподготовки. Люди среднего возраста предпочитают фильтрованную воду. Представители пожилого поколения стараются очищать воду известными им народными методами, а также используют фильтрованную воду.

При опросе фокус-группы я выяснил, что наиболее приятной для употребления оказалась фильтрованная и талая вода.

С помощью анализа по органолептическим показателям я изучил прозрачность, мутность, цветность, запах, вкус/привкус различных образцов питьевой воды.

Анализ образцов воды с помощью TDS-метра и индикаторов показал, что карбонатная жесткость у всех образов по Российским стандартам находится в пределах нормы и повышена по Европейским стандартам. При кипячении все образцы (кроме талой и фильтрованной воды) образуют накипь и осадок. Водородный показатель (pH) во всех образцах в пределах допустимых значений.

Лабораторный анализ фильтрованной и водопроводной воды показал, что с помощью фильтрации обратным осмосом снижается показатель гидрокарбонатов, но вместе с этим снижаются и другие показатели, которые необходимы для жизнедеятельности человека. Но в то же время изучив отработанные картриджи, я обнаружил большое количество отфильтрованной глины, песка и ржавчины. Опираясь на изученный материал, я могу предположить, что возможно водопроводная вода не во всех районах города Севастополя требует глубокой очистки обратным осмосом. Возможно, иногда достаточно проточного фильтра без обратного осмоса.

В результате исследования я сделал вывод, что все «народные» методы уменьшения жесткости питьевой воды малоэффективны. Исключениями являются способы фильтрации обратным осмосом и замораживания. Оба эти способа имеют свои достоинства и недостатки. Глубокая очистка удаляет вместе с вредными и часть полезных элементов. Талую воду, в свою очередь, достаточно сложно подготовить в необходимом количестве, так как домашние морозильные камеры обладают малым объемом, процесс заморозки и разморозки занимает много времени, а также происходит нерациональный расход воды, так как треть объема замораживаемой воды необходимо сливать.

По результатам загрязнения картриджей видно, что очищать воду нужно, но выбор способа наиболее благоприятного для здоровья человека требует дальнейшего изучения.

Приложение 1.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Рис. 10. Картриджи фильтров до и после замены

Литература:

1. Химия воды: Аналитическое обеспечение лабораторного практикума: учеб. пособие / В. И. Аксенов, Л. И. Ушакова, И. И. Ничкова; [под общ. ред. В. И. Аксенова]; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. — Екатеринбург: Изд‑во Урал. ун-та, 2014. — 140 с.; ил.
2. Характеристики жесткости воды и методы ее устранения: Методические указания для самостоятельной работы студентов всех специальностей / Иван. гос. архит.-строит. ун-т.; Сост.: Г. Л. Кокурина, М. Д. Чекунова. — Иваново, 2010. — 32 с.
3. Руководство Р1.1.002–96 «Классификация нормативных и методических документов системы государственного санитарно-эпидемиологического нормирования». Разработано Госкомсанэпиднадзором России (Семенов С. В., Мельникова Л. С., Перель С. С.,Кучеренко А. И.);Минздрав России, Москва,1998.
4. Химия природных и промышленных вод: учеб. Пособие / Т. Н. Орлова, Д. А. Базлов, В. Ю. Орлов; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. — Ярославль: ЯрГУ, 2013–120 с.
5. ЛитМир — электронная библиотека: Легенды Крыма; А. В. Севостьянов. Составление, редактирование. 2014. ООО «Остеон-Пресс», 2014.
6. Вода [Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Вода (дата обращения: 03.10.2021).
7. Водородный показатель воды Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Водородный_показатель#Методы_определения_значения_pH (дата обращения: 12.10.2021).