Відділ освіти Чернеччинської сільської ради Охтирського району Сумської області

Чернеччинська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів ім. Героя Радянського Союзу

М. В. Пилипенка (опорний заклад освіти)

                                                                         Дослідницький проєкт                                                                                                           

Якісна питна вода – основа здоров`я

Забезпечення водопостачання

 у моєму населеному пункті (с. Чернеччина)

Робота учениці 8 класу

Чернеччинської ЗОШ І-ІІІ ступенів 

Терещенко Софії

Керівник

учитель хімії та біології

Михайленко Ірина

Володимирівна

             Зміст

 Вступ

 1. «Вода для життя»

     1.1 Проблема питної води на Землі

     1.2 Водопостачання

     1.3 Проблеми очисних споруд

 2.  Забезпечення  водопостачання та водовідведення у моєму населеному

              пункті (с. Чернеччина)

     2.1  Інженерно-геологічні умови

     2.2  Розрахунки потреб води

     2.3  Свердловина

     2.4  Водонапірна башта

     2.5  Водогін

 3. Загальні проблеми водопостачання

     3.1 Джерела надходження природних та антропогеннних хімічних

              речовин у водні об`єкти

     3.2  Методи  визначення якості водних об`єктів

 4.  Висновки

«Нас, жителів Землі, можна порівняти з пасажирами корабля,

яким дано певний запас води. Але пасажири судна можуть

 розраховувати, що у випадку нестачі води якесь інше

судно допоможе їм,тоді як ми у Всесвіті одинокі з нашим

невеликим запасом води, необхідної для життя»

Жак-Ів Кусто

Вступ

 Звичайне диво.  Все живе на Землі потребує води. Без неї в’яне квітка, страждає звір. Змовкає пташка – без неї гине життя. Кожна краплина води – дорогоцінний дар природи. Вода напуває землю, а земля годує людину. Люди завжди розуміли важливість води та упродовж багатьох віків оспівували її як основу буття. У давнину молилися над водою, приносили жертви озерам і криницям. Народ поважав святу стихію води, від якої залежало його щастя та добробут.

 На Україні одвічно шанувались джерела, вода яких вважалась живою, цілющою, вона додавала сили, загоювала рани, повертала до життя. «Скидайте шапку – пийте воду!» – повчає давня приказка. Джерельну воду наші предки на знак особливої шани пили з непокритою головою.

 Життя народилося у воді, вода – колиска людства. Важко уявити собі бодай один день, прожитий без води. Певно, по-справжньому пізнав ціну цієї «звичайної» рідини той, хто хоча б раз у житті відчував нестерпну спрагу.

 Все живе складається із води і органічних речовин. Без води людина не змогла б прожити 6-8 днів. Людська кров за складом основних мікроелементів близька до морської води. Вода не просто джерело життя, вона – саме життя.

Речовина з унікальними властивостями

 Понад два століття вчені намагалися розгадати таємниці найкоштовнішого мінералу на Землі – води.

• Вода – єдина речовина на Землі, яка при температурах, придатних для життя людей, може перебувати одночасно у трьох агрегатних станах: рідкому, твердому та газоподібному, що забезпечує її коло обіг.
• Більшість речовин при твердненні стискаються, а вода, навпаки, розширюється. Замерзаючи, вода тисне на стінки посудини так, наче на кожен квадратний сантиметр стінок посудини поставили гирю масою 2.5 т. Тому не дивно, що в морози вода розриває неглибоко закопані водопровідні труби. Ми вдячні природі, що вона наділила воду цією особливістю. Якби вода при замерзанні стискалась – крига була б важчою за воду і потонула б. Озера, річки, моря, океани промерзли б до самого дна.
• Прісна річкова вода густішає при зниженні температура до + 4°С, а далі густина води зменшується, вода стає легшою. Прісні водойми на промерзають на великі глибини.
• Морська вода замерзає при температурі – 1.9°С. Навіть у тропіках води океанів на великих глибинах мають температура близьку до нуля градусів.
• Вода має надзвичайно високу теплоємкість.  При нагріванні води від 0 до 37°С її теплоємність поступово зменшується, а потім знову зростає. Вода нагрівається вп’ятеро повільніше, ніж пісок, але у стільки ж разів довше зберігає тепло.
• Вода – найсильніший розчинник. У морській вводі можна виявити 70 елементів таблиці Менделєєва.
• Серед всіх рідин на Землі саме вода (після ртуті) має найбільший поверхневий натяг.
• При збільшенні тиску температура замерзання води зменшується.
• Тала вода є біологічно активною. У ній є структури (кластери), які зберігають структуру льоду.

 Ще древні греки говорили, що вода дорожча від золота і олімпійських перемог. Грізною небезпекою нависло нині над людством забруднення водних об’єктів. Проблеми гідроекології вважаються одними з актуальних, адже вони впливають на здоров'я нації та існування будь-якої держави. Воді належить найважливіша роль у геологічній історії Землі, виникненні життя, формуванні клімату на планеті. Вода - обов'язковий компонент усіх технологічних процесів людства. Вода - необхідний ресурс стабільного розвитку, економіки кожної країни, окремої людини. Незважаючи на те, що вода належить до відновлювальних ресурсів і загальна кількість її на Землі залишається стабільною, запаси придатної до споживання води неухильно зменшуються внаслідок зростання масштабів її використання.

 Стан водозабезпечення та якість питної води є актуальним питанням для нашої місцевості. Не перший рік, навчаючись у екологічному гуртку МАН Охтирського районного центру дитячої та юнацької творчості, ми вивчаємо водні об’єкти нашого краю, їх біологічний стан, природоохоронні заходи, екологічні проблеми, шляхи їх вирішення.         

 Отже метою роботи є дослідження наступних питань:

- глобальні проблеми питної води у світі,

- проблеми водопостачання нашого села,

- загальні методи аналізу якості питної води,

- якість питної води сільського водогону, а також поглиблення знань з історії рідного села.

 Об’єкт дослідження – питна вода.

 Предмет дослідження – якість питної води.

          Для вивчення питання водопостачання нашого села гуртківці екологічного відділу МАН відвідали технічний відділ сільської ради, службові приміщення водонапірної башти села, спілкувалися із місцевими мешканцями.

 Завдання на проектування вуличних мереж водогону для водозабезпечення населення с. Чернеччина Охтирського району було видано сільською радою колгоспу «Комунар» у 1984 році. До цього часу постачання водою здійснювалося через мережу колодязних свердловин та водонапірних колонок. 

2.1  Інженерно-геологічні умови

 Інженерно – геологічні дослідження були проведені геологами Сумського філіалу «Харківгіпроводхоз» у квітні 1984 року. Була досліджена траса водогону до глибини 4,0 м, встановлено рівень грунтових вод, стан грунтів. Траса водогону складена легкими та середніми суглинками, важкими буро – сірими суглинками, супіщаниками, піщаниками. Грунт відносно сухий. Його природна вологість – 18 % - 32 %. Суглинки залягають до глибини – 1,5 м – 3,5 м. Їх підстилають супіщаники та піски. Грунти по всій трасі щільні, непросадочні. Глибина залягання грунтових вод коливається від 1,8 м до 4,8 м.

 Рельєф місцевості – пологі рівнинні вулиці з незначним ухилом, різниця поверхні землі коливається від 107 м до 111 м. Ширина вулиць коливається від 6 м до 25 м. Вулиці ім. Готеляка, ім. Шевченка, ім. Петровського з твердим покриттям.

2.2  Розрахунки потреб води

 Перед побудовою водогону проводились розрахунки потреби води для населення згідно санітарних норм і правил СНиП П-31-74 - «Схема гідравлічного розрахунку водопровідної мережі». Середньодобове використання з урахуванням розширення водоспоживання та перспективної забудови села складає 181 м³.

Добовий розподіл води та

робота свердловини (за проєктом)

2.3  Свердловина

 Населення с. Чернеччина до побудови водогону забезпечувало себе питною та технічною водою за допомогою шахтних колодязів. Завжди рівень води в колодязях сильно коливався у різні пори року. З часом загальний рівень води поступово знизився.

 Джерелом водогону є бурова  артезіанська свердловина з водонапірною баштою. Глибина свердловини – 100 м. Саме з такої глибини піднімається вода.

Вода має відмінні фізико-хімічні показники. Оптимальна потужність насосів свердловини – 10 м³/год.

2.4  Водонапірна башта

 Схема водопостачання прийнята однозональна: з однієї водонапірної башти вода подається в усі вуличні водогони, забезпечуючи нормальний тиск у мережі – 10 м вод. ст.

 Схема водопостачання прийнята суміщена: господарсько - питна з одночасним забором води на потреби пожежогасіння.

 Башта має наступні характеристики та показники:

- висота – 19,5 м, ємність 25 м³,

- діють дві лінії: для підйому води та напорна лінія,

- максимальний напір насосу – 50 м,

- два циркуляційних насоси: 45 м³/час, напір – 31 м.вод.ст,

- максимальне добове водоспоживання – 185 м³,

- максимальне секундне водоспоживання – 4,02 л/с,

- розрахункова тривалість роботи електронасосу 12,93 години на добу.

2.5  Водогін

 Водогін села являє собою кільцеву магістраль. Глибина артезіанської свердловини, яка живить водогін  – 110 м – 120 м. Загальна довжина водогону – 10635 м, діаметр трубопроводу – 100 – 150 мм. На вулицях, які забудовані паралельно одна одній, останні будинки з’єднані тупіково – кільцевим водогоном. Водогін прокладено по одній стороні вулиці, ближче до парканів. Для водозабірних колонок та пожежних гідрантів передбачені колодязі діаметром 1,0 м – 1,5 м.

 Водогін змонтовано із стальних та чавунних труб діаметром 100 мм – 150 мм. Водогін має 57 колодязів для водорозбірних колонок (глибина – 3,2 м) та пожежних гідрантів (оглядовий колодязь із гідрантом, глибина – 2,8 м). Розрахункова глибина водогону – 1,8 м. Це зумовлено глибиною проникнення в грунт нульової температури – 1,3 м, а також тим, що глибина траншеї повинна бути на 0,5 м глибше рівня промерзання грунту.

 Стальний водогін вкритий посиленою антикорозійною ізоляцією: ґрунтовка бітумом, двошарова бітумно-гумова мастика товщиною 4 мм, зовнішня обгортка крафт-папером.

 Водогін с. Чернеччина забезпечує населення якісною питною артезіанською водою. У 2011 році Охтирська санітарно – епідеміологічна станція проводила дослідження якості води питної артезіанської за основними показниками: вміст фосфатів, заліза, марганцю, органічних речовин (фенолів). Фактичні показники були у декілька разів нижчими, ніж ГДК (гранично допустимі концентрації).

  Але маємо й певні проблеми:

- стальні та чавунні труби водогону експлуатуються 30 років, що впливає на якість води (каламутність, вміст солей, присмак),

- Охтирський район знаходиться в зоні інтенсивного видобутку нафти та газу (біля с. Чернеччина розташоване Качанівське газово – нафтове родовище), тому якість води у верхніх водоносних горизонтах не завжди відповідає санітарним вимогам за вмістом органічних речовин. Відповідно в шахтних колодязях та індивідуальних свердловинах питна вода потребує періодичного дослідження якості. Воду з шахтних колодязів не можна використовувати для споживання в період великих паводків та дощів.

 Забруднення води в джерелах та свердловинах зумовлене:

-  високим антропогенним навантаженням на водозбори,

- відсутністю або слабкою інженерною облаштованістю водоохоронних зон,

- скиданням недостатньо очищених стічних вод,

- порушенням технології очищення вод,

- використанням хлору в якості знезаражуючого засобу, що призводить до взаємодії з водою, насиченою органічними речовинами і утворення високоток-

сичних хлорорганічних сполук (діоксинів),

- необґрунтовано високими нормами водоспоживання.                                   

3. Загальні проблеми водопостачання

3.1 Джерела надходження природних та антропогеннних хімічних речовин у водні об`єкти

Сукупність компонентів хімічного складу природних вод умовно поділяють на 5 груп:

1) головні іони, або макрокомпоненти, до яких відносяться хлорид, сульфат, гідрокарбонат, карбонат, іони натрію, калію, магнію і кальцію;

2) розчинні гази (кисень, азот, діоксид вуглецю, сірководень та ін.);

3) біогенні елементи (сполуки Нітрогену, Фосфору і Силіцію);

4) мікроелементи - сполуки всіх інших хімічних елементів;

5) органічні речовини.

Макроелементи в природні води надходять з гірських пород, мінералів, грунту, а також в результаті виробничої діяльності людини. Розчинність гірських пород і мінералів значно збільшується при їх взаємодії з кислими водами, особливо болотними з високим вмістом гумусових речовин.

Грунти впливають на формування хімічного складу вод, з якими контактують - підвищується мінералізація атмосферних опадів, змінюється іонний склад води, зростає здатність атмосферних опадів (які фільтруються через грунт) розчиняти породи і мінерали.

 Не менш важливе значення в формуванні хімічного складу природних вод має виробнича діяльність людини, завдяки якій в обіг залучаються різноманітні речовини ( силікати, метали та ін.).

До групи біогенних елементів хімічного складу природніх вод належать Нітроген, Фосфор і Кремній в різноманітних сполуках. Дуже часто в групу біогенних елементів включають і Ферум, оскільки його вміст в деяких випадках досягає значних концентрацій.

Мікроелементи - найбільша за чисельністю група речовин проиродних вод.

Її складають всі елементи періодичної системи, не включені в попередні групи. Мікроелементи умовно поділяють на декілька підгруп:

1) типові катіони (та ін.);

2) іони важких металів (;     

3) амфотерні комплексоутворювачі (Cr, Mo, V, W);

4) типові аніони ();

5) радіоактивні елементи.

3.2  Методи визначення якості водних об`єктів

Виділяють три групи методів: хімічні, фізико-хімічні та фізичні.

•                               З хімічних методів в аналізі вод найбільш широко використовуюються методи титрування. Цими методами визначають:

•        лужність і карбонатну твердість води;

Визначення загальної лужності (ОН⁻) грунтується на реакції утворення солей при титруванні води (в присутності індикатору фенолофталеїну) хлоридною кислотою. Загальна твердість води обумовлена наявністю іонів Са²⁺ та Мg²⁺.

При титруванні води хлоридною кислотою за наявності фенолфталеїну відбуваються наступні реакції:

•        хімічне та біохімічне споживання кисню (БСК);

Визначення біохімічного споживання кисню (БСК) засновано на встановленні кількості розчиненого кисню, витраченого у визначений проміжок часу на хімічний розклад органічних речовин, які містяться в воді.

•        кислотність;

Кислотність води визначають титруванням розчином лугу з використанням індикаторів: метилоранжу та фенолфталеїну.

Н⁺ + ОН⁺ = Н₂О

•        концентрацію хлорид-іонів, сульфат-іонів, сірководню та сульфідів;

Якісно хлориди визначають розчином нітрату срібла. Опалесценція та осад свідчать про наявність в пробі хлоридів.

Вміст сульфатів в питній воді не повинно перевищувати 500 мг/л. Підвищена кількість сульфатів у воді небажана, так як призводить до погіршення органолептичних показників. Вміст іонів у воді визначають за допомогою трилону Б. Трилон Б утворює комплекси з іонами . Сутність методу визначення іонів полягає в тому, що в досліджувану воду вводять іони (розчин ), який осаджує іони :     .

- загального нітрогену та нітрогену органічних сполук тощо.

•                               За допомогою гравіметричного методу, в якому вимірюється маса, можливе визначення у природних водах іонів сульфатної кислоти та нафтопродуктів.
•                               Фізико-хімічні  методи грунтуються, як і хімічні, на хімічних реакціях,

однак визначають фізичну характеристику, що залежить від вмісту аналізованої речовини.

Нефелометричне визначення застосовується при аналізі розчинів із вмістом хлорид-іонів 1,0-1,5 мг/л і грунтується на утворенні осаду хлориду срібла.

Колориметричний метод визначення сірководню грунтується на утворенні забарвленої сполуки за наявності іонів заліза (ІІІ).

Хроматографічний метод грунтується на розділенні нафтопродуктів з використанням газово-рідинної хроматографії.

Спектрометричний метод грунтується на визначенні вмісту нафтопродуктів при вимірюванні інфрачервоних спектрів.

З фізико-хімічних методів в аналізі природних вод найбільш широко використовуються фотометричні методи, які грунтуються на поглинанні світла в ультрафіолетовій та видимій частинах спектра. Цим методом визначають як макро-, так і мікрокількості аналізованого компоненту. Фотометричні методи розроблені для визначення практично всіх хімічних елементів, амінів, амінокислот, білковоподібних речовин, цукрів, карбонільних сполук, фенолів, бензолу, сечовини, метанолу, формальдегіду, фурфуролу, ацетону, ксантогенатів.

•                               Фізичні методи грунтуються на вимірюванні сигналів, які виникають внаслідок збудження електронів в атомах і молекулах або внаслідок ядерних перетворень. Методом фотометрії полум`я в природних водах визначають натрій, калій, літій, кальцій.

 Люмінесцентним методом у водних об`єктах можна визначити: нафтопродукти, хлорорганічні ароматичні сполуки, аліфатичні кислоти, спирти, ацетон.

Радіометричні методи використовуються для визначення радіоактивних елементів (стронцій, цезій та інші).

•                               Методи санітарно-бактеріологічного аналізу води.

1. Визначення загальної кількості мікроорганізмів у воді.

У практиці санітарно-бактеріологічного аналізу широко застосовується визначення в 1 мл загальної кількості мікроорганізмів, які ростуть на живильному агарі протягом 24 години інкубації при температурі 37°С і які утворюють видимі колонії.

2. Визначення кількості бактерій групи кишкових паличок.

Наявність в воді бактерій групи кишкових паличок свідчить про фекальне забруднення води. Визначення і кількісна оцінка показників фекального забруднення води здійснюється методом мембранних фільтрів або бродильним.

Метод мембранних фільтрів грунтується на концентруванні бактерій на фільтрі, вирощуванні їх на поживному середовищі при 37°С і перерахунку кількості бактерій на 1 л води. Метод ефективний для контролю води при централізованому водопостачанні.

4.  Висновки

•         Сучасне водопостачання населених пунктів перетворюється у погано кероване гігантське господарство. Довести такий об’єм води до питної якості важко або практично неможливо. В умовах централізованої системи водопостачання складно експлуатувати десятки кілометрів водопроводних мереж, побудованих з металевих труб. Їх поступовий знос і корозія, низька якість санітарно-технічної арматури призводять до частих аварій, перебоїв в подачі води, її витоків. У результаті лише 30-40 % води, що проходить очистку на станціях водопідготовки, призначена для господарсько-питних потреб населення, але і ця вода вдруге забруднюється у мережах водопроводів на шляху до споживача.
•              Забруднюючі речовин проникають у колообіг води. Існує три стадії кругообігу води: випаровування, конденсація і атмосферні опади. Якщо в них залучено дуже багато природних або штучних забруднюючих речовин, природна система не справляється з очищенням води. Такими забруднювачами є:

• радіоактивні частки, пил і гази  атмосфери,
• води, дренуючі гірські вироблення, містять кислоти і інші неорганічні речовини,
• дощові води вимивають хімічні речовини з ґрунту (інсектициди, фунгіциди, гербіциди і добрива), транспортують їх в ґрунтові води, а також змивають зі схилів в річки,
• промислові гази, що потрапляють в атмосферу, а звідти разом з дощем або снігом - на землю, промислові стоки потрапляють безпосередньо в річки та підземні води,
• обпилювання полів пестицидами, що забруднює повітряне і водне середовище,
• коров'ячий гній і інші залишки тваринного походження - основні забруднювачі місць великих скупчень тварин на пасовищах і скотарнях,
• при відкачуванні прісних ґрунтових вод може відбутися засолення в результаті підтягання мінералізованих вод з естуаріїв і морських басейнів,
• метан продукується бактеріями як в природних болотах, так і в стоячих водоймищах при надлишку органічних забруднювачів антропогенного генезису,
• теплове забруднення річок, що відбувається через надходження нагрітих вод електростанцій,
• вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння - основні джерела забруднення повітряного середовища, вуглеводні адсорбуються вологою, що міститься в повітрі,
• розливи нафти з морських нафтових свердловин і з танкерів.

 Природні ресурси не безмежні. Людина в процесі своєї діяльності нині бере у природи в «борг» частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи й ті забруднення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди сповна не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності.

Використані джерела:

 1. ДСанПіН "Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізова-

ного господарсько-питного водопостачання"  N 136/1940 від 15.04.97 р.  

 2. Рабочий проект наружных уличных сетей водопровода для водоснабжения (с. Чернеччина).

 3. Методичні основи гідробіологічних досліджень водних екосистем. (Під  редакцією Назаренка В.І.) - К.: 2002.

 4. Методичний посібник з визначення якості води. (Під редакцією Назаренка В.І.) – К.: 2002             

 5. Науково – популярне видання «Колосок». Біда Д. Сік життя. – Львів, 2007. – 64с.

 6. Карпенко К. К., Ковтун В. А. Рослинність Сумської області, її сучасний етап і проблеми охорони // Стан природного середовища та проблеми його охорони на Сумщині. Книга 1. - Суми, 1996. - С. 33-59.

 7. Карюхина Т. В., Чурбанова И. Н.. Химия воды и микробиология. - М:      Стройиздат, 1993.

 8. Кульский Л. А., Левченко Т. М., Петрова М. В. Химия и  микробиология        воды. - К.: Вища школа, 1997.

 9. Шевченко А. В. Наближені обчислення та їх значення при оформленні 

учнями результатів науково-дослідних експерименнтальних досліджень з природничих дисциплін. Еколого-натуралістична творчість. (Науково-методичний вісник №1- К.: 2000.

 10. Інтернет-ресурс.