Министерство образования и науки Республики Бурятия

МКУ «Кяхтинский район» РУО

МБОУ   «Кяхтинская средняя общеобразовательная школа № 2»

Районная научно-практическая  конференция

молодых исследователей «Шаг в будущее»

Направление « Медицина»

Наша водица для здоровья годится…?

                                   Выполнила: ученица 10 «а» класса Кобелькова Надежда

                         Научный руководитель: учитель химии и биологии    

                                   Исмагилова Наталья Владимировна

г. Кяхта

2014 год

Содержание

1. Ведение             ---------------------------------------------------------------------------------   2
2. Глава I. Гигиенические требования и нормативы к качеству питьевой воды--------3
3. Глава 2. Влияние  железа на качество воды и организм человека ----------------------3
4. 2.1. Биологическая роль железа. ---------------------------------------------------------------3
5. 2.2.  Влияние недостатка и избытка железа   здоровье человека.  --------------------- 4
6. 2.3. Железо и качество воды --------------------------------------------------------------------4
7. Глава 3. Определение качественного и количественного содержания железа (III)  в питьевой воде. --------------------------------------------------------------------------------------5
8. 3.1. Методика определения ионов железа  ---------------------------------------------------5
9. 3.2. Количественное содержание железа (III) в питьевой воде с водозаборных скважин г. Кяхта. --------------------------------------------------------------------------------- 6
10. Глава 4.  Сравнительный анализ взаимосвязи количественного содержания железа в питьевой воде и состояния здоровья жителей г. Кяхта. -------------------------- ------7
11. Заключение ---------------------------------------------------------------------------------------- 9
12. Список литературы ------------------------------------------------------------------------------ 10

Ведение

             Актуальность.   Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека, т.к  ее содержание в различных органах составляет 70 - 90%,  с  водой человек получает до 25% суточной потребности минеральных элементов, таких как,  до 20 %  кальция, до 25% магния, до 50-80% фтора, до 50% йода.  В настоящее время одной из самых актуальных, глобальных проблем человечества, является проблема чистой, питьевой воды.    Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека констатирует низкое качество питьевой воды в России.  Около 19% проб воды из водопроводной сети не соответствует требованиям нормативов по санитарно-химическим и около 8% - по бактериологическим показателям.  Актуальна эта проблема и для нашего города  Кяхта.   В нашем городе на качество питьевой воды большое влияние оказывает  состояние системы водоснабжения жителей города. Водозаборных станций всего несколько, большинство жителей города берут воду из колонок сети водоснабжения.  Водопроводные трубы, изготовленные из чугуна и стали старые и подверглись коррозии. Питьевая вода содержит железо, что можно определить по цвету и вкусу. Постоянно ухудшающееся здоровье наших горожан говорит о том, что употребляется далеко не чистая вода. Поэтому в своей исследовательской работе мы хотели показать влияние концентрации железа  в питьевой воде  на состоянии  здоровья жителей  г. Кяхта и обозначить проблему   необходимости ремонта  сети водоснабжения.   Исходя из этого, мы поставили следующие цель и задачи:   

Цель: Выявление взаимосвязи между концентрацией железа  в питьевой воде  и состоянием здоровья жителей  г. Кяхта

Задачи:

1. Выявить основные источники питьевой воды в г. Кяхта.
2. Опытным путем определить качественное и  количественное содержание железа в питьевой воде.
3. Установить связи между содержанием железа в питьевой воде и уровнем заболеваемости.
4. Дать сравнительный анализ взаимосвязи количественного содержания железа в питьевой воде и характером заболеваний у  жителей г. Кяхта.

Использовали  методы прикладной экологии, сравнительного анализа, проблемно-поисковый, опрос, была изучена методика проведения опытов определения   качественного и количественного содержания железа в питьевой воде.

Глава I. Гигиенические требования и нормативы к качеству питьевой воды.

           Качество питьевой воды  напрямую связано с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания, с разрешением проблем медицинского и социального характера. 
В зависимости от водоисточника воду питьевую подразделяют на:

- артезианскую, родниковую (ключевую), грунтовую (инфильтрационную) - из подземного водоисточника;

По требованиям СанПиН 2.1.4.1116-02 питьевая вода должна быть:

 1. Безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

2. Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.

3. Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям.

4. Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение.                                                                                           Приложение 1  .

            Длительное использование питьевой воды с нарушением гигиенических требований по химическому составу обуславливает изменение отдельных показателей здоровья и  развитие различных заболеваний у населения.  

Чаще всего низкое качество питьевой воды из централизованных систем водоснабжения связано с повышенным содержанием в ней железа и марганца. Избыток железа природного происхождения характерен для подземных вод в южной и центральной частях России, а также в Сибири. Кроме того, концентрация железа повышается при коррозии стальных и чугунных водопроводных труб.   По данным региональных органов санэпидемслужбы, около 50 млн. человек, т. е. треть населения страны, пьют воду с повышенным содержанием железа. 

Глава 2. Влияние  железа на качество воды и организм человека

2.1. Биологическая роль железа.

           Важная роль железа для организма человека установлена еще в XVIII в. Железо относится к числу  жизненно важных  для человека микроэлементов, участвуя в процессах кроветворения, внутриклеточного обмена и регулирования окислительно-восстановительных процессов. Основной функцией железа в организме является перенос кислорода. Общее содержание железа в организме человека составляет около 4,25 г.   Из этого количества 57%  находится в гемоглобине крови, 23% - в тканях и тканевых ферментах, а остальные 20% - депонированы в печени, селезенке, костном мозге и представляют собой "физиологический резерв". Железо входит в состав пигмента, окрашивающего волосы (рыжие волосы содержат в 5 раз больше железа, чем любые другие), много железа находится в клетках мозга.  Небольшая часть железа расходуется на рост покровных тканей организма - кожи и ногтей. Средний пищевой рацион человека должен содержать не менее 20 мг, а для беременных - 30 мг железа.  

2.2.  Влияние недостатка и избытка железа   здоровье человека. 

       Для нормального функционирования организма взрослому человеку необходимо удовлетворить суточную потребность в железе – 0,1 мг на 1 кг веса, для детей на 1 кг веса приходится 0,05 мг.  Дефицит, так же как и избыток железа, отрицательно влияют на здоровье человека. Порог  токсичности железа для человека составляет 200 мг/сутки.

      При нехватке железа возникают различные нарушения здоровья, длительный дефицит железа вызывает железодефицитную анемию.
  Избыточное (более 0,3 мг/л ), ненужное организму железо   откладывается в тканях. В этом случае образуется соединение трехвалентного железа с белками, но уже в виде нерастворимого в воде комплекса - гемосидерина. Это соединение уже не может быть использовано организмом в будущем и при избыточном накоплении  в организме вызывает  развитие заболевания –  гемосидероз,  которое  разрушает печень, иммунную систему, увеличивает риск инфаркта, вызывает  аллергические реакции и ревматоидный артрит, а также рак  молочной железы (в опухолевых тканях его в пять раз больше нормы!). Его избыток влияет на центральную нервную систему, приводит к формированию свободных радикалов, повреждающих ДНК, подавляющих биосинтез белка, нарушающих целостность клеток и их деление. В результате нарушаются двигательные способности человека, а это, в свою очередь, приводит к параличу и смерти.

2.3. Железо и качество воды

       Железо является одним из наиболее распространенных элементов, содержащихся в природных водах, используемых для центрального водоснабжения. Особенно много соединений железа в подземных водах в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, органических комплексных соединений или в виде высокодисперсной взвеси. ПДК железа в питьевой воде составляет 0,3 мг/л.  В воде под влиянием кислорода железо подвергается коррозии, окисляется и переходит в растворимые соединения — закись железа, а при дальнейшем окислении — в окись железа.   Соединения железа влияют на органолептические свойства при содержании 0,1—0,3 мг,  придавая ей неприятный вяжущий вкус и увеличивая показатели цветности и мутности воды. Вода, когда ее перекачивают насосом, прозрачна и бесцветна. Но по мере того, как отдельные молекулы этого соединения собираются вместе, появляется характерный ржавый цвет (такую воду часто называют «красной водой» или «ржавой водой»). В воде, содержащей железо, неизбежно образовываются железобактерии - рассадник бактерий самого различного класса и уровня опасности для организма человека. По мере нарастания, эти бактерии образуют красно-коричневые наросты, которые забивают трубы и снижают напор воды. Разлагающаяся масса этих бактерий является причиной неприятного запаха и вкуса воды - металлического привкуса.  Железо, являясь, безусловно, необходимым элементом для организма человека, сыграло злую шутку с солями жесткости.  У людей, употребляющих воду с содержанием железа в такой концентрации, обнаруживается зуд, сухость, шелушение кожи, кожные высыпания, симптомы - традиционно несправедливо приписываемые избытку кальция в воде. Повышенное содержание железа в воде (а следовательно в организме человека) является причиной серьезных аллергенных заболеваний.

Зависимость «концентрация-эффект» при поступлении железа с питьевой водой  в организм  человека  показана в таблице 1.                                                       Приложение 2

 Вывод: Находящееся в организме в избыточных количествах железо негативно влияет на обмен веществ, приводя к тяжелым последствиям. В связи с этим следует тщательно следить за концентрацией железа в потребляемой воде.

Глава 3. Определение качественного и количественного

содержания железа (III)  в питьевой воде.

4.1. Методика определения ионов железа

Оборудование и реактивы: 50% раствор KNCS, HC l - 24%

Определение.  1. К 10 мл исследуемой воды прибавляют 1-2 капли  HCl и  0,2 мл             (4 капли)  50%-го раствора KNCS.  Перемешивают и наблюдают за развитием окраски.

2. Fe³⁺ + 3NCS^- = Fe(NCS)₃

Примерное содержание железа (III) находят по таблице 3 . Метод чувствителен, можно определить до 0, 02 мг/л.                                                            Приложение 3

4.2. Количественное содержание железа (III) в питьевой воде с водозаборных скважин г. Кяхта.

  Водоразборные точки, идущие от скважин, расположены на разных улицах города Кяхта. Такой водой пользуются жители неблагоустроенных домов. В благоустроенные дома в п. Слобода, пл. «Ж», военного городка поступает вода по водоводу из р. Селенга. Для анализа мы взяли воду только некоторых скважин: скважина № 5   (в северной части города, возле городского стадиона), скважина №  3  в районе лесничества – северо-восточная часть города, скважина № 7   на ул. Калинина, водопроводная вода из благоустроенных домов в п. Слобода.  Результаты исследования представлены в

таблице № 3.

   Вывод:   Во всех исследуемых пробах водопроводной воды присутствуют катионы железа (III).  Не превышает норму содержания железа (III) в питьевой воде со скважины  № 7  , и жители этого района пьют качественную воду. В питьевой воде со скважин № 3   и водовода содержится определенное количество железа, которое может повлиять на здоровье человека.  Вода со скважины № 5 содержит избыточное количество железа.   Такую воду можно назвать технической, и жители   употребляют некачественную воду.
 

Глава 4.  Сравнительный анализ взаимосвязи количественного содержания железа в питьевой воде и состояния здоровья жителей г. Кяхта.

           Различные исследования, подтверждают, в частности, тот факт, что употребление в течение месяца более 50 мг железа с пищевыми продуктами увеличивает риск развития ишемической болезни сердца у пожилых мужчин в три раза, а ежедневное употребление 9 мг железа в составе мультивитаминов увеличивает частоту ИБС у пожилых в 7-17 раз. Основными причинами смерти нелеченых больных служат сердечная (30 %) и печеночная недостаточность или портальная гипертензия (25 %).         

Для данного исследования мы использовали данные опроса и методического кабинета ЦРБ Кяхтинского района.  По статистическим данным методического кабинета ЦРБ по    г. Кяхта состояние здоровья жителей города следующее:                              Приложение 4,5

Также мы установили взаимосвязь между количественным содержанием железа в питьевой воде с разных скважин и уровнем заболеваемости населения на участках потребления этой воды.

Провели опрос жителей проживающих по улицам Юбилейная, Кяхтинская и п. Слобода, где гигиенические нормы  питьевой воды всех ниже. Учениками нашей школы по месту жительства было опрошено в п. Слобода 63, по ул. Юбилейная – 31, Кяхтинская – 28 человек. Из 122 опрошенных:  89 – это 72,9 % отметили зуд, сухость, шелушение кожи и кожные высыпания, особенно после мытья в бане или в ванне. 31 человек – 25,4 % жалуются на боли в желудке; у 2 поставлен диагноз – гастрит. У 5  человек - 4,1 % поставлен диагноз сердечнососудистого заболевания.

Вывод:. Результаты исследования количественного содержания железа в водах из различных скважин показал, что жители некоторых микрорайонов города  пьют некачественную воду, с большим содержанием железа,  наблюдается рост заболеваний пищеварительной системы, сердечнососудистой системы и ревматоидного артрита. Наиболее сильные связи были выявлены между концентрацией железа в воде со скважины № 5 и уровнем заболеваемости, болезнями  пищеварительной, сердечнососудистой систем, состоянием кожи.

            В научной литературе имеются сведения о прямой взаимосвязи между показателями жесткости воды и уровнем заболеваемости,    повышенное содержание железа в питьевой воде приводит к увеличению уровня заболеваемости болезнями печени, инфаркта миокарда, заболеваний кожи, крови, увеличению числа аллергий.  Следовательно, полученные нами данные соответствуют сведениям, приведенным в научной литературе.   Это так, потому что ремонт водопроводных труб не ведется годами, скважины сменить невозможно.  

Заключение

         В ходе исследовательской работы намикачественного и количественного содержания железа ()  в питьевой воде,

Характер заболеваний показывает, что они могут быть вызваны избыточным содержанием железа в питьевой воде. Мы еще раз убедились в том, что между качеством питьевой воды и здоровьем человека существует прямая взаимосвязь, присутствие железа в воде крайне нежелательно.  С повышением концентрации железа в питьевой воде повышается уровень заболеваний печени, болезни сердца, ревматоидного артрита и аллергии. И на сегодняшний день проблема чистой и качественной питьевой воды в г. Кяхта существует.

        При анализе результатов нашего исследования были сделаны следующие выводы:

1. Водозабор питьевой воды жителями г. Кяхта ведется из грунтовых скважин  и водовода из р. Селенга.
2. Во всех взятых пробах присутствуют ионы железа (III).
3. Питьевая вода из скважинах № 5   особенно некачественная и вызывает различные заболевания у жителей улиц, пользующиеся водой с этих источников.
4. Существует прямая  зависимость между количественным содержанием железа в питьевой воде  и заболеваниями желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, состоянием кожи человека.
5. Проблема полного обеспечения населения доброкачественной питьевой водой остается нерешенной.
6. В настоящее время нуждается в модернизации большинство систем коммунального водоснабжения

Рекомендации:

1. Правильное поведение людей поможет сохранить чистую воду, а значит и здоровье человека. 
2. Использовать бытовые фильтры
3. Информационное обеспечение человека, что мы и попытались сделать своей работой.
    

Используемая литература

1. Ануфриева М.В. Состав и качество воды – показатели, влияющие на здоровье человека [Электрон. ресурс]. – 2006 – www.tsosh1.narod.ru

2.  Бержец В.М., Хлгатян С.В., Федорова В.А., Ломовцев А.Э., Гельштейн В.С., Петрова Н.С. Качество питьевой воды и аллергические заболевания у населения Тульской области. Иммунопатол.. Алергол.. Инфектол. – 2002. – №3.

3. Борзунова Е.А. Оценка влияния качества питьевой воды на здоровье населения

4. Железо в воде и его удаление [Электрон. ресурс]. – www.water.ru

5. Коковкин В.В., Сухоруков Ф. В. , Шуваева О. В., Белеванцев В.И., Малкова В.И., Страховенко В.Д, Щербов, Б.Л. Химический состав источников питьевых вод Прибайкалья как фактор риска повышенной заболеваемости местного населения //Сибирский экологический журнал. – 2008. – №4.

6. Королев А.А. и др. Оценка токсичности марганца и железа при раздельном поступлении в организм //Гигиена и санитария. 1991, №11. 

7. Лысогорова И.К. Санитарно-токсикологическая оценка соединения железа //Гигиена и санитария. 1974. №5. 

8. Мосин О.В. Вода, которую мы пьём [Электрон. ресурс]. – 2003. – www.o8ove.ru/article/dwater

9. Онищенко Г.Г. Проблемы питьевого водоснабжения населения России в системе международных действий по проблеме «Вода и здоровье. Оптимизация путей решения» //Питьевая вода Сибири – 2006: материалы III науч.-практ. конф., 18-19 мая 2006г. – Барнаул, 2006. – 171с.

10. Онищенко Г.Г., Новиков С.М., Рахманин Ю.А., Авалиани С.Л., Буштуева К.А. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. – М, НИИЭЦиГОС., 2002.

11. Питьевая вода и здоровье населения: Информационное пособие /Под общ.ред. д.м.н., проф. Е.Н.Беляева. Вып. 1: Влияние химического состава питьевой воды на здоровье человека. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.

12. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПин 2.1.4.1074-01. М., 2002. 
13.   Питьевая воды и водоснабжение населенных мест. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. СанПин 2.1.4.544-96. М., 1996. 

14. Рахманин Ю.А. Методика изучения влияния химического состава питьевой воды на состояние здоровья населения/ Рахманин Ю.А., Сидоренко Г.И., Михайлова Р.И. //Гигиена и санитария. – 1998. – №4.

Рецензия

на исследовательскую работу «Наша водица для здоровья  годится…?»,  выполненной  Кобельковой Надеждой

         «Знающего невозможно победить» – гласит восточная мудрость. Самое ценное у человека это его здоровье. Сохранить свое здоровье помогут знания и способность предупредить то или иное заболевание. Поэтому   выбранная тема исследовательской работы актуальна и своевременна.

        В   работе по исследованию качества питьевой воды в городе Кяхта принимала группа учащихся. Обобщение, анализ и оформление результатов исследования сделала Кобелькова Надя. В работе затрагивается и поднимается острая на сегодняшний день проблема – проблема качества питьевой воды.

           Научная ценность работы заключается в том, в соответствии  требованиями СанПиНа   к качеству питьевой воды, была дана качественная оценка питьевой воды   в      г. Кяхта, дан сравнительный анализ взаимосвязи  состояния здоровья человека и  количественного   содержания железа в питьевой воде.

          Важна и практическая значимость работы. Надежда  изучила и использовала   методику проведения опытов определения   качественного и количественного содержания железа в питьевой воде, что позволяет    провести диагноз состояния качества питьевой воды и состояния здоровья жителей города,   подняла проблему ремонта и  замены труб водоснабжения.   Результаты исследования можно использовать при просветительской работе с родителями и учащимися нашей школы,  способствуют грамотному и бережному  отношению к своему здоровью. Такой  материал можно использовать на уроках химии, биологии.

Надежда  использовала   аналитические приемы, расчеты производила по результатам  химических опытов.

         Автор умело использует  дополнительную литературу, умеет правильно выбирать нужный материал и анализировать его, грамотно излагать результаты исследований. Надя показала умения  самостоятельно подойти к собственному умозаключению. Материал изложен четко, кратко в логической последовательности.

20.01.2014 г.                                    Научный руководитель                /Исмагилова Н.В.

Приложение 1. 

Нормативы концентрации химических веществ, влияющих на органолептические свойства воды, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки

Железо (Fe), мг/дм3, не более 0,3 По ГОСТ 4011-72

Жесткость общая, моль/м3, не более 7,0 По ГОСТ 4151-72

Марганец (Мn), мг/дм3, не более 0,1 По ГОСТ 4974-72

Медь (Сu2+), мг/дм3, не более 1,0 По ГОСТ 4388-72

Полифосфаты остаточные (РO3-4), мг/дм3, не более 3,5 По ГОСТ 18309-72

Сульфаты (SO4--), мг/дм3, не более 500 По ГОСТ 4389-72

Сухой остаток, мг/дм3, не более 1000 По ГОСТ 18164-72

Хлориды (Сl-), мг/дм3, не более 350 По ГОСТ 4245-72

Требования к органолептическим свойствам воды

· Запах при 20 °С и при нагревании до 60°, баллы, не более 2

По ГОСТ 3351-74

· Вкус и привкус при 20 °С, баллы, не более 2 По ГОСТ 3351-74

· Цветность, градусы, не более 20 По ГОСТ 3351-74

· Мутность по стандартной шкале, мг/дм3, не более 1,5 По ГОСТ 3351-74

· Вода не должна содержать различимые невооруженным глазом водные организмы и не должна иметь на поверхности пленку.

Приложение 2. Таблица1.

Зависимость «концентрация-эффект» при поступлении железа с питьевой водой  в организм  человека

Приложение 3

Примерное содержание ионов железа Fe⁺³ в питьевой воде из скважин

Приложение 4

Динамика состояния здоровья жителей города Кяхта

Приложение 5

Связи между концентрацией железа в воде и уровнем заболеваемости