Тезисы. Определение содержания железа в воде из разных источников

Область: химия.

Автор: Горюшкина Анна Максимовна.

Научный руководитель: учитель химии Каназина Лидия Ивановна.

ПДК омских рек превышены по нефтепродуктам в 2-3, меди - 6-11, цинку - 2-5, железу - 3-7 . Чаще всего низкое качество питьевой воды из централизованных систем водоснабжения связано с повышенным содержанием в ней железа и марганца.

Ржавчина является постоянным компонентом питьевой воды миллионов россиян. Вода с повышенным содержанием железа делает воду достаточно вредной для здоровья, в первую очередь для слизистой ротовой полости и желудка. Санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПин 2.1.1074-01,  суммарное содержание четвертого по распространенности химического элемента в питьевой воде не должно превышать 03, мг/л.

Недостаток либо избыток железа вызывает у человека различного рода недомогания.

Цель работы: определить содержание ионов железа в водопроводной воде нашей школы.

Самый простой метод определения железа в воде основан на взаимодействии катионов четвертого по распространенности элемента с сульфосалициловой кислотой. Образуемое в щелочной среде соединение ярко-желтого цвета – первый «симптом» коррозии водопроводных труб.

Простейший способ выявить наличие трехвалентного железа – отстаивание пробы. Появление характерного красно-бурого осадка является первым признаком наличия трехвалентного железа.

Для практического определения количества ионов железа в питьевой воде, других источников использовали цветометрическую методику, основанную на изменении интенсивности окрашивания раствора.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) - 85% всех заболеваний в мире передается водой. Ежегодно 25 миллионов человек умирает от этих заболеваний.

Сильно загрязнены в Омской области Иртыш и Омь. ПДК здесь превышены по нефтепродуктам в 2-3, меди - 6-11, цинку - 2-5, железу - 3-7 .
Чаще всего низкое качество питьевой воды из централизованных систем водоснабжения связано с повышенным содержанием в ней железа и марганца. Актуальность нашей работы обусловлена рядом факторов. Во – первых, избыток железа природного происхождения характерен для подземных вод в южной и центральной части России, а также в Сибири. Кроме того, концентрация железа повышается при коррозии стальных и чугунных водопроводных труб. Стандарт на содержание железа в питьевой воде в ЕС-5, США-5, РФ-1мкг/л. Во – вторых, содержащая железо вода (особенно подземная) сперва прозрачна и чиста на вид. Однако даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0.3 мг/л такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/л вода, так и становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически неприемлемой как для технического для питьевого применения. В – третьих, трубы российских систем водоснабжения изготовлены из стали. Изношенные стальные трубы – это, в первую очередь, трубы ржавые! Последнее означает, что ржавчина является постоянным компонентом питьевой воды миллионов россиян. Вода с повышенным содержанием железа делает воду достаточно вредной для здоровья, в первую очередь для слизистой ротовой полости и желудка. В – четвертых, согласно Санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПин 2.1.1074-01,  суммарное содержание четвертого по распространенности химического элемента в питьевой воде не должно превышать 03, мг/л.

Актуальность данной проблемы обусловила выбор темы исследования: «Содержание железа в воде из разных источников»

1. Определить состояние водопроводных труб.

2.Проследить связь между содержанием железа в воде и здоровьем учеников.

3.Роль железа в жизнедеятельности человека человека

Железо является важнейшим микроэлементом, принимает участие в дыхании, кроветворении, иммунобиологических и окислительно-восстановительных реакциях, входит в состав более 100 ферментов. Железо является незаменимой составной частью гемоглобина. В организме взрослого человека содержится около 4 г железа, из них более половины (около 2,5 г) составляет железо гемоглобина. Часть железа депонируется в организме человека, преимущественно в печени, селезенке и костном мозге.

Суточная потребность человека в железе составляет 10-30 мг, с учетом того, что всасывание железа из продуктов питания составляет около 10%. Эта доза обеспечивается суточным пищевым рационом (15-40 мг) за счет животной и растительной пищи. Основными источниками железа служат: крупа, печень, мясо. Всасывание поступившего с пищей железа происходит в кишечнике, но обычно не превышает 5-20% от общего содержания в пище.

Значительно лучше железо всасывается из мясных продуктов (телятина - 17-21%, печень - 10-20%), из рыбных продуктов - 9-11%. Меньше всего железо всасывается из растительных продуктов (1-7%). Добавка мяса в блюда, содержащие растительные продукты, значительно улучшает всасывание железа из них. Железо содержится в таких продуктах как: мясо животных, птиц, субпродукты. Особенно большое содержание в бобовых, печени и почках животных. Красное мясо, мясопродукты, печень, бобы, хлеб из недробленого зерна, овощи с зелеными листьями - это лучшие продукты содержащие железо.

Недостаточность железа в организме может быть вызвана экзогенными (за счет недостаточно поступления с пищей) и эндогенными (за счет нарушения всасываемости в кишечнике: заболевания слизистой оболочки кишечника или понос) факторами.

Современный человек, находящийся на смешанной диете, потребляет за сутки 10 - 20 мг железа, главным образом в форме миоглобина и гемоглобина. Всасывается около 10% диетического железа и примерно такое же количество его ежесуточно теряется организмом.

•недостаточное поступление железа (неадекватное питание, вегетарианская диета, недоедание);

•нарушение регуляции обмена витамина С;

•усиленное расходование железа (в периоды интенсивного роста);

•потери железа связанные с травмами, кровопотерями при операциях, язвенными болезнями, донорством, занятиями спортом;

•гормональные нарушения (дисфункция щитовидной железы);

•гастриты;

•различные системные и опухолевые заболевания.

•головные боли и головокружения, слабость, утомляемость, непереносимость холода, снижение памяти и концентрации внимания;

•замедление умственного и физического развития у детей, неадекватное поведение;

•учащенное сердцебиение при незначительной физической нагрузке;

•ломкость, утончение, деформация ногтей;

•повышение общей заболеваемости (простудные и инфекционные болезни у детей, гнойничковые поражения кожи);

•увеличение риска развития опухолевых заболеваний.

Токсическая доза железа для человека составляет 200 мг.

Летальная доза для человека составляет 7 – 35 г. При тяжелом отравлении железом повреждается слизистая оболочка кишечника, развивается печеночная недостаточность, появляются тошнота и рвота. Для детей младшего возраста отравление железом является одним из самых распространенных видов случайного отравления. Летальным исходом для ребенка может стать прием сульфата железа в дозе 3 г и выше.

Причины избытка железа:

•избыточное поступление извне (при повышенном содержании в питьевой воде);

•нарушение регуляции обмена железа.

•головные боли, головокружения, повышенная утомляемость, слабость;

•пигментация кожи;

•изжога, тошнота, рвота, боли в желудке, запор или диарея, изъязвление слизистой оболочки кишечника;

•повышение риска развития атеросклероза, болезней печени и сердца, артритов, т.д.;

•потеря аппетита, уменьшение массы тела.

Суточный обмен воды в организме человека составляет 2,5л., поэтому от ее качества зависит количество железа поступающего в организм человека.

Самый простой метод определения железа в воде основан на взаимодействии катионов четвертого по распространенности элемента с сульфосалициловой кислотой. Образуемое в щелочной среде соединение ярко-желтого цвета – первый «симптом» коррозии водопроводных труб.

К 25 мл. воды добавляют 1 мл. нашатырного спирта, 1 мл сульфосалициловой кислоты (продается в аптеке) и 1 мл аммиака. Спустя 15 минут можно делать выводы о наличии (или отсутствии) в пробе катионов железа.

Простейший способ выявить наличие трехвалентного железа – отстаивание пробы. Жители крупных городов хорошо знают, что водопроводная вода чистая и прозрачная только в первый день отстаивания.

Появление характерного красно-бурого осадка является первым признаком наличия трехвалентного железа.

Для практического определения количества ионов железа в питьевой воде, воде других источников использовали цветометрическую методику, основанную на изменении интенсивности окрашивания раствора:

1.В химические стаканы наливают по 50мл воды. Стаканы нумеруют.

2.Во все стаканы опускают полоски фильтровальной бумаги на 20мин, полоски нумеруют.

3.Через 20мин полоски извлекают и высушивают.

4.На каждую полоску наносят по капле реагента - 20% раствора роданида калия. В зависимости от концентрации ионов Fe⁺³ на бумаге появляется окрашивание разной интенсивности (от розового до буро-красного). Зависимость интенсивности окраски от концентрации ионов Fe⁺² (реагент NHCNS) – стандарты.
Таблица 1.

Интенсивность окрашивания	Концентрация ионов Fe+3 мг/л
Буро-красная	100
Интенсивно – розовая	10
Розовая	1
Слабо - розовая	0,5
Отсутствует	Менее 0,1

Таблица 2.Концентрация ионов железа в водах разных источников

2.Железо определилось в форме Fe²⁺

3.Железо в форме Fe ³⁺ нигде не определилось

Выводы:

1. На основание проверенных опытов содержания железа во всех пробах мало и не превышает ПДК

1. 
   О.С Габриелян «Химия 9 класс»
   
2. 
   https://water-russia.ru/?p=499
   
3. 
   https://www.vodoochist.ru/zhelezo.html
   
4. 
   https://omegasafewater.blogspot.ru/2009/08/blog-post_2212.html