Анализ на природни води в община Сливен

Категория „Изследователски проект“, възрастова група 8. – 10. клас Никола Урумов, 9. клас [1] Ръководител: Анелия Иванова Средно училище „Константин Константинов“ – Сливен https://doi.org/10.53656/nat2025-3.34 Резюме. Качеството на природните води и предпазването им от замърсяване е определящо за здравето на хората и екосистемите. Проблемът с чистотата на водите в Сливен е особено актуален днес поради факта, че на територията на града и в околностите му са налични много източници на замърсители. Предмет на изследването е извършване на химически анализ на водите от реки на територията на Сливен. Теоретичното проучване по темата породи въпрос, свързан с химичния им характер и съдържание на определени йони в изследваните природни води на града. Достатъчно чисти ли са те за използването им в ежедневната дейност на хората и крият ли риск за развитие на болестни състояния, като метаболитна алкалоза или ацидоза? За разработката на настоящото изследване са използвани описателен и сравнителен метод, както и методите анализ и синтез. Експериментално е установено, че водите на някои реки съдържат определен вид йони от изследваните и са т.нар. „твърди води“. Ключови думи: химически анализ, експерименти, твърдост на водата, чистота на водата [emember_protected for='16-9-25' format_protected_msg='1' custom_msg=' Влезте в системата, за да прочетете пълната статия '] Проучване на източници В предварителното проучване при работата по разработката използвах основно три източника на информация. В Програмата за опазване на околната среда 2016 – 2020 г. на „Водоснабдяване и канализация – Сливен“ ООД 1 открих информация за различните водни басейни, източниците на замърсяване в община Сливен, посочени във фиг. 1 и мерките, които се вземат за разрешаване на редица проблеми. От нея получих и информацията за замърсяване на водите ни с нитрати и нитрити заради селскостопанската дейност в района и прекомерното наторяване на почвите. Фигура 1. Източници на замърсяване на водите в района

Вторият източник дава много подробна и пълна информация за твърдостта на водата. В него е посочено, че теренът на града е карстов, а това е предпоставка за повишаване на количеството на Ca 2+ и Mg 2+ йони във водата. В тази статия много добре и с примери е посочена постоянната и временната твърдост на водата. „Постоянната твърдост на водата се определя от наличието на Ca 2+ и Mg 2+ йони, които се формират при естествените равновесни химични реакции, свързани с преминаването на водата през седиментните скали. Особеното на този тип твърдост е, че тя не може да се премахне чрез преваряване на водата, освен ако не съдържа калциеви или магнезиеви хлориди или сулфати. Временната твърдост на водата е продукт на разтворените калциеви и магнезиеви бикарбонати във водата. При химичния процес на разтваряне отново се отделят Ca 2+ и Mg 2+ йони, но реакцията е сравнително лесно обратима и се наблюдава ежедневно. Този тип твърдост се премахва чрез преваряване на водата или третирането ѝ с вар“ 2 . Освен това много пълно е посочена и информация относно здравните последствия от твърдостта на водата – нейните позитивни и негативни ефекти, както и битови и индустриални последствия. В Доклада за качеството на питейните води в Сливен за 2021 г. 3 са посочени индикатори за оценка на качеството на питейните води на територията на България, причините за отклонението от данните, както и мерки за преодоляване на съществуващите проблеми. Експериментална част Събрах водни проби от различните водоизточници, подготвих разтворите и реактивите за доказване на съответните йони и към всеки от опитите оставих по една епруветка за контролна проба за сравнение на промяната в цвета на водата, ако има такава. Извърших изследването два пъти (в есенно-зимния период и през пролетта). Таблица 1. Химичен характер на изследваните води Водни проби от: Стойност на рН Химичен характер река Асеновска 8 Основен река Новоселска 7 Неутрален река Селишка 7 Неутрален река Дюлева 8 Основен чешмяна вода (язовир „Асеновец“) 7 Неутрален дъждовна вода 7 Неутрален Поставих пробите от събраната вода в епруветки и потопих във всяка една с помощта на пинсета универсален индикатор. По цвета на скалата му установих следния резултат за рН (през есенно-зимния период), посочен в табл. 1. За доказване на останалите йони извърших няколко опита (описани по-долу), резултатите от които са показани в табл. 2. Таблица 2. Химичен анализ на йони в изследваните водни проби Добавен разтвор Река Асеновска – резултат Река Новоселска – резултат Река Селишка – резултат Пека Дюлева – резултат Чешмяна вода – резултат Дъждовна вода – резултат AgNO 3 леко помътняване на разтвора – бяла ↓ без промяна в цвета без промяна в цвета леко помътняване на разтвора – бяла ↓ без промяна в цвета без промяна в цвета BaCl 2 без промяна в цвета без промяна в цвета без промяна в цвета без промяна в цвета без промяна в цвета без промяна в цвета MgSO 4 NH 4 OH леко мътно бяла леко мътно бяла леко мътно бяла по-слабо оцветена в бяло ↓ без промяна в цвета без промяна в цвета Реактив Грийс наситено розово оцветяване слабо розово оцветяване слабо розово оцветяване наситено розово оцветяване без промяна в цвета без промяна в цвета Реактив Неслер оранжево оцветяване бледожълто оцветяване бледожълто оцветяване бледожълто оцветяване бледожълто оцветяване без промяна в цвета Твърдост 11⁰dH 12⁰dH 11⁰dH 14⁰dH 15⁰dH 6⁰dH Към всеки разтвор добавям по 5 – 6 капки HNO 3 и след това прибавям 3 – 4 капки (0,5 mL) от разтвора на 5% AgNO 3 , за да докажа наличие на Cl - йони. Установих промяна в цвета на водната проба при река Асеновска и Дюлева, което значи, че има наличие на Cl - йони. Извършва се следното кратко йонно уравнение: Ag + + Cl - →AgCl↓ с бял цвят. Към всеки разтвор добавям по 5 – 10 капки HCl и след това прибавям 2 ml от разтвора на BaCl 2 , за да докажа наличие на SO 4 2- йони, в резултат на което установих, че във водните проби няма наличие на сулфати. Към всеки разтвор добавям по 5 – 6 капки NH 4 OH и след това прибавям 3 – 4 капки от разтвора на MgSO 4, за да докажа наличие на PO 4 3- йони, и установих промяна в цвета на водните проба при всички реки, което значи, че има наличие на PO 4 3- йони. Извършва се следното кратко йонно уравнение: Mg 2+ + NH 4 + + PO 4 3- →MgNH 4 PO 4 ↓ с бял цвят. Към 20 ml от всеки разтвор добавям по 1 ml от реактив на Грийс и оставям разтвора да престои 10 минути, за да докажа наличие на NO 2 - йони. Установих, че водите в 4 реки съдържат NO 2 - йони в по-голямо или по-малко количество според интензивността на розовото оцветяване. За да докажа наличие на NH 3 , към 5ml от всеки разтвор добавям по 3 капки от Неслеров реактив, в който съм разтворил кристалчета NaOH (изследванията за NO 2 – йони и NH 3 са според указанията в упътването за използване на реактивите от Малка лаборатория за изследване на вода – от NSF Bulgaria, вносител „Глобал“). Установих, че водата в река Асеновска съдържа голямо количество NH 3 , а водите в останалите три реки съдържат следи от NH 3 . Питейната вода също съдържа в малко количество амоняк. Дъждовната вода е без промяна в оцветяването. През пролетта отново повторих изследванията на водите в реките на Сливен. Описанието на процедурата по изследването и получените резултати съм представил в табл. 3, като използвах реактивите от Минилаборатория за изследване на водата. Отново установих, че водите на реките в община Сливен се замърсяват с фосфати, амониеви йони, нитрати и нитрити. Таблица 3. Изследване на чистотата на водата в реките на Сливен – 14.03.2025 г. Изводи от анализа Получените от мен резултати потвърждават информацията, която събрах и проучих в началото на моето изследване. Водите на нашите реки са със съдържание на амоняк и нитрити в по-голямо количество заради интензивната земеделска дейност в района 4 , както и заради промишлени и битови замърсители. Наднормените количества на нитрати (>50 мг/л) е най-широко разпространеният проблем по отношение физико-химичните качества на питейната вода и се отчита в около 4% от анализите според изследване за качеството на питейната вода в Р България. Проблемът има здравна значимост. „Наднорменото съдържание на нитратите във водата може да причини развитието на заболяването водно-нитратна метхемоглобинемия при кърмачета и малки деца. В райони с дефицит на йод може да доведе до нарастване на честотата на ендемичната гуша при подрастващите. Този проблем е с многогодишна давност и е характерен за районите с интензивно земеделие, като нашият град Сливен е в списъка на най-засегнатите области като Стара Загора, Велико Търново, Бургас, Ямбол, Плевен, Шумен Хасково, Варна, Ловеч, Разград, Добрич, Русе, Търговище, Пловдив, Враца“ 5 . В преобладаващите случаи отклоненията са до два пъти над допустимата норма и се срещат преди всичко в по-малките зони на водоснабдяване. Останалите йони се съдържат в по-малко количество във водните проби. Питейната ни вода е сравнително чиста по отношение на изследваните йони, но има какво да се желае в това отношение, за да не бъде количеството на откритите йони в нея предпоставка за различни болести. Потвърди се и информацията, че водите в община Сливен са със значително съдържание на Ca 2+ и Mg 2+ йони, т.е. те са твърди води. В твърдите води сапуненият разтвор се пресича, не се образува много пяна и измивното му действие намалява, за разлика от дъждовната вода, която е мека вода. При загряване на такава „твърда вода“ по дъното на съдовете се отлага „котлен камък“ – CaCO 3 и MgCO 3 , а това нарушава топлообмена им. Тази „твърдост“, причинена от калциевите и магнезиевите хлориди и сулфати, се отстранява по химичен път, като към водата се добавят Na 2 CO 3 и Ca(OH) 2 (Pavlova et al., 2017, p. 58). Заключение Извършените експерименти в моето изследване показват, че отделните водни проби имат различен химичен характер, като на някои реки стойностите на pH се припокриват: – pH (Дюлева река, Тунджа река и чешмяна вода) = 7 – неутрален характер; – pH (Новоселска, Селишка и Асеновска река = 8 – слабоосновен характер. Потвърди се и предположението за съдържание на определени аниони в тези води, от което мога да направя извод, че те са замърсени с нитрити, амоняк, фосфати, а това определено крие риск за здравето на жителите на града. Потвърдих и тезата, че водите на Сливен са с твърдост в диапазон от 9 до 18°dH (немски градуса – „1 немски градус е равен на 10 мг CaO (негасена вар) на литър вода“), според картата на България, което, от своя страна, изисква търсенето на решения за предотвратяване или намаляване на последствията от употребата на такава вода в бита, промишлеността и за човешкото здраве. БЕЛЕЖКИ https://mun.sliven.bg/arhiv-programi-2020 https://cleanwater.bg/blog/tvardost-na-vodata Доклад за качеството на питейните води в Сливен за 2021 г. – https://shorturl.at/mh0WU https://shorturl.at/duNtQ Национален доклад за състоянието и опазването на питейните води в РБългария – https://old.eea.government.bg/bg/soer/2017/water/kachestvo-na-piteynite-vodi ЛИТЕРАТУРА Павлова, М., Кирова, М., Бояджиева, Е., Върбанова, Н., Иванова, В. & Кръстев, А. (2017). Химия и опазване на околната среда за 8. клас . Педагог 6. REFERENCES Pavlova, M., Kirova, M., Boyadzhieva, E., Varbanova, N., Ivanova, V. & Krastev, A. (2017). Chemistry and Environmental Protection for 8th Grade . Pedagog 6. [In Bulgarian] ANALYSIS OF NATURAL WATERS IN THE MUNICIPALITY OF SLIVEN Abstract . The quality of natural waters and their protection from pollution is crucial for the health of people and ecosystems. Water cleanliness in Sliven is particularly relevant today, due to the presence of numerous sources of pollutants in and around the city. This study focuses on the chemical analysis of river waters in the Sliven area.The theoretical part of the research raise questions about the chemical composition and the presence of specific ions in the natural waters examined in the city. Are these waters clean enough for daily human use, and could they pose health risks such as metabolic alkalosis or acidosis? The study was conducted using descriptive and comparative methods, along with analytical and synthetic approaches. The experiment established that some rivers contain specific types of the studied ions and are classified as so-called “hard waters.” Keywords: chemical analysis; experiments; water hardness; water purity Nikola Dmitriev Urumov , 9th grade

“Konstantin Konstantinov” Secondary School

Sliven, Bulgaria

Supervisor: Anelia Hristova Ivanova

Teacher of Chemistry and Environmental Protection

“Konstantin Konstantinov” Secondary School

Sliven, Bulgaria

E-mail: ani_23_68@abv.bg

[1] Първа награда в категория „Изследователски проект“, възрастова група 8. – 10. клас. >> Изтеглете статията в PDF [/emember_protected]

Analysis of Natural Waters in the Municipality of Sliven

Последвайте ни в социалните мрежи

The Effect of Marinades on Meat

Can Home Tests Reliably Determine the Quality and Authenticity of Honey?

Can Home Tests Reliably Determine the Quality and Authenticity of Honey?

The Thirteenth Element – Saver or Silent Destroyer?

Бюджетен или евтин

Последни публикации

Полезни линкове

Az-buki Weekly

Scientific Journals

Newsletter

Welcome Back!

Create New Account!

Retrieve your password

Analysis of Natural Waters in the Municipality of Sliven

Свързани статии:

Последвайте ни в социалните мрежи

The Effect of Marinades on Meat

Can Home Tests Reliably Determine the Quality and Authenticity of Honey?

Can Home Tests Reliably Determine the Quality and Authenticity of Honey?

The Thirteenth Element – Saver or Silent Destroyer?

Бюджетен или евтин

Последни публикации

Полезни линкове

Az-buki Weekly

Scientific Journals

Newsletter

Welcome Back!

Create New Account!

Retrieve your password