Качественное и количественное определение химического состава минерального источника «Ажыг-Суг» и его целебное воздействие на орган

Министерство образования и науки Республики Тыва

МБОУ СОШ №12 г. Кызыла Республики Тыва

 

 

 

 

 

 

Качественное и  количественное  определение химического состава   минерального  источника «Ажыг-Суг» и его целебное воздействие  на организм человека.

 

Секция химическая технология и экология

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                       

 

 

 

                                          Автор: Кошкендей Чайзат

МБОУСОШ  №12, 10 класс.

г.Кызыл.  Республика Тыва                                                                             

                                          Научный руководитель:                   

         Машпадай Татьяна Максимовна,

                            учитель химии высшей категории. Почетный                                                                                                                                                            работник Образования РФ.                                   

                                         Контактный телефон руководителя 8-913-349-7763

 

 

 

 

 

 

 

 

 г. Кызыл, 2014

 

Содержание

Введение……………………….……………………………………………………………..….3

 

Методика исследования.…………………………………………….…………………..……....6

 

Результаты исследований……………………………...…………………………………….….8

 

Сводные показатели результатов испытаний проб воды аржаана «Ажыг-Суг»  и процентные расчеты…………………………………………………………………………....9

 

Результаты испытаний  воды на тяжелые металлы и микроэлементы аржаана  «Ажыг-Суг»…………………………………………………………………………………..…………10

 

Опрос отдыхающих  в  минеральном  источнике ……………………………………………11

 

Выводы……………………………………………..….………….….………………………....13

 

Заключение……………………………………………………………………………………...14

 

Список литературы......................................................................................................................15

 

Приложение 1.  Вычисления концентрации кальция и магния.

 

Приложение 2.  Определение концентрации анионов сульфатов.

 

Приложение 3.  Расчеты по определению сухого остатка минеральной воды.

                           ( Определение       степени минерализации М)            

 Приложение 4  Физические основы метода атомно-адсорбционной спектрофото-

                          метрии  А-А-С

 

Приложение 5. Формула минеральной воды целебного источника  «Ир-Сайлыг».

 

 Приложение 6.  Целебные источники на территории Республики  Тыва.

 

Приложение 7.  Аржаан  «Ир-Сайлыг» или «Ажыг-Суг», кислый минеральный источник.

 

Приложение 8.  Бальнеологическое  воздействие целебных вод   аржаана   «Ир-Сайлыг».

 

 Приложение 9.  Бальнеологическая  гипотеза общего механизма лечебного  действия  минеральных  процедур.

 

Приложение 10.   Минеральные  воды.  Основные  аспекты  медицинского использования  минеральных  вод.

 

 

 

 

 

 

Введение

 

       Актуальность. Республика Тыва один из немногих более экологически  благополучных регионов России.

        Природа  горной республики неповторима  тем, что здесь в вековечном  экологическом равновесии существует  почти все природно-климатические зоны Северного полушария от высокогорных тундр до знойной  пустыни. Отсюда и разнообразие природных источников, озер, минеральных, радоновых вод, издревле используемых местным населением в лечебных целях.

        Использование  минеральных вод на протяжении тысячи лет представляет один из основных методов лечения людей.

        Бальнеология, как наука о лечении минеральными водами, зародилась еще в древней Греции. Употребления минеральных вод внутрь организма или прием лечебных ванн в сочетании с другими процедурами оказывает многообразное и сильное лечебное воздействие.

        Сегодня, Тыва обладает большими возможностями  для организации бальнеологического, грязевого и климатического лечения.   

 Цель:    1) Исследовать химический состав проб воды источника. Содержание катионов, анионов, макро- микроэлементов.

                 2) Изучить причину целебных свойств вод минерального источника.                  Задачи:   1) Провести анализ проб на концентрацию катионов и анионов.

                 2) Определить содержание тяжелых металлов, микроэлементов в образцах  проб воды методом атомно - адсорбционной спектрометрии.

                  3) Определить жесткость воды, рН среду, сухой остаток.

 Объект исследования:     Целебный, минеральный источник «Ажыг-Суг».

 Предмет исследования:  Изучить и выявить взаимосвязь между лечебными свойствами минеральной воды и ее химическим составом.

       Изученность вопроса. Интересный минеральный источник единственный в своем роде с кислой минеральной водой известен на левом берегу р.Енисея в вершине распадка, впадающего на 6км. ниже устья Хемчика (абсолютная отметка 1150м). По имени урочища, в котором он располагается, его называют Ир-Сайлыг или аржаан Ур-Саир. Население Тыва называют аржаан просто «Ажыг-Суг» - «Кислая вода». На него легко попасть водой по Енисею из поселка Чаа-Холь.        Источник дважды (в1958 и 1961 гг.) посещался сотрудником Всесоюзного геологического института А.В. Зуевым, а в 1967г обследован автором:

 «Минеральная вода формируется в зоне тектонического контакта эффузивных и осадочных пород кембрия и девона… Выход приурочен к ожелезненным эффузивам коричневого цвета. Расход небольшой и составляет, всего 0,06 л/сек. Вмещающие породы несут следы оруденения, вследствие чего вода обогащена железом, алюминием, медью, цинком, кобальтом. Радона в ней нет.

        По  результатам опробования 9/VII 1967г., вода имеет сульфатный кальциево- магниевый состав и сравнительно высокую минерализацию:

                                                SO4 100

М 4,92 -------------------------------------  Н2 SiO3 0,08, Т= 6,00 С.  рН=3,0

                                 Мg 53, Са 31, АI 12, Fe 0,016

 

. По составу она подобна  минеральным водам уральского  курорта Гай ».

     Источник Ажыг-Суг был исследован Аржаан-Лабораторией, 1989-1994 гг. Инициатором и руководителем научной лаборатории является кандидат химических наук, доцент кафедры химии  ТГУ Аракчаа К.Д.

     «Это кислый источник (рН 3,6) с малой минерализацией (примерно 4 г/л), по макрохимическому составу сульфатно – магниево - кальциевый, в воде содержится в значительных количествах кремнекислота (больше 100мг/л), ионы железа (до 30 мг/л.), что позволяет отнести аржаан к кремнистым и железистым. В отличии от многих, даже минерализованных источников, воды Ажыг- Суг, благодаря кислотности среды, содержат широкий спектр микроэлементов- алюминий, медь, цинк, марганец, стронций, литий и другие. Ближайшими аналогами являются воды типа «Кислый» (Краснодарский) и «Куэгда» (Сахалинский).

       Об  аржаане «Ажыг-Суг» написал в книге «Курортные богатства Тувы», А.О. Благоменфельд, который,  посетил Тыва в 50-е годы.

       В 2010г  Тувинским книжным издательством г. Кызыла выпущена книга «Целебные аржааны и озера Тувы», где пишется, что аржаан «Ажыг-Суг» является местом паломничества для жителей. Ежегодно сотни людей посещают аржаан, отдыхают и лечатся на целебном источнике в основном «диким» стихийным образом.  

       «На территории Тыва аржаан Ажыг - Суг пока единственный, широко известный и достаточно хорошо изученный кислый минеральный источник, и в силу своей бальнеологической значимости по истине является достоянием народа»- пишет в своей книге «Слово об аржаанах Тыва»  к.х.н. Кара - Кыс Аракчаа

    Новизна вопроса. 1).Мы исследовали и определили более полный количественный химический состав воды источника  «Ажыг-Суг». Составили формулу минеральной воды, аналогично формуле,  составленной  Зуевым А.В. в 1967г. Но, в нашей формуле показан более полный катионный и анионный состав, преобладающих по содержанию в воде частиц-ионов. Содержание тяжелых металлов проводили новым атомно-адсорбционным методом. Атомно-адсорбционный спектрофотометр показывает более точную концентрацию элементов.

       2).  Из результатов, полученных после эксперимента, мы пришли к выводу что, концентрация ионов в воде относительно меняется в разные сезоны года (лето, осень). В осенний сезон минеральная вода источника  «Ажыг-Суг» самая концентрированная.

        3). Изучив медицинскую  литературу, о влиянии на организм  человека минеральных кислых  вод, мы описали, опираясь на результаты   полученных экспериментальных опытов, какое бальнеологическое воздействие оказывает на организм человека, нами выявленные анионы и катионы: сульфаты, хлориды, нитраты, гидрокарбонаты ионы магния, кальция, натрия. Изучили свойства каждого иона,  какие болезни, и как он лечит,  конкретно. Например: Какие ионы участвуют в растворении желчи и выведении его из организма? Мы написали научную статью по поводу целебных свойств вод  источника  «Ажыг-Суг».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методика  исследования

        Нами выполнены  анализы минеральных вод,  пробы  для испытания которых, взятых  в разные сезоны. Летом - середина  июля, осенью - конец сентября, зима  – начало  января. Мы провели  следующие анализы:

• Анализ катионов на содержание кальция, магния, натрия;
• Анализ анионов сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов, нитратов;
• Общий анализ минеральной воды -  рН среда, жесткость воды, степень минерализации, т.е. определение сухого остатка;
• Анализ проб воды на содержание  тяжелых  металлов и микроэлементов.

Последние анализы мы заказали, поэтому они проведены специалистом Слушевой Татьяной Владимировной, атомно-адсорбционным методом. Здесь у нас была пассивная практика. Мы наблюдали, как определяют атомно-адсорбционным методом  содержание тяжелых металлов и микроэлементов минеральной воде. Изучили механизм  работы аппарата  атомно – адсорбционного - спектрофотометра, как фиксируются результаты в компьютере. Это было интересно.

            Аржаан  по макрохимическому составу  сульфатно – магниево -кальциевый, поэтому испытание вод начали с определения концентрации ионов магния, кальция, сульфатов Са2+ , Мg2+, SО42-

Анализ ионов кальция и магния      

       Прилили в колбу 50мл. пробу минеральной воды, добавили 0,5мл. 5%-ный гидроксиламина при  непрерывном перемешивании, 2мл. NaОH, несколько кристаллов диэтилдитиокарбоната  натрия. Эту соль добавляем для устранения вредного влияния ионов меди.  Так ионы меди осаждают в нерастворимую соль в CuS сульфид меди(II). Далее капнем 2 капли хромогена черного (темно-синего цвета). В колбе образуется вишнево-розовый раствор. Полученный раствор титруем раствором трилона-Б 0.05н. до перехода розового раствора в сиреневый «синеватый цвет».

Определение кальция,  Концентрацию  Са 2+ рассчитываем. Приложение 1.

      После титрования кальция, оттитрованный раствор подкисляем соляной кислотой HСl (1:4), до перехода к исходной розовой окраске, стараясь, чтобы избыток кислоты не превышал 1-2 капли. Далее прибавляем 5мл. хлоридно-аммиячного-сульфатного  раствора  (аммиачный буферный раствор). Полученный раствор титруем раствором трилона - Б, 0,05н (нормальный), до перехода окраски от розовой до синей.

Определение магния.  Концентрацию  Мg 2+ рассчитываем. Приложение1.

       Определение сульфатов. Прилили пробы  воды объемом 5мл. в мерную пробирку, прибавили 1-2кап. соляной кислоты HCl (1:1) и 5 мл. гликолевого реагента. После 30 минут измеряем оптическую плотность раствора фотоэлектроколлориметром в кюветах 1=20мм. и светофильтром длиной волны 364 н.м. Число сульфатов находим по  калибровочной кривой. Приложение № 2.

            Определение хлоридов. Пипеткой  набрали 10мл. испытуемой минеральной   воды  и 90мл.  дистилл. воды,  добавили  1мл. хромовокислого калия K2CrO4 и титровали азотнокислым серебром AgNO3 до перехода лимонно-кислой окраски в оранжево-желтую  (бурую). Расчеты делали по формуле. Приложение №2

          Определение нитратов NО3--  К анализируемой пробе минеральной воды, объемом 50мл. добавляем 5мл. 10%-ного раствора алюмокалиевых квасцов (9:1). В полученном растворе измеряют концентрацию ионов  NО3- нитратов на иономере. Полученные, данные переводят в мг/кг. С помощью коэффицента перевода 4,43.

         Определение кислотности.  Активная реакция воды обуславливается концентрацией водородных ионов и обозначается (pH). Иначе, рН - это  водородный показатель. Для количественного определения щелочности или кислотности воды имеются разные методы: применяют универсальные индикаторы в форме порошка, используют бумажные лакмусовые индикаторы или определяют методом титрования.