給水做一次“體檢”

石守金 唐嘉儀 宋寒梅 楊茗勝 凌紫涵

本期點(diǎn)評(píng)專家

黃新階 ?正高級(jí)教師，特級(jí)教師，全國(guó)優(yōu)秀教師，中國(guó)化學(xué)會(huì)2017年度基礎(chǔ)化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，湖北省首批十大名師，教育部第三批國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜遥啾谑小笆虚L(zhǎng)杯”青少年科技創(chuàng)新大賽評(píng)審專家。

一、活動(dòng)背景

水不僅是寶貴的自然資源，還是人類的生命之源。為了了解身邊的水質(zhì)狀況，我們決定開(kāi)展水質(zhì)研究，給水做一次“體檢”。

二、采集樣本

我們考察了會(huì)同縣的三處水域。一是渠水，它是沅江的支流，是縣城自來(lái)水的水源。我們觀察發(fā)現(xiàn)，河水清澈見(jiàn)底，無(wú)漂浮垃圾，無(wú)腐臭氣味。二是穿城而過(guò)流入渠水的會(huì)同河，目測(cè)河水渾濁，河邊有少許垃圾，可以聞到淡淡的腐臭味。三是城中的老井，水里長(zhǎng)有水草，目測(cè)井水渾濁，似淡色的牛奶。考察時(shí)，我們?cè)诿刻幎疾杉怂畼樱糜趯?shí)驗(yàn)探究。

三、實(shí)驗(yàn)探究

（一）提出方法

面對(duì)水樣，我們?nèi)绾巫屍洹皬堥_(kāi)嘴”，接受檢查呢？我們根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，各自提出了一種檢測(cè)方法，全方位地給水樣做“體檢”。

石守金提出利用感官檢測(cè)，比如用放大鏡或顯微鏡觀察、用鼻子聞氣味等；凌紫涵提出用pH計(jì)檢測(cè)酸堿度，看水樣有沒(méi)有受到化學(xué)污染；唐嘉儀建議用明礬吸附雜質(zhì)并過(guò)濾，判斷雜質(zhì)的類別；宋寒梅提出用化學(xué)試劑如硝酸銀溶液檢測(cè)水的成分；楊茗勝建議把水樣燒開(kāi)，使之蒸發(fā)，然后稱量殘留物的質(zhì)量，計(jì)算水中雜質(zhì)的含量。

（二）實(shí)驗(yàn)檢測(cè)

在老師的幫助下，我們準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)渠水水樣A、會(huì)同河水樣B、城中老井水樣C的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

1.感官檢測(cè)

我們用放大鏡觀察水樣，發(fā)現(xiàn)水樣A較清澈，水樣B最渾濁，水樣C呈淡牛奶色。聞氣味，發(fā)現(xiàn)水樣B有明顯異味，水樣A和水樣C都無(wú)明顯異味。用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)水樣B有許多雜質(zhì)，水樣A和水樣C有少量雜質(zhì)。可見(jiàn)，水樣A最好，水樣B最差。

2.pH計(jì)檢測(cè)

我們?nèi)∷畼覣、B、C各20 mL分別倒入不同的燒杯中，用pH計(jì)檢測(cè)水樣的pH值。

水樣A的pH值為7.90，水樣B的pH值為7.60，水樣C的pH值為7.18，均呈弱堿性。通過(guò)查找資料，我們得知水的正常pH值范圍為6.5～8.8，因此可以判斷水樣pH值正常，沒(méi)有受到明顯的酸、堿化學(xué)物質(zhì)污染。

3.用明礬檢測(cè)

我們?nèi)∷畼覣、B、C各50 mL分別倒入不同的燒杯中，分別加入少許明礬，攪拌。一段時(shí)間后，水樣A沉淀較少，水樣B沉淀很少，水樣C沉淀多。水樣B的現(xiàn)象與感官觀察結(jié)論不符，可能是因?yàn)槠潆s質(zhì)成分與A、C不同。通過(guò)查資料得知，明礬水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，易與土壤膠體形成沉淀。我們初步判斷水樣A、C的雜質(zhì)主要是土壤、泥沙類膠體，而水樣B的雜質(zhì)主要是生活垃圾和腐爛植物等。

之后我們將燒杯中的水樣分別過(guò)濾一半，將濾液和原液進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)濾液均比原液清澈。用放大鏡觀察濾液，沒(méi)看到明顯懸浮物；聞氣味，水樣B的濾液有異味，但比原液淡些。看來(lái)，水樣B中溶解了許多可溶性雜質(zhì)。

4.用硝酸銀溶液檢測(cè)

我們?nèi)?種濾液各2 mL分別倒入試管中，分別滴加硝酸銀溶液（AgNO3），都產(chǎn)生了白色沉淀。水樣A、B的濾液產(chǎn)生的沉淀很少，水樣C的濾液產(chǎn)生的沉淀較多。

5.檢測(cè)雜質(zhì)含量

此實(shí)驗(yàn)以水樣C為例。稱取水樣C的質(zhì)量為36.307 g，蒸干后得殘留物的質(zhì)量為4 mg，計(jì)算得出水中雜質(zhì)的含量：0.004÷36.307×100%＝0.011%。

我們查找水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)得知，生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)是溶解性總固體小于等于1000 mg/L，即0.1%。檢測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值，水樣似乎是優(yōu)質(zhì)水，但與感官觀察的結(jié)論明顯不符，誤差原因可能是部分雜質(zhì)揮發(fā)。

四、結(jié)論

城中老井井水含有大量的泥土膠體和氯化物，不適宜飲用。會(huì)同河被生活污水和垃圾污染，含有較多雜質(zhì)，有腐臭味，不可飲用。渠水水質(zhì)較好，含有少量泥土膠體，較少受到垃圾和生活污水污染。會(huì)同河流入渠水途中經(jīng)過(guò)自凈，對(duì)渠水水質(zhì)沒(méi)有明顯影響。

三處水域的水均沒(méi)有受到化學(xué)污染。渠水作為縣城自來(lái)水的水源，得到了切實(shí)的保護(hù)，但其支流會(huì)同河需要加強(qiáng)保護(hù)。平時(shí)，我們應(yīng)做好生活污水、廢棄物的處理。（指導(dǎo)老師：楊海波 ? 蔣彧 ? 李彥達(dá)）

[本文系湖南省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度資助課題“基于社團(tuán)活動(dòng)平臺(tái)的勞動(dòng)教育課程開(kāi)發(fā)與實(shí)踐研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)：XJK23BJC028）小成果]

專家點(diǎn)評(píng)

石守金、唐嘉儀等五位同學(xué)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)檢測(cè)家鄉(xiāng)三處水域——渠水、會(huì)同河和城中老井井水的水質(zhì)狀況，初步得出了可靠的結(jié)論，說(shuō)明他們初步形成了學(xué)以致用的良好習(xí)慣，體現(xiàn)了社會(huì)責(zé)任感。

水質(zhì)檢測(cè)分析是保障水質(zhì)安全的有力舉措。我國(guó)現(xiàn)行飲用水水質(zhì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有106項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)。檢驗(yàn)方法按其特性可分為物理、化學(xué)、微生物方法三大類。常見(jiàn)的化學(xué)方法有滴定分析法、重量分析法、氣相色譜法。

文獻(xiàn)記載，我國(guó)在明朝就廣泛利用明礬凈水。明礬凈水的原理是：明礬溶于水便水解生成有較強(qiáng)吸附能力的膠狀氫氧化鋁。生成的氫氧化鋁越多，吸附能力越強(qiáng)。當(dāng)明礬用量太大、其溶液的濃度較大時(shí)，溶液的酸度也較大，水解平衡會(huì)朝溶解氫氧化鋁的方向移動(dòng)，導(dǎo)致氫氧化鋁膠體變少，不利于凈化水或者判斷水中雜質(zhì)的含量。這就是很多明礬凈水實(shí)驗(yàn)失敗的原因。

用明礬凈水一般要20 min左右才可以觀察到非常明顯的現(xiàn)象。因此，建議采用空白對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察，效果會(huì)更好。