Три пробы воды: аквариум, полив и нехватка данных
Экологический кружок школы в пригороде Алматы взял пробы воды из трёх источников и отправил их в районную лабораторию. Пробы взяты в один день, лаборатория дала только эти показатели. Результаты: водопровод - pH 7,2, общая жёсткость 3,0 ммоль/л, нитраты 9 мг/л, мутность 0,4 NTU; колодец - pH 6,5, жёсткость 7,1 ммоль/л, нитраты 54 мг/л, мутность 1,8 NTU; пруд - pH 8,4, жёсткость 1,1 ммоль/л, нитраты 4 мг/л, мутность 6,2 NTU. В кабинете биологии стоит аквариум с молодыми гуппи и креветками; по справочнику для них подходят pH 6,8–7,6, жёсткость 2–5 ммоль/л и нитраты не выше 20 мг/л. Для полива школьного огорода допустимы нитраты до 50 мг/л, а для питья - до 45 мг/л. Кружок должен выбрать один источник для аквариума и предложить, как использовать колодезную воду для полива, не превышая норму по нитратам. Учитель просит не делать выводов по одному показателю и отдельно указать, каких данных не хватает.
1. Какой источник лучше подходит для аквариума с гуппи и креветками? Обоснуйте выбор по всем показателям и укажите ограничения вывода.
Read the worked answer
Сравниваем по трём критериям. Водопровод: pH 7,2 попадает в 6,8–7,6; жёсткость 3,0 в 2–5; нитраты 9 < 20; мутность 0,4 - наименьшая. Колодец: pH 6,5 ниже нормы, жёсткость 7,1 выше, нитраты 54 > 20 - три нарушения. Пруд: pH 8,4 выше, жёсткость 1,1 ниже, мутность 6,2 высокая, хотя нитраты низкие. Формально подходит водопровод, но в данных нет хлора/хлораминов, аммония, нитритов, температуры, кислорода и микробиологии. Для аквариума воду нужно отстаивать или дехлорировать и проверить тестами. Нельзя выбирать пруд только по низким нитратам: по pH, жёсткости и мутности он хуже. Вывод о пригодности остаётся предварительным.
2. Колодезную воду смешивают с водопроводной для полива. Какая максимальная доля колодезной воды допустима, чтобы нитраты не превысили 50 мг/л? Проверьте расчёт.
Read the worked answer
Пусть x - доля колодезной воды, тогда (1 − x) - доля водопроводной. Уравнение по нитратам: 54x + 9(1 − x) ≤ 50. Раскрываем: 54x + 9 − 9x ≤ 50, то есть 45x ≤ 41, откуда x ≤ 41/45 ≈ 0,911. Значит максимально допустимо около 91% колодезной воды и 9% водопроводной. Проверка: 54 × 0,91 + 9 × 0,09 = 49,14 + 0,81 = 49,95 мг/л, это ниже 50. Если бы речь шла о питье с нормой 45 мг/л, условие было бы 45x ≤ 36, то есть x ≤ 0,8. Отдельно отметим: смесь всё равно остаётся жёсткой (примерно 6,7 ммоль/л), поэтому для аквариума она не подходит, а для полива допустима.
3. Каких данных не хватает для надёжного вывода и какой план проверки вы предложите?
Read the worked answer
В таблице нет хлора и хлораминов, аммония, нитритов, растворённого кислорода, температуры, бактериологического загрязнения, а для пруда - сведений о водорослях и органике. Один день отбора не показывает сезонных колебаний, особенно нитратов после дождей. План: проверить калибровку pH-метра, повторить отбор в разные дни и после дождя, добавить химические и микробиологические тесты, поставить контрольную пробу. Для смеси нужно проверить не только нитраты, но и жёсткость, pH и стабильность при хранении. Только после этого можно утверждать, что источник пригоден, а не просто «лучше остальных».