Питьевая вода в природе и искусственные

Министерство Образования Российской Федерации
Муниципальное образовательное учреждение
Гимназия №18
Научное общество учащихся
«Мы - будущее России»
Тема: «Питьевая вода в природе и искусственные способы её
получения»
Автор: Кондрух Анастасия
2«Г» класс, МОУ «Гимназия №18»
Научный руководитель:
Исаева Н.В.,
учитель начальных классов
Магнитогорск, 2014
Оглавление
1. Введение ………………………………………..………………………2
2. Питьевая вода в природе и искусственные способы ее получения:
теоретическое исследование….……………………………................................ 3
3. Очистка и обеззараживание «грязной» воды для питьевых нужд:
экспериментальное исследование……………………………………………… 4
4. Анализ и обобщение результатов исследования ……………………. 9
5. Заключение …………………………………………………………... 10
6. Список используемой литературы, интернет -ресурсов и видеоресурсов ………………………………………………………………………... 11
7.
Приложение ……………………………………………………… 12
1. Введение
Я часто бываю на даче в деревне. Деревня находится далеко от моего
города Магнитогорска. Ее окружают горы и леса. Прямо через деревню
протекают две горные речки под названием Белая и Шушпинка с очень
чистой водой. А еще вокруг деревни много родников, которые питают эти
речки. Я очень люблю пить из них воду. Я нигде больше не встречала такой
вкусной и чистой воды, как в этих родниках. Все жители деревни и
приезжающие гости тоже любят ходить к родникам и с удовольствием пить
природную родниковую воду.
Я заинтересовалась: как получается в роднике такая чистая и вкусная
питьевая вода? Много ли питьевой воды на нашей планете? Хватает ли ее
людям? Как обеспечить чистой питьевой водой людей в городах, если там
нет родников? Каким способом можно добыть питьевую воду в домашних
условиях и в условиях чрезвычайных ситуаций?
2. Питьевая вода в природе и искусственные способы ее
получения: теоретическое исследование
Поговорив с родителями, бабушкой и дедушкой, прочитав вместе с
ним и самостоятельно несколько книг, статей, посмотрев видеофильм [1; 2; 3;
4; 5; 6; 7; 8; 9; 19]1 я узнала много интересного о питьевой воде.
Оказывается, питьевая вода – ценнейший природный ресурс. Она
играет важную роль в жизни человека. Ежедневно каждому человеку
требуется примерно 3 литра питьевой воды. Поэтому общемировая
потребность людей в воде огромна и с увеличением числа жителей Земли все
время возрастает.
Люди берут для питья воду из природных источников: родников,
колодцев, подземных скважин, рек, озер и водохранилищ. Но во многих
случаях перед употреблением им приходится ее дополнительно очищать и
обеззараживать. Одной из главных причин этого является загрязнение
природных источников воды. Люди часто бездумно загрязняют их, когда
моют свои автомобили, когда выбрасывают в воду ненужные вещи или
производственные отходы.
Между тем, около одной пятой населения планеты не имеют
свободного доступа к чистой природной питьевой воде. Три четверти всех
болезней и смертей у людей вызваны заболеваниями, которые переносятся
«грязной» водой. Каждый год на Земле из-за употребления «грязной» воды
умирают два миллиона детей и подростков.
Поэтому важно оказывать помощь в охране окружающей среды,
бережно относясь к природным источникам питьевой воды, и не вредить
природе в целом. Ведь только благодаря уникальности нашей природы
рождается чистая питьевая вода.
Люди, изучая процессы образования природной родниковой воды,
поняли суть этих процессов.
В скобках указаны ссылки на литературу, интернет-ресурсы и видео-ресурсы, которые использовались в
научно-исследовательской работе.
1
Так, любая «грязная» вода с поверхности земли, просачиваясь сквозь
многометровую толщу различных земных пород, в результате очищается и
обеззараживается. Далее, уже чистая питьевая вода, накапливаясь в
подземных полостях. Когда они переполняются, то чистая природная вода
постепенно в виде родника выступает на поверхность земли. Чем толще слой
земли, через который просачивается «грязная» вода, тем лучше она
очищается и обеззараживается. При этом важен и состав земных пород. Если,
например, они содержат в себе соль, то вода в роднике хоть и будет чистая и
обеззараженная, но будет соленая и невкусная.
Кроме этого, вода из родников, рек, озер, морей под действием
высокой температуры воздуха и ветра испаряется. А затем под действием
холодной температуры верхних слоев атмосферы конденсируется в виде
дождя и выпадает вниз уже очищенной и обеззараженной. Далее дождевая
вода, просачиваясь сквозь многометровую толщу различных земных пород,
накапливаясь в подземных полостях, попадает в родник.
На основе этих знаний люди придумали несколько искусственных
способов для очистки и обеззараживания питьевой воды. Например, способ
фильтрации, способ дистилляции и другие. А также они придумали способы
обеззараживания воды, не прибегая к ее очистке: способ солнечной
пастеризации, способ хлорации, способ озонизации и другие. Это нужно в
тех случаях, когда с виду вода чистая, но в ней находятся (или могут
находиться) вредные для здоровья человека частицы или микроорганизмы,
не видимые человеческому глазу.
Люди используют эти способы для получения в больших объемах
очищенной и обеззараженной питьевой воды для снабжения городов, или в
небольших объемах для домашних нужд и нужд в условиях чрезвычайных
ситуаций.
3. Очистка и обеззараживание» грязной воды» для питьевых
нужд: экспериментальное исследование
Я поставила перед собой цель: экспериментальным путем получить в
домашних условиях искусственными способами питьевую воду, подобную
природной родниковой воде.
Объект исследования: питьевая вода.
Предмет исследования: процесс очистки и обеззараживания воды в
домашних условиях.
Я выдвинула гипотезу, что могу в домашних условиях несколькими
способами получить питьевую воду, подобную природной родниковой воде.
В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой мной
были сформулированы следующие задачи:
1)
оценить качество природной родниковой воды, которое будет
выступать в качестве эталонного критерия;
2) опытным путем в домашних условиях, используя способы
фильтрации, дистилляции и солнечной пастеризации, получить питьевую
воду и оценить ее качество;
3) проанализировать полученные результаты оценки качества всех
образцов воды и сделать на этом основании выводы и рекомендации.
Условия и время эксперимента: Эксперимент проводился в домашних
условиях в январе 2014 г. Природная родниковая вода была взята в роднике
около д. Шушпа Белорецкого района Башкортостана. «Грязная» вода была
приготовлена искусственно, путем имитации ее загрязнения продуктами и
отходами человеческой деятельности.
Методы оценки качества воды: визуальный метод; метод обоняния;
инструментальный метод и другие. Визуальный метод, метод обоняния и
некоторые
другие
инструментального
применялись
метода
мной
мной
лично.
Для
применения
была
задействована
лаборатория
независимой экспертной организации, где работают мои родители.
В
ходе
констатирующего
эксперимента
мной
исследовалась
природная родниковая вода. Было отмечено, что она на вид прозрачная, без
цвета и запаха. Лабораторное заключение приведено в приложении.
Установлено, что ее можно употреблять людям для питья. Она вкусная.
Характеристики ее качества мы приняли как эталонные (контрольные).
Мной также исследовалась «грязная» вода. Было отмечено, что на вид
она не прозрачна, имеет бурый цвет и маслянистые разводы на поверхности,
имеет неприятный запах. Выписка из лабораторного заключения приведена в
приложении. Установлено, что ее нельзя употреблять людям для питья.
В ходе постановочного эксперимента был проведен ряд опытов.
Опыт «Получение питьевой воды способом фильтрации». Для него
мной была собрана специальная фильтровальная колонка из гальки, песка,
активированного угля, фильтровальной бумаги. Через нее медленно
небольшими каплями была пропущена «грязная» вода. Каждая секция
фильтровальной колонки задерживала примешанные к воде твердые
частицы,
очищая
ее.
Песок
задерживал
на
своей
поверхности
и
микроорганизмы. Фильтровальная бумага особенно хорошо задерживала
масло.
Активированный уголь впитывал (адсорбировал) в себе вредные
химические вещества и микроорганизмы, обеззараживая воду.
Мной исследовалась полученная способом фильтрации вода. Было
отмечено, что она на вид почти прозрачная, имеет мутноватый цвет и
некоторый запах. Выписка из лабораторного заключения приведена в
приложении. Установлено, что она плохо пригодна для питья. Причиной
является недостаточная толщина фильтрационного слоя. Только в случае
многократного увеличения толщины фильтрационного слоя можно получить
пригодную для питья питьевую воду этим способом. Добиться этого в
домашних условиях невозможно. Это достигается только в природных
условиях и в специальных производственных условиях.
Опыт «Получение питьевой воды способом дистилляции». Для него
мной
была
собрана
лабораторная
установка,
которая
называется
«дистиллятор». В нее была залита горячая «грязная» вода, которая начала
испаряться, а затем конденсироваться на поверхности охлаждаемой льдом
воронки и стекать в приемник. Твердые частицы и другие вредные примеси
остались вместе с остатками «грязной» воды.
Мной исследовалась полученная способом дистилляции вода. Было
отмечено, что она на вид прозрачная, не имеет цвета и запаха. Выписка из
лабораторного заключения приведена в приложении. Установлено, что
полученную воду можно употреблять людям для питья. Однако, при
употреблении оказалось, что у нее совсем отсутствует вкус. Причиной
является отсутствие полезных минеральных примесей, которые попадают в
природную родниковую воду из земных пород.
Опыт «Получение питьевой воды способом солнечной пастеризации».
Для этого мной была собрана лабораторная установка, которая называется
«солнечный пастеризатор». В нее была залита «грязная» вода и она была
поставлена на солнечное место. Под воздействием солнечного тепла, удалось
нагреть воду до температуры 65 градусов по шкале Цельсия. Об этом нас
проинформировал индикатор из парафина. Именно при этой температуре и
выше нее погибают все опасные для людей микроорганизмы.
Мной исследовалась полученная способом солнечной пастеризации
вода. Было выявлено, что она на вид непрозрачная, на дне образовался более
плотный осадок, а на поверхности воды появились хлопья. Вода имеет
мутный цвет и запах. Выписка из лабораторного заключения приведена в
приложении. Установлено, что полученная вода плохо пригодна для питья,
но в экстремальных ситуациях она может спасти людей.
Следует добавить, что в специальных производственных условиях
люди получают данными способами питьевую воду более высоком качества,
чем это удалось нам в домашних условиях.
4. Анализ и обобщение результатов исследования.
Я сопоставила оценки качества природной родниковой воды, «грязной»
воды и воды, полученной искусственными способами в ходе эксперимента.
Таблица 1 - Сопоставление оценок качества природной родниковой
воды, «грязной» воды и воды, полученной искусственными способами в ходе
эксперимента
Образцы воды
Характеристики воды
Природная родниковая Вода прозрачная, без цвета, без Вода пригодна для питья
вода
запаха, вкусная
«Грязная» вода
Вода непрозрачная, бурового Вода не пригодна для
цвета, с запахом
питья
Вода,
полученная Вода почти прозрачна, имеет Вода плохо пригодна для
способом фильтрации
мутноватый цвет и некоторый питья из-за недостаточной
запах
толщины фильтрационного
слоя
Вода,
полученная Вода прозрачная, без цвета, без Вода пригодна для питья
способом дистилляции запаха, без вкуса
Вода,
полученная Вода непрозрачная, на дне имеется Вода плохо пригодна для
способом
солнечной более плотный осадок, а на питья
пастеризации
поверхности воды плавают хлопья
Полученные в результате эксперимента данные частично подтвердили
мою гипотезу. Оказалось, что в домашних условиях способами фильтрации,
дистилляции, солнечной пастеризации можно получить питьевую воду, но
качество этой воды уступает природной родниковой воде. Вода, полученная
способом
дистилляции,
приближается
по
своим
характеристикам
к
природной родниковой воде, но совершенно не имеет вкуса. Вода,
полученная
способом
фильтрации,
может
приблизиться
по
своим
характеристикам к природной родниковой воде, но для этого надо
значительно увеличить толщину фильтрующего слоя. Вода, полученная
способом солнечной пастеризации, может использоваться людям для питья в
экстремальных ситуациях.
Только природа может создать для питья уникальную родниковую
воду. Поэтому надо бережно относясь к источникам питьевой воды, не
загрязнять их, оказывать помощь в охране окружающей среды, не вредить
природе в целом.
5. Заключение
Завершая исследование, я сделала такие заключительные выводы.
1. Мне удалось оценить качество природной родниковой воды,
которое выступило в эксперименте в качестве эталонного критерия.
2.
Опытным
путем
с
использованием
способа
фильтрации,
дистилляции и солнечной пастеризации мной были предприняты попытки
получить питьевую воду, подобную природной родниковой воде. Мне
удалось получить питьевую воду, но ее качество уступало качеству
природной родниковой воды.
3. Только природа может создать для питья уникальную родниковую
воду. Поэтому надо бережно относясь к источникам питьевой воды, не
загрязнять их, оказывать помощь в охране окружающей среды, не вредить
природе в целом.
6. Используемая литература, интернет-ресурсы, видео-ресурсы
1.
Ахманов, М. «Вода, которую мы пьем» / М. Ахманов. – М.:
Эксмо, 2002.
2. Большая книга экспериментов для школьников /
пер. с
итальянского Э. И.Мотылёва. – М.: «РОСМЭН», 2010.
3. Зубкова, Н. М. Научные ответы на детские почему: опыты и
эксперименты для детей на свежем воздухе / Н. М. Зубкова. – М.: Изд-во
«Речь», 2013.
4. Калашников, В. И. Тайны воды: реки, озера, моря и океаны:
занимательное естествознание / В. И. Калашников. – М.: Белый город, 2005.
5. Колпакова, Е. Рекам и людям – чистую воду / Е. Колпакова. – М.:
Лесная страна, 2007.
6. Наша планета: книга для чтения взрослыми детям / пер. с англ. У.
В. Сапцина. – Москва: Эгмонт Россия Лтд, 2010. –
7. Широкова, В. А. Вода: Научно-популярное издание для детей / В.
А. Широкова. – М.: «Слово», 2001.
8. http://www.alka-mine.at.ua. – [Электронный ресурс].
9. http://www.astronet.ru/db. - [Электронный ресурс].
10. Вайгер, М. Вода: прикоснись к великой тайне / М. Вайгер, М.
Дайновец, В. Лисовский, А. Медведев. – [DVD-ресурс].
Приложения
Фотографии и схемы
………..Фото № 1 Родник в д. Шушпа Белорецкого района
Башкортостана ……………….
…….. Фото 2 (колба с природной родниковой водой и колба с
«грязной» водой стоят для сравнения рядом) ……
……Фото 4. (фильтрационная колонка, колба с водой полученной
после фильтрации) …Схема опыта 1….
……Фото 5. (Дистиллятор, колба с водой полученной после
дистилляции) …Схема опыта 2….
……Фото 6. (Солнечный пастеризатор, колба с водой полученной
после солнечной пастеризации) …Схема опыта 3….
Лабораторные заключения о качестве природной родниковой воды