Педагогический проект «Вода – главное богатство человечества»
Введение
Вода – это основное богатство нашей планеты, без которого невозможна сама Жизнь на Земле. Мы считаем, что вода, хоть и является восстанавливаемым ресурсом, но не смотря на это людям надо безусловно беречь ее. Мы убедимся, что путь воды к нам в дома не так уж прост, что очистка ее сложна и крайне необходима. Докажем, что вода нужна людям практически во всех областях жизнедеятельности. Поймем, что не только человек нуждается в воде и признаем тот факт, что вода может нести не только пользу человеку, но при разумном, с нашей стороны, поведении вредного воздействия воды можно постараться избежать. Мы узнаем, как можно найти воду в экстремальных условиях и что «живая» вода бывает не только в русских народных сказках. В ходе нашей работы мы так же проведем эксперимент по очистке воды в домашних условиях, с пошаговыми фотографиями которого можно ознакомиться в Приложениях.
1. Основная часть.
1.1. Как вода приходит к нам в дом.
Всем известно, что вода, которой мы пользуемся каждый день, течет из водопровода. Многие знают, что использованная вода уходит по канализационным трубам. Но вот откуда она все-таки берется и куда утекает? И где ее в таких больших количествах добывают? Мы изучили этот вопрос и узнали, что водоснабжением жителей города Тихорецка и Тихорецкого района занимается специальная организация – Водоканал. Источником водоснабжения города и района служат подземные воды, добываемые с помощью 47-ми артезианских скважин глубиной от 231 до 365 м, расположенными на нескольких водозаборах. Отводимые сточные воды проходят полную биологическую очистку на очистных сооружениях канализации. До строительства и пуска в эксплуатацию очистных сооружений, все стоки сбрасывались в балку, а в настоящее время 14-ю канализационными насосными станциями стоки перекачиваются на очистные сооружения канализации. На предприятии имеются две лаборатории по ежедневному контролю качества питьевой воды и сточных вод [1]. Итак, что же происходит с водой, когда насосы выкачали ее из скважины? Через сороудерживающие решетки она поступает в отделение станции первого подъема. Для обеззараживания воду хлорируют в первый раз. Далее, насосами ее перекачивают на станцию очистки. Там ее смешивают со специальными реагентами, которые вступают в химическую реакцию с частицами загрязнения и образуют большие хлопья. Эти хлопья оседают на дно камеры-отстойника, где их удаляют, а осветленная вода поступает в так называемые скорые фильтры. Там она окончательно проходит фильтрацию через кварцевый песок. Далее воду повторно хлорируют и направляют в резервуары для хранения, где она собирается в больших количествах. На всех стадиях очистки вода проходит многократные проверки качества очистки в лаборатории. После итогового контроля вода из резервуаров попадает на станцию второго подъема, которая перекачивает ее в город по трубам водопровода [2]. Пройдя такой сложный путь вода становится чистой и безопасной, и мы можем принимать ванну, душ, готовить пищу, не опасаясь заражений и отравлений. Ее можно так же пить, хотя в нашей семье воду для питья мы предварительно кипятим. Во-первых, мы тем самым избавляем ее от остатков примесей хлора, во-вторых, кипячение – это единственный способ избавиться от болезнетворных бактерий и микроорганизмов, которые могли попасть в воду в водопроводных трубах. После кипячения и охлаждения мы переливаем воду в кувшин, снабженный крышкой, предотвращающей вторичное загрязнение питьевой воды. Для полива и пополнения уровня воды в аквариуме и террариуме мы предварительно отстаиваем воду в течение нескольких часов, чтобы так же избавиться от продуктов хлорирования (приложение 1, рис. 1, 2, 3).
Как уже было ранее упомянуто, сточные воды попадают по трубам канализации на очистные сооружения, где очищаются от продуктов жизнедеятельности человека, остатков моющих и чистящих средств, различного мусора и вновь попадают в окружающую среду, проходя сквозь естественный фильтр – почву и наполняя артезианские скважины [1]. Таким образом, мы видим, что вода движется по замкнутому кругу. Это несомненно является положительным фактором в сохранении ее, как природного ресурса. Тем не менее, поскольку процесс добычи и очистки довольно труден, мы должны всячески способствовать экономному расходованию воды, хотя бы на уровне наших квартир и домов. Из-за каждого протекающего крана или поломанного сливного бачка может быть зря израсходовано большое количество воды.
1.2. Добыча воды в экстремальных условиях.
Нам, жителям Земли так же надо задуматься и о том, что хоть наша планета и кажется из космоса голубой от большого количества воды, покрывающей ее, не вся эта вода пригодна для питья. Лишь 3 процента от всего объема водных ресурсов составляет пресная вода (приложение 1, рис. 4) [3]. И не все из нас проживают в комфортных условиях с водопроводом и канализацией в домах. Поэтому люди, населяющие пустыни и другие засушливые регионы как никто другой ценят это природное богатство. Ведь им для того, чтобы добыть воду необходимо вырыть очень глубокую яму в песке и долгое время ждать, пока в ней соберется достаточное количество воды, чтобы наполнить ведро (приложение 1, рис. 5, 6, 7) [4, 5, 6].
Бывают так же различные ситуации, когда человеку приходится добывать воду самостоятельно, например, если он оказался в экстремальных условиях – заблудился в лесу тайги или средней полосы, потерялся в снежный буран на Севере. Дело в том, что человеческое тело на 50-70 процентов состоит из воды. Более точные показатели зависят от веса и возраста человека. А при потере человеческим организмом до 10 процентов жидкости возможен летальный исход. Потому вода в первую очередь нужна человеку для его нормального физического состояния, для поддержания уровня жидкости в его организме. В тайге и средней полосе в лесах встречаются речки, озера и болота, так что имея при себе активированный уголь (можно взять даже уголек из костра) и кусок чистой ткани (например, платок) можно очистить и отфильтровать воду из этих водоемов. В идеале, ее надо было бы вскипятить, но если такой возможности нет, даже такая вода пригодна для питья. Ведь в таких сложных условиях главное – избежать гибели от обезвоживания. В тайге так же можно попробовать собрать воду в утренние часы, отжав в руках мох и отфильтровав ее вышеуказанным способом. Весной в лесах средней полосы, где растут березы, можно восполнить потерю жидкости в организме, собрав березовый сок (приложение 1, рис. 8) [7]. Сразу оговоримся, что в условиях города и отсутствия дефицита воды мы считаем сбор березового сока варварством. Это было традицией наших предков, но у нас теперь нет необходимости калечить растения ради получения их сока. На Севере талый снег можно так же использовать для восполнения потери жидкости.
Таким образом, мы полагаем, что если речь идет о выживании в трудной ситуации и о спасении жизни человека, применение данных способов добычи воды возможно и приемлемо.
1.3. Использование воды человеком.
Люди используют воду в хозяйстве для полива личных садов и огородов и полей сельскохозяйственных предприятий, ухода за домашними животными, обогрева своих жилищ. Тушение пожаров было бы невозможно без воды. В качестве льда вода применяется в медицине, а так же в различных системах охлаждения. Многие виды спорта невозможно себе представить без воды: плавание, водное поло, гребля, хоккей, керлинг, фигурное катание. Для поддержания здоровья многие посещают сауну, баню, плавательные бассейны, ходят в аквапарки – всё это так же было бы невозможно без воды. Являясь прекрасным растворителем и разбавителем, вода нашла свое применение в химической промышленности [8].
Мы используем воду с целью гигиены, для стирки, мытья продуктов питания и посуды, приготовления пищи, уборки нашей квартиры, наполнения аквариума и террариума, полива нашего мини-огорода на подоконнике (приложение 1, рис. 1, 2, 3).
Нами, при помощи показаний индивидуального прибора учета, подсчитано, что в месяц в среднем мы тратим 13 м² воды. Из них на умывание одного члена нашей семьи требуется 5 литров воды, для использования туалета вся наша семья тратит до 150 литров ежедневно, а всего на однократное купание в ванне всех членов семьи уходит 800 литров. В среднем на мытье посуды, полов, стирку, полив лука, долив воды в аквариум и террариум в сутки уходит в среднем 130 литров воды.
Таким образом, мы можем утверждать, что вода не просто нужна нам в повседневной жизни, а мы практически не в состоянии без нее обходиться. Например, в периоды плановых или аварийных отключений водоснабжения мы особенно остро ощущаем ее нехватку.
1.4. «Живая» вода – сказка или реальность?
Все мы с детства помним русские народные сказки, где убитого героя оживляли, вначале окропляя его раны «мертвой» водой, от чего они заживали, а после – «живой», и он поднимался, как ни в чем ни бывало. Может быть поэтому некоторые современные ученые, практикующие нетрадиционную медицину, стали искать в воде удивительные и почти сказочные свойства. Они пытались доказать, что, воздействуя на воду различными звуками и замораживая ее, можно получить, так называемую структурированную воду, которая якобы может стать лекарством от тех болезней, с которыми не справилась традиционная медицина. Они приводят различные фотографии, на которых видны изменения формы и цвета замороженных кристаллов структурированной воды, на которую предварительно воздействовали различными звуками (приложение 1, рис. 9) [9]. Однако, другая часть научного сообщества приводит более убедительные на данный момент доводы о том, что это не так. В противном случае многие существующие законы физики и химии оказались бы ложными [10]. Нам очень хотелось бы верить в целебные свойства воды. Ведь наши предки так же заговаривали воду, чтобы потом с ее помощью избавляться от различных недугов, женщины использовали талую и дождевую воду для сохранения красоты и молодости. Но, к сожалению, мы вынуждены признать, что положительная эффективность всех экспериментов по применению структурированной воды – результат силы убеждения и глубокой уверенности экспериментаторов в справедливости своих предположений, поскольку до сих пор ни одной наглядной и научно-убедительной демонстрации данных опытов не было проведено, не смотря на премию в 1 миллион долларов.
1.5. Может ли вода навредить нам?
Ну, конечно, сама вода совершенно нейтральна по отношению ко всем живым существам на нашей планете. А вот халатное отношение к себе она не прощает. Мы все сталкивались с тем, что на поверхностях железных деталей автомобиля может появиться ржавчина, а в неотапливаемых и плохо проветриваемых помещениях – плесень и грибок. Это результат небрежного отношения человека к вещам, а не непосредственный вред, причиняемый самой водой. Если ухаживать за механизмами, применять специальные антикоррозийные средства, проветривать и тщательно убирать в доме, то с такими проблемами, как ржавчина и плесень бороться не придется. То есть, надо искать причины, а не обвинять в этих бедах воду.
2. Исследовательская часть.
2.1. Эксперимент по очистке воды в домашних условиях.
Узнав, как происходит очистка воды на водоканале, мы решили попробовать очистить воду самостоятельно, с использованием подручных средств и материалов.
Мы использовали следующий инструментарий: 2 стеклянные литровые банки, в которые налили обычную водопроводную воду (приложение 2, рис. 1), а так же 2 стеклянные двухлитровые банки (вспомогательные емкости) для переливания воды при процеживании и фильтрации (приложение 2, рис. 3). В качестве загрязнителя мы использовали немного красной гуашевой краски и «мусор», в качестве которого взяли пыль, конфетную обертку и немного грунта для комнатных растений (приложение 2, рис. 2). Нам так же понадобились: 2 столовые ложки для перемешивания растворов, столовая ложка со специальными отверстиями, мелкое сито, воронка для переливания, 14 таблеток активированного угля, 20 ватных дисков, медицинский бинт и ножницы. В процессе проведения эксперимента все емкости, сито и воронка промывались после использования в проточной воде и вытирались насухо, чтобы их загрязнение от воды в банках не повлияло на ход опыта.
Дата и время начала эксперимента: 19 марта 2016 года, 11:50.
Сначала мы поместили в одну из банок с чистой водопроводной водой мусор, а в другую небольшое количество гуаши, примерно 1 чайную ложку (приложение 2, рис. 4). Тщательно перемешали и оставили на несколько часов отстаиваться. Вода в обеих банках очень сильно изменилась: стала непрозрачной, с явными признаками загрязнения (приложение 2, рис. 5).
Первый этап очистки: 19 марта 2016 года, 17:00.
После 5 часов отстаивания мы увидели, что вода в обеих банках стала менее мутной, и так же в обеих банках появился осадок: в банке в краской менее выраженный из-за мелкого размера частиц краски (приложение 2, рис. 6), а в банке с мусором более выраженный (приложение 2, рис. 7). Но в банке с мусором мы так же заметили, что не все частицы осели на дно, а некоторые из них остались плавать на поверхности воды. Это были в основном небольшие веточки, и поднялись они потому, что дереву необходимо более длительное время, чтобы пропитаться водой, разложиться и утонуть. Мы удалили их при помощи ложки с отверстиями (приложение 2, рис. 8). Далее, мы процедили воду из банки с мусором через мелкое сито с использованием вспомогательных емкостей и воронки (приложение 2, рис. 9, 10, 11). Вода стала еще немного прозрачнее. Для чистоты эксперимента мы так же процедили воду и из банки с краской, что принесло ожидаемый результат – из-за мелкого размера частиц насыщенность цвета раствора в ней не изменилась (приложение, 2 рис. 12, 13).
Второй этап очистки: 19 марта 2016 года, 17:20.
На данном этапе мы процеживали воду через фильтр из 2 полосок бинта сложенного вдвое и 5 ватных дисков (приложение 2, рис. 14, 15). Цвет воды в обеих банках незначительно посветлел по сравнению с предыдущим этапом. Однако, мы увидели, что ватные диски поменяли свой первоначальный цвет, а значит некоторое количество частиц загрязнения на них всё же осело (приложение 2, рис. 16, 17).
Третий этап очистки: 19 марта 2016 года, 17:30 – 20 марта 2016 года, 11:30.
В каждую банку мы поместили по 7 таблеток активированного угля и оставили на 18 часов (приложение 2, рис. 18). По прошествии этого времени мы увидели, что довольно твердые таблетки угля в банках почти полностью стали порошком, что произошло даже без предварительного измельчения и перемешивания (приложение 2, рис. 19, 20, 21). Это позволило нам убедиться в том, что вода – прекрасный растворитель. Мы слили воду во вспомогательные емкости, выбросили осадок и, промыв банки, перелили в них воду снова, чтобы оценить ее вид. Значительного осветления и большей прозрачности в сравнении с результатом первого этапа мы снова не отметили (приложение 2, рис. 22).
Четвертый этап очистки: 20 марта 2016 года, 11:40.
Мы повторили фильтрацию воды при помощи бинта и ватных дисков (приложение 2, рис. 23, 24). И снова ощутимой разницы в цвете мы обнаружить не смогли. Хотя прозрачность воды в обеих банках увеличилась – в банке с краской незначительно, в банке с мусором в большей степени (приложение 2, рис. 25). И, как и во втором этапе, диски окрасились, и на них мы увидели мелкие частички угля, которым пользовались в конце второго этапа (приложение 2, рис. 26, 27).
Пятый этап очистки: 20 марта 2016 года, 12:00 – 22 марта 2016 года, 20:00.
Данный этап в начале эксперимента нами не был предусмотрен, но поскольку результаты первых четырех нас не удовлетворили, мы решили его провести. Для этого мы поставили банки на подоконник, а пустые вспомогательные емкости на табуретку под ним. Взяли еще две полоски бинта и опустили его одним концом в банку, а другим в емкость (приложение 2, рис. 28). Через 4 часа от начала данного этапа мы увидели в емкостях сантиметровый слой воды, гораздо более чистой и прозрачной, чем в результате предыдущих этапов эксперимента (приложение 2, рис. 29). Через 32 часа после начала данного этапа мы увидели, что вода перестала капать со жгутов из бинта во вспомогательные емкости, и в связи с этим сочли фильтрацию оконченной. Всю воду из банок нам отфильтровать не удалось из-за пересыхания бинта. Но в результате мы увидели, что, во-первых, бинты в обеих банках в процессе фильтрации окрасились полностью (приложение 2, рис. 30), что говорит нам о том, что жгут из бинта действительно может быть использован в качестве фильтра – вода, проходя по нему, избавляется от частиц загрязнения. Во-вторых, вода во вспомогательные емкости поступала неравномерно: из банки с краской несколько медленнее (приложение 2, рис. 31). И, наконец, полученная в итоге отфильтрованная вода значительно посветлела и стала почти прозрачной (приложение 2, рис. 32) в сравнении даже с результатом фильтрации в четвертом этапе, не говоря уже об изначальном уровне загрязнения. Из чего мы сделали вывод, что данный способ фильтрации наиболее эффективный с точки зрения очистки, но в то же время значительно более медленный.
Дата и время окончания эксперимента: 22 марта 2016 года, 22:05.
Итак, мы можем сказать, что, пройдя все вышеперечисленные этапы очистки, вода по-прежнему непригодна для питья. Кроме того, мы не можем не подчеркнуть тот факт, что в итоге эксперимента половина изначального объема воды была потеряна в результате наших манипуляций и естественного испарения. На весь опыт нами было затрачено значительное количество усилий и 82 часа и 15 минут реального времени. Поэтому мы можем с уверенностью утверждать, что очистить воду в домашних условиях, не пользуясь специально для этого предназначенными фильтрами, невозможно.
Заключение
В своем проекте мы намеревались доказать гипотезу о том, что вода – главное богатство человечества. Возможно, для кого-то это утверждение не требует доказательства, но люди, особенно те, которые проживают в регионах, где вода не является редкостью, действительно считают воду чем-то обыденным, чем-то, что у них будет всегда. Однако это далеко не так. Вода, пригодная для питья, содержится на нашей планете практически в мизерном количестве. Найти ее в недрах земли сложно, очистить и доставить человеку – трудоемко и недешево. Мы узнали об этом и осветили этот вопрос и в основной части проекта, а так же это было нами исследовано в ходе нашего домашнего эксперимента и раскрыто в исследовательской части данной работы.
По нашему мнению, проведенные изыскания не были пустой тратой времени для нашей семьи, поскольку в них были получены совершенно новые и интересные знания. В подготовке к работе, накоплении материала для данного проекта и проведении опытов были задействованы даже бабушки и дедушки. Они не только поделились своим бесценным жизненным опытом, но и принимали активное участие в осуществлении домашнего эксперимента по очистке воды. Таким образом, можно сказать, что данная работа принесла нам всем не только радость познания ранее неизвестных фактов, но и удовольствие от совместно выполняемого дела.
Вывод
Мы полагаем, что подтвердить нашу гипотезу: Вода – главное богатство человечества, нам безусловно удалось. Как следует из основной части проекта, воду человек применяет повсеместно на протяжении всей своей жизни, поскольку жить без воды буквально не может. Без воды не было бы ни сельского хозяйства, ни других отраслей промышленности. Мы не можем представить себе летний отдых и оздоровление без купания в реках, озерах и морях. Жизнь на нашей планете тоже зародилась в воде. А следовательно, к ней надо относиться уважительно и бережно. Не загрязнять водоемы, не допускать неэкономного расходования воды в наших жилищах. Чистая питьевая вода нам дается слишком легко, достаточно просто повернуть кран и вот уже можно «попить водички». Однако за этим простым действием стоит многолетний неустанный труд многих людей. Как было установлено в ходе домашнего эксперимента, описанного в исследовательской части, очистить воду до качества питьевой – дело нелегкое и небыстрое. У нас это, к сожалению, так и не получилось. За время проведения эксперимента, в экстремальных условиях мы бы уже скорее всего достигли высокой степени обезвоживания.
Поэтому мы можем сделать вывод о том, что воду надо беречь, ведь она наша колыбель, наша главная ценность и богатство.
Литература:
1. Сайт МУП ТГП ТР «Водоканал»: http://tihvoda.ru/index/0-2
2. Забор и очистка воды на водоканале: [link] [pic]
Рисунок 1
[pic]
Рисунок 3
[pic]
Рисунок 5
Приложение 2
[pic]
Рисунок 2
[pic]
Рисунок 4
[pic]
Рисунок 6
[pic]
Рисунок 7
[pic]
Рисунок 9
[pic]
Рисунок 11
Приложение 2
[pic]
Рисунок 8
[pic]
Рисунок 10
[pic]
Рисунок 12
[pic]
Рисунок 13
[pic]
Рисунок 15
[pic]
Рисунок 17
Приложение 2
[pic]
Рисунок 14
[pic]
Рисунок 16
[pic]
Рисунок 18
[pic]
Рисунок 19
[pic]
Рисунок 21
[pic]
Рисунок 23
Приложение 2
[pic]
Рисунок 20
[pic]
Рисунок 22
[pic]
Рисунок 24
[pic]
Рисунок 25
[pic]
Рисунок 27
Приложение 2
[pic]
Рисунок 26
[pic]
Рисунок 28
[pic]
Рисунок 29
[pic]
Рисунок 31
Приложение 2
[pic]
Рисунок30
[pic]
Рисунок 32
[pic]
Рисунок 1
[pic]
Рисунок 3
[pic]
Рисунок 5
Приложение 1
[pic]
Рисунок 2
[pic]
Рисунок 4
[pic]
Рисунок 6
[pic]
Рисунок 7
[pic]
Рисунок 9
