Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Новокурская основная общеобразовательная школа»

КОД_____________________________

Секция «Физика»

Виды загрязнения воды

и

 способы её отчистки

Автор: Дриндюк Алексей Игоревич,              ученик 9 класса

Руководитель: Офицерова Валентина Александровна, учитель физики

Новокурск - 2017

КОД____________________________

Секция «Физика»

Виды загрязнения воды

и

 способы её отчистки

 Введение.

Актуальность темы.  Воды Мирового океана постепенно загрязняются отходами человеческой деятельности. По данным Всемирной организации по защите окружающей среды человечество «производит» 20 миллиардов тонн отходов, и 85% из них сбрасывается в водные бассейны. Стыдно в этом сознаваться, но человечество давно уже включило реки, моря и океаны в систему канализаций. А ведь живое человеческое тело содержит от 50 % до 75 % воды, в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти [1].

Вода – это то, без чего невозможна жизнь на земле. Вода – источник здоровой жизни. К сожалению, вода, хотя на вид и прозрачна, но содержит невидимые невооруженным глазом загрязнения, которые являются угрозой для нашего здоровья. Из воды, поступающей к нам в дом через водопровод, в настоящее время выделено свыше двух тысяч различных загрязнений. В списках значатся пестициды, гербициды, свинец, моющие средства и др. Через воду распространяются возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, дизентерии, холеры и др.). До 30% заболеваний на Земле возникает из-за плохой питьевой воды и неисправности канализации.

Цели исследовательской работы:

- исследовать способы очистки воды с помощью физических явлений, выявить наиболее качественный и распространенный метод.

В процессе работы мною решались следующие задачи:

1.        Изучить научно – познавательную литературу по данной теме;

2.        Изучить способы очистки питьевой воды (фильтрование, кипячение, отстаивание, замораживание, насыщение ионами кремния), их эффективность;

3.        Определить влияние очищенной воды на организм человека

Выявление типов загрязнения воды.

Гипотеза:

Я считаю, что если люди будут использовать свои знания по очистке воды, то они продлят свою жизнь.

Методика исследования.

Объектом данного исследования явилась питьевая вода деревни Новокурск, которую жители получают из скважины, расположенной на территории деревни Новокурск.

К основным физическим методам очистки воды относят: процеживание; отстаивание; фильтрование (в том числе центробежное); ультрафиолетовая обработка; термический метод [2].

Затрагивая тему очистки воды, я заинтересовался, каким образом регенерируют воду в космосе.

В ближайшее время на МКС будут проводиться испытания такой системы регенерации. Название проекта – Системы контроля среды и жизнеобеспечения (Environmental Control and Life Support Systems), более известное под аббревиатурой ECLSS. [2].

Все исследования имели цель: выявить неблагоприятные воздействия качества воды на организм человека и найти способы устранения или уменьшения данного негативного воздействия.

При работе использовались простые и доступные методики.

1.        изучение научно-познавательной литературы;

2.        эксперимент;

3.        наблюдение;

4.        анализ;

2.        методика очистки питьевой воды.

Вода – самое распространенное в природе, но все еще до конца не изученное вещество. Она необходима, чтобы восполнить водный баланс в организме (человек в сутки должен выпивать до 3 л воды), минеральные воды лечат заболевания кишечника и почек, обливание холодной водой помогает справиться с болезнями системы, успокоить нервы, и закалить организм.

Живая природная вода родников, не подвергнутая технологической очистке, вызывает восхищение, желание утолить жажду.

Мертвая вода, текущая из наших кранов может вызвать только отвращение. Если вода мутная и ржавая, то лучше ее пропустить через фильтр для очистки. А если вода чистая и прозрачная на вид? Является ли это гарантией того, что в ней не содержится вредных примесей? К сожалению, нет.

Сегодня каждый житель деревни Новокурск вынужден использовать для питья воду, не соответствующую санитарно-гигиеническим требованиям. Французский микробиолог и иммунолог Луи Пастер говорил: «С водой мы выпиваем 90% наших болезней». В журнале «Ежегодные исследовательские отчеты об окружающей среде и ресурсах» в статье «Глобальное загрязнение воды и здоровье» говорится, что качество воды стало одной из больших проблем для всеобщего здоровья.

Питьевая вода и чистая вода – не синонимы. Чистая вода, в отличие от воды питьевой, неопределенный термин. Для химика «чистая вода» – свободный от примесей; для рыболова – вода, в которой водится рыба; для микробиолога – вода, в которой могут обитать бактерии, а для производственника – вода, которая годится для производственных процессов. Питьевая же вода всегда должна отвечать определённым установленным стандартам – одно из самых необходимых условий для здоровья человека.

Наиболее важными факторами, обеспечивающими долгую и здоровую жизнь человека, являются:

• чистый воздух;

• абсолютно чистая вода, в которой нет никаких химических веществ и неорганических минералов;

• максимально натуральная пища (насколько она, может быть натуральной в настоящее время в том отравленном и загрязненном мире, в котором нам приходится теперь жить).

2.1.Методы очистки питьевой воды

В ходе проведения исследовательской работы мною были изучены различные способы очистки воды.

кипячение

При доведении температуры воды до 100°C оседают частицы грязи, выпадают в осадок соли, образуя накипь, вода смягчается, уменьшается содержание легколетучих компонентов и часть свободного хлора, уничтожаются практически все болезнетворные микробы, вирусы и возбудители паразитарных заболеваний. При длительном кипячении возрастает концентрация солей, тяжелых металлов.

отстаивание

Поставим емкость с водой, через несколько часов (в течении 3-4 часов из воды испарятся смеси такие как хлор и аммиак), в последующие 2-3 часа – осядут соли тяжелых металлов. Затем осторожно слейте ¾ воды в чистую емкость, остальное вылейте. 

фильтрование

Фильтрование жидкостей в лаборатории проводят с помощью воронок, в которые вкладывается специальная фильтровальная бумага, можно упаковать 5 таблеток активированного угля в марлю или вату и поместить их на дно сосуда для воды. К утру, вода будет уже очищена. Самый хороший способ очищения воды. При фильтровании воды молекулы грязи застревают в структуре фильтра и делают воду прозрачной и приспособленной для питья. Я проводил эксперименты по этому способу отчистки воды, и он действительно работает. Эффективность фильтра зависит напрямую от вещества, положенного в него. Фильтрование воды так же хорошо, как и кипячение, а значит если сначала профильтровать воду, а потом прокипятить то она будет абсолютно безопасна;

ультрафиолет

Используют для очистки воды, все мы знаем, что долго находится на солнце нельзя, так как это вредит вашей коже и вам, можно даже получить рак кожи поэтому будьте аккуратнее.

Но то что это вредит коже можно использовать в своих целях, например, вы на природе с семьёй, и вы забыли взять воды, а ехать обратно далеко.

Возьмите прозрачный пакет и наберите туда воды из ручья или любого другого водоёма. Завяжите пакет и положите на такое место куда попадает много солнечного света, бактерии о погибнут. 

Факты о воде.

1. Вода имеет свойство запоминать. Над водой проводили много экспериментов, например, один китайский учёный взял 3 чашки с рисом и налил в каждую чашу воды. И каждый день говорил:

1-ой чаше: спасибо

2-ой чаше: ты дурак

На 3 чашу не обращал внимание.

и говорил им это каждый день в течении месяца, и спустя это время.

1-ая чаша которой говорили, спасибо она издавала сладкий вкус от брожения.

2-ая чаша которой говорили, ты дурак почернела.

3-ья чаша на которую не обращали внимания заплесневела. 

При выполнении исследовательской работы мною было проведено анкетирование среди жителей села и учащихся нашей школы, с последующей статистической обработкой и анализом полученных данных. В анкетировании приняли участие 25 человек.

2.2.Методика проведения анкетирования:

1. подготовили анкеты;

2.        проведение тестирования, каждый из респондентов заполнял анкету самостоятельно, чтобы избежать влияния со стороны;

3. обработка и анализ полученных результатов.

Вопросы анкеты:

1. Как часто вы употребляете сырую воду?

А) всегда;   Б) иногда;   В) никогда.

2.        Вам известны способы очистки питьевой воды?

А) Да (назовите)………………………………..

Б) Нет.

3.        Какой метод очистки питьевой воды используют у вас в семье?  ...............

2.3. Обработка анкетных данных

Были опрошены работники школы и родственники о способах очистки питьевой воды.

80. % опрошенных часто употребляют сырую воду.
81. Самыми популярными методами очистки воды являются фильтрование и кипячение.

В домашних условиях чаще всего используют фильтрование.

Мною проведен опыт «Заморозка». Проанализирован вкусовой тест среди учащихся 8-9 класса. Участникам опроса был задан вопрос, уверены ли они в хорошем качестве воды из водопроводного крана. 50 отвечающих сказали – не уверены. По результатам опроса работников школы было выявлено, что самый известный способом очистки – кипячение. Его назвали 30 человек. 10 человек – хлорирование. 5 человек назвали способ заморозки. 5 – отстаивание.

1 – дистилляция (учитель химии), 1 – ультразвуком, ультрофиолетовыми лучами (учитель физики), 2 – с помощью активированного угля и воронки.

Опыт№1 Заморозка.

Опыт состоит в следующем. Необходимо заморозить в двух прозрачных пластиковых стаканах воду: одну водопроводную, другую очищенную. Когда вода в них замерзнет, вынуть их из холодильника и поставить рядом для оттаивания. Через 5 минут, когда лед и изморозь с поверхности стаканов растает, видим лед внутри стакана.

Сразу можем увидеть огромную разницу между льдом из водопроводной и очищенной воды. Лед в стакане, в котором была заморожена водопроводная вода, будет мутный, не прозрачный, только лишь по краям будет прозрачная вода. Это и есть питьевая вода. В стакане с очищенной водой дела обстоят намного лучше. Лед будет полностью прозрачен.

А теперь поставьте себе главный вопрос:

Какую воду Вы бы хотели пить, когда растает лед? Из первого или второго стакана? Думаю, ответ будет однозначен, т. к. замороженная очищенная вода будет выглядеть гораздо свежее и вкуснее, нежели ее «сестра» во втором стакане.

Опыт 2

Вкусовой тест.

Этот тест очень простой.

Для качественного проведения эксперимента необходимо, чтобы участвовало как можно больше людей. Этот тест я провел в нашем классе. Присутствовало 19 человек.

Тест заключается в следующем. Необходимо каждому участнику дать небольшое количество очищенной воды в стакане.

Объяснить, что мы будем проводить дегустацию. Первое, что вам нужно сделать, это как следует прополоскать полость рта, затем выплюнуть воду в раковину.

• Предложить каждому учащемуся сделать это дважды, чтобы полость рта и поверхность языка полностью очистились. Теперь, быстро заполнить стакан водопроводной водой и предложить провести те же самые действия как в случае с очищенной водой.

• Попросить описать свои ощущения и какую разницу они почувствовали.
• Если вы тест провели правильно, то, как минимум в ответ услышите возглас отвращения. Это происходит от того, что человек начинает чувствовать разницу во вкусах водопроводной и чистой воды.

• Ведь в чистой воде нет никаких примесей и запахов.
• По тесту, который провел я в классе, примерно 2/3 учащихся выплюнули водопроводную воду в раковину и, по словам участников, испытывают некоторое время большое отвращение к водопроводной воде.

аким образом, по всей проделанной мной работе можно сделать следующий вывод:

Вода не везде соответствует нормам ГОСТа, это может привести к серьезным заболеваниям организма. Чтобы этого не произошло, питьевую воду необходимо очищать от основных её загрязнителей.

Рекомендации по очищению питьевой воды.

2.1. Способы очистки воды в домашних условиях

В настоящее время качество водопроводной воды, да и родниковой в последнее время значительно ухудшилось. Сейчас люди к этому приспосабливаются тем, что очищают воду специальными способами.

Конечно, с развитием науки и прогресса сейчас много способов очистки сырой воды –

• кипячение
• замораживание
• отстаивание
• обработка ультрафиолетовыми лучами с помощью специальных ртутных ламп
• обработка воды ультразвуком
• йодирование

1. Вода в деревне Новокурск не соответствует никаким стандартам.

2. Кроме хлора, вода содержит другие вредные и токсические примеси: соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты, окислители, бактерии, вирусы, растворенное железо и соли жесткости. Реже - фтор, марганец, сероводород, фосфаты.

3. Водопроводные трубы давно проржавели и не отвечают требованиям безопасности.

4. Кипяченая вода тоже не отвечает требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Пытаться самим без дополнительных устройств как-то проводить очистку воды люди начали давно. По каким-то наблюдениям, слухам, рассказам соседей и родственников вывелись несколько способов очистки воды в домашних условиях. Таких способов несколько, вот самые популярные: кипячение, отстаивание, вымораживание. Рассмотрим каждый подробней.

Слив застоявшейся воды.

         Воду для питья лучше набирать впрок в количестве 5 – 10 л вечером, в период максимального водозабора, когда вода не застаивается в трубах. Набирать воду нужно лишь в том случае, если она имеет нормальный вид: не очень сильно пахнет и относительно прозрачна. Если в вечерние часы вдруг потекла вода грязная, мутная или желтая от ржавчины, это свидетельство аварии в системе централизованного водоснабжения, и такую воду брать не следует.

Отстаивание воды

Воде, набранной вечером, нужно дать отстояться за ночь – лучше всего в закрытой стеклянной, керамической или эмалированной емкости, но не в алюминиевой или стальной кастрюле. Затем (если вы сильно озабочены проблемой тяжелых металлов) можно произвести такую операцию: гибкую трубку осторожно (чтобы не взболтнуть жидкость) вводят в сосуд с водой – так, чтобы ее конец располагался у самого дна. Засасывают первую порцию воды, после чего она начинает литься из трубки в раковину, и сливают примерно треть отстоявшейся воды. Нужно чтобы сливалась нижняя треть, в которую за время отстаивания опустились примеси тяжелых металлов. Полностью их таким образом не удалить, но концентрацию в оставшейся воде уменьшить можно. Слив треть воды, нужно проверить, нет ли осадка на дне. Если есть, нужно поднять сосуд с водой (осторожно, чтобы не взболтнуть) и перелить воду в другую емкость, пропустив ее через сложенную вдвое или в четверо марлю. Остаток воды с осадком нужно вылить в раковину.

Кипячение воды. 

Воду нужно кипятить в эмалированном чайнике или кастрюле. Кипячение убивает микроорганизмы. Однако, некоторые микробы и вирусы выживают в кипящей воде. Поэтому кипятить воду нужно в кастрюле без крышки и не менее 5 – 7 мин. Обработанную таким образом воду нужно закрыть крышкой, чтобы не проникали бактерии из воздуха, остудить и разлить в трехлитровые стеклянные банки, плотно закрыв их полиэтиленовыми крышками. Хранить воду лучше в холодильнике.

Очистка питьевой воды методом замораживания-оттаивания.

Талую воду получают в морозильной камере, время замерзания (обычно 10-12 часов). В результате получается лед (чистая замёрзшая вода без примесей). При этом водный рассол сливается в раковину, а лёд размораживается. Принимать талую воду рекомендуется сразу после размораживания (её температура не должна превышать 10 градусов). Пить воду рекомендуется на протяжении всего дня небольшими глотками, задерживая во рту.

Медики, знающие этот секрет очистки, утверждают, что вода, полученная таким способом, замедляет старение организма и заметно омолаживает.

Если положить в дуршлаг мелкие камни кремния или шунгита, и пропустить через них воду, то все вредоносные примеси останутся на камнях.

Если в доме нет очистителей воды, то рекомендуется взять на заметку следующие рецепты:

– в местностях, где воды немного, пить ее следует с небольшим количеством уксуса: 1 л воды – 1–2 чайные ложки яблочного уксуса и меда, 3–5 капель 5%-го йода (в такой среде микробы погибают за несколько минут). Для этих целей так же подойдет и чайный гриб.

– изготовить из шерсти фитиль, опустить один его конец в посуду с водой, а другой – в пустую. Вода станет капать из полной в пустую посуду уже хорошо очищенной. Это один из лучших способов,- через такую очистку воду можно пропускать несколько раз;

– 10 – 15 листьев рябины на 1–3 л воды делают ее чистой через 2 часа (даже болотную, охотники это знают). Листья можно использовать повторно, только надо осторожно промыть чистой водой и затем уже настаивать не менее 3 часов. Листья высушивают в тени и для хранения складывают в деревянный ящик или картонную коробку.

– Если рядом нет проверенного родника и возникают сомнения в хорошем качестве водопроводной или ключевой воды, то надо ее вскипятить, остудить и залить кислые ягоды — клюкву, бруснику, облепиху, кожуру или сердцевину яблок и т. д. После того как вода немного настоится, ее можно пить. Очень полезны также настои малины, шиповника, черной смородины.

Для справки – одна таблетка активированного угля способна отфильтровать порядка 0.9-1 л воды с эффективностью очистки до 85-90%, затем производительность резко падает и таблетку необходимо менять.

Вода способна менять свои свойства под воздействием слов и мыслей – это уже доказано лабораторно! Об этом пишут многотомные труды, снимают научные документальные фильмы. Под воздействием злых и даже просто равнодушных слов и мыслей вода меняет свою молекулярную структуру. В итоге она становится затхлой и превращается в гадость. Но под влиянием положительных слов и мыслей и при чтении над водой молитв абсолютно любой из мировых религий вода способна из гнилой мутной жидкости превратиться в живую! Лучше всяких добрых слов и молитв на воду воздействуют такие слова как «Я люблю тебя!» и «Спасибо!». После их воздействия вода становится позитивно заряженным и полезным для организма источником энергией. Точно также действует словосочетание «Я люблю тебя, Господь! Хвала тебе, Боже!». Наукой зафиксировано, что вода в этом случае настолько изменяет свою структуру, что уже и водой то её трудно назвать, она изменяет свои биохимические параметры. Такая вода способна благотворно перестроить все клетки живых тканей и излечить от многих болезней!

Способы очистки воды в походных условиях

Перманганат натрия (марганцовка) хорошо подходит для обработки сырой воды из ручьёв и родников. Но с марганцовкой самое главное знать, сколько её сыпать в воду, иначе можно убить всю микрофлору кишечника. Обычно на литр воды добавляется несколько кристалликов чуть меньше величины спичечной головки. Этого количества марганцовки вполне достаточно чтобы убить постороннюю микрофлору (особенно кишечную и дизентерийную палочку и серебристый стафилококк).

Метод йодирование

Очень хорошо подходит для обработки воды йод (в виде его спиртовой настойки). Как метод йодирование воды - это метод дезинфекции, при котором применяются йодсодержащие соединения. Как бактерицидный агент, йод известен довольно давно и широко применяется в медицине.

Для очистки воды в походе также можно использовать

1. листья ромашки

2. чистотел

3. бруснику

4. листья малины 5. зверобой;

именно тех лекарственных растений-антисептиков, бактерицидные свойства которых общепризнанны медициной.

Чай из зверобоя в походных условиях – это не только полезный для здоровья, но вкусный напиток, приготовить который очень легко из жёлтых цветов или листьев.

Чистотел – лидер среди лекарственных растений антибактерицидного действия убивает почти все известные науке патогенные микроорганизмы.

На Руси этим растением даже сводили бородавки и новообразования.

Будучи в походе, можно ещё использовать бактерицидные свойства грибов, например, дождевик, белый гриб, чага и др. В этом плане дождевик – живой бактерицидный лейкопластырь. А настой чаги обладает стимулирующим, сепаративным, бактерицидным, антиопухолевым действием.

Также в походных условиях можно использовать целебные свойства природного минерала кремния. Этот красочный минерал различных цветов и оттенков распространён повсеместно. Но о целебных свойствах кремния стало известно совсем недавно: в конце 70-х годов XX века.

Кремниевая вода готовится очень просто в походных условиях. Нужно опустить кремний в стеклянную или эмалированную емкость с сырой или кипяченой водой. И всё время хранить его там. Количество кремния должно быть из расчета 1-3 г на 1-5-литровую банку. Для защиты от пыли емкость нужно накрыть чистой марлевой салфеткой и поставить в помещение с комнатной температурой и дневным светом, защитив ее от попадания прямых солнечных лучей. Через сутки водой можно умываться, полоскать горло, смазывать раны.

Заключение.

В ходе проведенной исследовательской работы выдвинутая гипотеза подтвердилась. Очищенная питьевая вода действительно оказалась полезней водопроводной.

1. Проведенное анкетирование показало, что 50% респондентов пьют только очищенную воду. Самыми популярными способами очистки воды являются кипячение и фильтрование.
2. При выполнении работы были изучены и опробованы в лабораторных условиях различные способы очистки водопроводной воды (фильтрование, кипячение, отстаивание, замораживание, насыщение ионами кремния,).

Таким образом, я считаю, что данная тема очень важна и актуальна для человека, а также будущих поколений.

Рекомендации:

1. Ответственное относится к выбору способа очистки питьевой воды;
2. Помнить о том, что во время процесса очищения из воды удаляются не только не нужные и опасные для организма вещества, но и полезные компоненты;
3. Очищать питьевую воду только при необходимости, если она действительно не надлежащего качества;

Список литературы и интернет источников.

1. Большая серия знаний. Химия/ Коллектив авторов. м.: ООО «ТД «Издательство Мир книги», «Русское энциклопедическое товарищество», 2007.-128 с.:ил.
2. Зарецкая В. Ю., Юлтыева Ю. С. Виды загрязнений воды и способы её очищения, основанные на физических явлениях // Молодой ученый. –  2016. – №9.1. – С. 30-31. – URL https://moluch.ru/archive/113/29048/
3. Энциклопедия по физике Алексеев Д.М., 1998.
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. - М.: Высшая школа,

1989.