X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние живой и мёртвой вод на рост растений
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я считаю, что данная тема актуальна по той причине, что как живая (щелочная), так и мёртвая (кислотная) воды обладают полезными свойствами и могут быть использованы в различных сферах жизни человека.
Например, ещё во 2-ой половине XX века было доказано, что живая вода ускоряет заживление ран, а также обладает сильными биостимуляторными свойствами. Именно поэтому живая вода способна восстанавливать иммунную систему организма, наделять организм антиоксидантами, улучшать обмен веществ, повышать кровяное давление.
Мёртвая вода обладает противовоспалительными, обеззараживающими, противогрибковыми, антиаллергическими свойствами, т. к. в процессе электролиза в анодной зоне концентрируются кислотные и хлорные радикалы, а также перекись водорода, которые помогают макрофагам уничтожать вирусы, микробы и грибки.
Также известно, что свойства живой и мёртвой воды широко используются в хозяйстве, в частности в растениеводстве. Так, мёртвую воду используют при борьбе с различными грибковыми заболеваниями растений, а живую – для стимуляции роста растений (за счёт её биостимуляторных свойств).
Таким образом, при используя свойства живой и мёртвой воды, человек может стимулировать заживление ран, ускорить выздоровление от тех или иных болезней. Что касается применения данных свойств в растениеводстве, у человека появляется возможность самостоятельно бороться с различными грибковыми и бактериальными заболеваниями растений, ускорять рост растений, не тратя при этом лишних средств на покупку дорогостоящих препаратов и удобрений.
Цель работы:изучение свойств живой и мёртвой воды и влияние ее на прорастание семян растений.
Задачи:
Получить живую (щелочную) и мёртвую (кислотную) воды путём электролиза.
Выяснить, какими свойствами обладают они обладают.
Проанализировать влияние живой и мёртвой вод на прорастание семян растений.
Выяснить, как в дальнейшем могут применяться свойства живой и мёртвой вод в растениеводстве.
Терминология
Ионизация воды – процесс электролиза, во время которого под действием электрического тока вода окисляется на аноде, производя кислород, и восстанавливается на катоде, образуя водород.
Ионизатор воды – устройство, ионизирующее воду.
Католит – биостимулятор, антиоксидант, радиопротектор, обладает высокими экстрагирующими и растворяющими свойствами, является иммуностимулятором, ускоряет регенерацию ткани, нормализует метаболический процесс, улучшает кровообращение в тканях.
Анолит – природное бактерицидное средство; замедляет обменные процессы пагубно влияет на микроорганизмы.
Диодный мост - это мостовая схема соединения диодов, предназначенная для выпрямления переменного тока в постоянный.
Диоды - электровакуумные или полупроводниковые приборы, которые пропускают переменный электрический ток только в одном направлении и имеют два контакта для включения в электрическую цепь.
Теоретическая часть
История открытия живой и мёртвой вод
Удивительные свойства различных вод были известны ещё в глубокой древности, поэтому очевидно, что первый ионизатор воды сконструировала именно природа. Возможно, что первый природный ионизатор возник в недрах Земли. Возникновение такого геодезического ионизатора вполне возможно при наличии в земле минеральных пород, являющихся прообразами анода и катода и обладающих свойствами легко отдавать и принимать электроны. Например, лечебные источники, в недрах которых имеются пласты минералов, имеющие большую разность электродных потенциалов, такие как цинк и медь или кальций и никель, вполне могут служить анодом и катодом в подземном ионизаторе, причем цинк в таком природном ионизаторе отдает электроны, а медь принимает. Доказательством тому, что вода приобретает лечебные свойства за счёт активированных путём электролиза растворов является то, что многие минеральные воды имеют такое же свойство, что и живая вода, – с течением времени они теряют лечебные свойства. Это объясняется тем, что через некоторое время «лечебные» ионы, полученные в результате электролиза, нейтрализуются, и активированная вода становится обычной водой.
Лечебные свойства живой воды были обнаружены случайно во второй половине XX века в СССР. И свойства эти были открыты вовсе не учёными в лаборатории, а газовиками на буровых испытательных вышках института СредАзНИИГаз, который находится в Ташкенте. Институт занимался добычей газа в пустыне Казылкум и использовал раствор католита, полученный в процессе электролиза, который облегчал бурение земли и удаление грязи из сверлильных механизмов. Католит производили на больших электролизных установках и хранили в цистернах. Так как этот раствор практически ничем не отличался от обычной воды, люди охотно в нём купались. Позже многие стали замечать, что после таких купаний начинали затягивать раны на теле, которые до этого долго не заживали, улучшалось общее состояние организма.
Заметив это, группа инженеров решила экспериментально проверить, действительно ли эта вода обладает лечебными свойствами. Они сконструировали простой электролизёр и стали выяснять, что же происходит с водой. Закончить исследование им не удалось, так как впоследствии их отстранили от работы и взяли подписку о неразглашении.
Дело в том, что на тот момент шла война в Афганистане, а Афганистан находится на границе с Узбекистаном. Жаркий и засушливый климат,
нехватка воды, инфекции – учитывая всё это, получение в походных условиях дезинфицирующего и заживляющего средства переводило открытие из разряда медицинских в стратегические.
Таким образом, на данное открытие в течение долгого времени был наложен гриф «секретно». Лишь в 1981 г. В журнале «Рационализатор и изобретатель» была опубликована статья об удивительных свойствах живой воды.
Рис. 1 Статья о живой воде в журнале «Рационализатор и изобретатель»
Свойства живой и мёртвой вод
Живая вода – католит, имеет рН>8.
По данным изобретателей “живая вода” является раствором с усиленными электронодонорными свойствами и, попадая в кровь человека, усиливает её электронодонорный фон на несколько десятков милливольт (это связано с тем, что кровь человека имеет рН в пределах от 7,35 до 7,45, поэтому свойства живой воды схожи со свойствами жидкостей организма человека). Учёные приводят сведения о механизмах действия католита: ускорение процессов регенерации за счёт стимуляции синтеза ДНК; иммунно-корригирующее действие; усиление детоксицирующей функции печени; стабилизация проницаемости мембран клеток; нормализация энергетического потенциала клеток; повышение энергообеспечения клеток путём стимуляции и максимального сопряжения дыхания и процессов окислительного фосфорилирования. Также живая вода способна оказывать дифференцированное антибактериальное действие: бактерицидный эффект проявляется относительно энтеробактерий.
Мёртвая вода – анолит, имеет рН<6.
«Мёртвая вода», в отличие от живой, замедляет обменные процессы, губительно воздействует на микроорганизмы.
При ингаляционном введении мёртвая вода с содержанием оксидантов 0,02% и общей минерализацией 0,25 -0,35% не оказывает раздражающего действия на органы дыхания и слизистые оболочки глаз. При введении внутрь не оказывает иммуннотоксического действия и повышения уровня хромосомных аберраций в клетках костного мозга и, следовательно, не обладает цитогенетической активностью. При нагревании до 400 градусов биоцидная (антимикробная и антибактериальная) активность “мёртвой воды” увеличивается на 30-100%.
Таким образом, вода, обладающая теми или иными свойствами, приобретёнными ею в процессе электролиза, может найти широкое применение в медицине и сельском хозяйстве.
Практическая часть
Получение живой и мёртвой вод
Современная технология, используемая для ионизации воды, впервые была изобретена Майклом Фарадеем. Фарадей является изобретателем электролиза – электронное разделение воды на водород и кислород.
При воздействии электрического тока, молекулы воды расщепляются на ионы водорода (Н+) и гидроксила (ОН-), а растворённые в воде соли – на положительные ионы металлов и отрицательные ионы кислотных остатков. К катоду притягиваются ионы ОН- и ионы щелочных металлов – здесь образуется живая (щелочная) вода; к аноду притягиваются ионы Н+ и ионы кислотных остатков (хлора, серы, фосфора и т. д.) – здесь образуется мёртвая (кислотная) вода.
Получаем следующие уравнения реакций:
Аналогично электролизуются соли щелочных металлов (например, NaCl):
Для того, чтобы получить живую и мёртвую воды в домашних условиях необходимо изготовить электролизёр. Для этого понадобится:
Ёмкость для воды;
Электроды (в проведённом опыте использовались графитовые электроды);
Брезентовый мешок;
Плотная крышка из полиэтилена или оргстекла.
Для лучшего выпрямления переменного тока к каждому электроду следует припаять по два диода или соединить электроды мостиком (получается так называемый диодный мост).
Для чего нужен диодный мост?
Диодный мост – изобретение немецкого учёного Лео Гретца предназначен для выпрямления переменного тока в постоянный. Принцип его действия следующий: на вход диодного моста подается переменный электрический ток, а на его выходах появляется постоянный пульсирующий ток. Частота пульсаций зависит от частоты переменного тока.
Если взять стандартное значение частоты для наших широт (50 Гц), то частота пульсаций постоянного тока будет равна 100 Гц. Для того, чтобы сгладить пульсации, нужно поставить конденсатор – это устройство будет являться полноценным «выпрямителем» электрического тока.
Для лучшего понимания работы диодного моста рассмотрим работу одного диода. Диод имеет два контакта: анод и катод. При включении диода в электрическую цепь ток течёт от анода к катоду, т. е. диод проводит электрический ток только в одном направлении (односторонняя проводимость), что является его основным свойством. Это свойство и определяет назначение диода: преобразование высокочастотных модулированных колебаний в токи звуковой частоты (детектирование) или выпрямление переменного тока в постоянный. Если к диоду через маломощную лампу накаливания подключить батарею так, чтобы положительный вывод батареи был соединен с анодом, а отрицательный — с катодом диода, то в получившейся электрической цепи потечет ток, и лампочка загорится. Максимальная величина этого тока зависит от сопротивления полупроводникового перехода диода и поданного на него постоянного напряжения. Данное состояние диода назвается открытым, ток, текущий через него, — прямым током (I пр.), а поданное на него напряжение, из-за которого диод оказался в открытым, — прямым напряжением (U пр.). Если выводы диода поменять местами, то лампа не будет светиться, т. к. диод будет находиться в закрытом состоянии и оказывать току в цепи сильное сопротивление. Стоит отметить, что небольшой ток через полупроводниковый переход диода в обратном направлении все же потечет, но в сравнении с прямым током будет настолько маленьким, что лампочка даже не среагирует. Такой ток называют обратым током (I обр.), а напряжение, создающее его,— обратным напряжением (U обр.).
Рис. 2 Принцип работы диода
Диод, как полупроводниковый элемент, имеет один p-n переход, что дает ему возможность проводить ток только в одном направлении. Ток через диод начинает проходить при подключении анода к положительному, а катода к отрицательному полюсу источника. В обратной ситуации диод запирается, и ток через него не проходит.
Рис. 3 Принцип работы диодного моста
На данной схеме 4 диода, соединенных по мостовой схеме, подключены к источнику переменного напряжения 220В. В качестве нагрузки подключен резистор (Rн).
Переменное напряжение на входе меняется не только по мгновенному значению, но и по знаку. При прохождении положительной полуволны (от 0 до π) к анодам диодов VD2 и VD4 приложено положительное напряжение относительно их катодов, что вызывает прохождение тока через диоды и нагрузку Rн. В этот момент диоды VD1 и VD3 заперты и не пропускают ток, так как напряжение положительной полуволны для них является обратным.
В момент, когда входное напряжение пересекает точку π, оно меняет свой знак. В этом случае диоды VD1 и VD3 начинают пропускать ток, так как к их анодам приложено положительное напряжение относительно катодов, а диоды VD2 и VD4 оказываются запертыми. Это продолжается до точки 2π, где переменное входное напряжение снова меняет свой знак и весь процесс повторяется заново.
Важно отметить, что ток, протекающий через нагрузку Rн, не изменяется по направлению, т.е. является постоянным. В нашем случае нагрузкой является вода.
Рассмотрим работу диодного моста поэтапно.
Переменный ток имеет две полуволны: положительную отрицательную. Каждое плечо (2 диода) выпрямляют свою полуволну, в то время как второе плечо блокирует протекание тока в другом направлении. В результате выпрямляется два полупериода, а на выводах остаётся неизменная полярность.
Переменный ток меняет свое направление несколько раз в секунду, поэтому его можно разбить на положительные и отрицательные полуволны (см. рис. ниже). Положительные полуволны помечены красным, а отрицательные – синим:
Рис. 4 Положительные и отрицательные полуволны, возникающие при работе переменного тока
Для того, чтобы диодный мост работал, ему нужна нагрузка (в данном случае роль нагрузки играет вода), следовательно, когда через диодный мост проходит положительная полуволна, ток будет течь в нём следующим образом:
Рис. 5 Направление движения тока через диодный мост при положительной полуволне
После положительной полуволны приходит отрицательная полуволна:
Рис. 6 Направление движения тока через диодный мост при отрицательной полуволне
Таким образом, диоды, которые работали при положительной полуволне, при отрицательной полуволне отдыхают. Эстафету принимает на себя другая пара диодов (можно сказать, что в диодном мосте они работают попарно, т. е. одна пара диодов работает на положительную полуволну, а другая пара – на отрицательную).
Изготовление электролизёра
Рис. 3 Прибор для получения «живой» и «мёртвой» воды
Плюсовой электрод помещается в брезентовый мешок, а минусовой остаётся в ёмкости. В мешок и в банку до одинакового уровня наливается вода, затем вся установка подключается к источнику тока.
После этого в банке образуется щелочная (живая) вода с белым осадком, а в брезентовом мешке – кислотная (мёртвая).
Живая вода на вкус слабощелочная, её кислотность колеблется в пределах от 8,5 до 10,5. Мёртвая вода – кислотный раствор, на вид бесцветная жидкость с характерным кислым запахом; её кислотность составляет от 3,5 до 6,8.
Изучение влияния живой и мертвой вод на прорастание семян фасоли
Для того, чтобы выяснить, как живая и мёртвая вода влияет на рост и развитие растений, был проведён эксперимент по прорастанию семян фасоли разных сортов (красная, белая, пятнистая). Семена были размещены в чашки Петри и смачивались разной водой – живой, мёртвой и обычной водой (контроль). Результаты опыта представлены в таблице:
|
День |
Красная фасоль |
Белая фасоль |
Пятнистая фасоль |
|
1 |
- |
- |
- |
|
2 |
В живой воде – семена набухли В обычной воде – без изменений В мёртвой воде – без изменений |
В живой воде – семена набухли. В обычной воде – семена набухли. В мёртвой воде – без изменений. |
В живой воде – семена набухли. В обычной воде – без изменений. В мёртвой воде – без изменений. |
|
3 |
В обычной воде семена набухли |
Без изменений. |
В обычной воде семена набухли. |
|
4 |
Без изменений |
В живой воде – на семенах лопнула кожура. В обычной воде – лопнула кожура. В мёртвой воде – семена набухли. |
В живой воде – на семенах лопнула кожура. В мёртвой воде – семена набухли. |
|
5 |
В живой воде – лопнула кожура. |
В живой воде – появились зачаточные корешки. В обычной воде – лопнула кожура В мёртвой воде – семена набухли. |
В живой воде – появились зачаточные корешки. |
|
6 |
В живой воде – у некоторых семян появились. зачаточные корешки В обычной воде – почти на всех семенах лопнула кожура. |
В живой воде – корешки проросли примерно на 3 мм. В обычной воде – появились маленькие зачаточные корешки В мёртвой воде – на некоторых семенах лопнула кожура |
В живой воде – корешки проросли менее чем на 2 мм. В обычной воде – появились зачаточные корешки. В мёртвой воде – семена набухли. |
|
7 |
В живой воде – почти у всех семян появились. маленькие корешки. В обычной воде – у некоторых семян появились корешки. В мёртвой воде – семена набухли. |
В живой воде – корешки проросли ещё примерно на 1-2 мм В обычной воде – корешки проросли примерно на 1-2 мм В мёртвой воде – почти на всех семенах появились маленькие корешки |
В живой воде – корешки проросли примерно на 1-2 мм. В обычной воде – почти на всех семенах появились маленькие корешки. В мёртвой воде – на некоторых семенах появились маленькие корешки. |
|
8 |
В живой воде – корешки проросли примерно на 1-2 мм В обычной воде – почти на всех семенах появились корешки. В мёртвой воде – на некоторых семенах лопнула кожура. |
В мёртвой воде – корешки проросли примерно на 1-2 мм. |
В обычной воде – корешки проросли примерно на 1-2 мм. В мёртвой воде – корешки проросли примерно на 1-2 мм. |
Исходя из данных таблицы, можно сделать следующий вывод: в живой воде семена прорастают значительно быстрее, чем в обычной воде. Это связано с тем, что живая вода увеличивает проницаемость клеточной мембраны, поэтому семена лучше впитывают влагу, больше крахмала расщепляется и семена быстрее прорастают. Но если посмотреть на семена, находящиеся в мёртвой воде, стоит отметить, что они не заплесневели, что доказывает антибактериальные и антигрибковые свойства мёртвой воды.
Всхожесть семян также зависит и от сорта растения – из таблицы видно, что быстрее всего проросла белая фасоль, чуть медленнее – пятнистая фасоль. Вероятно, у каждого сорта имеются свои не только внешние особенности, но и физиологические.
Выводы
1. Живая и мёртая воды имеют очень важное значение для человека и его жизни, т. к. могут применяться в различных сферах жизнедеятельности.
2. Живая вода – настоящий природный биостимулятор, который может найти широкое применение в медицине и сельском хозяйстве. С помощью живой воды можно ускорить заживление ран, выздоровление человека после тяжёлой болезни. Кроме того, живую воду можно применять при выращивании растений.
3. Мёртвая вода – обеззараживающее средство, которое может быть получено в домашних условиях без траты лишних средств.
Список использованной литературы
"МИС-РТ" - 1999. Сборник №21-2 «Второй Международный Симпозиум.
Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности.»
"МИС-РТ" - 1999. Сборник №21-1 «Первый Международный Симпозиум.
Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности.»
Мякишев, Буховцев, Сотский «Учебник физики, 10 класс», 2016 г.
https://www.alpha-omega.su/index/0-613
https://school-science.ru/5/1/33961
https://ecomaster.ru/articles/zhivaya-i-mertvaya-voda