XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Самостоятельная очистка воды
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. ВВЕДЕНИЕ
Я второй год хожу на кружок «Школа выживания». Там мы занимаемся спортивным ориентированием, скалолазанием и ходим в походы. Когда идешь в поход, самое тяжелое, что приходится нести с собой – это питьевая вода. И вот я задумался, можно ли очистить воду из водоемов до состояния питьевой в походных условиях. Именно этому посвящено мое исследование.
Актуальность темы
Вода в современных водоемах, даже чистая с виду, загрязнена множественными примесями. Поэтому важно ее перед употреблением очистить.
1.2. Гипотеза
Вода, загрязненная природными примесями, поддается очистке при помощи различных фильтров. Воду, загрязненную химическими веществами, очень трудно очистить.
1.3. Цель и задачи исследования
Цель: подобрать состав фильтра, который оптимально очистит воду из реки. Проверить это фильтр на воде, загрязненной краской гуашь. Получить дистиллированную воду в походных условиях.
Задачи:
1. Изучить источники информации по заданной проблеме
2. Подобрать состав фильтра, который оптимально очистит воду из реки
3. Попробовать очистить воду, загрязненную краской гуашь.
4. Получить дистиллированную воду в походных условиях.
II. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
2.1. Необходимость очистки воды
Грамотная очистка воды в походе - залог того, что все туристы вернутся домой здоровыми. Понятно, что весь необходимый запас взять с собой невозможно, поэтому придется брать воду из природных водоемов. Воду перед употреблением придется чистить обязательно.
Перед тем, как уйти в поход, необходимо посмотреть маршрут и определить места стоянок. Обычно лагерь разбивают вблизи водоемов - на берегу реки, озера, ручья. Лучше, если вода будет проточная, а дно - песчаное или каменистое. Но такое случается довольно редко, поэтому исходим из того, что предлагаем нам ландшафт. Внешне прозрачная природная вода может содержать массу опасных микроорганизмов, включая возбудителей холеры, дизентерии и других кишечных инфекций. Последствия их попадания в организм весьма печальны. Очистить воду на природе можно несколькими способами.
Выбор способа очистки воды в походе зависит от качества природной воды и ее характеристик - цвета, запаха, прозрачности, наличия примесей. Затхлую воду из стоячих водоемов лучше не использовать, так как именно в ней содержится наибольшее количество посторонних включений, в том числе микробиологических.
Фильтрация и обеззараживание - обязательные стадии очистки воды на природе даже самой прозрачной природной воды.
2.2. Фильтрование через песок и гравий
Такое фильтрование позволяет сравнительно быстро очистить воду в походе от мелких примесей, травинок и даже незначительной мути. Для этого понадобится пустая консервная банка или пластиковая бутылка, чистый гравий, прокаленный песок и чистая тканевая салфетка. Это может быть носовой платок или хлопчатобумажная тряпочка. Прокаливать песок необходимо, чтобы убить содержащуюся в нем болезнетворную микрофлору.
Порядок действий данного способа очистки воды в походе. Делаем в дне банки несколько отверстий. Простилаем тканью, насыпаем песок, верхний слой - мелкий гравий. Банку можно закрепить на треноге, подвесить на ветке или просто держать в руке. Главное, подставить под нее посуду для сбора чистой воды. Аналогично поступаем с пластиковой бутылкой. Следите, чтобы неочищенная вода не переливалась через край и не попала в приемник.
Еще один вариант фильтра для очистки воды в походах - так называемая земляная помпа. Для этого рядом с водоемом вырывают яму, дно которой находится ниже уровня воды. Через некоторое время в ней будет скапливаться отфильтрованная почвой вода. Остается только осторожно собрать ее сверху, стараясь не поднимать муть со дна.
2.3. Как очистить воду в походных условиях с помощью отстаивания
Этот способ очистки воды на природе применим в тех случаях, когда вода очень грязная, со взвесями, и на ее отстаивание есть время, не меньше 12 часов. Лучше сразу взять большую емкость, так как полезной фракции останется едва ли половина.
Взвешенные частицы будут постепенно осаживаться, и уже через сутки или немного раньше отстоянную воду можно будет осторожно вычерпать. Делают это кружкой и очень аккуратно, чтобы не поднять осадок вверх. Обычно собирают воду в несколько приемов, так как даже легкое движение вызывает повторное замутнение. Не такое сильное, как сначала, но время на осаживание потребуется.
Как правило, такая замутненная вода плохо пахнет и имеет посторонний привкус - болотистый, затхлый. Чтобы от него избавиться, воду придется пропустить еще через фильтр, подобный тому, что описан выше. Но между слоями песка и гравия нужно будет проложить мелко дробленый древесный уголь. Это должен быть именно уголь, но не зола.
2.4. Как в походных условиях очистить воду процеживанием через бинт или ткань
Этот способ очистки воды в природе подходит только в тех случаях, если вода изначально практически чистая и прозрачная. Бинт или ткань складывают в 6-8 слоев и пропускают через них воду. Таким образом можно убрать только мелкие травинки и листочки. Если есть подозрение, что в воде содержится песок, то бинт не поможет, частички легко пройдут через промежутки между нитками. Поэтому лучше применять сразу несколько способов очистки воды в природных условиях, о которых мы рассказывали выше.
2.5. Для очистки воды в походах подходит кипячение
Самый простой и надежный способ в походных условиях очистить и обеззаразить речную воду - прокипятить ее. Подойдет любой котелок, кастрюля, ведро. Неважно, какой будет огонь - от костра или примуса. Главное, вода должна кипеть непрерывно не меньше пяти минут. Если есть подозрения, что вблизи находятся места стоков, фермы, свалки, тогда на это придется потратить около получаса. Процесс кипячения прерывать нельзя. Если вода выкипела, добавлять свежую тоже нельзя. Для кипячения вода должна быть предварительно пропущена через фильтр.
2.2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.2.1. Объект и предмет исследования
Объект исследования: вода, загрязненная природной грязью и краской гуашь.
Предмет исследования: фильтрация водя через различные природные фильтры.
2.2.2. Методы исследования
1. Работа с научно-популярной литературой, ресурсами сети интернет, периодическими изданиями.
2. Наблюдения.
3. Эксперимент.
4. Анализ полученных данных.
2.2.3. Новизна работы
Новизна работы состоит в том, что мной ранее не проводилось исследование качества очистки воды в походных условиях.
III. ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
3.1. Опыт 1. Исследование качества фильтрации воды, загрязненной природной грязью.
Подготовим воду, загрязненную природной грязью (фото 1).
Фото 1. Фото 2.
Подготовим фильтр, состоящий только из ваты (фото 2). Пропустим через него часть воды. Ватный фильтр хорошо задерживает крупные примеси (фото 3).
Фото 3. Фото 4.
После прохождения ватного фильтра вода очистилась только от крупной примеси (фото 4).
Подготовим ватно-угольный фильтр (фото 5).
Вода после него стала немного светлее (фото 6).
Подготовим фильтр для максимальной очистки: вата, уголь, песок, отсев, вата (фото 7).
Вода после этого фильтра очистилась максимально хорошо (фото 8).
Фото 5. Фото 6.
Фото 7.Фото 8.
Результат
Таким образом, проведенный опыт доказывает:
Воду, загрязненную природной грязью, можно очистить в походных условиях;
Лучше всего очищает фильтр, состоящий из слоев: вата, уголь, песок, отсев, вата.
Получившуюся воду уже можно кипятить и спокойно пить.
Опыт 2. Исследование качества фильтрации воды, загрязненной краской гуашь.
Подготовим воду, загрязненную краской гуашь (фото 9).
Фото 9. Фото 10.
Готовим ватный фильтр для раствора с краской и пропускаем через него воду (фото 10-11).
Фото 11. Фото 12.
Готовим ватно-угольный фильтр и пропускаем воду через него (фото 12-13).
Фото 13. Фото 14.
Готовим фильтр вата-уголь-песок-отсев-вата и пропускаем воду через него (фото 14-15).
Фото 15.
Результат
Таким образом, проведенный опыт доказывает:
Воду, загрязненную химическим веществом, невозможно очистить в походных условиях;
Даже после фильтра, состоящего из слоев: вата, уголь, песок, отсев, вата, вода осталась непригодной для питья
Воду, загрязненную химическими веществами, нужно очищать специальными фильтрами на основе различных химических веществ, которых нет в походе под рукой.
Опыт 3. Получение дистиллированной воды из воды, загрязненной природной грязью.
Дистиллированная вода — вода, очищенная от растворённых в ней минеральных солей, органических веществ и других примесей путём дистилляции. Дистилляция воды – перегонка жидкости, включающая процесс испарения с последующим охлаждением, в результате которого пары конденсируются и выпадают в виде капель.
Чтобы получить дистиллированную воду, нужно создать условия для испарения воды и собрать ту воду, которая поднялась в виде пара в результате испарения.
В походных условиях необходимо выкопать достаточно широкую и глубокую яму, налить туда воды, которую будем очищать, и поставить посередине на дно чистое пустое ведро. Накрываем яму полиэтиленовой пленкой, придавив ее края камнями. В центр пленки кладем камень поменьше, чтобы он оказался как раз над стоящим внизу ведром. Под действием солнечных лучей вода начнет испаряться и конденсироваться на пленке, после чего стекать к утяжеленному камнем центру и капать прямо в ведро. Теперь у нас есть абсолютно чистая питьевая вода.
В домашних условиях проведем этот эксперимент с помощью глубокого контейнера, небольшого стакана, пленки, закрепленной резинкой и двух монет (Фото 16-17).
Фото 16. Фото 17.
Через некоторое время получаем очищенную воду (фото 18).
Фото 18.
Результат
Таким образом, проведенный опыт доказывает:
Воду, загрязненную природной грязью, можно очистить способом дистилляции;
Процесс естественной дистилляции очень долгий.
Для очистки воды способом дистилляции должна быть солнечная жаркая погода.
3.4. Опыт 4. Получение дистиллированной воды из воды, загрязненной краской гуашь.
Повторим опыт 3 только с водой, загрязненной краской гуашь (фото 19-20).
Фото 19. Фото 20.
Через некоторое время получим очищенную воду (фото 21).
Фото 21.
Сравним воду, полученную в результате опытов 3 и 4 (фото 22). Она абсолютно одинакова и чистая.
Фото 22.
Результат
Таким образом, проведенный опыт доказывает:
Воду, загрязненную краской гуашь, можно очистить способом дистилляции.
Процесс естественной дистилляции очень долгий.
Для очистки воды способом дистилляции должна быть солнечная жаркая погода.
Способом дистилляции можно очистить воду, загрязненную любым видом примесей.
IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результатымоей работы показали, что в походных условиях лучше поддается очистке вода, загрязненная естественными примесями. Воду, загрязненную химическими, примесями очистить не удалось. Самая чистая вода получается способом дистилляции, но он достаточно долог и требует определенных погодных условий.
4.1. Практическая значимость
Результаты моей работы имеют большое практическое значение. Теперь в походе я могу очистить, ту воду, которую удастся добыть из водоема, а не нести ее с собой.
V. СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1. Э. Пенс, Р. Пенс «Природа: веселые опыты и приключения.», М.: Пешком в историю, 2016. – 174 с.
2. Е. Рудашевский «Экстремальный пикник. Жажда.», М.: КомпасГид, 2018. – 128 с.
3.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F