III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЧИСТАЯ ВОДА – ПРОБЛЕМА ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ложкарёв Т.А. 1

---

1

Мерзлякова Н.Б. 1

---

1

Работа в формате PDF

2.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Научно-исследовательская работа

Тема работы

Чистая вода – проблема человечества

Выполнил:

Ложкарёв Трофим Андреевич

Учащийся7а класса

муниципального общеобразовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа № 31»

Руководитель:

Мерзлякова Наталья Брониславовна

учитель географии МБОУ «СОШ№31»

«Почётный работник общего образованияРоссийской Федерации»

Ижевск- 2017

Содержание.

Введение……………………………………………………………………..стр.3

Глава 1. Сколько воды на Земле?…………………………………………стр.5

1.1 Роль воды в жизни планеты.

1.2 Запасы воды.

Глава 2. Удивительные свойства воды…………………………………..стр. 9

Глава3. Причины загрязнения и принципы борьбы с ними…………..стр.10

Глава 4.Очистка воды……………………………………………………..стр.14

Заключение………………………………………………………………....стр.18

Список используемой литературы …………………………………….стр. 20

Приложение………………………………………………………………...стр.21

Введение

Ещё совсем недавно, всего каких-то 100 лет назад, люди брали воду для питья из чистейших ручьёв и сверкающих голубизной озёр. Такими они получили их в наследство от предшествующих поколений, такими же передали нам. Как же мы распорядились этим наследством? 21ый век характеризуется интенсивным ростом населения нашей страны. Появились города-гиганты, развивается промышленность, энергетика, транспорт, сельское хозяйство. Воздействие человека на природу принимает угрожающий характер. Всё чаще можно слышать о дефиците природных ресурсов, об их загрязнении и исчезновении. Ученые бьют тревогу: через 30 лет, считают они, мировые запасы пресной воды будут и вовсе исчерпаны. Так пишут учёные в одной из статей журнала «Век глобализации». По-мнению автора статьи В.И. Данилова-Даниеляна, это объясняется тем, что за прошлое столетие население земного шара выросло втрое, а потребление пресной воды – в 17 раз. Данная статья вызвала моё недоумение: неужели через 30 лет жизнь на Земле прекратится?!

Вода незаменима, она источник всей жизни на Земле. Природные ископаемые, животные и растительные белки – все это можно заменить искусственными заменителями, но воду заменить нельзя. Как решить проблему дефицита пресной воды в создавшейся ситуации подтолкнуло меня к использованию информационных источников. Ответы на вопросы: Какую воду можно пить, а какую нельзя? Что такое пресная вода? Как получить пресную воду, когда её не хватает? я искал в сети Интернет, в научно-популярной литературе. Ознакомившись с мнением учёных, я решил провести собственные исследования загрязнения воды, расхода воды, а также попытаться найти ответ на вопрос: как очистить воду в бытовых условиях.

Актуальность: 2017 год – объявлен «Годом экологии» и несомненно актуальным остаётся решение проблемы - чистоты окружающей среды, где проблема качества пресной воды для людей наиболее важна, так как человек ежедневно использует её. Без пищи человек может прожить около сорока дней, а без воды лишь восемь.Люди не задумываются над тем, что загрязняя воду, уменьшают количество чистой пресной воды на Земле. 22 марта был утвержден Всемирный день воды. Чтобы еще раз обратить внимание общественности на остроту и важность данной проблемы. Миллионы людей умирают ежегодно от болезней, вызванных растворенными в воде веществами. Уже сейчас из-за загрязнения водоемов в России ежегодно погибает 20 тыс. человек.

Проблема:как сохранить чистоту воды?

Предмет исследования: загрязнения, влияющие на состав и качество воды;

Объект исследования: экология, вода как источник жизни на планете;

Цель работы: исследование качества питьевой воды.

Участники исследования: одноклассники и независимые участники;

Гипотеза исследования: возможно, водопроводная и кипячёная вода не безопасна для здоровья человека. Попробуем выяснить какую именно воду необходимо употреблять.

Задачи исследования:

1) Проанализировать научно-популярную литературу, выявить характер проблемы загрязнения и использования воды;

2) Узнать, какую роль играет вода в жизни всего живого на Земле, и какие меры принимает человек для охраны водных ресурсов; донести полученную информацию до сверстников, до взрослых и заставить их задуматься, о необходимости беречь воду;

3) Определить качество питьевой воды;

4) Предложить свои способы решения проблемы по использованию питьевой воды.

Методы исследования: анализ литературных источников, анкетирование, наблюдение, опыты, обобщение.

Анализ литературы по теме. Существует обширная информация, посвящённая данной теме на сайтах Интернета, а также много статей в научно-популярных журналах.

Проведен опрос членов моей семьи о расходе воды в домашних условиях, а также анкетирование одноклассников об употреблении питьевой воды.

Глава1. Сколько воды на Земле

Что мы знаем о воде? Почему именно она оказалась тем единственным в своем роде веществом, без которого не может обойтись ни одна сфера человеческой деятельности? Чтобы понять это, постараемся осмыслить, какое влияние она оказывает на окружающий мир, на нашу повседневную жизнь. Это влияние велико и многообразно. Созерцая воду, мы не замечаем всей необычности ее свойств. А ведь вода, как установили ученые, - самая удивительная и важная жидкость на свете, и люди до сих пор открывают все новые и новые ее качества. Достаточно сказать, что в воде зародилась жизнь. Без нее невозможно существование животных и растений. Жизнь есть только там, где есть вода. В действительности вода удивительна и необыкновенна, это - подлинное чудо природы. Но не только жизнь есть там, где есть вода, а и, наоборот, там, где есть вода, обязательно есть жизнь. "Вода без жизни в биосфере неизвестна" - говорил академик В.И. Вернадский. Вода - величайшее богатство нашей планеты, более того, без нее невозможны жизнь, существование и развитие всего земного. Сколько воды на Земле? Ответ на этот вопрос я нашёл в научно-популярных источниках. Оказывается - это количество даже трудно себе представить: оно выражается числом 1400 000 000 000 000 000. Один и четыре десятых миллиарда миллиардов кубометров. Много или мало? На каждого землянина приходится более 350 млн.кубометров. Например, Ижевску со всем его населением, многочисленными предприятиями и городским хозяйством этой воды хватило бы с лихвой на год.

Как же распределяется такое неимоверное количество воды? Более двух третей (71%) планеты занимают моря и океаны (в них сосредоточено 96,5% всех поверхностных вод), реки и озера, каналы и болота.

Если бы всю воду, находящуюся только на поверхности, можно было разлить равномерно по всему земному шару, ее слой составил бы почти четыре километра.

В атмосфере содержится одна тысячная процента общих запасов свободной воды. Примерно 80% водяного пара поступает в нее за счет испарения с морей и океанов и только 20% испаряется с поверхности суши.

Общий объем подземных вод земного шара, по приблизительным подсчетам учёных, оценивается в 23,7 млн.кубических километров. Это так называемая свободная вода, которая перемещается по трещинам и порам горных пород.

Вода - совершенно особое творение природы. Она стала основной частью животного и растительного мира. В тканях человека ее 65-70%, в бактериях -81%, в рыбе - 75%, в медузе - 96%. А пища, которую мы ежедневно употребляем? Она тоже содержит много воды: огурцы - 95%, помидоры - 90%, яблоки -85%, картофель - 76%. Отсюда ясно, почему ни человек, ни животные, ни растения не могут существовать без воды.

Запасы воды распределены на Земле крайне неравномерно, как по месту нахождения, так и по их составу (солености). Соленые воды составляют около 97% всех запасов. Площадь соленых вод (морей, океанов) - чуть более 70% поверхности Земли. Пресные же воды (менее 1 г/л соли) составляют чуть меньше 6% запасов. Но вся беда в том, что из пресных вод лишь около 3% - легкодоступные запасы типа рек, озер и водохранилищ, остальные - ледники, подземные воды. Таким образом, мы можем использовать лишь около 2,5 млн. кубических километров воды. Это очень немного. А ведь часть воды загрязнена и непригодна к употреблению. Потребность в воде очень велика. Чем вызвана острота ситуации? Она вызвана совместным действием трех основных причин:

• Рост народонаселения. Ежегодно население Планеты увеличивается на 85 миллионов человек, причем одновременно растет и потребление воды на душу населения - в развитых странах оно удваивается каждые двадцать лет.

• Загрязнение отбросами окружающей среды, в первую очередь сточных вод, которое растет в геометрической прогрессии, и уже нынешнее поколение столкнется с ситуацией, когда мировые потребности в чистой пресной воде превысят ее абсолютные запасы.

• Глобальное потепление вызывает все более интенсивное таяние ледников, которые хранят около 70% мировых запасов пресной воды

На территории России насчитывается свыше 2,5 миллионов больших и малых рек, более 2 миллионов озер, сотни тысяч болот, множество ледников и снежников, повсеместно распространены подземные воды, тысячи искусственных водохранилищ, прудов, каналов и других водоемов – все это в совокупности образует государственный водный фонд (см. приложение 1)

Но главные причины возникновения «водного голода» прежде всего в том, как мы используем одно из величайших богатств Земли. Давно прошло то время, когда пресную воду считали безграничным и бесплатным даром природы. Ныне это национальное достояние. Невозможно назвать сферу нашей жизни, в которой можно обойтись без пресной воды. Стало быть, необходимо регулировать ее расход. Люди столкнулись с реальностью: запасы пресных вод не бесконечны, а сливаемые на землю стоки (промышленные и бытовые) могут вернуться к нам с питьевой водой, поэтому необходимо принимать кардинальные меры не только с целью рационального расхода воды, но и её очищения для вторичного использования.

Глава2. Удивительные свойства воды

Сегодня человечеству известно много удивительных и необъяснимых свойств воды. Вот некоторые из них.

Вода -единственное вещество на нашей планете, которое при нормальных условиях может находиться в трех состояниях: твердом (лед), жидком (собственно вода) и газообразном (пар). Она обладает исключительно высокой удельной теплоемкостью. Для всех веществ кроме воды, с повышением температуры нагрева величина удельной теплоемкости возрастает. У воды же от 0 до 37 градусов теплоемкость снижается, а с 37 градусов и выше растет. Получается, что легче всего она нагревается и быстрее охлаждается при температуре 37 градусов. Можно высказать предположение, что терморегулирование организма человека осуществляется не без участия воды, ведь наше тело на 65-70% состоит из нее. Остается только восхищаться, что природа создавая человека, не забыла снабдить его наилучшим режимом теплового саморегулирования.

Вода может превращаться в пар. Она кипит при температуре 100 градусов, при этом вода переходит в парообразное состояние. Надо заметить, что при нагревании воды на разной высоте точка кипения будет отличаться из-за разницы в атмосферном давлении. При охлаждении пара вода конденсируется и переходит в жидкое состояние. Благодаря этой особенности, через атмосферу выравнивается температурная контрастность: испаряясь с поверхности южных морей, вода через атмосферу переносит тепло в умеренные широты, где и отдает его, конденсируясь в капельки воды. При охлаждении ниже четырех градусов образуется лед, он всплывает, но под ним всегда остается вода, даже на Северном полюсе подо льдом существует жизнь. Не обладай вода этим качеством, реки, моря, озера, водохранилища промерзли бы и все живое исчезло.

Вода обладает уникальной растворяющей способностью, в ней растворяются почти все вещества. Современными методами анализа в морской воде, например, найдено две трети химических элементов таблицы Менделеева, и, надо полагать, что остальная треть тоже будет обнаружена. И, ведь, что удивительно: вода ничуть не изменяется под влиянием растворенных в ней веществ. Потребовались многие тысячелетия, чтобы хоть как-то разобраться в ее свойствах. Но и сейчас нам далеко не все известно о воде, и мы все еще не научились беречь и правильно использовать это самое большое богатство Земли.

Глава3. Причины загрязнения воды и принципы борьбы с ними

Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических загрязнений. Загрязнения можно классифицировать следующим образом:

-химическое загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, чуждых естественным природным комплексам;

-физическое загрязнение среды;

-биологическое загрязнение;

По мнению учёных и специалистов, загрязнение рек за последние сто лет выросло в сто раз.

.

Наш город Ижевск является одним из центров промышленности Урала. Более 9 крупных заводов являются потребителями воды Ижевского пруда и реки Камы. Сбрасывая использованную воду, они насыщают её кислотами, ядами, щелочами, медленно разлагающимися дубильными веществами, тяжёлыми металлами. Все это изменяет физико-химические свойства воды, нарушает ее газообмен с атмосферой, губит рыбу, водоросли, моллюсков и планктон. Охрана поверхностных вод от загрязнения включает в себя: предотвращение попадания в водоисточники загрязняющих веществ, то есть очистку сточных вод, регулирование качества воды в водном объекте путем рационального водоиспользования, внедрение безотходных технологий и замкнутых систем водопользования во всех отраслях хозяйства.

Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.

Воды Ижевского пруда и реки Камы население Ижевска использует не только для питья, но и на бытовые нужды. На данный момент среднегодовой объем водозабора из Ижевского водохранилища составляет 65–70 млн кубометров. Впрочем, лишь половина этого объема идет на нужды крупнейших производственных предприятий города – заводов «Ижсталь» и «Ижмаш» и ТЭЦ-1 Удмуртэнерго. Вторую половину забирает МУП Ижводоканал для обеспечения водой населения города, что повышает требования к экологическому состоянию водоема, а также инженерной защите его берегов.

С 1 января 2002 года в России введен в действие нормативный правовой акт - Санитарные правила и нормы "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". В основе гигиенических требований к качеству воды для питьевых и бытовых нужд лежит принцип безопасности в эпидемиологическом отношении, безвредности по химическому составу и благоприятности по органолептическим свойствам. Органолептические свойства - это свойства, определяемые нашими органами чувств: вкус, запах, цвет, мутность. Полный анализ качества воды - трудоемкий процесс, требующий соответствующей аппаратуры. Этим занимается санэпидемнадзор.

Вода - это, прежде всего то, что мы пьем и используем на бытовые нужды.

А какую воду мы пьём?

Для того чтобы выяснить уровень знаний учащихся школы о качестве питьевой воды и влиянии её на организм человека, мы провели анкетирование среди школьников. Всего было проанкетировано 23 обучающихся 7а класса.

1) Какую воду вы пьёте?

• сырую воду – 7 %

• кипячёную – 43 %

• профильтрованную – 50 %

2) Какие вредные элементы содержит вода, которую вы пьёте?

• Соли – 5 %

• Железо и кальций – 10 %

• Загрязнения бактериями и микробами – 25 %

• Пью очищенную воду - 20 %

• Не содержит вредных элементов – 40 %

3) Что вы думаете о качестве питьевой воды в нашем городе?

• низкое – 35 %

• высокое – 0 %

• соответствует нормам – 26 %

• Затрудняюсь ответить – 39%

4) Влияет ли вода на здоровье человека?

• Да – 91 %

• Нет – 0 %

• Затрудняюсь ответить – 9 %

Выводы: Исходя из результатов, проведенного анкетирования, нами сделан вывод о том, что многие школьники информированы о последствиях воздействия некачественной воды на организм каждого из нас. Ребята считают низким показатель качества воды, которое отрицательно сказывается на здоровье человека.

Глава 4.ОЧИСТКА ВОДЫ

Для использования воды населением построены очистные сооружения, где в огромных резервуарах вода проходит несколько стадий очистки, и только потом она попадает в центральную распределительную систему. Поступая к нам в квартиры перед употреблением в пищу водопроводную воду желательно очищать. Как очистить?

Во-первых, кипячением. При выборе способа очистки воды нужно помнить, что сырая вода гораздо полезнее для здоровья человека. Кипяченая вода считается "мертвой", т.к. в ней видоизменён минеральный состав. "Оживить" кипяченую воду помогут настои листьев малины, чёрной смородины, настой плодов шиповника, хвоща полевого.

Во-вторых, для очистки воды можно использовать фильтры, удаляющие из воды соли жесткости, растворенное железо, марганец, а также нерастворимые примеси. Наиболее оптимальные современные фильтры питьевой воды имеют обычно три уровня очистки: первый - удаляет такие примеси как ржавчина, муть, нерастворимые вещества; второй - устраняет остаточный хлор, тяжелые металлы и другие химические примеси; третий - уничтожает бактерии и обогащает воду минеральными веществами, улучшая ее вкус.

Еще один способ очищения - замораживание воды до состояния льда с последующим оттаиванием. Для этого, прежде всего, нужно дать отстояться воде в течение суток для удаления хлора и других газовых и взвешенных примесей. Используйте замороженную воду! Помните, что кусок льда, который получается в середине замораживания - и есть чистейшая природная вода, полезная для здоровья человека. Оттаивать этот лед нужно при комнатной температуре. Свои целебные свойства талая вода сохраняет в течение 7-8 часов.

В-третьих, можно использовать активированный уголь, который хорошо адсорбирует вредные вещества.

Для доказательства необходимости очистки воды я провёл ряд опытов с пробами воды, взятыми из реки Карлутки, которая несёт свои воды в р. Позимь, а та в р. Иж. Для справки: когда-то вода в речке была чистейшей , в реке водилась рыба, а ведро воды стоило целую царскую копейку.

Мои опыты с водой.

Для исследования я взял три образца воды: речную, водопроводную и родниковую и решил сравнить. Речную воду я взял из реки Карлутки в районе «Нефтемаша».

Для начала, используя органолептические свойства, я описал образцы воды. Наличие в воде неприятного привкуса, запаха и цветности. На эти три параметра, которые принято называть органолептическими показателями, могут оказывать влияние находящиеся в воде органические вещества, остаточный хлор, сероводород. Полученные данные я занёс в таблицу

(см. приложение 2)

Вывод: для употребления по своим качествам подходит родниковая вода, на 2 месте – водопроводная и большой риск получить отравление вызывает речная вода, которую необходимо исследовать в лабораторных условиях.

Далее я провёл опыты:

Опыт№1

Жёсткость воды:

Для проведения опыта я взял три образца воды: из водопровода, воду из реки Карлутки и родниковую воду в районе ул. Ракетной г. Ижевска.

Воду вскипятил. После первого кипячения образцы не имели запаха, были бесцветными. После повторного кипячения в кружке с водопроводной водой был белый налёт - соли кальция. Соли кальция и магния, называемые также солями жесткости, являются причиной возникновения всем хорошо известной накипи. Также вода приобрела желтовато-бурую окраску, что является причиной ржавых подтеков на сантехнике. При повышенном содержании железа вода также приобретает характерный "железистый" привкус.

Вывод: После кипячения мы пьём мёртвую воду, в которой присутствуют мелкая известь и механические частицы, соли тяжёлых металлов, хлор и хлорорганика, вирусы и др. Однако если есть хоть малейшие сомнения в качестве водопроводной воды, то все-таки лучше вскипятить её. "Оживить" кипяченую воду помогут настои листьев малины, чёрной смородины, настой плодов шиповника, хвоща полевого. Во-вторых, для очистки воды можно использовать фильтры, удаляющие из воды соли жесткости, растворенное железо, марганец, а также нерастворимые примеси.

Опыт №2

Наличие живых организмов:

Для проведения опыта я взял те же образцы воды, что и в первом опыте.

Никакого движения я не обнаружил ни в одном из трёх образцов.

Опыт №3

Кислотность воды:

Я опустил в воду лакмусовая бумага, которая изменяет цвет при различной кислотности жидкости.

Кислотность воды:

1-водопроводной 6,5PH

2-родниковой 7PH

3-из Карлутки 7PH

Эти показатели в пределах нормы для воды, даже в речке Карлутке. Скорее это объяснить можно тем, что тает снег, и в районе «Нефтемаша» река самоочищается.

В результате проведенной работы я сделал вывод:

1. Применительно к условиям квартиры самым надёжным способом дезинфекции является кипячение.

2. Наиболее простой способ очистки воды - её отстаивание. В результате испаряется хлор, а соли тяжёлых металлов оседают на дно.

3. Не водопроводную воду пить нельзя, она может нанести существенный урон здоровью человека. Такую воду можно использовать лишь в технических целях.

4. Вода становится более качественной, если она очищена бытовым фильтром.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пресной воды в России предостаточно. Чистой становится все меньше и меньше. Главная причина этого сброс недостаточно очищенных сточных вод, поступления в реки и водоемы загрязненного стока с водосборных пространств.

Чистая пресная вода жизненно необходима, прежде всего, для питьевых, санитарно-гигиенических целей, для нужд сельского хозяйства, промышленности и многих других видов человеческой деятельности. Без чистой воды невозможны нормальная жизнь и развитие природы в широком смысле этого понятия.

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. 22 марта отмечается Всемирный день воды. Он отмечается не потому, что на Земле много воды, а потому, что она всё чаще требует защиты. Учёные говорят, что в 21-м веке будут вестись войны из-за воды. Сокращение пресной воды на Земле происходит из-за неправильного использования её человеком, роста населения, уничтожения лесов, загрязнения нашей планеты. Огромные нефтяные пятна на поверхности океанов, могут привести к гибели всего живого в них.

В результате исследования литературных источников и проведённых опытов с питьевой водой обнаружилось, что моя домашняя вода неплохого качества. Тревожит лишь неприятный привкус воды, повышенный показатель жёсткости воды. Для улучшения качества домашней питьевой воды я создал памятку «Советы по улучшению качества домашней воды»:

• Немного лимонной кислоты, растворённой в воде, не изменят её вкус, но смягчат воду, то есть уменьшат содержание в ней кальция и магния.

• Чтобы избавиться от привкуса и уменьшить содержание вредного железа в воде, можно использовать очистку её адсорбентом - медицинским активированным углём, помещённым в пакетики из фильтровальной бумаги.

• Можно использовать специальные фильтры для очистки питьевой воды, которые предлагают нам в торговле.

Надеюсь, с применением этих советов качество домашней воды улучшится, её употребление больше не будет приносить вред нашему здоровью.

Я считаю, что проблему воды, экологию в целом нужно изучать и понимать с раннего детства. И когда мы станем взрослыми – это будет наша работа, наша жизнь. Чистая вода – это будущее нашей планеты!

Рекомендации:

Рекомендуем производить дополнительную обработку питьевой воды:

а) отстаивание водопроводной воды; при этом улетучивается остаточный свободный хлор, который применяют для обеззараживания воды;

б) кипячение воды; основное предназначение процесса кипячения – обеззараживание воды и снижение её жесткости;

в) вымораживание воды; считается, что такая вода самая чистая, лучше проникает через биологические мембраны, быстрее выводится из организма;

г) фильтрование; фильтры уменьшают жесткость воды и содержание свободного хлора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арабаджи.В.В., «Загадки простой воды», М.: Знание,1973

2. Ахманов М. С. « Вода, которую мы пьем», М.: Эксмо, 2002

3. Горский В.В., «Вода – чудо природы», М.: Изд-во АНСССР, 1962

4. Ершов М.Е. Самые распространенные способы очистки воды, 2006, 94

5. Речкалова Н.И., Сысоева Л.И. Какую воду мы пьем.//Химия в школе.–2004. №3.

6. Журнал «Инженерная защита» , ст. Г.Бояркова «Ижевский пруд».- 2014. №4

7. http://ru,wikipedia.org/wiki/Вода.

8. http://www.fs.fed.us/water/.

9. http://www.vodoobmen.ru/

Приложение 1

Таблица. Суммарные водные ресурсы Российской Федерации

Приложение №2

Таблица. Органолептические свойства воды.