VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Проблема дефицита и качества воды в Казахстане

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Петроченко М.Ф. 1Хегай М.О. 1

---

1НУ"Школа"Престиж"

Колесникова Т.А. 1

---

1РК, г. Алматы НУ "Школа "Престиж"

Работа в формате PDF

268.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность исследования. Велика и многообразна роль воды в природе. Без воды невозможно развитие и существование растений, животных и человека. Вода – самый распространённый минерал, который бывает в трёх агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Все животные и растительные существа состоят из воды: животные - на 75%, рыбы – на 75%, медузы на 99%, картофель- на 76%, яблоки – на 85%, помидоры – на 90%, огурцы – на 95%, арбузы – на 96% [6].

Организм человек состоит по весу на 50-86% из воды (86% - у новорожденного и до 50% у пожилых людей). Содержание воды в различных частях тела составляет: кости – 20-30%, печень – до 69%, мышцы – до 75%, почки – до 82%, кровь – до 85% [3,2].

Известно, что 2/3 поверхности Земли покрыты водой. Если бы её можно было распределить равномерным слоем, то планета наша окуталась бы четырёхкилометровым слоем воды[2].

97% запасов воды на нашей планете приходится на солёную морскую воду, 2% - на льды, 1% - на пресную воду, которая необходима всем живым организмам, обитающим на суше. Но пресная вода распределена по земному шару неравномерно [2].

Вода в разных состояниях обладает множеством самых разных свойств, в том числе и памятью, как недавно выяснили ученые. Японские учёные заметили, что физиологические функции воды (вода фиксирует биополе и сохраняет в себе биополе), её свойства (обладание памятью) и химический состав могут повлиять на формирование плода новорожденного. Учёные предполагают, что избыток щёлочи в питьевой воде приводит к рождению преимущественно мальчиков, а преобладание кислотных остатков – девочек [6].

Таким образом, мы видим, что роль воды в природе и жизни человека очень велика.

Однако экологическое состояние вод, водных ресурсов не везде отвечает нормам. Поэтому возникают всевозможные проблемы.

Третья часть населения Земли испытывает трудности из-за нехватки воды. В таких городах, как Нью-Йорк, Токио, расположенных на берегу крупных водных бассейнов, дефицит ощущается особенно остро. Во многих населённых пунктах Алжира, расположенных на побережье Средиземного моря, вода, в основном, привозная[6].

Чистая питьевая вода – дорогостоящий товар, который вывозится из одной страны в другую. Например, Гонконг закупает воду в Китае. В некоторых странах Западной Европы дефицит пресной питьевой воды связан с полным её отсутствием. Нидерланды, Германия, Дания покупают воду в Скандинавских странах.

В Казахстане тоже сложилось тяжёлое положение с обеспечением населения доброкачественной питьевой водой. Обеспеченность водопроводной водой в РК составляет 77%, водой из централизованных источников – 16%, водой из открытых водоёмов и арыков пользуются 3% населения, привозной – 4%. Низкая обеспеченности водопроводной водой – 53%, отмечается в Западно-Казахстанской области, в Мангистауской области более 20% населения снабжаются привозной водой негарантированного качества. У населения, живущего в нижнем течении Амударьи, недостаёт воды даже для питья [6].

Ухудшение качества воды, а также её дефицит приводит к росту заболеваемости и смертности, к нарушению экологического и экономического балансов.

В результате анализа информации мы считаем, что тема дефицита и качества воды в целом на Земле и, в частности, в Казахстане является актуальной.

Гипотеза: нарастающий дефицит и ухудшение качества пресной воды может привести к экологической катастрофе и глобальному экономическому кризису, поэтому люди должны заботиться о качестве, экономии воды в быту, на производстве и решать проблему её дефицита.

Цель: обосновать причины возникновения дефицита и ухудшения качества пресной воды на Земле, в частности, в Казахстане и пути решения этой проблемы, что представляет собой серьёзную экономическую задачу.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Изучить информацию по теме исследования.

Проанализировать значение воды в жизни человека.

Объяснить причины возникновения дефицита и ухудшения качества пресной питьевой воды в разных регионах мира.

Предложить пути решения проблемы дефицита и ухудшения качества воды в Казахстане и в г.Алматы.

Разработать буклет «Берегите воду»

Методы решения поставленных задач:

1) теоретические: изучение и анализ информации по теме исследования, метод формирования гипотезы;

2) эмпирические: эксперимент, наблюдение;

3) логические: анализ, синтез, сравнение, умозаключение;

4) математические: математические расчёты, метод визуализации данных.

1. Причины дефицита и ухудшения качества пресной воды в Казахстане

В результате особенностей физико-географического положения (центральное положение на материке Евразия) Казахстан относительно беден водными ресурсами по сравнению со странами европейской и сибирской частей СНГ, но богаче государств центрально-азиатского региона [1].

Дефицит пресной воды является наиболее острой экологической проблемой в РК. Причинами дефицита водных ресурсов являются природные условия (90% стока приходится на весенний период) и формирование стока на территориях сопредельных государств, чрезмерное безвозвратное использование воды на орошение. Кроме того, поверхностные воды на территории страны распределены очень неравномерно и поэтому подвержены значительным сезонным и временным колебаниям[1].

1.1. Состояние водных ресурсов в Алматы

Проблема воды в Алматы стоит на втором месте, после проблемы с воздухом.

Неправильная застройка, препятствующая горно-долиной циркуляции воздуха, выбросы транспорта и промышленных предприятий загрязняют воздушный бассейн города, а, следовательно, и воду и угрожают здоровью горожан.

Низкое качество воды может стать причиной многих заболеваний: анемия, диарея, гепатиты А, Е и др., ботулизм.

Очень важна проблема не только качества воды, но и её количества.

Экс-министр окружающей среды Нурлан Капаров сказал, что к 2050 году ожидается увеличение дефицита воды в три раза. «На сегодняшний день половину водных ресурсов Казахстан заимствует у других стран, другая же часть – собственные ресурсы страны. Дефицит воды в будущем можно решить таянием ледников, однако, когда этот процесс прекратится, проблема усугубится», - считал Капаров [5].

Загрязняют водоёмы граждане, чьи дома находятся в водоохранной зоне. Согласно данным АО «Центр Развития Алматы» на территории города 26 рек, общей протяженностью 315 км. Возле них расположены более 7 400 земельных участков [5]. С целью предотвращения загрязнения пресных вод эти участки необходимо изъять и преобразовать их в парковые и заповедные зоны.

В Алматы необходима реконструкция системы водоснабжения. По данным СМИ в Наурызбаевском районе города обеспечены водопроводом всего 15% населения. Водопроводная система строилась жителями самостоятельно и не соответствует строительным нормам. В нашем городе уровень износа водопроводной сети составляет 65,9%, а потери по водоснабжению – 25,7%. Плохое состояние водопроводной сети Алматы – частая причина аварий и других сопутствующих проблем [5].

Следующим фактором, загрязняющим воду, является низкая эффективность очистных сооружений на предприятиях, загрязнение арычной системы.

Таким образом, для решения проблемы обеспечения качества воды в г. Алматы необходимы капиталовложения, соблюдение договоренностей о запрете сброса в естественные водоемы и почву разнообразного рода отходов.

2. Вода в нашем доме. Экспериментальная часть

2.1. Сколько воды нужно человеку?

Сколько же воды нужно человеку? Если обратить­ся к цифрам, можно увидеть, что, например, один мос­квич в 1890 году расходовал в сутки 11 литров воды. В 1914 - уже 66 литров, а в 1959 году расходы воды превысили полкубометра. В настоящее время моск­вичу требуется около 700 литров воды.

В то же время на одного жителя Лондона приходится 250 литров, а на одного парижанина - 450 литров в сутки[2].

В среднем, человек потребляет около 60 тонн воды в год. Кроме того, на удовлетворение бытовых нужд необходимо еще 300 тонн. И все это - вода пи­тьевого качества.

Столкнувшись в некоторых регионах с острой не­хваткой воды, люди обнаружили, что при желании они могут тратить её меньше ведра в день, включая рас­ходы на стирку и приготовления пищи. В то же время, потребление воды в современных домах, по справочным данным, (в день на человека): мытье рук, не зак­рывая кран - 6 - 8 литров; чистка зубов, не закрывая кран - 6 - 8 литров; ополаскивание унитазов -15 лит­ров за один спуск; душ - 15 - 20 литров в мину­ту; стирка -130 -150 литров за один раз; приня­тие ванны -150 литров и т.д. Если учитывать и влажную уборку, цифры будут ещё больше.

Например, во многих городах Японии экономию воды стимулируют с помощью специальных программ «Общественной озабоченности». Они направлены на обеспечение удовлетворения потребностей в воде без привлечения новых источников. Ограничивают время принятия душа, рекомендуют выключать краны во время чистки зубов. Привлекают внимание потребителей к бытовой технике и сантехнике, позволяющей значительно экономить воду: унитазы, сбрасывающие менее 10 л воды за одно споласкивание; специальные насадки для душа с мелкими отверстиями; компактные посудомоечные и стиральные машины.

2.2. Как сократить расход воды

Человечество не задумывается над вопросом дефицита питьевой воды и продолжает нерациональное использование водных ресурсов.

Решение проблемы дефицита питьевой воды возможно путём её экономии. Нами было проведено несколько экспериментов и проведены математические расчёты по экономии воды.

Эксперимент № 1 «Капающий кран». (Фото 1, Приложение).

Мы взяли стакан емкостью 200 мл и поставили под капающий кран. Засекли время в течение которого наполнился стакан. Оказалось, что время наполнения стакана медленно капающим краном составляет 20 мин.

Провели математические расчеты с целью выяснения сколько вытекает воды из медленно капающего крана за час, сутки, неделю, месяц и год. У нас получились следующие результаты:

Таблица 1- Объемы бесполезно вытекающей воды в бытовых условиях – «Капающий кран»

Таким образом, один капающий кран приводит к потере 5184 л за год.

Эксперимент № 2 «Тонкая струйка». (Фото 2, Приложение)

Таблица 2 – Потери воды при тонкой струйке

Как видно из таблицы объём воды, вытекающей струйкой, приводит к большей потере воды. Поэтому водопроводные краны нужно ремонтировать и не допускать потери воды.

Эксперимент № 3 «Ванна или душ?».

Эксперименты, проведенные нами, показали, что при приёме ванны расходуется 102 л воды, а при приёме душа, расход воды составляет 75 л на человека. Следовательно, для экономии воды желательно мыться под душем.

Итак, исследования показали, что в домашних условиях воду можно экономить различными способами.

3. Пути решения дефицита и качества воды в Казахстане и в Алматы

3.1. «Вторичное» использование воды в быту

В некоторых странах, в связи с нехваткой пресной воды, внедряются системы повторного использования, так называемой «серой воды». Это слабозагрязнённая вода из раковин, душей, ванн собирается в баки и используется для споласкивания унитазов, мытья машин и полива газонов.

Вода, которая применяется в туалетах – питьевая. При каждом смыве тратится 10 л питьевой воды.

Для экономии воды авторы проекта предлагают вторично использовать воду в сливном бачке унитаза. Для этого необходимо усовершенствовать модель классической ванны: под ванной вместо ножек предлагается создать металлическую емкость (рис. №1). Установить угольный фильтр и переливную трубку (шланг).

Рис.1 - Схема устройства ванны с резервуаром для повторного использования воды

1 – ванна; 2 – резервуар воды для повторного использования; 3 – переливная трубка ванны; 4 – переливная трубка резервуара; 5 – канализационный сток; 6 – угольный фильтр; 7 - наполнитель

Таблица 3 -Объём резервуара и количество возможных смываний

Данная разработка рассчитана для экономии пресной питьевой воды, имеет ряд преимуществ: экономит средства владельца. Резервуар герметичен, наполнение резервуара производится вручную и зависит от качества используемой воды, прост в использовании и монтаже.

3.2. Ледники на службе человека

Решая водную проблему, ученые не забываю о ледниках. В ледниках содержится столько же воды, сколько дают все реки земного шара за 650-700 лет. Ещё во времена Александра Македонского земледельцы в горах Памира, чтобы ускорить весной таяние снега на полях, посыпали их золой или темной землей.

В будущем для получения пресной воды люди научатся использовать льды Антарктиды. Ледяной щит Антарктиды медленно сползает в океан, образуя айсберги, которые достигают в длину иногда 100 км и более. Подводная часть айсберга уходит на глубину до 3 км.

Три таких айсберга содержат столько пресной воды, сколько Волга выносит её в Каспийское море за целый год. Вода айсбергов идеально чистая. Уже были предложения по использованию айсбергов для орошения пустынных участков Африки, Австралии и других материков. Предлагалось привести айсберг к засушливому берегу и, растопив его там, образовать огромное озеро из пресной воды. По расчетам специалистов 6-7 буксиров могут успешно транспортировать айсберг массой до 10млрд тонн.

Существует предположение, что к 2050 году в Казахстане будет острый дефицит пресной воды, обусловленный глобальным потеплением. Очевидно, тогда нашей стране придется использовать айсберги Антарктиды для водоснабжения через водопроводную систему, аналогичную нефтепроводам,

3.3. Рекомендации по решению проблемы дефицита и качества пресной воды

С целью экономии пресной воды, решения проблемы её дефицита и для улучшения качества питьевой воды, мы предлагаем:

Для аридных регионов мира использовать айсберги Антарктиды.

Проводить традиционные субботники по очистке водоёмов и их берегов (по примеру жителей мкр. «Карасу»).

Многократно использовать воду в производственных условиях (замкнутые или оборотные циклы).

Внедрять раздельную подачу воды (разные краны) для питья, приготовления пищи, санитарно-бытовых целей; повторное использование воды, например, после ванн в смывных бачках.

Использовать совершенную водораспределительную арматуру (краны, сливные бачки и т.п.), которые исключают утечки, обеспечивают дозированную подачу воды.

Установить экономически обоснованные цены на воду.

Для сохранения и улучшения качества вод использовать их озонирование, обработку ультрафиолетовыми лучами и помещение в подземные хранилища.

Организовать волонтерское движение по очистке ближайших водоёмов.

Пересмотреть подход к очистке сточных вод и внедрять более экологичные технологии: исключить отвод сточных вод в Сорбулак, провести реконструкцию канализационно-очистных сооружений, внедрить биогенные установки для выработки энергии из осадков сточных вод [5].

В школах ввести специальную учебную программу, обучающую экономить воду (как это делают в Турции).

Строить водохранилища, которые могут снабжать водой населённые пункты.

Экономить воду в быту:

а) в домашних условиях принимать душ вместо ванны, т.к. принятие ванны требует больше воды.

б) выключать кран когда чистите зубы.

в) выключать автополив в дождливые дни.

г) поливать огород до восхода Солнца или после заката, чтобы избежать испарения и нерационального использования воды.

Населению меньше использовать химических средств при уборке квартиры, т.к. они вредны для воды.

Заменить бетонные покрытия на газоны, чтобы вода на них просачивалась в почву.

Собирать и компостировать садовые отходы, т.к. накопленные гербициды и пестициды могут загрязнить воду.

Проводить мониторинг и периодическое тестирование качества воды на все виды загрязнения.

Ввести штрафы или увеличить их размер для предприятий, а также отдельных граждан, которые сбрасывают сточные воды и мусор в водоёмы.

Проводить обучающие экскурсии на предприятия по очистке сточных вод.

14. Проводить просветительскую беседу среди граждан на предмет бережного отношения к воде.

15. Разработать буклет «Берегите пресную воду».

Заключение

Вода - ценный минерал на нашей планете. Без воды не может существовать ни один организм. Вода необходима в промышленном производстве, в сельском хозяйстве, в быту. Одно из древнегреческих изречений гласит: «Самое лучшее – это вода: лучше, чем олимпийские игры, лучше, чем золото». Поэтому решение проблемы дефицита и качества воды является первостепенной задачей.

Из проведенного нами исследования можно сделать следующие выводы:

Во многих странах мира, в том числе и в Казахстане, существует дефицит пресной воды. Причиной этого дефицита является сухость климата, экологическое состояние водоохранной зоны, значительной водопотребление, качество вод, техническое состояние водопроводной системы.

Проблему дефицита пресной воды можно решить, если использовать водосберегающие технологии, замкнутые или оборотные циклы воды на производстве.

В будущем, в условиях дефицита воды использовать айсберги Антарктиды.

В быту необходимо следить за техническим состоянием водопро­водных кранов и водопроводной системы, использовать стиральные и посудомоечные машины, которые существенно экономят воду.

Внедрять системы повторного использования воды.

Для решения проблемы дефицита воды проводить просветительскую работу с населением о необходимости бережного отношения к этому природному ресурсу.

В образовательных учреждениях вести классные часы, внеклассные мероприятия, посвященные бережному отношению к воде и её экономии.

Список использованных источников и литературы

Бейсенова А. Физическая география Казахстана: Учебник дл 8 кл. общеобразоват. шк. / А.Бейсенова, К.Карпеков. – 4-е изд., перераб. – Алматы: Атамұра, 2016. – С.105-107; 169-174.

Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов учебных заведений. Пособие для учителей. М.: Агар, 1999.-С.185-208.

Значение воды в жизни человека/ https://ecoteco.ru/library/magazine/zhurnal-13/ekologiya/znachenie-vody-v-zhizni-cheloveka/

Значение воды в жизни человека, её виды и свойства/ https://realapex.ru/znachenie-vody-v-zhizni-cheloveka-e-vidy-i-svoistva-chto-takoe.html

Состояние воды в Алматы: Пора ли беспокоиться?/ https://www.the-village.kz/village/city/situation/3897-water-in-almaty

Утолим ли мы жажду?: Учебное пособие/ Сост. Бушман Л.Н. Общественное объединение ЦКИ «ЭкоОбраз», Караганда-Алматы, 2002

Экология и безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов/ Д.А.Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н.Роева и др.; Под ред. Л.А.Муравья. – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2000.- с.447.

Приложение

Фото 1 - Капающий кран

Фото 2 – Протекающий кран

Фото 3 – Протечка крана