Научно-исследовательская работа «Чиста ль водица, что мы пьём?»

«Вода!...Нельзя сказать, что ты необходима

для жизни: ты - сама жизнь.»

Антуан де Сент- Экзюпери

ЧИСТА ЛЬ ВОДИЦА, ЧТО МЫ ПЬЁМ?

исследовательская работа

Выполнила: БЕЗМОГОРЫЧНАЯ Валерия Эдуардовна,

обучающаяся 6 класса МАОУ лицея № 64,

Краснодарский край,

город Краснодар

Научный руководитель: Спицына Любовь Ивановна,

учитель физики МАОУ лицея № 64

г. Краснодара

 

2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

Основная часть

Как человек использует воду ……………………………………………4

Для чего человек придумал фильтры? . … . ……………………………5

Фильтры для питьевой воды …………………………………………… 6

Исследование 1…………………………………………………….………….6

Бывают ли фильтры природными? …………………….………………..7

Какой должна быть вода питьевая …………………………………………9

Исследование 2 ………………………………………………………………9

Исследование 3 ……………………………..……………………………….10

Может ли вода самоочищаться? ….……………………………………10

Заключение………………………………………….………….……………12

Список использованной литературы……………………………………….12

ВВЕДЕНИЕ

Вода – вещество, занимающее более двух третей поверхности земного шара, вещество – среда, в которой появились первые живые существа на планете, вышедшие в процессе эволюции на сушу.

Вода – вещество с уникальными свойствами, вещество, из которого более чем наполовину, состоят ткани нашего тела, кровь, мозг. В одной из энциклопедий [3] я прочла, что чистую воду можно получить в лаборатории искусственно или после обработки природной воды, но из-за отсутствия в ней солей, необходимых живому организму, такая вода окажется не вкусной. Человек не может использовать морскую воду, так как содержание в ней минеральных солей высокое.

«Вода – добрый друг и помощник человека; она послушно вращает турбины на гидроэлектростанциях, на реках и в морях она – удобная дорога, вода – лекарство, если она взята из минерального источника» [3, с. 233]

Недостаток и особенно отсутствие воды, пригодной для питья, всего за несколько дней погубит человека, даже если пищи у него предостаточно – эта особенность функционирования человеческого организма делает воду важнейшей составляющей безопасной жизни человека. Наша суточная потребность в воде составляет от трех до шести литров, она велика, потому что именно в ней растворяются необходимые для жизни и деятельности человека вещества. [3]

От того, насколько чиста вода мы пьем, зависят и наше здоровье и наша жизнь. Один глоток неочищенной воды может стать причиной инфекционного заболевания, иногда – смерти. Но эти знания не мешают многим людям отравлять природные источники воды. Проблемы загрязнения природной воды, которая используется человеком не только для бытовых нужд, но и для питья, с каждым годом только растут.

С целью защиты природных источников воды в нашей стране принимаются законы, существуют государственные нормы (стандарты) качества воды. А на бытовом уровне нам требуются эффективные фильтры для очистки воды, особенно если дому - постройке много лет, и система снабжения водой в нем старая.

Объект исследования – сменные картриджи стационарного фильтра механической очистки воды фирмы Гейзер.

Гипотеза исследования: фильтры, используемые в нашей квартире, повышают качество питьевой воды.

Для выполнения работы я изучала материалы по выбранной теме, использовала статьи в энциклопедиях и интернет-ресурсы. После систематизации и анализа статей, изучила технические паспорта картриждей для воды и выполнила эксперименты для оценки степени загрязнения воды, прошедшей через фильтр. Мы смогли оценить качество питьевой воды, так как рассчитали содержание механических примесей в ней.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Как человек использует воду?

С момента появления на Земле человек испытывает огромную потребность в воде: он готовит пищу, умывается и стирает одежду, использует воду для полива зеленых насаждений и орошения полей, в промышленности. Из литературы [1] я узнала такие факты: для производства одного автомобиля требуется 35 тысяч литров воды, одной тонны бумаги или одной тонны стали – 500 тысяч литров воды [1, с. 76]

Известно, что 60 % запасов воды, пригодной для использования человеком, сосредоточено в девяти странах мира: Россия, Бразилия, США, Канада, Китай, Индонезия, Индия, Колумбия и Перу, в них суточное потребление воды человеком составляет от 150 до 300 литров на человека. Но на земле есть много стран, в том числе Израиль и Египет, бедных пресной водой; в них ежедневное потребление воды может составлять не более 20 литров на человека.

Развитие промышленности предполагает, что сточные воды от загрязняющих и токсичных веществ очищает на специальных установках само предприятие, прежде чем слить их обратно в реку или спустить в канализацию. В сточных неочищенных водах могут быть нефтепродукты и соли тяжелых металлов, цианиды и хлор, щелочи и кислоты, а также гербициды или радиоактивные вещества. Такие воды дополнительно загрязняет бытовой мусор, который человек оставляет вокруг себя. Человеку пришлось включать в схему производства и процесс очистки сточных вод. Основные этапы такой очистки:

Очистка от песка, механических частиц и жира, которая происходит при фильтрации воды в резервуарах через специальную сетку. При этом всевозможные жиры поднимаются на поверхность воды, а тяжелые частицы опускаются на дно.

Осаждение твёрдых частиц, которые через 3 – 4 часа удаляются со дна резервуара.

Биологическая очистка, в ходе которой специальные бактерии «пожирают» углерод, азот и фосфор из сточных вод

Деаэрация - удаление сторонних запахов и окончательной проверки качества воды, что обеспечивает сброс в природный водоем очищенной воды. [1]

Для чего человек придумал фильтры?

Методы очистки питьевой воды человек всё время совершенствует, потому что степень загрязнения окружающей среды с развитием техники растёт.

Историки нашли доказательства, что фильтрование воды как способ её очистки люди использовали еще  четыре тысячи лет назад. Об этом ученые узнали из древнего санскрита, в котором говорится о кипячении воды или пропускании её через песок для улучшения вкусовых качеств.

Известен рецепт фильтрации воды, принадлежащий Гиппократу, который уверял, что пропускание воды через особый рукав, сшитый из мешковины, очищает её, а употребление таким способом очищенной воды поможет сохранению здоровья [4]. 

В средние века способы очистки «бытовой» воды пополнялись новыми. Изыскания ученых, не всегда удачные, давали толчок дальнейшим исследованиям, в результате которых, например, был создан обратный осмос – сегодня самый эффективный способ очистки воды. [5]

В восемнадцатом столетии, экспериментируя с веществами – фильтрами для воды, люди создавали разнообразные установки для её очистки.

Изобретение микроскопа позволило человеку своими глазами увидеть, что вода — мир, населенный различными существами. С помощью микроскопа человек понял, что причиной часто возникающих эпидемий холеры является грязная вода. Доказательством стал факт, что после установки на водопроводных системах в богатых британских городах песчаных фильтров для воды, санитарная обстановка в городах заметно улучшилась. Этот пример стал основанием для установки систем водоочистки во многих городах и странах.

Сегодня водоснабжение крупных мегаполисов и небольших поселений нельзя представить без наличия сложной системы фильтрации и очистки воды, расположенной либо в местах забора воды, любо непосредственно перед подачей воды потребителю.

Фильтры для питьевой воды

Очистку воды можно проводить, используя механические, ионообменные, обратного осмоса, биологические, физико-химические методы, и устройства – всевозможные фильтры. В нашей квартире используется для первичной очистки воды механический фильтр фирмы Гейзер, состоящий из двух емкостей объемом 2 литра каждая. Внутри емкости закрепляются сменные картриджы для горячей и холодной воды, через фильтрующую поверхность которых под напором проходит вода, собирается во внутренней трубке фильтра, и через выходную трубу поступает в кран.

Исследование 1. Изучаем техническую документацию

На заседании кружка мы с руководителем обсуждали проблемы питьевой воды в Краснодаре. На вопрос, нужна ли очистка воды перед ее употреблением, все мои одноклассники ответили «да». Оказалось, что у всех дома есть фильтры-кувшины со сменными фильтрами или стационарные, как у меня, водяные фильтры, поэтому я изучила принцип его работы.

Оказалось, что процесс водоочистки механическим способом проходит в несколько стадий. На первой – воду очищают от механических загрязнений - веществ, которые находятся в воде в виде взвеси. Чтобы удалить из воды крупные, от 5 до 50 микрон, частицы, используют фильтры грубой очистки - предфильтры сетчатые или дисковые, устанавливая их на водопроводе. Очистка от грубых примесей в многоступенчатых фильтрах требует применения намоточных картриджей, материал фильтрующего вещества - полипропилен или полимерная пена, такие фильтры предназначены для защиты сантехники и бытовой техники[5].

Изучив информацию на картриджах фильтра Гейзер, который работает в нашей квартире, я выполнила исследование технической документации, получила данные, которые привожу в таблице. Таблица 1

Выводы: В качестве фильтрующей поверхности человек использует искусственные вещества, что делает картриджи доступными людям. Они имеют высокую эффективность, служат без замены от полугода до восьми месяцев, обеспечивают заявленную производителями степень очистки воды от нежелательных примесей. Применение фильтров сохраняет наше здоровье!

Бывают ли фильтры природными?

Фильтры, который я исследую, созданы человеком, рабочая поверхность картриджей – полипропилен. Но в природе существуют кристаллы, которые являются природными фильтрами для воды. Если такой природный фильтр положить в воду, то через несколько дней вода становится не только чистой, но и полезной потому, что она помогает излечению от различных заболеваний, используется для профилактики болезней, для поддержания организма в тонусе. Я узнала, что действующим компонентом минералов кремния, кварца и шунгита – природных фильтров для воды является диоксид кремния – кремнезём (SiO2), который входит в состав кристаллов. Он и обеспечивает их целебное воздействие об этих природных фильтрах для воды. [6]

Полезные свойства природных фильтров были известны людям, жившим в Каменном веке. Какие особенные свойства воде придают кристаллы, как человек использовал их для улучшения качеств воды, можно прочитать в литературе. [6]

На фото: природные кристаллы кварца, кремния и шунгита.

Приоритетным требованием к питьевой воде должна быть её безопасность для человека. Качество питьевой воды должно соответствовать специальным СНиПам. [2, 7]

Поэтому, прежде чем пить воду из неизвестного источника, вспомните о собственной безопасности и здоровье, о том, что плохая вода может быть причиной многих заболеваний, и даже угрозой для жизни человека!

Исследование 2. Определение степени загрязнения воды и характера загрязнений.

Для проведения исследования я взяла отработанные картриджы для очистки воды, срок их «службы» в нашей квартире был равен пяти месяцам, высушила их.

Наблюдала на поверхности фильтрующего материала коричневые «наросты». Затем с помощью пластмассового ножа счистила все, что смогла.

С помощью учебных весов определила массу полученного порошкообразного вещества. Результаты:

массы вещества с картриджа для холодной воды – 3, 5 грамма

масса вещества с картриджа для горячей воды – 2,5 грамма.

Вывод: качество исследуемой воды, поступающей через систему водоснабжения, не соответствует санитарным нормам, поэтому требует очистки.

С целью определения характера загрязнений, взяла по 1 грамму вещества от каждого картриджа, растворила в 100 граммах воды.

Наблюдала, что вещества в воде не растворились, образовалась взвесь. Цвет воды изменился, вода стала желто-коричневой, появилась муть. Через одну минуту на дне стакана наблюдала темно-коричневый осадок.

Вывод: в исследуемых образцах воды содержание механических примесей и соединений железа превышает допустимые нормы.

Исследование 3. Расчет степени эффективности работы фильтра.

Для выполнения расчета я взяла такие исходные данные:

Срок службы картриджа – не более 6 месяцев;

Объем воды, проходящий через фильтрующую поверхность картриджа, определила так: по показаниям водомеров в среднем расход воды в семье составляет 5 м3 – для холодной воды и 4 м3 – для горячей воды.

Тогда через фильтр проходит объем воды, равный V = 5*6 = 30 м3 воды, что соответствует 30 тоннам воды.

Если масса осадка 3,5 грамма, то процентное содержание данного вида примесей в воде составляет:

% = 0,0035 кг * 100 : 30 000 = 0,00001167 ≈ 0,000012 %

Вывод: в исследуемой питьевой воде высокое содержание механических примесей и соединений железа как продукта коррозии металлических труб, поэтому очистка воды с целью удаления механических примесей и продуктов коррозии металла необходима.

Результаты анализов качества питьевой воды показывают, что чаще всего загрязнителями воды являются железо, сульфиды, органические соединения, марганец, фториды, соли магния и кальция и другие. Эти данные подтверждают полученные мной результаты.

Может ли вода самоочищаться?

Изучив данную проблему, я пришла к выводу: природа способна к самовосстановлению, сложная биосистема природных водоемов способна очищать свои воды, если только человек не будет вмешиваться в неё. Эффективность и быстрота процесса самоочистки водоёмов зависит от таких факторов, как физические, химические, биологические [5].

Мы с классом ходим в походы, поэтому, если в походе оказалось так, что запасы питьевой воды иссякли, следует соорудить из подручных материалов самодельный трёхступенчатый фильтр, сходный с фильтром, представленным на фото.

К треноге, сооруженной из крупных палок или жердей, в три яруса подвешиваем друг над другом чистую ткань (желательно несколько слоёв), каждый ярус наполняем промытыми «фильтрами». Первый ярус - фильтр грубой очистки из небольших камешков, он позволяет удалить из воды крупные механические примеси. Второй ярус фильтра – из древесных кусочков, травы, мха. Замечательно, если у туристов достаточно чистой ткани или марли, тогда вода будет очищена лучшим образом.

Третья ступень фильтра – фильтр «тонкой» очистки обычно выполняется из песка, который можно насыпать на ткань или использовать чистую пустую консервную банку, пластиковую бутылку без горлышка. Тогда в днище делаем несколько небольших отверстий, кладём слой ткани, марлю, бинт, а сверху насыпаем 5 – 7 сантиметров прокалённого на костре песка (песок прокаливаем, чтобы уничтожить паразитов в нём).

Можно вместо песка для удаления неприятного запаха и части опасных веществ использовать измельчённый уголь из костра, но не золу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

О воде - веществе, которое по праву считается главным веществом на Земле, сказано и написано много. Вода, которую мы пьём, непременно должна быть чистой, чтобы здоровью и жизни человека ничего не угрожало. Чистая, высокого качества вода - важный фактор жизни не только человека, но и животных, и их здоровья.

Экологическая ситуация сегодня такова, что проблема качества питьевой воды актуальна как никогда, именно поэтому СанПиН 2.1.4.1074-1 «Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды» определяет основные требования к главной жидкости в жизни человека.

Методы, используемые в работе: работа с литературой по теме, использование Интернет-ресурсов, выполнение практического исследование, позволили мне провести собственную оценку качества питьевой воды. Я узнала, что в каждом городе есть санитарно-гигиеническая лаборатория, в которой проверяют качество питьевой воды, и выполняют технические мероприятия по улучшению основных показателей.

Выполнив исследования по данной теме, рекомендую каждому человеку не пить воду, происхождение и состав которой вам неизвестен. Как простейшие методы улучшения качества воды могу предложить ее кипячение, отстаивание.

Пользуйтесь фильтрами, если сомневаетесь в качестве питьевой воды!
Список использованной литературы:

Большая детская энциклопедия. 10 000 удивительных фактов и явлений. М., ОЛМА Медиа Групп, 2012, с. 388

Многоликая вода. Детская энциклопедия. № 6 – 2013

Энциклопедия для детей Что такое? Кто такой? Том 1 , М., Педагогика, 1990, с. 383

http://house.interesnye-fakty-o-vode-kto-izobrel-filtry-dlya-vody

http://ru.m.wikipedia.org/wiki

http://www.o8ode.ru

http://snipov.net/database