Вода для большого города

Цель занятия: сформировать представление учащихся о водопотреблении и современном состоянии водной среды, а также об основных экологических проблемах, связанных с хозяйственным использованием источников пресной воды и о рациональном водопользовании.

Оборудование и материалы: технические средства обучения (проектор, компьютер, электронная презентация занятия), иллюстративный материал, карточки с заданиями, листы ватмана, маркеры.

Выполнение заданий (15 мин.)

Задание I. Вспомните свойства пресной воды. Перед началом занятия ребят просят перечислить все те физико-химические свойства, которыми обладает вода и выписать их на ватман. Сюда должны войти: три состояния воды (и ассоциации с ними - жидкая вода, пар, лед и снег), плотность воды 1 г/см³, образование льда при температуре 0 °С и кипение при 100 °С. А также пригодность пресной воды к употреблению. Вспомните ключевые понятия: круговорот воды, водоснабжение, сброс сточных вод.

Задание II. Какие водоемы относятся к пресным. Учащимся предлагается вспомнить и перечислить все существующие типы пресных водоемов. К таковым относятся: реки, ручьи, озера, пруды, болота, каналы, подземные воды. Следует напомнить, что водоемы бывают как естественного (реки, озера, болота), так и искусственного происхождения, т.е. созданы человеком для определенного назначения (пруды, водохранилища, каналы). Следующий вопрос: Какие из перечисленных нами водоемов могут оказаться пригодными для водопользования, а какие нет и почему? (Наиболее пригодны реки и подземные источники).

Задание III. Как и для чего используется пресная вода. Учащиеся должны причислить все возможные хозяйственные нужды, на которые человек использует воду и расположить их в пирамиде в порядке возрастания:

Объяснение материала (25 мин.)

1. Источники и использование пресной воды. Люди получают пресную воду для различных хозяйственных нужд, из которых основная доля идет на орошение сельскохозяйственных земель, производство энергии, меньше – на промышленность и бытовые нужды, в том числе и потребление питьевой воды. В качестве источников пресной воды, используют наземные природные воды (в основном реки, а также озера) и грунтовые подземные воды.

2. Берем воду “взаймы” у Природы. Вся вода, которую мы употребляем, в той или иной точке изымается из круговорота, а возвращается в природу уже загрязненная, с большим числом отходов. Бытовые и коммунальные стоки попадают в реки, заливы и моря через систему городской канализации. Промышленные предприятия, как правило, расположены на крупных природных водоемах, где получают неограниченное количество воды, используют и сбрасывают вместе с отходами. Смыв воды с полей вместе с содержащимися там удобрениями и химикатами также наносит вред на состояние природных вод.

3. Экологические проблемы. Использование воды в хозяйственных целях порождает следующие проблемы:

Природный источник может дать ограниченное количество воды: возникает опасность перерасхода речной воды и изменения в экосистемах и водосборных районах. Например, отвод воды из реки может сказаться на состоянии прилегающих болот и пойменных лугов – они пересыхают, так как не подпитываются периодическими паводками, что приводит к гибели многих организмов, обитающих в таких местах.

Использование грунтовых вод ведет к сокращению их запаса и просадке грунта: Объем поземных вод превосходит запасы наземной воды в 70-80 раз! Но грунтовые воды также истощаются, если потребление из них воды идет быстрее пополнения. Также при вымывании грунтовых вод может происходить постепенное опускание поверхности суши, называемое просадкой грунта. В населенных пунктах это приводит к разрушению дорог, фундаментов зданий, водопроводной и канализационной сетей, на побережьях – к затоплению и разрушению береговой зоны.

Вода, которая возвращается в Природу, сильно загрязнена: это опасно как для здоровья человека, так и для состояния окружающей среды и всех водоемов. Сточные воды среднего по размеру города содержат весь набор загрязнителей. Здесь присутствуют:

• смытая в процессе разрушения почва;
• остатки удобрений, инсектициды и гербициды, применяемые в садах, парках и на полях;
• различные химические вещества с дорожного покрытия;
• сажа и ядовитые вещества выхлопных газов транспорта;
• горючее и машинное масло с дорог и автостоянок;
• мусор и растительные остатки;
• сточная вода с жилых помещений и предприятий;
• отходы промышленности, использующие воду: наиболее сильные загрязнители – целлюлозно-бумажное производство.

Ядохимикаты в воде и проблема биоаккумуляции. Наибольшую проблему при загрязнении природных вод создают различные ядохимикаты, содержащиеся в бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и других сточных водах. Они присутствуют в низких концентрациях, с трудом выводятся из вод, а также способны длительно накапливаться в живых организмах.

Большинство загрязнителей принадлежат к двум группам: тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк и др.) и синтетические органические соединения (бензол, фенол, диоксины, гексахлорциклогексаны, хлорированные бифенилы и многие другие). Все ядохимикаты опасны из-за способности к биоконцентрации – то есть накоплению в малых дозах в течение длительного периода в организме, что приводит к мутациям, раку, различным патологиям.

В природе токсины накапливаются по пищевым цепям, на последних звеньях которых, концентрация вещества увеличивается в сотни тысяч раз по сравнению со средой (рис. 1).

Рис. 1. Биоаккумуляция загрязняющих веществ в пищевой цепи.

Выполнение заданий (10 мин.)

Задание IV. Составьте схему “изъятия” воды и круговорота с учетом всех видов ее использования и сброса загрязненной воды (различные виды загрязнений – промышленное, сельскохозяйственное, бытовое и пр.) обратно в природные водоемы. Выполнить это задание можно сначала на ватмане или доске, а потом в тетрадях. Начните схему с типичного водного источника – реки.

Главный вывод: образуется замкнутый цикл – вся загрязненная вода никуда не девается, а поступает обратно в природные водоемы, откуда снова и снова берется на использование. Это пагубно влияет, как и на живые организмы, так и на качество питьевой воды для человека.

Задание V. Проведите в группе опрос:

- кто пьет воду из-под крана, а кто покупает ее домой в бутылках?

– кому доводилось пить воду в других городах России? В других странах? Насколько отличается наша вода от зарубежной?

– используете ли вы дома фильтры для очистки воды?

Объяснение материала (20 мин.)

4. Доставка воды потребителю (используется раздаточный материал – см. приложение). Вода, используемая в быту, обычно берется из реки или грунтовых вод в области водозабора. В Калининградской области это река Преголя, группа питьевых озер и подземные воды в некоторых местах области. Очистка и подготовка воды обычно идет по следующей схеме: Водоем – Фильтры грубой очистки для удаления крупных примесей – Водохранилище для отстаивания воды (удаляются мелкие примеси) – Обеззараживание воды для уничтожения патогенных микроорганизмов (наиболее часто используется хлорирование) – Флокуляция (осаждение взвешенных веществ в воде на осадке гидроксида алюминия) – Пропускание через песчаные фильтры – Резервуары очищенной воды – Водопроводная сеть – Потребитель (рис.2).

Цифры и факты: 1) среднестатистический россиянин потребляет 272 л воды в сутки; 2) около 50 млн. чел. в нашей стране пьют воду с повышенным содержанием железа; 3) за последние годы в водных объектах обнаружено около 750 химических соединений, из которых 600 являются канцерогенами и практически не обезвреживаются на водопроводных станциях.

Рис. 2. Схема использования воды в бытовых нуждах.

5. Осторожно! Водопроводная вода! Главными причинами низкого качества питьевой воды “из крана” являются:

• Загрязненность водозаборов;
• Применение хлорирования;
• Плохое качество водопроводных сетей;
• Несовершенство песчаных фильтров.

Наибольшую опасность в водопроводной воде представляет собой технология хлорирования воды, поскольку после этого в воде остается так называемый “связанный хлор” - результат взаимодействия хлора и некоторых других органических соединений. Он представляет собой большой набор канцерогенных и токсичных соединений, не имеющих запаха и практически не удаляющиеся при кипячении отстаивании воды (к ним относятся такие вещества, как линдан, диоксины, бутилхлорид, трихлорфенол и другие).

Также на загрязненность питьевой воды влияет то, из какого материала сделаны водопроводные трубы. Например, чугунные водопроводы, проложенные более 80 лет назад, до сих пор работают исправно. А вот стальные трубы, проложенные в 70-е годы ХХ века уже доставили много хлопот. Кроме того, из-за плохого качества труб, содержание железа в воде превышает все нормы ГОСТа.

Задание VI. Возвращаемся к уже разработанной схеме “изъятия воды”. Найдите на этой схеме те моменты, которые вносят наиболее значительный вклад в загрязнение воды (как природной, так и потребительской). Предположите, какими способами можно минимизировать этот вред, наносимый Природе и человеческому здоровью, внесите свои рекомендации. Это задание выполняется в группах.

Задание VII. Альтернативные источники воды: раздайте учащимся силуэты альтернативных источников водоснабжения – лесные озера, болота, подземные источники. Попросите написать плюсы и минусы этого источника с точки зрения обеспечения водой, оперируя следующими вопросами:

• Насколько чистой является вода в источнике?
• Хватит ли ее для обеспечения города водой?
• Удобно ли “забирать” воду?
• Далеко ли ее транспортировать?

Главный вывод: разумной альтернативой остается забота об экологическом состоянии главных и ныне действующих источников воды.

Очистка водопроводной воды способом вымораживания

В домашних условиях можно очень просто организовать очистку воды способом вымораживания (перекристаллизации):

Подберите эмалированную кастрюлю, которая влезает с крышкой в морозильную камеру холодильника,

Наполните кастрюлю водой, вскипяченной в другой кастрюле накануне или уже остывшей до комнатной температуры,

Накройте кастрюлю крышкой, так, чтобы между крышкой и водой оставался зазор в два пальца (в этом случае вода будет замерзать снизу и с боков, а под самой крышкой в течение 24 часов замерзнуть не успеет),

Вода должна успеть промерзнуть на половину или две трети. В центре останется часть незамерзшей воды бурого цвета, где скопилась вся химическая грязь, попавшая в водопроводную воду.

А вот лед, расположенный по краям, чист как алмаз. Его нужно вырезать ножом и слить всю грязную воду. Чистый лед оставьте на оттаивание.

Только следует помнить, что в вымороженной воде отсутствуют соли кальция, магния и некоторые микроэлементы, так что необходимо пополнять их недостаток!

Раздаточный материал к занятию

Список литературы.

1. Зеленое движение и гражданское общество: нарушение экологических прав граждан в России. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. 253 с.
2. Калинин А.И., Скоробогатов Г.А. Пить хочется…А можно ли? (Способы очистки воды в домашних условиях). СПб.: ПРОПО, 1992. 44 с.
3. Корякина Н.И. Уроки воды в школах Санкт-Петербурга // Экология и образование. 2006. № 1-2. с. 48 – 52.
4. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. Т. 1. – М.: Мир, 1993. 424 с.
5. Скоробогатов Г.А., Калинин А.И. Осторожно! Водопроводная вода! – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2003. 156 с.