Урок элективного курса "Химия и экология" в 9-х классах на тему "Вода в природе. Пресная вода"

Тема: Вода в природе. Пресная вода.

Цели:

1. Рассмотреть роль воды в природе и жизни человека;
2. Изучить методы очистки воды, а особенно питьевой воды;
3. Указать влияние загрязнителей воды на живые организмы, в частности на здоровье человека;
4. Подвести обучающихся к пониманию необходимости бережного и экономного отношения к водным ресурсам в быту, в школе, на отдыхе.
5. Показать, как природная вода способна самоочищаться в результате физического процесса - фильтрации.

Методы: словесный, наглядный, практический

Оборудование: компьютер, проектор, экран.

Урок сопровождается компьютерной презентацией.

На лабораторных столах учащихся: пластиковая бутылка, песок, гравий, мутная вода, картон, полиэтиленовый пакет, прозрачное резиновое кольцо, ножницы, набор фломастеров.

Ход урока

На экране

Вода – бесценное богатство, без нее невозможна жизнь на планете. Количество ежесуточно расходуемой человечеством пресной воды в настоящее время можно сравнить с годовой добычей всех полезных ископаемых. Но видимые громадные запасы воды, её доступность и дешевизна определили бездумное, бесхозяйственное отношение к ее использованию. А это может привести к катастрофе.

Цели сегодняшнего урока:

Рассмотреть роль воды в природе и жизни человека;

Изучить методы очистки воды, а особенно питьевой воды;

Указать влияние загрязнителей воды на живые организмы, в частности на здоровье человека;

Подвести обучающихся к пониманию необходимости бережного и экономного отношения к водным ресурсам в быту, в школе, на отдыхе.

Показать, как природная вода способна самоочищаться в результате физического процесса - фильтрации.

Вода, занимая 71% поверхности Земли, является самым обильным и ценным ресурсом. 97% воды – соленая, а 3% - пресная вода. Вода способствует сохранению климата и очищает окружающую среду от загрязнений. Будучи необходимой для жизни, вода составляет от 50% до 97% веса растений и животных [4].

Рисунок 1

Высокое содержание воды в клетке – необходимое условие ее жизнедеятельности.

Рисунок 2

В живом организме вода – это среда, в которой осуществляются химические реакции. Процессы пищеварения и усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растения получают питательные вещества из почвы только в виде растворов.

Рисунок 3

Так, безвозвратное потребление воды в сельском хозяйстве составляет 60%. Для того чтобы вырастить 1т пшеницы, требуется 1500т воды, 1т риса – более 7 тыс. тонн, 1т хлопка – около 10 тыс. тонн воды. Подсчитано, что для производства суточной нормы пищевых продуктов в расчете на одного человека требуется не менее 6м? воды.

Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120м? воды в секунду или более 300млн. м³ в год [5].

Вода необходима и промышленности, причем число водоемких производств растет с каждым годом.

В некоторых производствах только для того, чтобы выпустить тонну готовой продукции, нужно затратить сотни тонн воды.

Рисунок 4

Хотя 3% всей воды приходится на долю пресной , человечество может использовать лишь 0,003%, так она либо сильно загрязнена, либо залегает на очень большой глубине, либо содержится в айсбергах, полярных льдах, в атмосфере, в почве [5].

И, несмотря на это, вода остается, как мы видим, в числе самых нерационально используемых ресурсов мира. Мы безумно расходуем и загрязняем ее.

Наиболее радикальное решение проблемы предотвращения загрязнения водоемов сточными водами – строительство предприятий с замкнутой водооборотной системой. Примером может служить обогатительная фабрика Кировоградского медеплавильного комбината. Общее водопотребление фабрики составляет 13 500м3 в сутки . Раньше эту воду сбрасывали, чем загрязняли открытый водоем. Теперь 10 200м3 воды в сутки, предварительно очищенной в отстойниках, циркулирует в замкнутом цикле [1].

Наибольший вклад в образование отходов вносят следующие предприятия: ОАО "Юкар-Графит", завод ЖБШ,ФГУП, “ОАО”Завод СК и СД", ОАО "Вяземский машиностроительный завод", локомотивное депо, УПП ВОС, МП "Водоканал", ПМС-96, ЗАО "Технографит", завод ЖБИ, вагонное депо, ОАО "ДСК".

Выполнен и выполняется ряд природоохранных мероприятий, позволяющих снизить техногенную нагрузку на окружающую среду:

• улучшилось питьевое водоснабжение в сельских населенных пунктах Вяземского района, построено 6 питьевых колодцев шахтного типа, отремонтирована водопроводная сеть на общую сумму 272.640 тыс. руб.
• проведена рекультивация нарушенных земель: ОАО "Вяземское карьероуправление"- рекультивировано 36.9га, Вяземский щебзавод - рекультивировано 12.1га;
• в локомотивное депо ст. Вязьма переводится котельная с жидкого на газовое топливо;
• закончено строительство канализационной насосной станции в микрорайоне Березы, обеспечивающая подачу неочищенных сточных вод от трети населения города на общегородские очистные сооружения, ранее эти сточные воды сбрасывались без очистки в р. Вязьма;
• на проектирование полигона ТБО освоено 260 тыс. руб.
• на биовосстановление охотхозяйством "Смоленское“ израсходовано 100 тыс. руб.
• в лесхозах города проведено лесовосстановление;

ГУ"Вяземским сельским лесхозом" восстановлен лес на площади 50 га на сумму 20.0 тыс. руб.

К питьевой воде предъявляются более строгие требования, так как распространены болезни, передаваемые через зараженную питьевую воду : брюшной тиф, холера, бактериальная дизентерия, инфекционный гепатит, амебная дизентерия и другие.

Таблица 1

Поэтому путь очистки питьевой воды более длинный:

Рисунок 5

механическая очистка – биохимическая очистка – осветление – обеззараживание – стабилизация – умягчение – возврат к потребителю.

К механическим способам очистки относят : осаждение, фильтрацию, нефте- и маслоулавливание, отстаивание, флотацию.

Физико-химические методы очистки включают осаждение с помощью химических реагентов, применения гидролиза, электролиза, ионного обмена, адсорбции, коагуляции, хлорирования, озонирования.

Биологические методы бывают аэробные (проводятся при помощи аэробных микроорганизмов в биологических прудах, на биофильтрах, в аэротенках – огромных резервуарах из железобетона, в которых биологическим объектом выступает ил) и анаэробные (сбраживание органических остатков при помощи анаэробных микроорганизмов) [2].

Несмотря на столь незначительный объем пригодной пресной воды, на каждого жителя земли все еще приходится 8,4 млн. литров воды. Но эти запасы уменьшаются, если мы все не начнем потреблять воду интенсивнее, чем восполняются ее запасы в результате ее естественного круговорота [4].

Рисунок 6

1. Ваши предложения по охране пресной воды?

2. Подводя итог всего сказанного, решим простую задачу: предложим, что весь запас воды на планете равен 100 л, пресной воды в ней – 3%, доступно для человека только 0,5% пресной воды. Сколько литров пресной воды используется человеком, если из доступной пресной воды человек может использовать только 0,003%?

Рисунок 7

Сейчас мы выясним с вами, как природная вода способна самоочищаться в результате физического процесса - фильтрации.

Степень очистки воды с помощью фильтров, имитирующих дно водоемов и водостоков, можно продемонстрировать, определяя призрачность воды до и после фильтрации. Определение прозрачности основано на поглощении света взвешенными частицами.

Подготовка к работе.

1. Для изготовления фильтра разрежьте бутылку на две части на высоте трети от дна.
2. Проделайте отверстие в крышке. Переверните верхнюю часть бутылки и вставьте ее в нижнюю часть.
3. Для определения прозрачности воды отрежьте верх пластиковой бутылки так, чтобы в оставшуюся часть можно было налить воды на высоту не менее 25 см. Сделайте риску или кольцевую отметку на этом уровне.
4. Для шкалы прозрачности вырежьте круг из картона по размеру дна бутылки. Напишите на нем по кругу цифры 1, 2, 3 и т. п. одинакового размера, но с постепенным увеличением насыщенности цвета. Цифра “1” должна быть менее яркой, а все последующие — более яркими по возрастающей.

Очистка воды при фильтрации через породы, слагающие речное дно

1. Поместите на дно перевернутой верхней части бутылки крупный гравий так, чтобы песок, который будет насыпан сверху гравия, не смывался в нижний сосуд.
2. На крупный гравий насыпьте мелкий, затем - речной песок. На песок положите небольшой камень.
3. На камень налейте мутной воды так, чтобы она просачивалась сквозь песок и гравий и тоненькой струйкой стекала в нижнюю часть бутылки.

Вопросы

Что происходит с водой в процессе фильтрации?

Может ли гравий сам по себе обеспечить такой эффект?

1. Вставьте бутылку в полиэтиленовый пакет. Подложите картон шкалой вверх под дно бутылки и закрепите пакет на бутылке прозрачным резиновым кольцом.
2. Налейте в бутылку до метки природную мутную воду, затем прозрачную (профильтрованную).
3. Посмотрите на шкалу сверху сквозь слой воды и определите, какие цифры видны. Чем прозрачнее вода, тем больше видно цифр.

Запасы воды на Земле значительны, но остро встала проблема чистой воды из-за ее загрязнения.

На сегодняшний день есть два пути решения этой проблемы: бережное отношение, учет и создание безотходных технологий.

Методы очистки воды выбирают в зависимости от загрязняющих веществ и требований, предъявляемых разными производствами при использовании природной воды.

Природная вода обладает способностью к самоочищению- восстановлению первоначальных свойств в результате естественных биологических, химических и физических процессов. К физическим процессам относится фильтрация, происходящая, в частности, в породах, слагающих речное дно.
На очистных сооружениях фильтрация составляет одну из стадий очистки сточных вод.

На дом: провести расчеты потери питьевой воды при ее утечке из водопроводного крана в течении часа, дня, месяца, года при условии:

а) вода непрерывно капает (определяете время, за которое наполняется стакан);

б) вода течет тонкой струйкой ( аналогичный подсчет).

Подумайте на досуге:

1. На собрании общества Голландских департаментов водных ресурсов была высказана жесткая критика по поводу качества поверхностных вод в стране. Один из участников встречи, господин Гроен, осудил практику некоторых компаний разбавлять токсичные отходы перед сбросом в природные водоемы: “Таким образом им удается выполнить требования государственных законов о сточных водах, но…” Какие аргументы вы можете привести, продолжив выступление господина Гроена? [4].

2. При отсутствии воды человек погибает на 5-6-й день, а при отсутствии пищи может жить 2 – 3 недели. Объясните данные факты [3].

1. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа, 1979;
2. О.С. Габриелян “Химия 8 класс”. Издательство “Дрофа-2004”
3. В.М. Пакулова, Н.В. Иванова “Природа неживая и живая”. Издательство “Дрофа-2004г.”
4. Тайлер Миллер “Жизнь в окружающей среде”. Издательство “Прогресс-1998г.”
5. Чернова ИМ., Галуишн В.М., Константинов В.М. Основы экологии. Учебник для 10-11 классов. М: Дрофа, 1999
6. Вестник АеЭкО, 1997, вып. 1-2.