Вечно живая вода

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Волоколамский техникум экономики и права

Коллективный творческий проект

цикловой комиссии естественно - математических дисциплин

тема: « Вечно живая вода»

Автор и научный

руководитель проекта:

преподаватель

Волоколамского техникума

экономики и права.

Волоколамск

2007-08 уч. год.

«Утверждаю»

зам. директора по учебной работе

______________()

«______»______________200___г.

Рассмотрено

на заседании ПЦК естественно - математических дисциплин

Протокол№ _____ от «______»_______________200__г.

Председатель ПЦК______________

Пояснительная записка.

В научном естествознании долго продолжается период дифференциации наук, при котором предмет научных исследований чётко разграничен. Химики исследуют только состав и химические свойства вещества, физики - макроскопическое состояние и физические свойства, географы - свои проблемы; экологи - свои и т. д. Эта разобщенность создаёт определённые барьеры, задерживает прогрессивное развитие наук о природе. Поэтому важную роль в проекте «Вечно живая вода» мы отвели интеграции различных наук. Мы попытались раскрыть проблему на научном, доступном уровне для студентов 1 курса.

В данном проекте мы оптимально использовали межпредметные связи с историей, медициной, физикой, биологией, географией, литературой, экологией.

Но главное заключается не в том, что один предмет использует информацию, усвоенную в другом, хотя и это тоже важно. Речь идет о более глубокой связи между предметами, когда они вместе служат созданию единого естественнонаучного формирования мировоззрения и тем самым обеспечивают развитие личности студентов.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Актуальность взятой нами темы также неоспорима. Конечно, очень важно сохранение природных ресурсов для следующих поколений, также важно бережное отношение к этим природным ресурсам. Но при неоспоримости и всеобщем согласии о важности проблемы по-прежнему мы относимся к природе без должного уважения и мало задумываемся о наносимом нами вреде. И природа не прощает такого безалаберного отношения. Поэтому нам хотелось вновь привлечь внимание всех студентов и преподавателей к этой проблеме, напомнить им о необходимости бережного отношения к воде и водным ресурсам.

На первом этапе проекта вырабатываются основные положения, ставятся цели и задачи проекта. Студентам предлагается посмотреть научно-популярный фильм о проблемах экологии. Перед студентами ставится задача подобрать вопросы, на которые они в ходе проекта сами бы получили ответы. Из этих вопросов научный руководитель отбирает самые интересные и важные. На втором этапе решается вопрос о форме проведения заключительного этапа и начинается конкретная работа по группам, исследующим определённый аспект проблемы. Проводится вся исследовательская работа. Делаются предварительные выводы, обрабатываются результаты.

На заключительном этапе все результаты исследовательской работы сдаются научному руководителю, третья группа приступает к подготовке пресс-конференции, результаты всей недели науки сводятся в единое целое и в заключении проводится пресс-конференция.

Коллективный творческий проект

«Вечно живая вода»

Тип проекта: информационно-исследовательский.

Проблемный вопрос проекта:

«Насколько серьёзен вопрос об охране водных ресурсов в современной жизни?»

Предмет исследования: вода, как объект исследования во всех её аспектах и проявлениях: вода как химическое вещество; вода как физическое тело; вода в литературе, кино и искусстве ; вода в природе; вода в нашей жизни и жизни других организмов; вода в истории и медицине и т. д.

Учебная цель:

Выявить степень понимания важности экологических проблем человечества; расширить знания студентов об экологии воды и водных ресурсов; определить значимую роль воды в нашей жизни; сформировать навыки рационального отношения к водным ресурсам ; провести на примере воды взятой из нескольких источников анализ воды по органолептическим и химическим показателям; сделать выводы о состоянии воды в данных источниках и дать рекомендации студентам по бережному отношению к водным ресурсам;

Образовательные задачи:

Формирование у студентов информационных, исследовательских и коммуникативных компетенций; формирование у студентов естественнонаучного понимания современного мира; формирование у студентов системного подхода к изучаемой проблеме; усиление познавательной деятельности студентов и улучшение качества их знаний.

Идея проекта и научный руководитель: преподаватель химии и БЖ

Соавторы:

-информационное и техническое обеспечение проекта;

- проведение социологического опроса «Наше экологическое мышление» и обработка материалов опроса;

В.- помощь студентам при подготовке вопросов биологического значения воды и экологических проблем водных ресурсов.

- помощь студентам при подготовке вопросов эстетического значения.

Участники проекта: студенты 1 курса ВТЭиП.

1 заседание.

1.На первом заседании необходимо выбрать для каждой группы ролевую функцию для работы над проектом. В проекте участвуют три группы: учёные России, учёные с планеты Уран, журналисты различных периодических изданий. На первом заседании все студенты посмотрели научно-популярный фильм об экологических проблемах человечества. Студенты сами составили вопросы, на которые им бы хотелось получить ответы в ходе проекта. Из этих вопросов научный руководитель выбрал самые интересные, самые значимые и самые актуальные вопросы.

2. Преподавателям было дано задание подготовить учебную и дополнительную литературу по тематике проекта, статьи из газет и журналов.

3. Дать возможность получения недостающей информации, используя Интернет.

2 заседание.

На втором научном заседании группам необходимо получить задания по проекту и получить литературу для исследовательской работы.

Задание для журналистов.

1. Провести социологический опрос в техникуме «Наше экологическое мышление» результаты обработать и составить диаграммы по группам и по техникуму в целом;

2. провести исследовательскую работу : из различных литературных источников выписать стихи, поговорки, загадки, пословицы, изречения известных людей о воде;

3. подобрать песни о воде и стихи о воде. Подготовить к последнему заседанию исполнение песни;

4. подготовить презентацию к проекту.

Задание для учёных.

1.Подготовить текстовой и иллюстративный материал по вопросам, отобранным научным

руководителем к проекту;

2.провести исследовательскую работу «Состояние воды и качество воды в водных

источниках Волоколамского района»;

3. обработать полученные результаты, представить материалы обработки и сделать в

выводы о состоянии воды в некоторых водных источниках. Дать общие рекомендации

об использовании данных вод.

3 заседание.

Пресс-конференция «Вечно живая вода»

На пресс-конференции руководитель проекта рассказывает о цели проекта, дают статистические данные о состоянии экологии в мире и в России. Участники проекта в форме пресс-конференции отвечают на различные вопросы, которые их больше всего заинтересовали на самом первом этапе. В заключение подводятся итоги коллективного проекта, отмечаются лучшие работы, делаются выводы.

Проведение.

1.Вступительное слово председателя цикловой комиссии ().

2.Подведение итогов.

А)конкурс экологических плакатов.

Б)научные чтения.

В) контрольный срез знаний.

3.Пресс-конференция().

Оформление зала: таблицы, диаграммы, рисунки, газеты, проектор, компьютер, таблички с надписями для каждой группы.

Ход пресс-конференции.

«Вечно живая вода» (Пресс-конференция)

Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое.

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь… Ты самое большое богатство в мире…

Антуан де Сент-Экзюпери

Ведущий: Вода – самое распространённое и удивительное соединение на земном шаре, не похожее по своим физико-химическим свойствам ни на одно природное вещество. Две трети поверхности Земли занимают океанские просторы. Именно в недрах океанов на нашей планете зародилась жизнь. И сейчас ничто живое не может существовать без воды.

В глубокой древности крупнейшие цивилизации развивались и расцветали вблизи воды. Если вода исчезала, то целые племена или даже народы приходили в движение и переселялись. Крупнейшие водоёмы нашей планеты издавна привлекали человека умевшего ценить и беречь воду. В древнем Египте, благодаря гидротехническим сооружениям на Ниле, стали накапливать воду в дни паводка и экономично распределяли её в засушливый период года. Практическое знакомство с водой, продолжавшееся многие тысячелетия, раскрывало в той или иной степени её необычные свойства. Вода - чудо природы. Воде посвящены картины, о ней сложены стихи и песни. И сегодня я рада приветствовать группу учёных с планеты Уран, прибывших на нашу планету с целью изучения одной из её оболочек - гидросферы. О том, как образовалась и развивалась водная оболочка Земли – гидросфера, об удивительных особенностях воды, благодаря которым она становится то другом, то врагом человека, о перспективах освоения и использования водных богатств, о борьбе с водным голодом, угрожающим нашей планете, пойдет речь на нашей пресс-конференции.

В состав космической экспедиции входят следующие специалисты:

Химик-_______________;

Биолог________________;

Эколог________________;

Физик_________________;

Историк________________;

На нашей пресс-конференции также присутствуют журналисты из разных газет и журналов:

1. «Внеземные цивилизации»-__________________;

2. «Химия и жизнь»-______________________;

3. «Здоровье»-_______________________;

4. «Биология»-_______________________;

5. «Вокруг света»-_____________________;

6. «Литературная гостиная»-_________________;

Российскую науку представляют учёные:

Химик-____________________;

Биолог-_____________________;

Физик-_______________________;

Эколог-_______________________;

Историк-______________________;

Врач-__________________________;

Мы заранее присылали вам дорогие гости земли много научной литературы о своей планете, поэтому вы уже немного знакомы с веществом, которое называется вода. Прошу принимать активное участие в работе нашей пресс-конференции.

Итак, начинаем нашу пресс-конференцию. Корреспонденты задают вопросы инопланетянам, представляясь.

Корреспондент.1. Каковы запасы воды в природе?

Инопланетянин Эколог -

В природе - км3, или 96,5 % воды на Земле – солёная морская вода. Подземные, поверхностные и атмосферные воды составляют км3, или 3,5 % всей воды на планете. На долю поверхностных пресных вод приходится ещё меньше – км3, что составляет 2,5 % от планетарных запасов воды. И наконец, из всех запасов пресной воды человеку доступно только 118610 км3, то есть 0,3 %! Остальная часть пресной воды пребывает в замёрзшем состоянии в ледниковом покрове ( км3, или 68,7 %), содержится в почвенной влаге и в глубоких, недоступных подземных водах ( км3, или 30,1 %).

Корреспондент.5.Каковы запасы воды в России?

Инопланетянин Географ-

Россия занимает первое место в мире по запасам пресных вод – здесь сосредоточено более 20 % мировых ресурсов. Речной сток составляет 4270 км3 в год (10 % мирового речного стока), то есть 30 тыс. м3 воды на каждого жителя. В озёрах сосредоточено более 26 тыс. км3 в год. Кроме того, в России действует более 2000 водохранилищ объёмом более 1 млн м3 каждое и 37 крупных систем межбассейнового перераспределения стока. Тем не менее, проблема загрязнения водоёмов и нехватки питьевой воды – в России одна из самых актуальных.

Корреспондент 6.Какие источники загрязняют гидросферу Земли?

Инопланетянин биолог-

Вода крайне чувствительна к загрязнению, а человек, не задумываясь, нарушает естественные условия, сложившиеся в водоёмах, превращает прозрачные озёра и реки в мутные, дурнопахнущие, наполненные ядами и возбудителями болезней канавы.

В вашем цивилизованном обществе каждый житель ежедневно производит около 150–260 л бытовых стоков. Много сточных вод образуется на бойнях, молочных фермах, пивоваренных и винных заводах, на кондитерских фабриках.

Многие промышленные сточные воды загрязняют водоёмы различными ядами, в том числе солями тяжёлых металлов, цианистыми соединениями, углеводородами. Их действие на водоёмы оказывается очень вредным: яды подавляют или ослабляют жизнедеятельность водных организмов, поэтому на значительных отрезках реки, куда сбрасываются отходы, процессы самоочищения совсем не происходят и качество воды ухудшается.

Кроме того, существует физическое загрязнение воды, например тепловое. Нагрев воды, особенно в системах охлаждения тепловых электростанций, отрицательно влияет на экосистемы. Падает растворимость кислорода в воде, одновременно активизируется жизнедеятельность водных организмов, и они начинают потреблять больше кислорода. Сточные воды каменоломен и установок по промывке гравия делают воду мутной, в результате ухудшается проникновение света в водоемы, а в связи с этим падает биологическая продуктивность производителей кислорода. Помимо этого, донные организмы постоянно покрываются выпадающим из воды осадком и гибнут. Возможно также загрязнение водоёмов радиоактивными веществами из ядерных технических установок и лабораторий, а также загрязнение возбудителями болезней, особенно сточными водами больниц. К сточным водам относится также вода атмосферных осадков, стекающая в водоёмы с улиц, зданий и мощёных поверхностей и захватывающая при этом растворённые и нерастворённые загрязнители.

Загрязнение водоёмов промышленными и бытовыми стоками стало мировым бедствием, ибо ни в одной стране проблема очистки сточных вод до сих пор не решена полностью. А недостаток и низкое качество воды сказываются на уровне жизни населения, здоровье людей.

Корреспондент 2. В чем заключается наиболее распространённый контроль над химическим составом сточных вод?

Инопланетянин Химик-

Самый распространённый контроль за химическим составом сточных вод заключается в определении кислотности и щелочности, а также анализ на содержание тяжёлых металлов, нитратов, фосфатов, определение общей и карбонатной жёсткости.

Мы исследовали химический состав воды Волоколамского района и получили следующие результаты:

Корреспондент 3. Какие существуют методы очистки сточных вод от загрязнений и кратко охарактеризуйте эти методы.

Инопланетянин физик-

Сейчас все многообразные методы очистки промышленных вод сводятся в следующие четыре основные группы:

1. Методы регенерационной очистки. Так очищают фенольные воды, сточные воды цехов химической обработки металлов. К этой же группе методов относится и применение ионообменных смол и активированного угля (например, извлечение анилина и нитробензола на активированном угле).

2. Физико-химический метод очистки. Можно указать на удаление флотацией из сточных вод нефти, бумажного волокна и пр. Поглощением с помощью шлака и золы извлекаются фенолы, очищаются воды после сухой перегонки дерева.

3. Термические методы очистки. Сточные воды подвергаются воздействию воздуха при высоких температуре и давлении, а также могут сжигаться в специальных топках, с добавкой жидкого или твёрдого топлива, или выпариваться и пр.

4. Биохимические методы очистки, для осуществления которых предложены различные аппараты: башенные биофильтры, биофильтры с принудительной циркуляцией, новые схемы очистки и др.

Наиболее широко и часто применяют следующие методы очистки сточных вод: процеживание через решётки с целью задержать различные твёрдые примеси; отстаивание, чем достигается отделение твёрдых или жидких примесей, имеющих плотность больше или меньше единицы; фильтрование, позволяющее освободиться от волокон (целлюлозно-бумажная промышленность), смол (коксохимические заводы); дегазация – для выделения растворённых газов; отгонка растворённых примесей водяным паром; извлечение примесей растворителями, не смешивающимися с водой; поглощение активированным углем, шлаком, золой; пропускание через ионообменные смолы; нейтрализация добавкой известкового молока или серной кислоты; восстановление или окисление примесей до получения безвредных веществ; биохимическая очистка с применением микроорганизмов (например, с успехом используется водоросль хлорелла, поглощающая углекислый газ и аммиак и насыщающая воду кислородом).

Ведущий: мы вам присылали воду из различных источников Волоколамского района для анализа. Что вы можете сказать по поводу качества питьевой воды в наших реках, прудах, колодцах и родниках.

Инопланетянин химик – исследовательская работа.(Смотри приложение №1)

Приложение

Исследование качества питьевой воды

Ц е л ь: определить качество исследуемой воды из 6 источников Волоколамского района.

I. О р г а н о л е п т и ч е с к и е п о к а з а т е л и в о д ы.

1. Содержание взвешенных частиц.

Данный показатель качества воды определяют фильтрованием определённого объёма воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

Для анализа возьмите 500–1000 мл воды. Фильтр перед работой взвесьте. Отфильтруйте воду. После фильтрования осадок с фильтром высушите до постоянной массы при 105 °С, охладите в эксикаторе и взвесьте. (Весы должны обладать высокой чувствительностью.)

Содержание взвешенных веществ в испытуемой воде определите по формуле:

(m1 – m2) · 1000/V, мг/л

где m1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г;

m2 – масса бумажного фильтра до опыта, г;

V – объём воды для анализа, л (мл).

2. Цвет (окраска).

При загрязнении водоёма стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоёмов культурно-бытового назначения – 10 см.

Диагностика цвета – один из показателей состояния водоёма.

Для определения цветности воды возьмите стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд наберите воду и на белом фоне бумаги определите цвет воды (голубой, зелёный, серый, жёлтый, коричневый) – показатель определённого вида загрязнения.

3. Прозрачность.

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц или глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

Для определения прозрачности воды используем прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливаем воду, подкладываем под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0,5 мм, и сливаем воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измерим высоту столба оставшейся воды линейкой и выразим степень прозрачности в см. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

4. Запах.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами.

Запах воды водоёмов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (для водоёмов хозяйственно-питьевого назначения) после её хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60 °С. Характер и интенсивность запаха определяют по предлагаемой методике (см. табл. 1, 2).

Таблица 1

Характер и род запаха воды
естественного происхождения

Характер запаха	Примерный род запаха
Ароматический	Огуречный, цветочный
Болотный	Илистый, тинистый
Гнилостный	Фекальный, сточной воды
Древесный	Мокрой щепы, древесной коры
Землистый	Прелый, свежевспаханной земли, глинистый
Плесневый	Затхлый, застойный
Рыбный	Рыбы, рыбьего жира
Сероводородный	Тухлых яиц
Травянистый	Скошенной травы, сена
Неопределённый	Не подходящий под предыдущие определения

Таблица

Интенсивность запаха воды

Балл	Интенсивность запаха	Качественная характеристика
0	–	Отсутствие ощутимого запаха
1	Запах очень слабый	Запах, не поддающийся обнаружению потребителями, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследованием
2	Запах слабый	Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание
3	Запах заметный	Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением
4	Запах отчётливый	Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья
5	Запах очень сильный	Запах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья

Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов; для питьевой воды – от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т. п.) называются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т. п.

Определите запах исследуемой воды. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали все исследователи группы.

II. О п р е д е л е н и е к а ч е с т в а в о д ы методами химического анализа.

1. Водородный показатель (рН).

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Значение рН воды водоёмов хозяйственного, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5–8,5.

Оценивают значение рН следующим образом:

а) В пробирку налейте 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешайте и по окраске раствора определите рН:

– розово-оранжевая – рН около 5;

– светло-желтая – 6;

– зеленовато-голубая – 8.

Таким способом определяют приближённое значение рН.

б) Определите рН с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравните её окраску со шкалой.

2. Жёсткость воды.

Различают общую, временную и постоянную жёсткость воды. Общая жёсткость обусловлена главным образом присутствием растворимых соединений кальция и магния в воде. Временная жёсткость иначе называется устранимой, или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная жёсткость (некарбонатная) вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния.

Общая жёсткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Значение общей жёсткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммоль × экв/л, в отдельных случаях, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологи-ческой службы, – до 10 ммоль × экв/л.

При жёсткости до 4 ммоль × экв/л вода считается мягкой, 4–8 ммоль × экв/л – средней жёсткости, 8–12 ммоль × экв/л – очень жёсткой.

Заболевания, возникающие
при токсическом воздействии химических элементов
и субстанций, находящихся в питьевой воде

Болезнь	Возбуждающий фактор
1	2
Анемия	Мышьяк, бор, фтор, медь, цианид, трихлорэтен
Бронхиальная астма	Фтор
Лейкемия	Хлорированные фенолы, бензол
Заболевания пищеварительного тракта:
а) повреждения;	Мышьяк, бериллий, бор, хлороформ, динитрофенолы.
б) боли в желудке;	Ртуть, пестициды.
в) функциональные расстройства	Цинк
Болезни сердца
а) повреждение сердечной мышцы;	Бор, цинк, тетрахлорэтен, фтор, медь, свинец, ртуть.
.1	2
б) нарушение функционирования сердца;	Бензол, хлороформ, цианид.
в) сердечно-сосуди- стые изменения;	Трихлорэтен.
г) брадикардия;	Галоформы, тригалометаны, альдрин (инсектицид) и его производные.
д) тахикардия	Динитрофенолы
Дерматозы и экземы	Мышьяк, альдрин и его производные, бор, бериллий, хлор, фтор, кобальт, никель, пластмассы, ртуть, циклические углеводороды (ЦАУ)
Облысение	Бор, ртуть
Цирроз печени	Хлор, магний, бензол, хлороформ, тетрахлорид углерода, тяжёлые металлы
Злокачественные опухоли печени	Мышьяк, ДДТ, некоторые галоформы
Злокачественные опухоли лёгких	Мышьяк, ЦАУ, бензопирен

	Источник	Содержание взвешенных частиц	Цвет	Прозрач- ность (всм)	Запах	Интен- сивность запаха (в баллах)
Пруд «Дом рыбака» пос. Привокзальный	Очень много	желтоватая	3см	Тухлых яиц	5 баллов
	Пруд Калининский пос. Привокзальный	много	Со слабым оттенком зелени	5 см	травянистый	2 балла
	Пруд Круглый пос. Привокзальный	много	желтоватая	4,5см	болотный	3 балла
	Родник пос. Привокзальный	Не наблюдается	бесцветная	11 см	неопределённый	0 баллов
	Река Волошня	много	жёлтая	3см	затхлый	4 балла
	Колодец с. Спас	Не наблюдается	бесцветная	11см	неопределённый	0 баллов
	Пруд с. Спас	Очень много	сероватая	3,5см	нефтепродуктов	5 баллов

Результаты исследования воды из водных источников

Волоколамского района

Проверка качества воды по органолептическим показателям.

Определение качества воды по химическим показателям.

Источник

РН

Общая жёсткость

Карбо-

натная жёсткость

Нитраты и нитриты

железо

свинец

Пруд «Дом рыбака»

пос. Привокзальный

6-6.5

слабо-кислая

очень жёсткая

средняя

0.5-1.6

очень вредное

много

Не содержит

Пруд Калининский пос. Привокзальный

8-8.5

щелочная

средняя

0.1-0.3

не вызывает опасений

много

Не содержит

Пруд Круглый

Пос. Привокзальный

6-6.5

слабо-кислая

средняя

мягкая

0.3-0.9

вредное

много

Не содержит

Родник пос. Привокзальный

7-7.5

в норме

жёсткая

мягкая

0.1-0.3

не вызывает опасений

Не превыша-ет нормы

Не содержит

Река Волошня

5-5.5

слабо-кислая

средняя

0.5-1.6

очень вредное

много

Содержит в небольших количест-

вах

Колодец с. Спас

7-7.5

в норме

средняя

жёсткая

0.1-0.3

не вызывает опасений

Не превыша-ет нормы

Не содержит

Пруд с. Спас

4.5-5

кислая

средняя

мягкая

0.5-1.6

очень вредное

много

ПДК превы-

шает в 2 раза

Ведущий: А теперь прошу задавать вас вопросы научному обществу России.

Инопланетянин историк.- Кто впервые методами синтеза и анализа определил количественный химический состав воды? И кто из учёных внёс большой вклад в изучение воды?

Учёный Историк. - Можно сказать, что вода – самая загадочная из всех жидкостей, существующих на Земле. Акыны и ашуги издавна воспевали её, поэты посвятили воде удивительные строки.

А учёные, как и многие сотни лет назад, мучаются в догадках, когда им приходится отвечать на вопрос, старый как наша Земля, и молодой, как современность, но по-прежнему волнующий и животрепещущий: что такое вода?

– Вода – одно из начал всего сущего на Земле, – говорили в древности.

– Вода – простое вещество, единое и неделимое, – считали в средние века.

– Нет, – сказал великий А. Лавуазье, – вода состоит из водорода и кислорода, её можно получить с помощью химической реакции. 24 июня 1783 года: французские химики А. Лавуазье и П. Лаплас в присутствии группы французских учёных синтезировали воду из двух газов и дали правильное толкование этому эксперименту. Так стало известно, что вода состоит из двух элементов, которые Лавуазье назвал водородом и кислородом. Лавуазье казалось, что природа воды наконец-то выяснена, её состав известен, но время показало, что это были только первые шаги на долгом и трудном пути исследования свойств и строения воды.

– Свойства воды во многом предопределяют свойства растворов, – утверждал . И создал гидратную теорию растворов.

– Вы правы, но этого мало! – воскликнул С. Аррениус и создал теорию электролитической диссоциации.

– Даже этого слишком мало, – говорят в наши дни, – чтобы объяснить не только аномальные свойства воды, но и многое другое в её поведении.

Инопланетянин биолог. В чём биологическое значение воды, входящей в состав человеческого организма и каково её значение для других организмов?

Учёный биолог- Вода контролирует климат на нашей планете, обеспечивает людей пищей и огромным количеством энергии. Более того, приблизительно 4/5 веса живых существ и растений на Земле – это вода, выполняющая или обеспечивающая их самые разнообразные функции. Вода - обязательный компонент каждой живой клетки. Кровь человека на 90 % состоит из воды, мышцы –на 75%, кости - на 28%, а стекловидное тело глаза - на 99%. Ни одно живое существо не может обойтись без воды. Потеря воды на 12-15% приводит к нарушению обмена веществ, а потеря воды на 25%- к гибели организма. Именно поэтому, так страшна болезнь холера, которая приводит организм к обезвоживанию. В организмах идёт постоянное обновление воды. В кактусах вода полностью обновляется за 28 лет, у черепахи-1 год, у верблюда-3 месяца, у человека - 1 месяц. Без воды человек может прожить 3 дня, в то время как без пищи-30-50 дней. Вода участвует и в растворении крахмала, сахара, жиров ,в теплообмене организма.

Инопланетянин Физик. А правда ли что вода бывает «живой» и «мёртвой»?

Учёный физик.- «живая» и «мёртвая» вода - это кислая и щелочная вода. Её получают при электролизе обычной воды. У положительного анода собирается кислая вода, её называют «мёртвой», а у отрицательного катода собирается щелочная – «живая» вода. «Живая» вода имеет щелочной привкус, а «мёртвая» - кислый. «Мёртвая» вода растворяет в организме соли и выводит шлаки, а «живая» нормализует давление и кислотно-щелочной баланс в организме, а также регулирует обмен веществ.

Инопланетянин Эколог.- мы прочитали, что при помощи воды лечат разные болезни. Это действительно так?

Учёный Врач- Да верно. С древних времён существует гидролечение. Лечебная сила воды зависит от её химического состава.

К примеру, талая или протиевая вода полезна при желудочно-кишечных заболеваниях, дождевая вода восстанавливает структуру волос. Кремниевая вода обладает бактерицидным, дезинфицирующим действием, серебряная вода подавляет деятельность некоторых болезнетворных бактерий. Минеральные воды, содержащиеся в минеральных источниках используются врачами для лечения желудочно-кишечных заболеваний. Для нас имеет большое значение и температура воды. Горячая вода хорошо очищает кожу и вызывает прилив крови. Прохладная вода повышает тонус кожи, укрепляет её и делает более выносливой. Успех водолечения зависит от соблюдения целого ряда общих правил и всегда необходимо советоваться с врачом прежде чем начинать какой –либо из видов гидротерапии: обливания, ванны, обтирания, обёртывания, применение минеральных вод.

Инопланетянин Географ.- Извините я несколько не понял. Так полезно ли человеку пить химически чистую воду?

Учёный Химик.- Химически чистой водой мы называем воду очищенную от различных примесей, загрязнений и от всех других солей. Её также химики называют дистиллированной водой. Она не имеет никакого вкуса, запаха и цвета. Такую воду пить человеку не рекомендуется. Она вымывает из организма нужные вещества.

Инопланетянин химик. В чём же всё-таки уникальность физических и химических свойств воды?

Учёный Химик.- Вода обладает многими уникальными свойствами. Или, как обычно принято говорить, аномальными особенностями. Плотность воды достигает максимума при + 4 °С: при этой температуре вода уменьшается в объёме до предельных значений, а затем, при дальнейшем охлаждении, снова расширяется. Вот почему лёд (твёрдое состояние воды) становится легче самой воды и всплывает. Ведь для всех других жидкостей твёрдая фаза более плотная и вследствие этого осаждается. Если бы вода не обладала этим свойством, все водоёмы промёрзли бы до дна, и жизнь не только погибла бы, она бы даже и не возникла.

Водная среда была не только источником возникновения жизни, она способствовала её развитию и сохранению. «Скрытая теплота» превращения воды в лёд или в пар играет при этом не последнюю роль, поскольку является довольно значительной величиной. Чтобы заморозить воду, требуется энергия. Вот почему промерзание глубоких водоёмов практически невозможно, и это сохраняет в них жизнь. Удивительная цепочка необычайных свойств воды дополняется очень высокой её теплоёмкостью, что защищает наши континенты, благодаря океану, от резкого перепада температур зимой и летом, ночью и днём. Именно высокая теплоёмкость воды способствует сохранению постоянной температуры тела человека и животных, поскольку и мы и они на две трети состоим из воды.

Если рассмотреть вещества, похожие по строению на воду, – H2S, H2Se, H2Te – соединения водорода и серы, водорода и селена, водорода и теллура и т. д., то при комнатной температуре все они находятся в газообразном состоянии. Если бы вода «взяла с них пример», то она закипала бы при температуре –80 °С, а превращалась бы в лёд при –100 °С. Эти условия вряд ли способствовали бы развитию жизни на Земле, ведь она должна была бы существовать в интервале температур от –80 °С до –100 °С. При таком-то холоде какая жизнь станет возможной! Можно ещё много говорить и о других странностях воды, удобных или неудобных, понятных или совсем ещё не разгаданных.

Ведущий: а теперь уважаемые учёные у вас есть возможность задать вопросы журналистам. Прошу поактивнее!

Инопланетянин Химик.- Вопрос корреспонденту газеты «Литературная гостиная»

Не могли бы вы сейчас вспомнить одно из стихотворений о воде?

Журналист.-

Безбрежная ширь океана

И тихая заводь пруда,

Струя водопада и брызги фонтана.

И всё это – просто вода.

Высокие гребни вздымая,

Бушует морская вода.

И топит, как будто играя,

Большие морские суда.

В кружево будто одеты

Деревья, кусты, провода.

И кажется сказкою это,

А, в сущности – просто вода.

В цветенье вешнем иль в снегу

Земля всегда красавица,

И за любовь она в долгу

Пред вами не останется.

Инопланетянин Биолог:

Почему вашу планету называют и голубой и зеленой планетой?

Корреспондент: Если говорить, почему нашу планету называют зелёной, то нужно отметить богатство видов высших растений. Растения - это царство живых организмов, способных к фотосинтезу. Экологи утверждают, что растения - фотоавтотрофы, синтезирующие органические вещества из углекислого газа и воды с выделением свободного кислорода. Почти все растения решают две глобальные задачи: во-первых, обеспечивают земную атмосферу кислородом и, во вторых, созидают главный запас органических веществ для гетеротрофных организмов.

Количество видов растений на Земле

Группы	Число видов
Растения (всего)
водоросли	25 000
лишайники	18 000
мохообразные	20 000
плауновые	800
хвощевые	30
папоротники	6 000
голосеменные	600
покрытосеменные

Но на самом деле трудно подсчитать, сколько всего видов растений на Земле. Многие из них, как метеор, на предрассветном небе, лишь промелькнули в истории Земли и исчезли. Но всё же на нашей планете большое разнообразие растений. На арктических островах она не превышает 50-100 видов, в тундре - 200-300, в тайге, в степях - 800-900, в тропиках - более 1000 видов.

Многие думают, что на Земле 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океан. На самом деле, строго говоря, на земле есть один-единственный Мировой океан. Он единственно непрерывен.

Водные просторы покрывают более 2/3 планеты, если говорить точнее, то из 510 млн. км2 общей площади земной поверхности 361 приходится на море и только 149- на сушу. Если бы земная кора не имела выступов, то океанских вод хватило бы, чтобы покрыть весь земной шар слоем более 2 км толщиной. Материковая и островная суша существует только благодаря непрестанному движению, происходящему в земных недрах. Наша планета вполне могла бы называться планетой Океан.

Но также не стоит забывать и о водах суши, которых на нашей планете тоже очень много. К водам суши относятся воды рек, озёр, водохранилищ и болот, а также подземные воды. Самые крупные из всех рек - это Нил, Амазонка, Миссисипи, Волга и другие. Именно поэтому нашу планету можно назвать голубой.

Инопланетянин Историк: Действительно ли о воде сложено много пословиц и поговорок, стихов и песен?

Корреспондент:

Исследовательская работа.(Смотри приложение №2)

Ведущий: И последний вопрос.

Инопланетянин Физик. Не могли бы вы сейчас исполнить какую – нибудь песню о воде?

Исполнение песни. Песенка Водовоза.

Ведущий: Мы сегодня с вами много узнали о таком «простом» и очень сложном веществе - вода. Вечно живая вода - ты самая счастливая, самая популярная и самая загадочная из всех жидкостей существующих на Земле. И в заключении мне хотелось бы сказать, что людям Земли нужна цветущая земля, чистые реки и моря.

Неужто завтра замрут моря?

Умолкнут птицы, застынут сосны?

Уже не сможет взойти заря,

И спросит небо: неужто поздно?

Так поклянёмся, что мы спасём

И это небо в надеждах звёздных,

Спасём планету - наш общий дом,

Пока не поздно, пока не поздно!

Литература:

1. Химия. Учебник для средних специальных учебных заведений. М.,Академия.,2003.

2. Большая энциклопедия народной медицины. М.,Эксмо.,2007.

3. Химия в школе. №5 1989г. М.,Педагогика.

4. Энциклопедия юного химика. М.,Просвещение.,2000

5. Марчук Среда - проблемы и перспективы.-Сборник статей: Достижения в области гидрометеорологии и контроля природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1987

Приложение

Одним их основных богатств, доставшихся от наших предков, являются пословицы. Это одно из ярчайших дарований, которые подарили нам наши предки. В пословицах заключается тот тонкий смысл, который, увы, не все могут понять…

Существует множество народных изречений, ведь не только русский народ увлекался этим устным народным творчеством, но и жители других территорий. Одним ярчайшим поводом создания их была вода. Это самое могущественное и святейшее вещество в природе!

Казалось бы вода – незатейливая прозрачная жидкость, а, сколько предназначений у нее…

***

«Русские племена о воде…»

Ума за морем не купишь. Море ветром, народ слухом волнуется. Молва – что волна: расходится шумно, а утишится – нет ничего. Вольно черту в своем болоте, а боярину над своим холопьем. Простор богатому как щуке в воде. В земле черви, в воде черти, в лесу сучки, в суде крючки – куда уйти. На бедного везде капнет. Вола зовут в гости не мед пить – воду возить. На то и щука в море, чтобы карась не дремал. На отце воду важивали, а к сыну и с хомутом не ходи. Слезами горю не поможешь. От жара и вода кипит. Где вода напрет, тут и ход найдет. Куда река пошла, там и русло будет. Красен обед пирогами, река - берегами, сходка – головами. По капли дождь, дождь реки поит, реками море стоит. По капельке – море, по зернышку – ворох. И большой бадьёй реки не вычерпать. Ложкой море не вычерпнешь. Песком моря не засыплешь. Мирская молва, что морская волна. В народе, что в туче: в грозу все наружу выйдет. Без труда не выловишь и рыбку из пруда. Шилом воду не нагреешь. Капля по капле и камень долбит. Решетом воду мерить – потерять время. После пожара за водой не бегут. На льду не строятся. Правда со дна моря вынесет. Правда в воде не тонет, в огне не горит. Правда из воды, да из огня спасает. Хлеб с водою, да не пирог с лихвою. Когда не видишь дна, не ходи через воду. Не зная броду, не суйся в воду. Не плюй в колодец – пригодится воды напиться. Ожегся на молоке – и на воду дует. Краденое богатство исчезает, как лед тает.

a. Покой пьет воду, а беспокойство – мед.

Лакома кошка до рыбки, да в воду лезть не хочется. Чтобы рыбку съесть, надо в воду лезть. Вода-то близко, да ходить склизко. Стоячая вода гниёт. Под лежачий камень вода не течет. Хмель - не вода, человеку беда. Пьяному море по колено. Воду толочь – вода и будет. В решете воду носить. Бабушка надвое сказала: либо дождик, либо снег, либо будет, либо нет. Пуста бочка, звонче гремит. Синица хотела море выпить, - не выпила, только славу сделала. Летела синица море зажигать, море не зажгла, а шуму наделала. В чужой прудок не закинешь неводок. Не труби на чужой проруби, а свою проруби. Воды жалеть - кашу не сварить. За морем телушка - полушка, да рубль перевоз. Посмотрись в воду на свою природу. Большому кораблю, большое плаванье. Лучше хлеб с водою, чем пирог с бедою. Лучше воду пить в радости, нежели мед в кручине. Кто в море не бывал, то горе не видал. Остров окружила вода, а нас беда. Огонь – беда и вода – беда, а пуще беды – без огня и без воды. Мелка река, да круты берега. В тихом омуте черти водятся. Свадьба скорая, что вода полая. Красна река берегами, а обед пирогами. Много снега – и много хлеба. Дождливое лето хуже осени.

Русская земля издревле славилось богатством устного народного творчества. Это и выразилось в том, что дошло до нас – поговорки, пословицы, мудрые мысли. Разве этот дар не священен? Особенно если они об одном из самых святых явлений – о воде!

И это только незначительный перечень болезней, связанных с загрязнением воды, применяемой для питья! Вода крайне чувствительна к загрязнению, а человек, не задумываясь, нарушает естественные условия, сложившиеся в водоёмах, превращает прозрачные озёра и реки в мутные, дурнопахнущие, наполненные ядами и возбудителями болезней канавы.

В нашем цивилизованном обществе каждый житель ежедневно производит около 150–260 л бытовых стоков. Много сточных вод образуется на бойнях, молочных фермах, пивоваренных и винных заводах, на кондитерских фабриках.

Сточные воды каменоломен и установок по промывке гравия делают воду мутной, в результате ухудшается проникновение света в водоемы, а в связи с этим падает биологическая продуктивность производителей кислорода. Помимо этого, донные организмы постоянно покрываются выпадающим из воды осадком и гибнут. Возможно также загрязнение водоёмов радиоактивными веществами из ядерных технических установок и лабораторий, а также загрязнение возбудителями болезней, особенно сточными водами больниц. К сточным водам относится также вода атмосферных осадков, стекающая в водоёмы с улиц, зданий и мощёных поверхностей и захватывающая при этом растворённые и нерастворённые загрязнители.

Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, её охрану и информацию о качестве воды – одно из основных прав человека, защищающее не только его здоровье, но и жизнь. Однако бурное развитие промышленности в мире вызывает стремительное увеличение потребления пресной воды. По примерным подсчётам, в 2010 году только в нашей стране безвозвратные потери воды, вошедшей в состав выпущенного продукта и теряемой в результате испарения, будут больше, чем годовой сток такой реки, как Волга.

Уже в настоящее время ощущается недостаток пресной воды на территории, превышающей четверть земной поверхности, а ресурсы пресной воды на Земле распределяются крайне неравномерно. Засушливые или полузасушливые регионы мира, составляющие 40 % суши, используют только 2 % мировых запасов воды. За источники чистой воды в некоторых странах Азии и Африки идут настоящие войны.

Не только население некоторых районов нашей страны, но и более половины жителей Земли, то есть 3,5 млрд человек, пользуются источниками воды, не проходящей даже минимальной очистки. Из-за различных заболеваний, связанных с некачественной водой, таких как диарея, гепатит А, малярия и др., каждый год погибают более 5 млн человек, большинство из которых составляют дети. К 2025 году в странах, испытывающих умеренную или серьёзную нехватку воды, будут жить уже две трети населения Земли.

Почему же так остро стоит проблема нехватки воды на планете, где вода занимает 71 % поверхности, и общие запасы её составляют км3?

Причин тому несколько. Самая простая заключается в том, что км3, или 96,5 % воды на Земле – солёная морская вода. Подземные, поверхностные и атмосферные воды составляют км3, или 3,5 % всей воды на планете. На долю поверхностных пресных вод приходится ещё меньше – км3, что составляет 2,5 % от планетарных запасов воды. И наконец, из всех запасов пресной воды человеку доступно только 118610 км3, то есть 0,3 %! Остальная часть пресной воды пребывает в замёрзшем состоянии в ледниковом покрове ( км3, или 68,7 %), содержится в почвенной влаге и в глубоких, недоступных подземных водах ( км3, или 30,1 %).

Мировые запасы пресной воды не увеличиваются, а её потребление постоянно растёт. В мире 70 % пресной воды используется для сельскохозяйственных нужд, в промышленности, а ведь большая часть вод, участвующих в производстве, полной очистке не подвергается. Более того, именно в развивающихся странах, в которых нехватка пресной воды ощущается наиболее остро, 90–95 % сточных вод и 70 % производственных отходов сбрасываются в воду вообще в необработанном виде, что загрязняет имеющиеся запасы ещё больше.

Над проблемой очистки и обеззараживания воды работают многие учёные разных стран. Как же происходит очистка воды, и какие этапы проходит она, прежде чем потечь кристальной струёй из нашего крана? Начало этого пути зависит от того, подземная или поверхностная вода поступает в водопроводную сеть. Если населённый пункт снабжается высококачественной подземной водой, то очистка не нужна. Так осуществляется водоснабжение небольших населённых пунктов. Но для удовлетворения потребностей в воде городов, которые насчитывают сотни тысяч, а то и миллионы жителей, подземной воды не хватает. И здесь приходится широко использовать очистку поверхностных водоёмов.

Правила и нормы для питьевой воды очень жёсткие. У нас в стране они отражены в специальном государственном стандарте. Количество бактерий в одном миллилитре питьевой воды не должно превышать ста. Точно установлены нормы содержания химических элементов, цвет, вкус, запах также должны соответствовать стандартам. Только воде, которая сдала экзамен по всем показателям, можно открыть путь в каждый дом и каждую квартиру.

Очистка речных и озёрных вод начинается в так называемых окислительных бассейнах, где она подвергается биологической очистке в комплексе с действием обычного окислителя. В таких бассейнах живут рыбы, планктон и водоросли. Тяжёлые частицы из воды оседают на дно. Микроорганизмы перерабатывают органические вещества. Происходит самоочистка воды.

Затем вода идёт длинными водопроводами станции очищения. Она клокочет в камере смесителей, перемешиваясь с бурым глинозёмом, хлопья которого впитывают в себя соли, кислоты, запах, характерные для природной воды. А дальше своей очереди ожидают хлор, озон, фторид натрия, ультрафиолетовые лучи, чтобы убить болезнетворные бактерии и обеззаразить воду. Через светлые железобетонные залы вода проходит к последним фильтрам. Крупнозернистый песок и гравий отбирают у воды остатки цвета, запаха, различные привкусы. Затем лаборанты проверяют воду и дают ей путёвку в жизнь.

Во многих странах иногда жертвуют качеством воды, чтобы получить её в необходимом количестве. А в Нью-Йорке, например, умывальники имеют такую конструкцию, что пользоваться ими можно только налив воду в раковину. Конечно, это не очень приятно и не слишком гигиенично, но зато экономит воду.

Намечается ряд мероприятий для разрешения проблемы «водного голода», и учёные изыскивают все возможные пути, чтобы поставить на службу человечеству дополнительные запасы воды.

Восполнение запасов пресной воды в настоящее время осуществляется по следующим четырём направлениям:

1) опреснение солёных вод;

2) использование ледников;

3) использование подземных вод;

4) очистка промышленных сточных вод и возвращение их в производство.

Опреснение солёных вод осуществляется различными способами: многокорпусной выпаркой, с помощью солнечных испарителей и ионообменных установок, вымораживанием, электродиализом и т. д.

Ледники, занимающие 12 % суши, могут дать воды в 600 раз больше, чем все реки нашей планеты вместе взятые. Некоторые айсберги имеют запас воды, равный годовому стоку нашей Волги!

С каждым годом возрастает применение подземных вод.

Огромное значение имеют очистка и использование промышленных сточных вод, потому что сотни тысяч кубометров промышленных вод ежечасно сбрасываются в различные водоёмы страны. Только Волга и её притоки каждые сутки получают более 6 млн м3 отравленных вод, которые содержат примерно 11000 т нефтепродуктов, 26000 т сульфатов, 100000 т разнообразного шлака, 365000 т золы, а также фенолы и другие химические соединения.

В настоящее время развивается оборотное и многократное использование загрязнённых вод, которое проводится следующими путями:

1) образовавшиеся сточные воды после очистки снова возвращают в тот же процесс (оборотное водоиспользование);

2) использование сточных вод после одной промышленной операции – в следующей, при условии, что имеющиеся в воде примеси не повлияют на ход следующего процесса и качество выпускаемой продукции;

3) повторное использование сточных вод после очистки для разных технологических процессов или других нужд.

Большое значение имеет и сокращение потребления воды в технологическом процессе, которое в конечном итоге должно привести к появлению «сухих процессов», без образования сточных вод, или к созданию замкнутого цикла (очистка – производство – очистка – производство и т. д.).

Сейчас все многообразные методы очистки промышленных вод сводятся в следующие четыре основные группы:

Выдающийся учёный академик писал: «Вода – это самое драгоценное ископаемое». Действительно, в воде содержатся колоссальные запасы пищи и минерального сырья. Реки, моря и океаны – это не только пути сообщения, но и источники тепла и энергии. Они определяют состояние погоды, урожай и климат на всём земном шаре.

Вода покрывает почти ¾ поверхности нашей планеты, а именно 360 млн м2, или около 71 %. Поэтому, чтобы быть более точными, её нужно бы называть не земным, а водяным шаром. Но кроме поверхностных вод – рек, озёр, водохранилищ, морей и океанов – есть ещё подземные и атмосферные воды.

По подсчётам учёных, вода на Земле распределяется следующим образом:

Распределение	Объём воды (в км3)	Процентная доля
1	2	3
Поверхностные воды
Вода пресных озёр	30 000	0,009
Солёные озёра и внутренние моря	25 000	0,008
Реки и ручьи	300	0,0001
	55 300	0,017
Внутренние воды
Влажность почвы	16 000	0,005
Подземные воды (до глубины 1,609 км)	1	0,31
Глубокозалегающие воды	1	0,31
	2	0,625
Ледниковые образования	7	2,15
Атмосфера	3 100	0,001
Океаны		97,2
Общее количество (приблизительно)		100

Запасы подземных вод (вода обнаружена на глубине 4000 м) составляют примерно половину объёма вод мирового океана. В атмосфере в виде паров, тумана и облаков её содержится около 10 000 млрд тонн. Таким образом, количество воды на нашей планете составляет более 1400 млн млрд т. И несмотря на такие астрономические цифры, пресной воды во многих частях мира не хватает, и ничем другим нельзя восполнить её нехватку. Не случайно на поиски пресной воды тратится гораздо больше усилий и труда, чем на поиски золота и нефти.

Каждый год в России бурят до 12000 скважин для вывода подземных источников воды. В стране имеется до 700 ледников. За год наша страна в виде осадков получает примерно 8790 млрд м3 воды (по объёму это более 28 Азовских морей), из которых 4450 млрд м3 испаряется, а остальное стекает в моря и океаны. Следует напомнить, что каждая молекула воды совершает в течение года в среднем 34 круговорота: поднимается в воздух при испарении, передвигается с облаками и возвращается на землю в виде осадков.

Вода в огромных количествах используется промышленностью для нагрева и охлаждения различных аппаратов, моторов и двигателей. Очень много водяного пара вырабатывают различные ТЭЦ и многочисленные котельные. Вода входит в состав водоразбавляемых красок, эмульсий для охлаждения резцов металлообрабатывающих станков. Вода используется в гидравлических прессах и машинах для получения большого давления. Гидромониторы и гидропушки дают тонкую струю воды огромной скорости, режущую не только дерево без образования опилок, но и горные породы. Россия является родиной гидравлического способа добычи торфа и угля, при котором вода не только добывает уголь, но и транспортирует его и выдаёт на поверхность. Создана оригинальная конструкция водоэлектрической горелки, развивающей температуру до 18000 – 20000°С.

На крышах ряда заводов создаётся «водяное зеркало» – слой воды толщиной 3–8 см, который в летнее время способствует поддержанию постоянной температуры в цехах. Вода – универсальный растворитель кислот, щелочей, солей и других разнообразных веществ, эффективное и наиболее часто употребляемое средство для промывки и очистки газов и твёрдых веществ.

А сколько воды используется для самых различных технологических процессов и в сельском хозяйстве!

Расход воды
при производстве некоторых веществ и материалов

Наименование процесса	Расход воды в м3 на 1 т продукта
Строительный кирпич	1–2
Добыча нефти	10
Производство стекла	20
Производство стали	270
Производство бумаги	300
Получение фосфора	500
Производство меди	500
Производство азотных удобрений	600
Производство вискозного шёлка	1200
Производство синтетического каучука	1600
Производство капрона	2500

Только одно растение подсолнечника за лето требует 200–250 л воды. На каждую тонну нужно 1500 м3 воды, однако годовой недобор зерна с посевных площадей достигает 30–50 млн тонн из-за засухи. Чтобы вырастить на этих землях именно такое количество зерна, то есть компенсировать недобор, необходимо, по подсчётам академика , около 100 км3 воды. Это грандиозная цифра, ибо вся оросительная система нашей страны даёт на протяжении года лишь 80 км3 воды.

Одним из способов борьбы с недостачей в почвах влаги, крайне необходимой для питания растений и выращивания высоких урожаев, является задержание талых вод. Оно даёт возможность покрыть более чем наполовину дефицит влаги; остальная вода должна поступать по оросительным системам.

Таким образом, основными потребителями воды в наше время являются промышленность и сельское хозяйство. Заводы и фабрики используют огромное количество воды. По последним данным, для очистки тонны нефти нужно 18 т воды, на каждую автомашину ежесуточно расходуется около полутонны воды, ТЭЦ с каждой сожжённой тонны угля выбрасывает в атмосферу от 600 до 1000 т водяного пара. Ещё больше воды необходимо сельскому хозяйству: для того чтобы вырастить тонну пшеницы, требуется 1500 т воды, тонну риса – 4000 т, тонну хлопка – 1000 т воды. Чтобы повысить урожайность на 1 кг/га, мы должны дополнительно внести в почву 10–15 м3 воды. Всего в нашей стране для орошения ежегодно используется почти 120 км3 воды, а для нужд хозяйства и населения – около 30 км3.

Так в чём же дело? Неужели воды на Земле стало меньше? Мы уже говорили об этом и говорим снова: нет! Но кончилось то время, когда человечество считало, что запасы воды неисчерпаемы.

Ежегодно из недр Земли добывается 7 млрд т полезных ископаемых, и какими бы большими ни были эти запасы, они всё же постепенно уменьшаются. А воды человечество потребляет столько же – 7 млрд т – лишь за одни сутки! Но общее количество влаги на планете от этого не уменьшается благодаря её круговороту. Человечеству угрожает не недостаток воды вообще, а нехватка именно чистой пресной воды, хотя мы потребляем лишь 10 % той влаги, которую приносят на сушу атмосферные осадки. Причин для этого много, и главные из них – непрерывное возрастание потребности человечества в воде (для питья, промышленности, орошения и т. д.) и массовое загрязнение пресных природных вод (речных, озёрных, подземных) промышленными и бытовыми стоками.

Структура воды.

Гидрольные теории строения воды.
Необычные физические свойства воды

Тысячи лет человек восхищается, любуется и наслаждается водой. И всё это время, пользуясь водой, люди не переставали задумываться не только о её происхождении, но и о её составе и структуре.

Учёные многих стран мира штурмуют пока всё ещё неприступную крепость – структуру воды. Тетраэдрическая паутина её в трёхмерном пространстве создаёт ажурные ячейки, напоминающие соты. Это предположение учёные выдвинули сравнительно недавно, и, наверное, они правы, поскольку до сих пор этого никто не опроверг, но, что самое удивительное, никто и не доказал пока однозначность такой информации.

А с чего всё началось? Началось всё это давно – 24 июня 1783 года: французские химики А. Лавуазье и П. Лаплас в присутствии группы французских учёных синтезировали воду из двух газов и дали правильное толкование этому эксперименту. Так стало известно, что вода состоит из двух элементов, которые Лавуазье назвал водородом и кислородом.

Лавуазье казалось, что природа воды наконец-то выяснена, её состав известен, но время показало, что это были только первые шаги на долгом и трудном пути исследования свойств и строения воды.

Изучая воду, химики задумались над важными вопросами, а именно: из чего состоят водяной пар, жидкая вода, лёд? В какие формы, или ассоциаты, соединены молекулы воды, образуя каждое из трёх её фазовых состояний? Вода обладает многими уникальными свойствами. Или, как обычно принято говорить, аномальными особенностями. Плотность воды достигает максимума при + 4 °С: при этой температуре вода уменьшается в объёме до предельных значений, а затем, при дальнейшем охлаждении, снова расширяется. Вот почему лёд (твёрдое состояние воды) становится легче самой воды и всплывает. Ведь для всех других жидкостей твёрдая фаза более плотная и вследствие этого осаждается. Если бы вода не обладала этим свойством, все водоёмы промёрзли бы до дна, и жизнь не только погибла бы, она бы даже и не возникла.

Довольно обширные исследования свойств воды в жидком состоянии дали возможность предположить, что её молекулы скорее всего объединяются в группы – ассоциаты, а не произвольно размещаются в виде мономерных частиц, то есть молекул, не связанных друг с другом. Такой подход довольно удачно объяснял некоторые необычные свойства воды (аномалии) и дал возможность разработать модель строения «жидкой» воды.

В 1892 году появилась работа немецкого физика Вильгельма Рентгена «Строение жидкой воды», сыгравшая важную роль в развитии теории жидкого состояния. Он показал, что жидкая вода состоит из двух различных видов молекул, которые и определяют всю совокупность её свойств.

Различными комбинациями связанных и свободных молекул удавалось объяснить аномальные свойства воды, прежде всего максимальную плотность при 4 °С и расширение объёма при образовании льда.

В 1900 году австралийский учёный Уильям Сазерленд впервые предложил термин «гидроль» для свободных молекул воды Н2О, дигидроль – для (Н2О)2 и т. д. Воду он рассматривал как раствор льда в гидроле. С этого момента все теории, рассматривающие жидкую воду как состояние из различного вида молекул, стали называться гидрольными теориями жидкой воды.

В первой половине ХХ века появилось большое количество таких теорий, пытавшихся раскрыть строение воды исходя из чисто гипотетических соображений. Выдвинутая двухструктурная модель в этих ранних теориях давала возможность удовлетворительно объяснить отдельные свойства воды, связав их со строением. Однако, не имея никаких экспериментальных данных о строении льда до открытия рентгеноструктурного анализа, эти теории оказывались не в состоянии объяснить весь сложный механизм строения воды для каждого её агрегатного состояния. Они опирались в основном на более или менее удачную фантазию и интуицию их авторов, и вопрос по существу сводился к обсуждению наличия в жидкой воде наиболее вероятных форм ассоциатов: (H2O)2 – дигидроль; (Н2О)3 – тригидроль и т. д.

Первые экспериментальные данные о строении кристаллического льда дали возможность отойти от гидрольных представлений и признать их ошибочными. А двухструктурная модель, рассматривающая жидкую воду как смесь «льдоподобных» и «истинно жидких» молекул, стала развиваться на совершенно новой основе, с учётом тех достижений, которые были сделаны в области изучения структуры твёрдых и жидких тел с развитием рентгеноструктурного анализа. С начала 20-х годов ХХ столетия представления о строении жидкостей формируются уже на основе экспериментальных данных рентгеноструктурного анализа.

В 1933 году английские исследователи Дж. Бернал и Р. Фаулер публикуют статью «Теория воды и ионных растворов», в которой указывают, что молекулы воды имеют не плотную упаковку, как, например, бильярдные шары, размещённые в ящике, а ажурную, то есть с большим количеством пустот. Они показали, что атомы водорода в молекуле находятся с одного бока. Вот такое однобокое расположение частиц водорода и объясняет чрезвычайно ажурный способ межмолекулярного сцепления в воде. Эти ученые впервые указали на наличие в воде направленных межмолекулярных связей. Позднее такую связь стали называть «водородной связью»; именно за счёт наличия таких связей и возникает ажурная структура жидкой воды.

Какая же она всё-таки – вода? Вся длительная история изучения свойств и особенностей воды всё больше убеждает в том, что исследование структуры воды надо начинать с её молекулы.

Молекула воды – самая маленькая из всех трёхатомных молекул, она состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. На внешней орбите атома кислорода есть шесть электронов, но чтобы орбита была устойчивой, их надо иметь восемь, а орбита атома водорода имеет один электрон, хотя для устойчивости надо каждому атому водорода иметь два электрона. Вся эта «компания» нашла очень простой выход: вакантные места на внешних орбитах заполнились электронами на основе взаимообмена – они соединились попарно:

В молекуле воды два электрона движутся вокруг ядра кислорода, а остальные – по эллиптическим орбитам попарно, причём оси двух орбит направлены вдоль связей О–Н:

Угол между ними приближается к тетраэдрическому. С этими двумя орбитами, огибающими протоны (ядра водорода), связаны два положительных полюса в молекуле воды. Две другие орбиты находятся в плоскости, которая перпендикулярна плоскости Н – О – Н; они-то и определяют отрицательные полюса, а угол между осями этих орбит тоже близок к тетраэдрическому.

Связь О–Н в молекуле воды, осуществляемая на основе взаимообмена электронами, называется ковалентной и является очень прочной, её не так-то легко разрушить.

Таким образом, молекулу воды можно изобразить в виде маленького тетраэдра, по углам которого размещаются четыре заряда: два положительных и два отрицательных. Эти заряды и формируют своё ближайшее окружение, разворачивая молекулы строго определённо – так, что между двумя кислородами всегда находится один водород и возникает связь О–Н --- О, где О–Н является ковалентной связью, а связь Н --- О носит электростатический характер.

Такое соединение двух атомов кислорода соседних молекул Н2О при посредничестве одного водородного атома и называется водородной связью.

Результаты, полученные на основе исследований, дали возможность предположить, что в жидкой воде геометрия молекул не очень отличается от той, что характеризует твёрдую фазу (лёд) или парообразное состояние.

Параметры	Лёд	Парообразное состояние
О – Н	0,099 нм	0,096 нм
Н – Н	0,162 нм	0,154 нм
Угол НОН	109° 5¢	109° 3¢

Поэтому можно говорить только о «мгновенной структуре» в жидкой воде, зафиксированной, скажем, с помощью фотоснимка за такое короткое время, которое и представить себе невозможно, например, за 10–13 секунды. С помощью такого снимка как бы фиксируется «мгновенная картинка» размещения молекул в жидкой воде. За время 10–13 секунды можно исследовать и внутримолекулярную структуру молекулы воды.

Водородные связи, обусловливающие структуру льда, сохраняются лишь частично в жидкой воде. При низких температурах (–183 °С) для льда наблюдается картина полного сохранения четвёртой координации (тетраэдрической структуры). При температуре плавления льда (0 °С) некоторые водородные связи рвутся и часть молекул имеет только две-три связи.

Неполная реализация водородных связей в воде послужила основой создания различных моделей, рассматривающих преимущественно двухструктурное состояние жидкой воды. При этом одна из структур характеризуется ажурной конфигурацией тетраэдрического типа, частично искажённой тепловым движением молекул в жидкой воде.

Другая структура включает молекулы Н2О, в которых полностью или частично водородные связи разрушены. Молекулы, не имеющие водородных связей, могут попадать в пустоты ажурного льдоподобного каркаса воды. Отмечается большая прочность связи О–Н --- О, ей легче изогнуться, чем разорваться. Надо признать, что на сегодня природа и состояние водородных связей в жидкой воде изучены ещё недостаточно, и этот вопрос требует дальнейших исследований.

Различные авторы выдвинули сейчас более двух десятков моделей жидкой воды. В этих моделях рассматриваются всевозможные сочетания двух указанных выше структур, но более общую картину строения воды в настоящее время даёт подход, рассматривающий как бы в совокупности и взаимосвязи структуру, тепловое движение частиц и взаимодействие различных сил, возникающих между частицами в жидкой фазе.

История изучения гидросферы. Вода в природе.
Роль воды в геологической истории, возникновении и существовании жизни на Земле. Круговорот воды

Можно сказать, что вода – самая загадочная из всех жидкостей, существующих на Земле. Акыны и ашуги издавна воспевали её, поэты посвятили воде удивительные строки.

– Вода – одно из начал всего сущего на Земле, – говорили в древности.

– Вода – простое вещество, единое и неделимое, – считали в средние века.

– Нет, – сказал великий А. Лавуазье, – вода состоит из водорода и кислорода, её можно получить с помощью химической реакции.

– Свойства воды во многом предопределяют свойства растворов, – утверждал .

– Вы правы, но этого мало! – воскликнул С. Аррениус и создал теорию электролитической диссоциации.

Идёт время. Тысячи лет человек восхищается, любуется и наслаждается водой, а она, зародившись миллиарды лет назад, так перестроила первоначальный вид и климат Земли, что возникли условия, благоприятные для появления и развития жизни.

Некоторые учёные полагают, что с тех пор, когда первые воды, образовавшиеся на Земле, способствовали приданию нашей планете округлой формы, общее количество воды на ней не уменьшилось ни на одну каплю. В настоящее время воды на Земле не меньше, но и не больше, чем при «сотворении мира». После того как поверхность Земли покрылась первичной водой, вулканические извержения время от времени стали выбрасывать из глубин планеты огромные массы твёрдых каменистых образований. Этот процесс длился миллионы лет. И миллионы лет отдельные выбросы постепенно соединялись друг с другом, образовывая участки земной суши, что способствовало созданию определённой системы континентов на Земле, какую мы и видим в настоящее время.

Наличие воды замедляет вращение Земли каждую тысячу лет на долю секунды. Вполне вероятно, что миллиард лет назад продолжительность дня на Земле была не 24, а всего 4 часа. Скорее всего, первоначально наша планета была сгустком горячих газов, но по мере того как они остывали, а потом атомы водорода и кислорода соединялись друг с другом, образуя туманную консистенцию, этот туман стал конденсироваться и устремляться к центру планеты бесконечно идущими дождями, которые, остывая, сформировали некоторое подобие первичной, относительно твёрдой плёнки на поверхности древнего океана. Таким образом, именно вода была и остаётся главным строителем земной поверхности. Вода контролирует климат на нашей планете, обеспечивает людей пищей и огромным количеством энергии. Более того, приблизительно 4/5 веса живых существ и растений на Земле – это вода, выполняющая или обеспечивающая их самые разнообразные функции.

На Земле практически везде есть вода, только в одних местах её больше, а в других меньше. Почти вся вода находится в океанах, и только около 3 % её представляет собой подземные воды, воды рек и озер и водные пары в атмосфере. Именно эти 3 % относятся к пресным водам (35,8 млн км3), а доступны из них всего 0,3 %. Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе влагооборота.

Круговорот воды в природе исключительно разнообразен и удивителен. Последуем по этому пути, состоящему из множества звеньев, за каплей воды.

После того как такая капля попадает в корневую систему большого дерева, она начинает двигаться вверх, оставляя за собой цепочку мельчайших водяных пылинок – своих следов.

Когда эта «похудевшая капля» добирается до вершины дерева, ветер помогает ей через какое-то время испариться и уносит её вновь в небо, где затем формируется облако, в котором зарождается очередной дождь. И, поднятая ветром иногда до высоты 10 км, эта капля, послушная порывам ветра, очищенная и соединённая с миллиардами других таких капель, выпадает снова, – возможно, в этот раз на яблоневый сад на вашей даче. Но в следующий раз её судьба может быть и совершенно иной, и она как маленькая часть дождя обрушится на головы моряков, терпящих кораблекрушение, или упадёт на остров, где вообще нет пресной воды. А может быть, она окажется на наших полях, поможет прорасти зерну, которому не хватает только капли воды, чтобы начать процесс трансформации в растение.

Капля воды, после того как попадёт на поверхность земли, менее чем за минуту может снова испариться и отправиться потоками ветра в небо. Но её может ожидать и другой путь: например, она может попасть в подземные «кладовые», спрятанные глубоко под пустыней Сахара, в которых находится около км3 воды, ждущей своей дальнейшей участи. Здесь нашей капле могут потребоваться сотни лет, чтобы выбраться на поверхность и опять, в очередной раз превратившись в пар, отправиться в бесконечное путешествие по Земле.

– Вода – одно из начал всего сущего на Земле, – говорили в древности.

– Вода – простое вещество, единое и неделимое, – считали в средние века.

– Свойства воды во многом предопределяют свойства растворов, – утверждал .

– Вы правы, но этого мало! – воскликнул С. Аррениус и создал теорию электролитической диссоциации.

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы