Вода в природі та житті людини

Розділи: Екологія

Обладнання: таблиця "Кругообіг води", фізична карта світу, скляні стаканчики, предметне скло, індикаторний папір, спиртування, проби води.

Експерти - екологи: учні, які проводили науково-дослідну роботу з визначення якості водопровідної та природної води.

Характеристика води планети

Нікого з нас не дивує дощ чи падаючий сніг, гладь плавно течучої річки чи озера. Інша справа – величезні простори морів і океанів, водоспади, гігантські льодовики, що сповзають із захмарних висот, струмені гейзерів, що подібно до фонтанів, що б'ють з-під землі. Від цієї краси у будь-кого захопить дух. Але рідко хтось замислюється над тим, звідки взялися моря чи річки, дощ чи сніг, які властивості води, що постає у такому різноманітному вигляді. Вода - найзагадковіша рідина на Землі. Співаки давніх степових народів здавна оспівували її, поети присвячували їй дивовижні рядки. Навіть про краплину води написано безліч сторінок. А вчені до цього дня, як і сотні років тому, не можуть дати точної відповіді на, здавалося б, нескладне запитання: що таке вода?

Французький письменник і льотчик Антуан де Сент-Екзюпері відповів це питання так:

“Вода! У тебе немає ні смаку, ні кольору, ні запаху, тебе неможливо описати, тобою насолоджуються, не знаючи, що ти таке! Не можна сказати, що ти потрібна для життя: ти – саме життя. Ти наповнюєш нас невимовною радістю… Ти – найбільше багатство на світі.

Звідки взялася вода на нашій планеті?

Відповідь. Походження води на Землі так само неясно, як і походження самої нашої планети. Є кілька гіпотез, звідки взялася вода. Залежно від відповіді на це питання вчені розділилися на два табори – прихильників метеоритного таприхильників "гарячого" походження Землі. Перші вважають, що Земля спочатку була великим холодним твердим метеоритом, другі – що розплавленою вогненною кулею. Прихильники метеоритного походження кажуть, що вода у вигляді льодової або снігоподібної маси входила до складу того самого метеорита, який став прапрапрадідом Землі. Прибічники “гарячого” походження стверджують, що вода виділялася, як піт, з розігрітої глибинної речовини (магми) Землі у його охолодження і отвердіння (кристалізації). Вода просочилася на поверхню і скупчувалась у низинах – так поступово утворювалися моря та океани. А потім, через те, що Сонце нерівномірно нагрівало поверхню Землі, почався кругообіг води, з'явилися річки та озера тощо.

Дивлячись на фізичну карту, згадайте, яке співвідношення площ суші та Світового океану на нашій планеті.

Відповідь. Світовий океан, тобто. вода, що оточує материки та острови, займає близько 71% земної поверхні.

Коментар вчителя.Вода- найпоширеніша неорганічна сполука на нашій планеті. Основні фізичні та хімічні властивості води – не правило, а виняток у природі, хоча б у тому сенсі, сто відповідно до положення кисню в таблиці Менделєєва властивості води мають бути зовсім інші. Доведено, що вода складається з водню та кисню. Здавалося б, і з'єднання цих елементів слід залишатися газом. До речі, багато елементів, з'єднуючись із воднем, так і “надходять”. Наприклад, його з'єднання з телуром (Н2Те), селеном (Н2Sе), або сіркою (Н2S) при температурі понад 0 про С газоподібні. А вода – рідина! Всі властивості води унікальні, виняткові та аномальні. Тому через свої якості це поєднання найбільш сприятливе для життя.

Вода – основа всіх життєвихпроцесів, єдине джерело кисню у головному рушійному процесі Землі – фотосинтезі. Вода присутня Землі у водоймах, а й у повітрі, й у грунті, й у живих істотах.

Наведіть приклади вмісту води у клітинах різних організмів, їх тканинах та органах, відомі вам з курсів ботаніки, зоології, анатомії людини.

Коментар вчителя. У природному стані вода ніколи не вільна від домішок. У ній розчинені різні гази та солі, знаходяться зважені тверді частинки. В 1 л прісної води може бути до 1 г солей. Щоб довести це, проведемодосвід.

Візьмемо два чисті знежирені стекла. На одне нанесемо кілька крапель простої води (взятої з природного джерела), а на інше – дистильованої (не містить солей). Випаруємо воду зі скла за допомогою спиртування і порівняємо їх. На першому склі утворюється білий наліт, який свідчить про наявність солей. Чим він інтенсивніший, тим більше солей розчинено у воді.

Коментар вчителя. Більшість усієї води на нашій зосереджена в морях та океанах. Запас прісної води становить лише 2%. Більшість прісних вод (85 %) зосереджена у льодах полярних зон і льодовиків. Відновлення прісних вод відбувається в результаті кругообігу води.

Кругообіг води в біосфері

Коментар вчителя. З появою життя Землі кругообіг води став щодо складним, т.к. до простого явища фізичного випаровування (перетворення води на пару) додалися складніші процеси, пов'язані з життєдіяльністю живих організмів. До того ж роль людини в міру розвитку її діяльності стає дедалі більшою в цьому кругообігу.

Давайте пригадаємо, яким чином відбувається кругообіг води в біосфері?

Учніввиходить до дошки та працює за схемою. Вода випадає на поверхню Землі у вигляді опадів, що утворюються з водяної пари атмосфери. Частина опадів випаровується з поверхні і повертається в атмосферу у вигляді водяної пари. Інша частина води проникає у ґрунт, всмоктується корінням рослин, а потім пройшовши через рослини випаровується. Третя частина просочується в глибокі шари підґрунтя до водотривких горизонтів, поповнюючи підземні води. Четверта частина у вигляді поверхневого, річкового та підземного стоку стікає у водоймища, звідки також випаровується атмосферу. Остання частина використовується тваринами та споживається людиною для своїх потреб. Вся вода, що випарувалася і повернулася в атмосферу, конденсується і знову випадає як опади.

Коментар вчителя. Отже, одним з основних шляхів кругообігу води є її випаровування, після того, як вона надходить у ґрунт всмоктується корінням рослин і проходить через рослини.

Біологічне випаровування, що здійснюється рослинами для підтримки їх життєдіяльності, називаєтьсятранспірацією.

Кількість води, що виділяється в результаті транспірації, залежить від виду рослин, типу рослинних угруповань, їх біомаси, кліматичних факторів, пори року та інших умов.

Інтенсивність транспірації і маса води, що при цьому випаровується, можуть досягати досить значних величин. Наприклад, у лісових угруповань (з потужною фітомасою і великою листовою поверхнею) транспірація в цілому можна порівняти з випаром океану і нерідко навіть перевищує його. У середньому для рослинних угруповань помірного клімату транспірація становить від 2000 до 6000 м 3 води на рік.

Значення води у житті людини

Чи велике значення води в житті людини?

Відповідь. Людина п'є воду, використовує врізних виробництвах, сільському господарстві, під час виробництва електроенергії. Зараз багато країн світу відчувають нестачу прісної води, для її отримання доводиться будувати спеціальні заводи, очисні споруди.

Чинники, що визначають якість води

Забруднення природних вод

Коментар вчителя. Підзабрудненням водоймрозуміється зниження їх біосферних функцій та економічного значення в результаті надходження в них шкідливих речовин.

Основні джерела забруднення:

Нафта та нафтопродукти
Тяжкі метали (ртуть, свинець, цинк, кадмій, марганець, мідь та ін.)
Радіоактивні елементи
Отрутохімікати
Стоки тваринницьких ферм

Повідомлення 1-го учня:

Тривогу світового співтовариства спричиняє забруднення світового океану. Щорічно до тихого океану потрапляє понад 9 млн т відходів, до Атлантичного – понад 30 млн т. У Світовий океан щорічно надходить 13 – 14 млн т нафтопродуктів. Одна крапля нафти покриває 20 м 2 поверхні; за даними космічної зйомки, близько 30% поверхні світового океану покрито нафтовою плівкою.

Повідомлення 2-го учня:

На території України 24 тис. підприємств викидають шкідливі речовини у водоймища. Якість води основних великих річок України оцінюється як незадовільна. Це пов'язано з незадовільною роботою очисних споруд через технічну відсталість і малу потужність або їх відсутність. Близько 80% стічних вод, що скидаються підприємствами в річки, не піддається очищенню. У воду потрапляють надлишки добрив з полів, що викликають евтрофікацію водойм: змінюється хімічний склад води, бурхливо розростаються водорості, порушується біологічний кругообіг речовин.

Чи є на території України чистіводоймища?

Відповідь. до найчистіших водойм у Укаїни, а й у Землі належить знаменитий Байкал – величезне сибірське озеро, містять 1/5 частина всіх світових запасів поверхневих прісних вод. Він існує понад 20 млн років і зберігає дуже низький рівень мінералізації. Одна з найчистіших річок, що вирізняються високою прозорістю води – Ангара. Вона бере початок у Байкалі і тече на значному протязі кам'яним ложем.

Забруднення води на території Норильського промислового району

Який стан природних вод біля Норильського промислового району?

Повідомлення експерта – еколога:

Озера, якими ще зовсім недавно славився Таймир, зараз потребують захисту. Стічні викиди в річки занапастили їх мешканців, а деякі озера просто перетворилися на резервуар для промислових відходів. У жахливому стані знаходяться річки Купець, Налідна, а річка Щуча стала каналізаційним стоком АТ “Норільська гірська компанія”. Навіть були проекти Щучю закрити й у гирлі, на виході збудувати очисні споруди.

В озері Пясине сконцентрована у вигляді опадів вся таблиця Менделєєва.

Споживання води Норильським промисловим районом (НПР) досягло нині великих обсягів, але з споживанням зростає кількість стічних вод. Теплі стічні води від підприємств теплоенергетики змінюють температурний режим тих водоймах, куди вони зливаються.

Коментар вчителя. Але найбільше турбує мешканців НПР, яку воду ми п'ємо, і звідки вона береться. У Норильську вода надходить з річки Норильської Єргландського родовища підземних вод, Талнах живиться водою з Талнахського підземного водозабору та річки Норилки.

Через техногенне забруднення фтором, бором, важкими металами погіршується.санітарний стан та підземних джерел водопостачання. Природно, забруднення природних вод безпосередньо впливає на якість питної води, що йде в наші квартири.

Чи можна пити воду з-під крана? Щоб відповісти на це запитання, ми вислухаємо повідомлення наших дослідників, які провели наукову роботу щодо визначення якості питних джерел Норильського промислового району.

Повідомлення експертів – екологів:

1-й експерт: Для аналізу питних джерел були обрані - водопровідна вода, взята в квартирі м. Норильська (проба № 2), водопровідна вода, взята в школі, розташованій в ж/м Оганер (проба № 3), негазована природна їдальня та вода “Північне сяйво”, що видобувається з Артезіанських свердловин і проходить всі стадії багатоступінчастої очистки, та додаткового очищення бактерицидної ультрафіолетової лампи (проба № 4). Як контрольна проба взята дистильована вода, що не містить іони (проба № 1).

Первинна оцінка якості води проводилася визначенням її органолептичних характеристик. Органолептичні характеристики води визначаються за допомогою органів зору (каламутність, кольоровість) та нюху (запах). Незадовільні органолептичні властивості опосередковано свідчать про забруднення води. Кислотність води визначалася значенням водневого показника (рН), який для природних вод зазвичай має значення 65-85.

Якість води значною мірою визначається концентрацією розчинених у ній мінеральних солей. Наявність розчинених у воді мінеральних солей визначали методами аналітичної хімії.

В результаті проведених досліджень було виявлено незадовільну органолептичну характеристику водопровідної води м. Норильська та Оганера. Інтенсивність запаху у пробах№2 і №3 була чітко виражена, легко помічалася і викликала несхвальний відгук. За характером запах у пробі №2 був хлорним, а пробі №3 вловлювалися продукти корозії труб. Не викликала і схвальних результатів кольоровість водопровідної води (слабко жовта і слабо бура відповідно), а також каламутність (слабко каламутна) та смак (присмак хлору та присмак металу). Реакція середовища (рН) у всіх пробах була нейтральною – 6,5.

Дослідження природної столової води “Північне сяйво”, дало лише позитивні органолептичні характеристики та відсутність забруднюючих речовин, що було підтверджено потім сертифікатом якості та гігієнічним висновком цієї питної води.

Провівши дослідження водопровідної води та порівнюючи її з альтернативним питним джерелом, яким є природна їдальня вода “Північне сяйво”, ми дійшли наступних висновків:

Водопровідна вода м. Норильська і ж/к Оганер, де розташовується школа за своїми органолептичними показниками, а також наявності різних іонів, у тому числі і забруднюючих, не відповідає якості, а значить, не може бути використана у вигляді питної.

Альтернативою водопровідною водою може служити питна природна вода, що видобувається з артезіанських свердловин і проходить усі стадії багатоступінчастої очистки, а також додаткового очищення бактерицидної ультрафіолетової лампи.

Підручник О.О. Криксунов, В.В. Пасічник “Екологія. 10-11 клас”, “Дрофа”, 2000