Σχολικά Έργα για Θεραπείες Καθαρισμού Νερού

Εάν πίνετε νερό που δεν έχει περάσει από διαδικασία καθαρισμού - «ακατέργαστο νερό» - κινδυνεύετε να προσβληθείτε από ασθένειες που οφείλονται σε νερό που προέρχονται από βακτήρια όπως το Escherichia coli (E. coli) και παράσιτα όπως η giardia. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο καθαρισμός του νερού είναι απαραίτητος για όλους και καθιστά τις ιδέες του έργου καθαρισμού του νερού μια ιδιαίτερα καλή επιλογή για μια έκθεση σχολικής επιστήμης ή παρουσίαση. Αλλά πριν πηδήξετε σε ένα έργο, είναι καλύτερο να μάθετε τα βασικά για το γιατί πρέπει να καθαριστεί το νερό, το διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους μπορεί να γίνει και ποιες είναι οι επιλογές σας για μια "μέθοδο καθαρισμού του νερού" έργο.

Εν ολίγοις, πρέπει να καθαρίσετε το νερό, ώστε να είστε σίγουροι ότι είναι ασφαλές να πίνετε. Οι κύριοι κίνδυνοι στο νερό είναι τα παράσιτα, τα βακτήρια, οι ιοί και οι χημικοί ρύποι, τα φυσικά τοξικά αλλά και τοξικά μέταλλα όπως ο μόλυβδος ή οι χημικές ουσίες από τον άνθρωπο. Το μη επεξεργασμένο νερό θα έχει πιθανώς και πολύ χονδροειδή.

Τα δύο πιο σημαντικά παράσιτα που βρίσκονται στο νερό προέρχονται από κόπρανα. Αυτό είναι σωστό - εάν πίνετε νερό από φυσικές πηγές χωρίς να το επεξεργαστείτε, θα πίνετε και λίγο κακά. Αυτό δεν είναι μόνο ακαθάριστο. είναι η κύρια πηγή κινδύνου όταν πρόκειται για μη επεξεργασμένο νερό.

Το Giardia είναι ένα παράδειγμα και βρίσκεται ουσιαστικά σε κάθε σώμα νερού στις ΗΠΑ, προερχόμενο από ανθρώπινα και ζωικά κόπρανα. Εάν μολυνθείτε με giardia, θα προκαλέσει διάρροια, αέρια και οδυνηρές κράμπες στο στομάχι, οι οποίες ξεκινούν περίπου δύο ή τρεις ημέρες μετά την έκθεσή σας. Σε γενικές γραμμές, αυτό δεν θα οδηγήσει σε μακροπρόθεσμα προβλήματα, αλλά μπορεί να συμβεί αν είστε ανοσοκατασταλμένοι.

Το άλλο μεγάλο παράσιτο είναι το cryptosporidium, το οποίο προσβάλλει σχεδόν 750.000 Αμερικανούς κάθε χρόνο. Αυτό είναι παρόμοιο με το giardia στο ότι χρειάζονται περίπου δύο έως τρεις ημέρες για να εμφανιστούν τα συμπτώματα και γενικά οδηγεί σε διάρροια και κράμπες στο στομάχι. Ωστόσο, το "crypto" (όπως λέγεται συχνά) μπορεί να οδηγήσει σε πιο σοβαρά προβλήματα, όπως παγκρεατικά συμπτώματα, συμπτώματα που μοιάζουν με χολέρα σε ανοσοκατασταλμένα άτομα και ακόμη πιθανώς οδηγούν σε θάνατο για άτομα που πάσχουν από AIDS. Το Giardia αφαιρείται εύκολα με φίλτρα ή επεξεργασία ιωδίου, αλλά η κρυπτογράφηση δεν σταματά από τα περισσότερα φίλτρα και χρειάζεται επεξεργασία με διοξείδιο του χλωρίου ή βρασμό για απομάκρυνση από το νερό.

Πολλοί τύποι βακτηρίων μπορεί να υπάρχουν στο ωμό νερό, αλλά Ε Το coli είναι το πιο κοινό. Αυτό μπορεί να προκαλέσει διάρροια, κράμπες, ναυτία και έμετο, καθώς και να παραμείνετε καλά ενυδατωμένοι, μπορεί να χρειαστείτε αντιβιοτικά σε σοβαρές περιπτώσεις. Οι πιο συνηθισμένες επεξεργασίες νερού αφαιρούν το E. κόλι και άλλα βακτήρια από το νερό, ωστόσο.

Όσον αφορά τους ιούς, η ηπατίτιδα Α είναι ο κύριος κίνδυνος από μολυσμένο νερό. Μπορεί να χρειαστούν εβδομάδες για να εμφανιστούν συμπτώματα, τα οποία είναι παρόμοια με αυτά που συζητήθηκαν παραπάνω, εκτός από πόνο στις αρθρώσεις, κράμπες, πυρετό και κίτρινο δέρμα εκτός από τη συνηθισμένη διάρροια και έμετο. Μπορείτε να πάρετε ένα εμβόλιο εάν ταξιδεύετε κάπου που δεν μεταχειρίζεται καλά το νερό τους, αλλά εάν μολυνθείτε, η κύρια συμβουλή είναι να πίνετε πολλά υγρά και θα είστε εντάξει σε λίγες μέρες. Επεξεργασία νερού με ιώδιο, διοξείδιο του χλωρίου ή απλά βράζοντας το νερό συνήθως σας προστατεύει από ιούς στο νερό.

Τέλος, ένα τεράστιο φάσμα χημικών ουσιών θα μπορούσε να υπάρχει στο νερό που δεν έχει υποστεί επεξεργασία και μπορεί να προκαλέσει παρόμοια ευρύ φάσμα συμπτωμάτων, αν και ως συνήθως η διάρροια, η ναυτία, οι κράμπες και παρόμοια συμπτώματα είναι τα περισσότερα πιθανός. Μπορείτε να τα φιλτράρετε χρησιμοποιώντας εξάτμιση, αλλά πολλές άλλες μέθοδοι (ή ακόμα καλύτερα, ένας συνδυασμός μεθόδων) μπορούν να τις ξεφορτωθούν επίσης.

Επομένως, εκτός εάν είστε ανοσοποιημένοι, πιθανότατα δεν θα υποφέρετε από σοβαρά συμπτώματα από το πόσιμο νερό χωρίς θεραπεία, αλλά εκτός εάν θέλετε μια δυσάρεστη εβδομάδα περίπου διάρροια και κράμπες, θα πρέπει πάντα περιποιηθείτε το νερό σας.

Υπάρχουν διαφορετικές προσεγγίσεις που θα μπορούσατε να διερευνήσετε ή να δοκιμάσετε για ένα έργο «μεθόδων καθαρισμού του νερού». Μπορούν όμως να χωριστούν σε αρκετά απλές ομάδες: βρασμός ή απόσταξη, διήθηση και διάφορες χημικές επεξεργασίες.

Το βρασμό είναι αναμφίβολα η απλούστερη μέθοδος καθαρισμού του νερού, αν και χρειάζεστε μια πηγή θερμότητας για να το κάνετε και χρειάζεται λίγο χρόνο για να κρυώσει το νερό, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Ωστόσο, ο βρασμός είναι μια πολύ αποτελεσματική μέθοδος καθαρισμού και χρειάζεται μόνο τρία λεπτά έντονης βρασμού για την απομάκρυνση του κινδύνου από βακτήρια, παράσιτα και ιούς στο νερό. Η κύρια πρόκληση, υπό την προϋπόθεση ότι έχετε τον κατάλληλο εξοπλισμό, είναι η αποφυγή της επαναμόλυνσης μετά τον καθαρισμό του νερού.

Η απόσταξη μοιάζει πολύ με το βρασμό, αλλά απαιτεί λίγο περισσότερο εξοπλισμό και είναι γενικά πιο αποτελεσματική στην απομάκρυνση των ρύπων. Ρυθμίζετε το νερό να βράζει και συλλέγετε τον ατμό καθώς συμπυκνώνεται. Αυτό αφήνει πίσω τους περισσότερους ρύπους, αν και αξίζει να σημειωθεί ότι τυχόν μολυσματικές ουσίες με σημεία βρασμού κάτω από εκείνη του νερού (στους 100 βαθμοί Κελσίου / 212 βαθμοί Φαρενάιτ σε επίπεδο θάλασσας) θα εξακολουθούν να υπάρχουν στο συμπυκνωμένο νερό, πιθανώς με μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από πριν. Άλλα μειονεκτήματα είναι η χρονοβόρα φύση της διαδικασίας και το γεγονός ότι γενικά απαιτεί πολύ ενέργεια για να είναι οικονομικά βιώσιμη στην επεξεργασία νερού μεγάλης κλίμακας.

Η διήθηση είναι μια άλλη εννοιολογικά απλή προσέγγιση στον καθαρισμό του νερού, αλλά δεν είναι τόσο απλή όσο νομίζετε. Η βασική ιδέα είναι ότι με το να πιέζουμε το νερό μέσα από μικρούς χώρους, οι μολυσματικές ουσίες που δεν μπορούν να χωρέσουν αφήνονται πίσω. Είναι αρκετά οικονομικό, επειδή σπατάλη πολύ λίγο νερό στη διαδικασία και δεν χρησιμοποιεί πολλή ενέργεια. Πολλά διαφορετικά φίλτρα είναι διαθέσιμα και οι μολυσματικές ουσίες που μπορούν να αφαιρέσουν εξαρτάται από το μέγεθος του πλέγματος. Η συντριπτική πλειονότητα των φίλτρων δεν μπορεί να απομακρύνει ιούς που μεταδίδονται στο νερό και τα περισσότερα από αυτά είναι αρκετά ογκώδη, επομένως θα ήταν δύσκολο να μεταφερθούν. Το ίδιο το φίλτρο πρέπει επίσης να είναι καθαρό, και όπως με πολλές μεθόδους, το νερό θα μπορούσε εύκολα να μολυνθεί ξανά μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας.

Οι χημικές θεραπείες εξαρτώνται από τις χημικές αντιδράσεις για την απομάκρυνση των μολυσματικών ουσιών από το νερό και διαφορετικές χημικές ουσίες είναι πιο αποτελεσματικές για διαφορετικούς μολυσματικούς παράγοντες. Το ιώδιο είναι μία από τις παλαιότερες προσεγγίσεις στον χημικό καθαρισμό του νερού και τα δισκία ή τα διαλύματα που το περιέχουν είναι γενικά αποτελεσματικά στην εξουδετέρωση βακτηρίων και ιών που υπάρχουν στο νερό. Ωστόσο, το ιώδιο γίνεται κίτρινο νερό και αφήνει μια δυσάρεστη γεύση και οσμή. Επιπλέον, λειτουργεί πραγματικά μόνο σε νερό που είναι ήδη διαυγές (οπότε ίσως απαιτείται διήθηση πρώτα). Το νερό που θα υποστεί επεξεργασία δεν μπορεί να είναι κρύο Για παράδειγμα, το νερό πρέπει να είναι στους 21 C / 68 F για να αφαιρεθεί το giardia με ιώδιο.

Το χλώριο είναι η ευρύτερα χρησιμοποιούμενη χημική επεξεργασία νερού στον κόσμο και διατίθεται με τη μορφή δισκίων, υγρών και κόκκων. Παρόλο που είναι αποτελεσματικό, πρέπει να αντιμετωπιστεί προσεκτικά και αφήνει μια δυσάρεστη γεύση στο το νερό που προκύπτει, μοιάζει πολύ με το ιώδιο - αλλά όπως μπορείτε να περιμένετε, έχει λίγο σαν να πίνετε πισίνα νερό. Εναλλακτικές λύσεις όπως το διχλωροϊσοκυανουρικό νάτριο (NaDCC) απελευθερώνουν ελεύθερο χλώριο, αλλά το χημικό μείγμα είναι ασφαλέστερο χειριστείτε και δεν αφήνετε μια γεύση στο νερό, οπότε αυτές είναι οι πιο συνηθισμένες επιλογές για τον καθαρισμό του νερού δισκία.

Σε γενικές γραμμές, τα συστήματα καθαρισμού νερού αποτελούνται από πολλά συστατικά για να διασφαλίσουν ότι το νερό που προκύπτει είναι ασφαλές για κατανάλωση και καθαρό γεύση. Ο αερισμός είναι συχνά το πρώτο στάδιο, επιτρέποντας σε τυχόν αέρια που παγιδεύονται στο νερό να διαφύγουν, ακολουθούμενο από πήξη, όπου βρωμιά και άλλες στερεές ύλες κολλάνε μαζί για να τα καταστήσουν ευκολότερα στην απομάκρυνση και την καθίζηση, όπου τα σωματίδια σταδιακά βυθίζονται και διαχωρίζονται από το νερό υπό την επίδραση του βαρύτητα. Μετά από αυτό, το νερό φιλτράρεται για να διαχωρίσει τα πήγματα (floc) υλικά, και τέλος, η χημική επεξεργασία διασφαλίζει την ασφάλεια από μικροοργανισμούς. Εάν θέλετε να δημιουργήσετε ένα μοντέλο εργασίας μιας μονάδας καθαρισμού νερού, αυτά τα στάδια θα πρέπει να ενσωματωθούν στη διαδικασία σας.

Μία από τις καλύτερες και ευκολότερες ιδέες του έργου καθαρισμού νερού είναι η δημιουργία ενός συστήματος φιλτραρίσματος με άμμο για το νερό. Αυτό είναι αρκετά εύκολο για τα αντικείμενα που πιθανότατα έχετε γύρω από το σπίτι. Πάρτε δύο άδεια μπουκάλια σόδας 2 λίτρων - ένα από τα οποία κόβετε στα μισά - ένα φίλτρο καφέ ή χαρτί φίλτρου, κάποια ψιλή άμμο και χονδροειδή άμμο, μερικά μικρά βότσαλα, δύο κουτάλια, δύο φλιτζάνια, ένα ποτήρι 1 λίτρου, μια λαστιχένια ταινία και ένα δείγμα βρώμικου νερού (είτε συλλέγεται είτε κατασκευάζεται με βρωμιά και συνηθισμένο νερό βρύσης). Η λήψη θειικού καλίου αργιλίου (στυπτηρία) είναι χρήσιμη επειδή πήζει το ίζημα στο δείγμα. Εάν έχετε ενεργοποιήσει τον άνθρακα, αυτό μπορεί να αφαιρέσει πρόσθετα συστατικά μέσω χημικών αντιδράσεων.

Η βασική αρχή ενός συστήματος καθαρισμού νερού με άμμο είναι αυτή του συστήματος διήθησης: Με την αποστολή του νερού μέσω του λεπτό υλικό, οι ρυπαντές που υπάρχουν σε αυτό θα παγιδευτούν και δεν θα καταλήξουν στο νερό που βγαίνει από την άλλη πλευρά. Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιείτε το πάνω μισό μπουκάλι σόδας 2 λίτρων ως φίλτρο. Βάλτε ένα φίλτρο καφέ (ή χαρτί φίλτρου) πάνω από το στόμα της φιάλης, χρησιμοποιώντας το λαστιχένιο λουρί για να το κρατήσετε στη θέση του, γυρίζοντάς το ανάποδα έτσι ώστε το κομμένο τμήμα να δείχνει προς τα πάνω. Εάν έχετε ενεργοποιήσει τον άνθρακα, προσθέστε μια ίντσα περίπου στο κάτω μέρος και, στη συνέχεια, προσθέστε μερικές ίντσες από χαλίκι ή μικρά βότσαλα. Τώρα προσθέστε λίγο χοντρό άμμο πάνω από αυτό, και λίγο ψιλή άμμο πάνω από αυτό, πυροβολώντας συνολικά 3 έως 4 ίντσες άμμου. Τοποθετήστε αυτό - το στόμα προς τα κάτω - πάνω από το ποτήρι σαν χωνί.

Βάλτε το βρώμικο νερό σας στο άκοπο μπουκάλι σόδας, βιδώνοντας το καπάκι και ανακινήστε το υγρό για μισό λεπτό για να το αερίσετε. Ρίξτε το στο κάτω μισό του κομμένου μπουκαλιού και προσθέστε μια κουταλιά της σούπας στυπτηρία αν έχετε λίγο, ανακατεύοντας για πέντε λεπτά. Αφήστε το νερό για περίπου 20 λεπτά, αφήνοντας το πήγμα να βυθιστεί. Ενώ το κάνετε αυτό, τρέξτε απαλά 2 λίτρα καθαρού νερού της βρύσης μέσω του συστήματος φίλτρου σας, προσέχοντας να μην ενοχλείτε την άμμο στην κορυφή. Αυτό θα πάρει λίγο χρόνο, αλλά προετοιμάζει το φίλτρο σας για να λειτουργεί με το βρώμικο νερό. Αδειάστε το ποτήρι όταν χρειάζεται και αφού το κάνετε και το βρώμικο νερό έχει διαχωριστεί εν μέρει, μπορείτε να το τρέξετε μέσω του φίλτρου.

Συγκρίνετε το φιλτραρισμένο νερό με ένα δείγμα του αρχικού νερού της λίμνης. Πόσο καλά έχει καθαριστεί;

• Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι χωρίς χημική επεξεργασία νερού (ακόμη και αν χρησιμοποιείτε φίλτρο άνθρακα), είναι απίθανο το νερό να είναι απολύτως ασφαλές για κατανάλωση. Απλά ελέγξτε το οπτικά - μην το δοκιμάσετε!

Το έργο στην τελευταία ενότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ένα πείραμα καθαρισμού νερού επιστημονικής έκθεσης αρκετά εύκολα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικές τεχνικές διήθησης σε δείγματα του ίδιου βρώμικου νερού και να συγκρίνετε τα αποτελέσματα. Για παράδειγμα, μπορείτε να δοκιμάσετε το έργο με τη μέθοδο που περιγράφεται παραπάνω και να το συγκρίνετε με ένα εμπορικά διαθέσιμο σύστημα φιλτραρίσματος νερού ή μπορείτε διερευνήστε τη διαφορά συγκεκριμένα συστατικά του συστήματος φιλτραρίσματος, για παράδειγμα, συγκρίνοντας το τελικό αποτέλεσμα με και χωρίς την προσθήκη στυπτηρίας. Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε κάτι σαν σφουγγάρι ή ρύζι για ένα φίλτρο αντί για άμμο και χαλίκι, και θα λειτουργήσει επίσης;

Η καλύτερη ιδέα για ένα πείραμα καθαρισμού νερού για το γυμνάσιο, ή απλά ένα έργο, θα ήταν να συγκρίνουμε τις διαφορετικές προσεγγίσεις για τον καθαρισμό του νερού. Θα μπορούσατε εύκολα να δοκιμάσετε διάφορες μεθόδους, με το βρασμό, τη διήθηση και τη χημική επεξεργασία να είναι αρκετά εύκολο στη δοκιμή. Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα σύστημα φιλτραρίσματος άμμου όπως αυτό που περιγράφηκε παραπάνω ή ένα εμπορικά διαθέσιμο και μπορείτε να βρείτε και δισκία καθαρισμού νερού.

Μια απλή προσέγγιση σε ένα έργο θα ήταν να πάρουμε ένα δείγμα βρώμικου νερού - χρησιμοποιώντας το ίδιο νερό για όλες τις δοκιμές, για να ελαχιστοποιήσουμε τις μεταβλητές - και προσπαθώντας να το καθαρίσουμε χρησιμοποιώντας κάθε μέθοδο. Ελέγξτε την αποτελεσματικότητα των διαφορετικών προσεγγίσεων χρησιμοποιώντας ένα κιτ δοκιμής πόσιμου νερού στο σπίτι, εάν θέλετε να είστε όσο το δυνατόν πιο επαγγελματικοί. Ωστόσο, θα μπορούσατε επίσης να ελέγξετε οπτικά το νερό για σαφήνεια και να δοκιμάσετε βακτήρια χρησιμοποιώντας ένα τρυβλίο Petri και ένα μέσο ανάπτυξης, όπως μια φέτα βραστή πατάτα. Βάλτε λίγο πατάτα σε κάθε τρυβλίο Petri και προσθέστε μια σταγόνα νερό από κάθε μέθοδο καθαρισμού, μαζί με ένα μη φιλτραρισμένο δείγμα και ένα καθαρό δείγμα νερού βρύσης για χρήση ως μάρτυρα. Σημειώστε ανάλογα κάθε πιάτο, καλύψτε τα και αφήστε το για λίγες μέρες για να δώσει την ευκαιρία στα βακτήρια να αναπτυχθούν.

Ποια μέθοδος ήταν η πιο αποτελεσματική; Θα μπορούσατε να συνδυάσετε μία ή περισσότερες μεθόδους για να έχετε ένα καλύτερο αποτέλεσμα; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των διαφορετικών προσεγγίσεων;