Ako pijete vodu koja nije prošla postupak pročišćavanja - "sirovu vodu" - riskirate zarazu vodenim bolestima koje potječu od bakterija poput Escherichia coli (E. coli) i paraziti poput giardije. Zbog toga je pročišćavanje vode neophodno svima, a ideje za projekte pročišćavanja vode čine posebno dobrim izborom za školski sajam znanosti ili prezentaciju. No, prije nego što uskočite u projekt, najbolje je naučiti osnove zašto vodu treba pročišćavati različite načine na koje se to može učiniti i koje su vaše mogućnosti za "metodu pročišćavanja vode" projekt.
Zašto bismo vodu trebali pročišćavati prije nego što je popijemo?
Ukratko, vodu morate pročistiti kako biste bili sigurni da je sigurna za piće. Glavni rizici u vodi su paraziti, bakterije, virusi i kemijska onečišćenja, prirodni, a opet toksični metali poput olova ili kemikalija koje stvara čovjek. I neočišćena voda vjerojatno će imati prilično grozan okus.
Dva najvažnija parazita koja se nalaze u vodi potječu iz izmeta. Točno - ako pijete vodu iz prirodnih izvora, a da je ne tretirate, popit ćete i malo kake. Ovo nije samo bruto; to je glavni izvor rizika kada je u pitanju nepročišćena voda.
Giardia je jedan od primjera i nalazi se u osnovi u svim vodenim tijelima SAD-a koji dolaze iz fekalija ljudi i životinja. Ako se zarazite giardiom, to će uzrokovati proljev, plinove i bolne grčeve u želucu, koji počinju otprilike dva ili tri dana nakon što ste izloženi. Općenito govoreći, to neće dovesti do dugoročnih problema, ali može ako ste imunosuprimirani.
Drugi glavni parazit je kriptosporidij koji svake godine pogađa gotovo 750 000 Amerikanaca. To je slično giardiji po tome što su potrebna otprilike dva do tri dana da se simptomi pokažu, a obično dovodi do proljeva i grčeva u želucu. Međutim, "kripto" (kako se često naziva) može dovesti do ozbiljnijih problema, poput simptoma gušterače, simptomi slični koleri kod imunosupresiranih ljudi, a možda čak i dovode do smrti ljudi koji pate od AIDS-a. Giardiju je lako ukloniti filtrima ili jodom, ali kripto ne zaustavlja većina filtara i treba je ukloniti iz vode klorom dioksidom ili prokuhati.
Mnoge vrste bakterija mogu biti prisutne u sirovoj vodi, ali E. coli je najčešći. To može uzrokovati proljev, grčeve, mučninu i povraćanje, a osim što ćete ostati dobro hidratizirani, u ozbiljnim će vam slučajevima možda trebati antibiotici. Najčešći tretmani vodom uklanjaju E. coli i druge bakterije iz vode.
Što se tiče virusa, hepatitis A je glavni rizik od kontaminirane vode. Mogu proći i tjedni da se pojave simptomi koji su slični onima gore spomenutim, osim bolova u zglobovima, grčeva, vrućice i žute kože uz uobičajeni proljev i povraćanje. Možete dobiti cjepivo ako putujete negdje koje njihovu vodu ne tretira temeljito, ali ako se zarazite, glavni savjet je da pijete puno tekućine i za nekoliko ćete dana biti u redu. Obrada vode jodom, klorovim dioksidom ili jednostavnim ključanjem vode obično vas štiti od virusa u vodi.
Napokon, ogroman raspon kemikalija mogao bi biti prisutan u neočišćenoj vodi, a oni mogu uzrokovati slično širok spektar simptoma, iako je kao i obično proljeva, mučnine, grčeva i sličnih simptoma najviše Vjerojatno. Možete ih filtrirati pomoću isparavanja, ali i mnoge druge metode (ili još bolje kombinacija metoda) mogu ih se riješiti.
Dakle, ako niste imunološki ugroženi, vjerojatno nećete trpjeti ozbiljne simptome zbog pijenja neliječene vode, ali ako ne želite neugodan tjedan dana proljeva i grčeva, trebali biste stalno počastite se vodom.
Koje su metode pročišćavanja?
Postoje različiti pristupi koje biste mogli istražiti ili testirati za projekt "metode pročišćavanja vode". Ipak se mogu podijeliti u prilično jednostavne skupine: vrenje ili destilacija, filtriranje i razni kemijski tretmani.
Prokuhavanje je nesumnjivo najjednostavnija metoda pročišćavanja vode, iako vam za to treba izvor topline, a potrebno je neko vrijeme da se voda ohladi kako bi se zapravo mogla koristiti. Međutim, ključanje je vrlo učinkovita metoda pročišćavanja i potrebne su samo tri minute snažnog vrenja kako bi se uklonio rizik od bakterija, parazita i virusa u vodi. Glavni izazov, pod uvjetom da imate odgovarajuću opremu, je sprečavanje ponovnog onečišćenja nakon što je voda pročišćena.
Destilacija je vrlo slična vrenju, ali zahtijeva malo više opreme i općenito je učinkovitija u uklanjanju onečišćenja. Stavite vodu da ključa i skupljate paru dok se kondenzira. To ostavlja iza sebe većinu onečišćenja, premda vrijedi napomenuti da bilo koja onečišćenja s vrelištem ispod temperature vode (na 100 Celzijevih stupnjeva / 212 stupnjeva Fahrenheita na razini mora) i dalje će biti prisutna u kondenziranoj vodi, vjerojatno s većim koncentracijama od prije. Ostale nedostatke su dugotrajna priroda procesa i činjenica da mu je općenito potrebno previše energije da bi bio ekonomski održiv u velikom tretmanu vode.
Filtracija je još jedan konceptualno jednostavan pristup pročišćavanju vode, ali nije baš tako jednostavan kao što možda mislite. Osnovni koncept je da se tjeranjem vode kroz male prostore zagađivači koji se ne mogu ukloniti ostave iza sebe. Prilično je ekonomično, jer se pritom troši vrlo malo vode i ne troši puno energije. Dostupno je mnogo različitih filtara, a onečišćenja koja su sposobni ukloniti ovise o veličini mreže. Velika većina filtara ne može ukloniti viruse koji se prenose vodom, a većina ih je prilično glomazna pa bi ih bilo teško nositi. Sam filter također mora biti čist, a kao i kod mnogih metoda, voda bi se mogla lako kontaminirati nakon završetka postupka.
Kemijski postupci ovise o kemijskim reakcijama uklanjanja onečišćenja iz vode, a različite su kemikalije učinkovitije za različite onečišćenja. Jod je jedan od najstarijih pristupa kemijskom pročišćavanju vode, a tablete ili otopine koje ga sadrže općenito su učinkovite u neutraliziranju bakterija i virusa prisutnih u vodi. Međutim, jod postaje žuto u vodi i ostavlja neugodan okus i miris. Osim toga, stvarno djeluje samo na vodi koja je već prozirna (pa je možda prije potrebna filtracija). Voda koja se tretira također ne može biti hladna; na primjer, voda mora biti na 21 C / 68 F da bi se giardije uklonile jodom.
Klor je najšire korištena kemijska obrada vode na svijetu, a dostupan je u obliku tableta, tekućina i granula. Iako je učinkovit, njime se mora pažljivo rukovati, a u njemu se ostavlja neugodan okus nastala voda, slično jodu, ali kao što ste mogli očekivati, pomalo ima okus poput bazena za piće voda. Alternative poput natrijevog dikloroizocijanurata (NaDCC) oslobađaju slobodni klor, ali kemijska smjesa je sigurnija za ručka i ne ostavlja okus u vodi, pa su ovo najčešći izbori za pročišćavanje vode tablete.
Općenito govoreći, sustavi za pročišćavanje vode sastoje se od više komponenata kako bi se osiguralo da je dobivena voda sigurna za piće i čistog okusa. Prozračivanje je često prva faza, koja omogućuje ispuštanju plinova zarobljenih u vodi, nakon čega slijedi koagulacija, gdje se prljavština i ostale čvrste materije lijepe zajedno kako bi ih bilo lakše ukloniti i taloženje, gdje se čestice postupno tonu i odvajaju od vode pod utjecajem gravitacija. Nakon toga, voda se filtrira kako bi se odvojili koagulirani (flok) materijali, i konačno, kemijska obrada osigurava sigurnost od mikroorganizama. Ako želite stvoriti djelotvorni model postrojenja za pročišćavanje vode, ove bi faze trebale biti ugrađene u vaš postupak.
Kako vodu pročišćavate pijeskom?
Jedna od najboljih i najlakših projektnih ideja za pročišćavanje vode je stvaranje sustava za filtriranje vode na bazi pijeska. To je dovoljno jednostavno učiniti s predmetima koje vjerojatno imate u kući. Nabavite dvije prazne boce soda od 2 litre - jednu ste prepolovili - filtar za kavu ili filter papir, malo sitnog pijeska i krupnog pijeska, neke male kamenčići, par žlica, dvije šalice, čaša od 1 litre, gumica i uzorak prljave vode (sakupljene ili izrađene od nečistoće i obične voda iz pipe). Dobivanje malo aluminij-kalijevog sulfata (stipsa) korisno je jer koagulira talog u uzorku. Ako imate aktivni ugljen, to kemijskim reakcijama može ukloniti dodatne komponente.
Osnovni princip sustava za pročišćavanje vode s pijeskom je onaj sustava za filtriranje: slanjem vode kroz fini materijal, onečišćenja koja su u njemu zarobit će se i neće završiti u vodi koja izlazi s druge strane. U ovom projektu gornju polovicu boce soda od 2 litre koristite kao filtar. Stavite filtar za kavu (ili filtrirni papir) preko usta vrha boce, koristeći gumenu traku da ga zadrži na mjestu, okrećući ga naopako tako da je izrezani dio usmjeren prema gore. Ako ste aktivirali ugljen, dodajte na centimetar otprilike centimetar od dna, a zatim dodajte nekoliko centimetara šljunka ili sitnih kamenčića. Sad na to dodajte malo krupnog pijeska, a povrh toga malo sitnog pijeska, pucajući ukupno za 3 do 4 inča pijeska. Postavite ovo - usta dolje - na vrh čaše poput lijevka.
Stavite svoju prljavu vodu u nerezanu bočicu sode, zavrnite poklopac i protresite tekućinu pola minute da se prozrači. Izlijte ga u donju polovicu izrezane boce i dodajte žlicu stipsa ako ih imate, miješajući pet minuta. Ostavite vodu oko 20 minuta, dopuštajući koaguliranom sedimentu da tone. Dok to radite, nježno prođite kroz sustav filtra 2 litre čiste vode iz slavine, pazeći da ne ometate pijesak na vrhu. To će potrajati, ali priprema vaš filter za rad s prljavom vodom. Ispraznite čašu kad trebate, a nakon što to učinite i prljava voda djelomično se odvoji, možete je provući kroz filtar.
Usporedite filtriranu vodu s uzorkom izvorne vode u ribnjaku. Koliko je dobro pročišćen?
Upozorenja
Važno je napomenuti da bez kemijske obrade vode (čak i ako ste koristili filtar ugljena), malo je vjerojatno da će voda biti potpuno sigurna za piće. Samo ga vizualno pregledajte - nemojte ga okusiti!
Kako napraviti eksperiment s filtrom za vodu?
Projekt u zadnjem odjeljku može se vrlo lako koristiti za eksperiment pročišćavanja vode na znanstvenom sajmu. Možete koristiti različite tehnike filtriranja na uzorcima iste prljave vode i usporediti rezultate. Na primjer, možete isprobati projekt gore opisanom metodom i usporediti ga s komercijalno dostupnim sustavom za filtriranje vode ili biste mogli istražiti razlike u komponentama sustava filtracije, na primjer, uspoređujući krajnji rezultat sa i bez dodatka stipsa. Možete li umjesto pijeska i šljunka za filtar upotrijebiti nešto poput spužve ili riže, a hoće li i to uspjeti?
Projekt Metode pročišćavanja vode
Najbolja ideja za eksperiment pročišćavanja vode za srednju školu ili samo projekt bila bi usporedba različitih pristupa pročišćavanju vode. Možete lako testirati nekoliko metoda, uz ključanje, filtriranje i kemijsku obradu, a sve je to prilično lako testirati. Možete koristiti sustav za filtriranje pijeska poput gore opisanog ili komercijalno dostupan, a za testiranje možete pronaći i tablete za pročišćavanje vode.
Jednostavan pristup projektu bio bi uzimati uzorak prljave vode - koristeći istu vodu za sva ispitivanja, kako bi se minimalizirale varijable - i pokušavajući ga pročistiti pomoću svake metode. Testirajte učinkovitost različitih pristupa pomoću kućnog pribora za ispitivanje pitke vode ako želite biti što profesionalniji. Međutim, vodu biste mogli i vizualno pregledati radi čišćenja i testirati bakterije pomoću Petrijeve zdjelice i medija za rast poput kriške kuhanog krumpira. U svaku petrijevku stavite malo krumpira i dodajte kap vode iz svake metode pročišćavanja, zajedno s nefiltriranim uzorkom i uzorkom čiste vode iz slavine koji ćete koristiti kao kontrolu. Označite svaku posudu u skladu s tim, pokrijte ih i ostavite nekoliko dana da bakterija dobije priliku za rast.
Koja je metoda bila najučinkovitija? Možete li kombinirati jednu ili više metoda kako biste postigli bolji rezultat? Koje su snage različitih pristupa?