Se bevi acqua che non ha subito un processo di purificazione - "acqua grezza" - rischi di contrarre malattie trasmesse dall'acqua derivanti da batteri come Escherichia coli (E. coli) e parassiti come la giardia. Ecco perché la purificazione dell'acqua è essenziale per tutti e rende le idee per progetti di purificazione dell'acqua una scelta particolarmente buona per una fiera o presentazione della scienza scolastica. Ma prima di lanciarsi in un progetto, è meglio imparare le basi del perché l'acqua deve essere purificata, il diversi modi in cui può essere fatto e quali sono le tue opzioni per un "metodo di purificazione dell'acqua" progetto.
Perché dovremmo purificare l'acqua prima di berla?
In breve, devi purificare l'acqua per essere sicuro che sia sicura da bere. I principali rischi nell'acqua sono parassiti, batteri, virus e inquinanti chimici, metalli naturali ma tossici come il piombo o sostanze chimiche artificiali. Probabilmente anche l'acqua non trattata avrà un sapore piuttosto disgustoso.
I due parassiti più importanti che si trovano nell'acqua provengono dalle feci. Esatto: se bevi acqua da fonti naturali senza trattarla, berrai anche un po' di cacca. Questo non è solo lordo; è la principale fonte di rischio quando si tratta di acqua non trattata.
Giardia è un esempio, e si trova praticamente in ogni corpo idrico negli Stati Uniti, proveniente da feci umane e animali. Se vieni infettato da giardia, causerà diarrea, gas e crampi allo stomaco dolorosi, che iniziano circa due o tre giorni dopo l'esposizione. In generale, questo non porterà a problemi a lungo termine, ma può farlo se sei immunodepresso.
L'altro grande parassita è il criptosporidio, che colpisce quasi 750.000 americani ogni anno. Questo è simile alla giardia in quanto occorrono circa due o tre giorni prima che i sintomi si manifestino e generalmente porta a diarrea e crampi allo stomaco. Tuttavia, "crypto" (come viene spesso chiamato) può portare a problemi più seri, come sintomi pancreatici, sintomi simili al colera nelle persone immunodepresse e che possono anche portare alla morte per le persone che soffrono di AIDS. Giardia è facile da rimuovere con filtri o trattamento con iodio, ma la crittografia non viene fermata dalla maggior parte dei filtri e necessita di un trattamento con biossido di cloro o bollitura per rimuovere dall'acqua.
Molti tipi di batteri possono essere presenti nell'acqua grezza, ma E. coli è il più comune. Ciò può causare diarrea, crampi, nausea e vomito e, oltre a rimanere ben idratati, potresti aver bisogno di antibiotici nei casi più gravi. I trattamenti dell'acqua più comuni rimuovono E. coli e altri batteri dall'acqua, però.
In termini di virus, l'epatite A è il principale rischio di acqua contaminata. Possono essere necessarie settimane per la comparsa dei sintomi, che sono simili a quelli discussi sopra, tranne che con dolori articolari, crampi, febbre e pelle gialla oltre alla consueta diarrea e vomito. Puoi ottenere un vaccino se viaggi in un luogo che non tratta a fondo la loro acqua, ma se vieni infettato, il consiglio principale è di bere molti liquidi e starai bene in pochi giorni. Il trattamento dell'acqua con iodio, biossido di cloro o semplicemente facendo bollire l'acqua di solito ti protegge dai virus nell'acqua.
Infine, nell'acqua non trattata potrebbe essere presente una vasta gamma di sostanze chimiche che possono causare un effetto simile vasta gamma di sintomi, anche se come al solito diarrea, nausea, crampi e sintomi simili sono i più the probabile. Puoi filtrarli usando l'evaporazione, ma molti altri metodi (o ancora meglio, una combinazione di metodi) possono eliminarli.
Quindi, a meno che tu non sia immunocompromesso, probabilmente non soffrirai di sintomi gravi bevendo acqua non trattata, ma a meno che tu non voglia una settimana spiacevole o giù di lì di diarrea e crampi, dovresti sempre tratta la tua acqua.
Quali sono i metodi di purificazione?
Ci sono diversi approcci che potresti studiare o testare per un progetto di "metodi di purificazione dell'acqua". Si possono però suddividere in gruppi abbastanza semplici: bollitura o distillazione, filtrazione e vari trattamenti chimici.
L'ebollizione è senza dubbio il metodo più semplice per purificare l'acqua, anche se per farlo è necessaria una fonte di calore e ci vuole un po' di tempo prima che l'acqua si raffreddi in modo che possa essere effettivamente utilizzata. Tuttavia, l'ebollizione è un metodo di purificazione molto efficace e bastano solo tre minuti di vigorosa bollitura per eliminare il rischio di batteri, parassiti e virus nell'acqua. La sfida principale, a condizione di avere l'attrezzatura giusta, è prevenire la ricontaminazione dopo che l'acqua è stata purificata.
La distillazione è molto simile all'ebollizione, ma richiede un po' più di attrezzatura ed è generalmente più efficace nella rimozione dei contaminanti. Fai bollire l'acqua e raccogli il vapore mentre si condensa. Questo lascia la maggior parte dei contaminanti, anche se vale la pena notare che qualsiasi contaminante con punto di ebollizione inferiore a quello dell'acqua (a 100 gradi Celsius/212 gradi Fahrenheit a livello del mare) saranno ancora presenti nell'acqua condensata, possibilmente con concentrazioni maggiori di prima. Altri svantaggi sono la natura lunga del processo e il fatto che generalmente richiede troppa energia per essere economicamente sostenibile nel trattamento dell'acqua su larga scala.
La filtrazione è un altro approccio concettualmente semplice alla purificazione dell'acqua, ma non è così semplice come si potrebbe pensare. Il concetto di base è che forzando l'acqua attraverso piccoli spazi, i contaminanti che non riescono a passare vengono lasciati indietro. È abbastanza economico, perché nel processo viene sprecata pochissima acqua e non consuma molta energia. Sono disponibili molti filtri diversi e i contaminanti che sono in grado di rimuovere dipendono dalle dimensioni della rete. La stragrande maggioranza dei filtri non è in grado di rimuovere i virus trasmessi dall'acqua e la maggior parte di essi è piuttosto ingombrante, quindi sarebbe difficile da portare in giro. Anche il filtro stesso deve essere pulito e, come con molti metodi, l'acqua potrebbe facilmente contaminarsi nuovamente una volta completato il processo.
I trattamenti chimici dipendono dalle reazioni chimiche per rimuovere i contaminanti dall'acqua e le diverse sostanze chimiche sono più efficaci per i diversi contaminanti. Lo iodio è uno degli approcci più antichi alla purificazione chimica dell'acqua e le compresse o le soluzioni che lo contengono sono generalmente efficaci nel neutralizzare batteri e virus presenti nell'acqua. Tuttavia, lo iodio ingiallisce l'acqua e lascia un sapore e un odore sgradevoli. Inoltre, funziona davvero solo su acqua già limpida (quindi potrebbe essere necessaria prima la filtrazione). Anche l'acqua da trattare non può essere fredda; per esempio, l'acqua deve essere a 21 C/68 F per eliminare la giardia con lo iodio.
Il cloro è il trattamento chimico dell'acqua più diffuso al mondo ed è disponibile sotto forma di compresse, liquidi e granuli. Nonostante sia efficace, va maneggiato con cura, e lascia un sapore sgradevole nel l'acqua risultante, molto simile allo iodio, ma come ci si può aspettare, ha un sapore un po' come bere una piscina acqua. Alternative come il dicloroisocianurato di sodio (NaDCC) rilasciano cloro libero, ma la miscela chimica è più sicura da maneggiare e non lascia un sapore nell'acqua, quindi queste sono le scelte più comuni per la purificazione dell'acqua compresse.
In generale, i sistemi di purificazione dell'acqua sono costituiti da più componenti per garantire che l'acqua risultante sia sicura da bere e dal gusto puro. L'aerazione è spesso la prima fase, che consente la fuoriuscita dei gas intrappolati nell'acqua, seguita dalla coagulazione, dove si attaccano sporco e altre sostanze solide insieme per renderli più facili da rimuovere, e la sedimentazione, dove i particolati affondano gradualmente e si separano dall'acqua sotto l'influenza di gravità. Successivamente, l'acqua viene filtrata per separare i materiali coagulati (fiocchi) e, infine, il trattamento chimico garantisce la sicurezza dai microrganismi. Se stai cercando di creare un modello funzionante di un impianto di purificazione dell'acqua, queste fasi dovrebbero essere incorporate nel tuo processo.
Come si purifica l'acqua con la sabbia?
Una delle idee migliori e più semplici per il progetto di purificazione dell'acqua è creare un sistema di filtrazione dell'acqua a base di sabbia. Questo è abbastanza facile da fare con gli oggetti che probabilmente hai in casa. Procurati due bottiglie vuote di soda da 2 litri, di cui una tagliata a metà, un filtro da caffè o della carta da filtro, della sabbia fine e grossa, sassolini, un paio di cucchiai, due tazze, un bicchiere da 1 litro, un elastico e un campione di acqua sporca (raccolta o prodotta con terra e normali acqua di rubinetto). Ottenere un po' di solfato di alluminio e potassio (allume) è utile perché coagula il sedimento nel campione. Se hai carbone attivo, questo può rimuovere componenti aggiuntivi attraverso reazioni chimiche.
Il principio di base di un sistema di purificazione dell'acqua a sabbia è quello di un sistema di filtrazione: inviando l'acqua attraverso il materiale fine, i contaminanti presenti in esso rimarranno intrappolati e non finiranno nell'acqua che fuoriesce dall'altra parte. In questo progetto, usi la metà superiore di una bottiglia di soda da 2 litri come filtro. Metti un filtro da caffè (o carta da filtro) sulla bocca del tappo della bottiglia, usando l'elastico per tenerlo in posizione, capovolgendolo in modo che la sezione tagliata sia rivolta verso l'alto. Se hai carbone attivo, aggiungine circa un pollice sul fondo, quindi aggiungi un paio di centimetri di ghiaia o piccoli ciottoli. Ora aggiungi della sabbia grossolana sopra e della sabbia fine sopra, sparando per 3 o 4 pollici di sabbia in totale. Metti questo - con la bocca rivolta verso il basso - sopra il becher come un imbuto.
Metti l'acqua sporca nella bottiglia di soda non tagliata, avvitando il tappo e agitando il liquido per mezzo minuto per aerarlo. Versalo nella metà inferiore della bottiglia tagliata e aggiungi un cucchiaio di allume se ne hai, mescolando per cinque minuti. Lasciare l'acqua per circa 20 minuti, permettendo al sedimento coagulato di affondare. Mentre lo fai, fai scorrere delicatamente 2 litri di acqua di rubinetto pulita attraverso il sistema di filtraggio, facendo attenzione a non disturbare la sabbia sopra. Questo richiederà del tempo, ma prepara il filtro a funzionare con l'acqua sporca. Svuota il becher quando è necessario e, una volta che l'hai fatto e l'acqua sporca si è parzialmente separata, puoi farla passare attraverso il filtro.
Confronta l'acqua filtrata con un campione dell'acqua del laghetto originale. Quanto bene è stato purificato?
Avvertenze
È importante notare che senza un trattamento chimico dell'acqua (anche se hai usato un filtro a carbone), è improbabile che l'acqua sia completamente sicura da bere. Basta ispezionarlo visivamente, non assaggiarlo!
Come si fa un esperimento con il filtro dell'acqua?
Il progetto nell'ultima sezione può essere utilizzato abbastanza facilmente per un esperimento di purificazione dell'acqua per la fiera della scienza. È possibile utilizzare diverse tecniche di filtrazione su campioni della stessa acqua sporca e confrontare i risultati. Ad esempio, puoi provare il progetto con il metodo sopra descritto e confrontarlo con un sistema di filtrazione dell'acqua disponibile in commercio, oppure potresti indagare la differenza che fanno i componenti specifici del sistema di filtrazione, ad esempio confrontando il risultato finale con e senza l'aggiunta di allume. Potresti usare qualcosa come una spugna o riso per un filtro invece di sabbia e ghiaia, e funzionerà ugualmente?
Metodi di purificazione del progetto dell'acqua
L'idea migliore per un esperimento di purificazione dell'acqua per le scuole superiori, o solo un progetto, sarebbe confrontare i diversi approcci per la purificazione dell'acqua. Potresti facilmente testare diversi metodi, con l'ebollizione, la filtrazione e il trattamento chimico che sono tutti abbastanza facili da testare. Potresti usare un sistema di filtrazione a sabbia come quello descritto sopra o uno disponibile in commercio, e puoi trovare anche pastiglie per la purificazione dell'acqua da testare.
Un approccio semplice a un progetto consisterebbe nel prelevare un campione di acqua sporca, utilizzando la stessa acqua per tutti i test, per ridurre al minimo le variabili, e provare a purificarla utilizzando ciascun metodo. Prova l'efficacia dei diversi approcci utilizzando un kit per il test dell'acqua potabile a casa se vuoi essere il più professionale possibile. Tuttavia, puoi anche ispezionare visivamente l'acqua per verificarne la limpidezza e testare i batteri usando una capsula di Petri e un mezzo di crescita come una fetta di patata bollita. Metti un po' di patata in ogni capsula di Petri e aggiungi una goccia d'acqua da ogni metodo di purificazione, insieme a un campione non filtrato e un campione di acqua di rubinetto pulita da usare come controllo. Etichetta ogni piatto di conseguenza, coprilo e lascialo agire per alcuni giorni per dare la possibilità ai batteri di crescere.
Quale metodo è stato il più efficace? Potresti combinare uno o più metodi per produrre un risultato migliore? Quali sono i punti di forza dei diversi approcci?