浄化プロセスを経ていない水、つまり「原水」を飲むと、大腸菌などの細菌に起因する水系感染症にかかるリスクがあります。 コリ）およびジアルジアなどの寄生虫。 だからこそ、浄水はすべての人にとって不可欠であり、浄水プロジェクトのアイデアは学校の科学博覧会やプレゼンテーションに特に適しています。 しかし、プロジェクトに飛び込む前に、水を浄化する必要がある理由の基本を学ぶのが最善です。 それを行うことができるさまざまな方法と「水の浄化方法」のためのあなたの選択肢は何ですか 事業。
なぜ水を飲む前に浄化する必要があるのですか？
つまり、安全に飲めるように水を浄化する必要があります。 水中での主なリスクは、寄生虫、バクテリア、ウイルス、化学汚染物質、鉛などの天然に存在するが有毒な金属、または人工化学物質です。 未処理の水もおそらくかなりグロスな味がします。
水に見られる2つの最も重要な寄生虫は糞便から来ています。 そうです。自然の水を処理せずに飲むと、うんちも少し飲むことになります。 これはグロスだけではありません。 未処理の水に関しては、それがリスクの主な原因です。
ジアルジアはその一例であり、基本的に米国のすべての水域に見られ、人間や動物の糞便に由来します。 ジアルジアに感染すると、下痢、ガス、痛みを伴う胃のけいれんを引き起こします。これらは、曝露してから約2〜3日後に始まります。 一般的に言って、これは長期的な問題にはつながりませんが、免疫抑制されている場合は起こります。
他の主要な寄生虫はクリプトスポリジウムであり、毎年約750,000人のアメリカ人に影響を及ぼします。 これは、症状が現れるまでに約2〜3日かかるという点でジアルジアに似ており、一般的に下痢や腹痛を引き起こします。 ただし、「クリプト」（よく呼ばれる）は、膵臓の症状など、より深刻な問題を引き起こす可能性があります。 免疫抑制された人々のコレラのような症状、さらには苦しんでいる人々の死につながる可能性さえあります AIDS。 ジアルジアはフィルターやヨウ素処理で簡単に取り除くことができますが、暗号はほとんどのフィルターで止められず、二酸化塩素処理または水から取り除くために沸騰させる必要があります。
原水には多くの種類のバクテリアが存在する可能性がありますが、E。 大腸菌が最も一般的です。 これは下痢、けいれん、吐き気、嘔吐を引き起こす可能性があり、水分を十分に保つだけでなく、深刻な場合には抗生物質が必要になることがあります。 最も一般的な水処理はEを除去します。 しかし、水からの大腸菌や他のバクテリア。
ウイルスに関しては、A型肝炎が汚染された水による主なリスクです。 通常の下痢と嘔吐に加えて、関節の痛み、けいれん、発熱、黄色い皮膚を除いて、上記と同様の症状が現れるまでに数週間かかる場合があります。 水を完全に処理していない場所に旅行している場合はワクチンを接種できますが、感染した場合は、水分をたっぷりと飲むことをお勧めします。数日で大丈夫です。 ヨウ素、二酸化塩素による水処理、または単に水を沸騰させることによる水処理は、通常、水中のウイルスからあなたを守ります。
最後に、膨大な範囲の化学物質が未処理の水に存在する可能性があり、それらは同様の原因となる可能性があります さまざまな症状がありますが、いつものように下痢、吐き気、けいれんなどの症状が最も多いです 可能性が高い。 蒸発を使用してこれらを除外することができますが、他の多くの方法（またはさらに良い方法の組み合わせ）でもそれらを取り除くことができます。
したがって、免疫力が低下していない限り、未処理の水を飲んでも深刻な症状が現れることはないでしょうが、不快な1週間ほどの下痢やけいれんが必要な場合を除いて、 常に あなたの水を扱いなさい。
浄化の方法は何ですか？
「水の浄化方法」プロジェクトについて調査またはテストできるさまざまなアプローチがあります。 ただし、沸騰または蒸留、ろ過、さまざまな化学処理など、かなり単純なグループに分類できます。
沸騰は間違いなく水を浄化する最も簡単な方法ですが、それを行うには熱源が必要であり、実際に使用できるように水が冷えるまでに時間がかかります。 しかし、煮沸は非常に効果的な精製方法であり、水中のバクテリア、寄生虫、ウイルスのリスクを取り除くために、3分間の激しい煮沸が必要です。 適切な機器があれば、主な課題は、水が浄化された後の再汚染を防ぐことです。
蒸留は沸騰と非常に似ていますが、もう少し多くの機器が必要であり、一般的に汚染物質を除去するのにより効果的です。 あなたは水を沸騰させ、それが凝縮するときに蒸気を集めます。 これにより、ほとんどの汚染物質が残りますが、沸点が水の沸点よりも低い汚染物質（100）は注目に値します。 摂氏/華氏212度（海面で）は凝縮水にまだ存在し、おそらくより高い濃度で存在します 前。 他の欠点は、プロセスの時間のかかる性質と、大規模な水処理で経済的に実行するには一般にエネルギーが多すぎるという事実です。
ろ過は、水を浄化するためのもう1つの概念的に単純なアプローチですが、思ったほど簡単ではありません。 基本的な考え方は、小さなスペースに水を強制的に通すことで、浸透できない汚染物質が残されるというものです。 その過程で無駄になる水はほとんどなく、エネルギーもあまり消費しないため、非常に経済的です。 さまざまなフィルターが利用可能であり、それらが除去できる汚染物質はメッシュのサイズによって異なります。 大多数のフィルターは水系ウイルスを除去できず、それらのほとんどは非常にかさばるので、持ち運びが困難です。 フィルター自体もきれいでなければならず、多くの方法と同様に、プロセスが完了した後、水は簡単に再び汚染される可能性があります。
化学処理は、水から汚染物質を除去するための化学反応に依存しており、さまざまな化学物質がさまざまな汚染物質に対してより効果的です。 ヨウ素は、化学的浄水への最も古いアプローチの1つであり、ヨウ素を含む錠剤または溶液は、一般に、水中に存在するバクテリアやウイルスを中和するのに効果的です。 しかし、ヨウ素は水を黄色に変え、不快な味と臭いを残します。 さらに、それはすでに透明な水でのみ実際に機能します（したがって、最初にろ過が必要になる場合があります）。 処理する水も冷たくすることはできません。 たとえば、ジアルジアをヨウ素で除去するには、水が21 C / 68Fである必要があります。
塩素は世界で最も広く使用されている化学水処理であり、錠剤、液体、顆粒の形で入手できます。 効果はあるものの、取り扱いには注意が必要で、不快な味がします。 結果として生じる水は、ヨウ素によく似ていますが、ご想像のとおり、プールを飲むような味がします。 水。 ジクロロイソシアヌレートナトリウム（NaDCC）のような代替品は遊離塩素を放出しますが、化学混合物はより安全です 処理し、水に味を残さないので、これらは浄水のための最も一般的な選択肢です タブレット。
一般的に言えば、浄水システムは、結果として得られる水が安全に飲め、味が純粋であることを保証するために、複数のコンポーネントで構成されています。 多くの場合、曝気は最初の段階であり、水に閉じ込められたガスを逃がし、続いて凝固し、汚れやその他の固形物が付着します。 一緒にそれらを除去しやすくするために、そして沈降、そこで粒子は徐々に沈み、影響下で水から分離します 重力。 この後、水をろ過して凝固した（フロック）物質を分離し、最後に化学処理により微生物からの安全を確保します。 浄水場の実用的なモデルを作成する場合は、これらの段階をプロセスに組み込む必要があります。
砂で水を浄化するにはどうすればよいですか？
最良かつ最も簡単な浄水プロジェクトのアイデアの1つは、砂ベースの水ろ過システムを作成することです。 これは、家の周りにあると思われるアイテムを扱うのに十分簡単です。 空の2リットルのソーダボトルを2本入手します。そのうちの1つは半分にカットします。コーヒーフィルターまたはろ紙、細かい砂と粗い砂、小さな砂があります。 小石、スプーン2杯、カップ2杯、1リットルのビーカー、輪ゴム、汚れた水のサンプル（収集されたものか、汚れと普通の水を使用して作られたものかを問わず） 水道水）。 硫酸アルミニウムカリウム（ミョウバン）を入手すると、サンプル内の沈殿物が凝固するため便利です。 活性炭を使用している場合、これにより化学反応によって追加の成分が除去される可能性があります。
砂水浄化システムの基本原理は、ろ過システムの原理です。 細かい材料、その中に存在する汚染物質は閉じ込められ、反対側から出てくる水に行き着くことはありません。 このプロジェクトでは、2リットルのソーダボトルの上半分をフィルターとして使用します。 コーヒーフィルター（またはろ紙）をボトルトップの口にかぶせ、輪ゴムを使って所定の位置に保ち、カット部分が上を向くように逆さまにします。 活性炭を使用している場合は、底に1インチほど追加してから、数インチの砂利または小さな小石を追加します。 次に、この上に粗い砂をいくつか追加し、この上に細かい砂をいくつか追加して、合計3〜4インチの砂を撮影します。 これを–口の端を下向きに–漏斗のようにビーカーの上に置きます。
汚れた水をカットされていないソーダボトルに入れ、キャップをねじ込み、液体を30分間振って通気します。 カットしたボトルの下半分に注ぎ、ミョウバンがあれば大さじ1杯加え、5分間かき混ぜます。 凝固した沈殿物を沈めるまで、約20分間水を放置します。 これを行っている間、上部の砂を乱さないように注意しながら、2リットルのきれいな水道水をフィルターシステムに静かに流します。 これには少し時間がかかりますが、汚れた水で機能するようにフィルターを準備します。 必要に応じてビーカーを空にします。ビーカーを空にして、汚れた水が部分的に分離したら、フィルターに通します。
ろ過された水を元の池の水のサンプルと比較します。 それはどれくらいよく浄化されていますか？
警告
化学的水処理なしでは（チャコールフィルターを使用した場合でも）、水が完全に安全に飲める可能性は低いことに注意することが重要です。 視覚的に検査するだけです。味わわないでください。
浄水器の実験はどのように行いますか？
前のセクションのプロジェクトは、サイエンスフェアの浄水実験に非常に簡単に使用できます。 同じ汚れた水のサンプルにさまざまなろ過技術を使用して、結果を比較できます。 たとえば、上記の方法でプロジェクトを試して、これを市販の水ろ過システムと比較することができます。 ろ過システムの特定のコンポーネントの違いを調査します。たとえば、ミョウバンを追加した場合と追加しない場合の最終結果を比較します。 フィルターに砂や砂利の代わりにスポンジやご飯などを使ってもらえますか？
水の浄化プロジェクトの方法
高校の浄水実験、または単なるプロジェクトの最良のアイデアは、浄水のためのさまざまなアプローチを比較することです。 沸騰、ろ過、化学処理のすべてをテストするのはかなり簡単で、いくつかの方法を簡単にテストできます。 上記のような砂ろ過システムまたは市販の砂ろ過システムを使用できます。また、テスト用の浄水タブレットもあります。
プロジェクトへの簡単なアプローチは、変数を最小限に抑えるために、すべてのテストに同じ水を使用して汚れた水のサンプルを取得し、各方法を使用してそれを浄化しようとすることです。 できるだけ専門的になりたい場合は、家庭用飲料水テストキットを使用してさまざまなアプローチの有効性をテストしてください。 ただし、水が透明かどうかを視覚的に検査し、ペトリ皿と茹でたジャガイモのスライスなどの増殖培地を使用して細菌をテストすることもできます。 各ペトリ皿にジャガイモを少し入れ、各精製方法から水を一滴加え、ろ過されていないサンプルとコントロールとして使用するきれいな水道水サンプルを加えます。 それに応じて各皿にラベルを付け、それらを覆い、細菌が成長する機会を与えるために数日間そのままにしておきます。
どの方法が最も効果的でしたか？ 1つ以上の方法を組み合わせて、より良い結果を生み出すことができますか？ さまざまなアプローチの長所は何ですか？