Jei geriate vandenį, kurio valymas nebuvo atliktas, - „žalią vandenį“ - rizikuojate užsikrėsti vandens platinamomis ligomis, atsirandančiomis iš tokių bakterijų kaip Escherichia coli (E. coli) ir parazitai, tokie kaip giardia. Štai kodėl vandens valymas yra būtinas visiems, ir tai daro vandens valymo projekto idėjas ypač geru pasirinkimu mokyklos mokslo mugėje ar pristatyme. Tačiau prieš pradedant projektą, geriausia sužinoti pagrindus, kodėl reikia valyti vandenį, įvairiais būdais, kaip tai galima padaryti, ir kokios yra „vandens valymo metodo“ galimybės projektą.
Kodėl turėtume išvalyti vandenį prieš jį gerdami?
Trumpai tariant, jūs turite išvalyti vandenį, kad galėtumėte būti tikri, jog jį gerti yra saugu. Pagrindinė rizika vandenyje yra parazitai, bakterijos, virusai ir cheminiai teršalai, natūraliai pasitaikantys, tačiau toksiški metalai, tokie kaip švinas, arba žmogaus sukurtos cheminės medžiagos. Neapdoroto vandens skonis taip pat greičiausiai bus gana grubus.
Du svarbiausi parazitai, esantys vandenyje, yra išmatos. Teisingai - jei geriate vandenį iš natūralių šaltinių, negydydami, taip pat gersite šiek tiek kako. Tai ne tik bruto; tai pagrindinis rizikos šaltinis, kai kalbama apie nevalytą vandenį.
Giardia yra vienas pavyzdžių, ir jis randamas iš esmės kiekviename JAV vandens telkinyje, gaunamame iš žmonių ir gyvūnų išmatų. Jei užsikrėsite giardija, tai sukels viduriavimą, dujų išsiskyrimą ir skausmingus skrandžio spazmus, kurie prasideda maždaug po dviejų ar trijų dienų po to, kai esate paveikti. Paprastai tariant, tai nekels jokių ilgalaikių problemų, tačiau gali būti, jei esate nuslopintas imunitetu.
Kitas pagrindinis parazitas yra kriptosporidas, kuris kasmet paveikia beveik 750 000 amerikiečių. Tai panašu į giardiją tuo, kad simptomams pasireikšti reikia apie dvi ar tris dienas, o tai paprastai sukelia viduriavimą ir skrandžio spazmus. Tačiau „kriptografija“ (kaip dažnai vadinama) gali sukelti rimtesnių problemų, tokių kaip kasos simptomai, į cholerą panašūs simptomai žmonėms su imunitetu ir netgi galintys sukelti žmonių mirtį AIDS. Giardia lengvai pašalinama filtrais arba apdorojant jodu, tačiau kriptografija nėra sustabdyta daugeliu filtrų, todėl norint pašalinti iš vandens, ją reikia apdoroti chloro dioksidu arba užvirinti.
Žaliame vandenyje gali būti daugybė bakterijų rūšių, tačiau E. coli yra labiausiai paplitęs. Tai gali sukelti viduriavimą, mėšlungį, pykinimą ir vėmimą. Rimtais atvejais jums gali prireikti antibiotikų. Dažniausios vandens procedūros pašalina E. coli ir kitos bakterijos iš vandens.
Kalbant apie virusus, hepatitas A yra pagrindinis užteršto vandens pavojus. Gali praeiti kelios savaitės, kol atsiras simptomų, panašių į aukščiau aptartus, išskyrus sąnarių skausmus, mėšlungį, karščiavimą ir geltoną odą, be įprastų viduriavimų ir vėmimo. Vakciną galite gauti, jei keliaujate kur nors, kur jų vanduo nėra kruopščiai apdorojamas, tačiau jei užsikrėtėte, pagrindinis patarimas yra gerti daug skysčių ir po kelių dienų viskas bus gerai. Vandens valymas jodu, chloro dioksidu arba tiesiog užvirinant vandenį paprastai apsaugo nuo virusų vandenyje.
Galiausiai, nevalytame vandenyje gali būti daugybė chemikalų, kurie panašiai gali sukelti platus simptomų asortimentas, nors dažniausiai pasireiškia viduriavimas, pykinimas, mėšlungis ir panašūs simptomai tikėtina. Galite juos išfiltruoti naudodami garinimą, tačiau jų gali atsikratyti ir daugelis kitų metodų (ar dar geriau, derinant metodus).
Taigi, jei negeriate imuninės sistemos, gerdami negydytą vandenį, sunkių simptomų tikriausiai nepatirsite, tačiau, jei nenorite nemalonios viduriavimo ir mėšlungio savaitės, turėtumėte visada palepink savo vandenį.
Kokie yra valymo metodai?
Yra įvairių būdų, kuriuos galite ištirti ar išbandyti „vandens valymo metodų“ projektui. Vis dėlto jas galima suskirstyti į gana paprastas grupes: virinimas arba distiliavimas, filtravimas ir įvairios cheminės procedūros.
Verdamas neabejotinai yra paprasčiausias vandens valymo metodas, nors tam jums reikia šilumos šaltinio, ir reikia šiek tiek laiko, kol vanduo vėl atvės, kad jį būtų galima iš tikrųjų naudoti. Tačiau virimas yra labai efektyvus gryninimo būdas, ir norint užkirsti kelią vandenyje esančių bakterijų, parazitų ir virusų rizikai, reikia tik trijų minučių intensyvaus virimo. Pagrindinis iššūkis, jei turite tinkamą įrangą, yra užkirsti kelią pakartotinai užteršti vandenį išgryninus.
Distiliavimas yra labai panašus į virimą, tačiau tam reikia šiek tiek daugiau įrangos ir paprastai efektyviau pašalina teršalus. Jūs nustatote vandenį verdantį ir surenkate garus, kai jie kondensuojasi. Tai palieka daugumą teršalų, nors verta paminėti, kad visi teršalai, kurių virimo temperatūra yra žemesnė nei vandens (esant 100 ° C) laipsnių Celsijaus laipsnių / 212 laipsnių pagal Farenheitą jūros lygyje) kondensuotame vandenyje vis tiek bus, galbūt didesnė nei prieš tai. Kiti trūkumai yra daug laiko reikalaujantis proceso pobūdis ir tai, kad jam paprastai reikia per daug energijos, kad būtų ekonomiškai perspektyvu atliekant plataus masto vandens valymą.
Filtravimas yra dar vienas konceptualiai paprastas požiūris į vandens valymą, tačiau jis nėra toks paprastas, kaip jūs galite galvoti. Pagrindinė koncepcija yra ta, kad, verčiant vandenį per mažas erdves, lieka teršalai, kurie netelpa. Tai gana ekonomiška, nes proceso metu eikvojama labai mažai vandens ir jis nenaudoja daug energijos. Yra daugybė skirtingų filtrų, o teršalai, kuriuos jie gali pašalinti, priklauso nuo tinklo dydžio. Didžioji dauguma filtrų negali pašalinti vandenyje plintančių virusų, o dauguma jų yra gana didelių gabaritų, todėl juos būtų sunku nešiotis. Pats filtras taip pat turi būti švarus, ir, kaip ir naudojant daugelį metodų, pasibaigus procesui vanduo gali vėl lengvai užteršti.
Cheminis apdorojimas priklauso nuo cheminių reakcijų pašalinant teršalus iš vandens, o skirtingi chemikalai yra veiksmingesni skirtingiems teršalams. Jodas yra vienas iš seniausių cheminio vandens valymo būdų, o tabletės ar jo turintys tirpalai paprastai veiksmingai neutralizuoja vandenyje esančias bakterijas ir virusus. Tačiau jodas tampa geltonas vandenyje ir palieka nemalonų skonį bei kvapą. Be to, jis iš tikrųjų veikia tik jau skaidrų vandenį (todėl pirmiausia gali prireikti filtravimo). Valomas vanduo taip pat negali būti šaltas; pavyzdžiui, norint, kad giardija būtų pašalinta jodu, vanduo turi būti 21 C / 68 F temperatūroje.
Chloras yra plačiausiai naudojamas cheminis vandens valymas pasaulyje, jį galima įsigyti tablečių, skysčių ir granulių pavidalu. Nepaisant to, kad jis yra veiksmingas, su juo reikia elgtis atsargiai ir jis palieka nemalonų skonį gaunamas vanduo, panašiai kaip jodas, bet, kaip jūs galite tikėtis, jo skonis yra šiek tiek panašus į gėrimo baseiną vandens. Tokios alternatyvos kaip natrio dichlorizocianuratas (NaDCC) išskiria laisvą chlorą, tačiau cheminis mišinys yra saugesnis rankena ir nepalieka vandens skonio, todėl tai yra labiausiai paplitę vandens valymo pasirinkimai tabletės.
Paprastai kalbant, vandens valymo sistemos susideda iš kelių komponentų, kad gautas vanduo būtų saugus gerti ir grynas pagal skonį. Aeravimas dažnai yra pirmasis etapas, leidžiantis išbėgti bet kokioms vandenyje įstrigusioms dujoms, o vėliau koaguliacijai, kur limpa purvas ir kitos kietosios medžiagos kartu, kad būtų lengviau jas pašalinti, ir nuosėdos, kai dalelės palaipsniui grimzta ir atsiskiria nuo vandens veikiamos gravitacija. Po to vanduo filtruojamas, kad išsiskirtų koaguliuotos (flokų) medžiagos, ir galiausiai cheminis apdorojimas užtikrina saugumą nuo mikroorganizmų. Jei norite sukurti veikiantį vandens valymo įrenginio modelį, šie etapai turėtų būti įtraukti į jūsų procesą.
Kaip valote vandenį smėliu?
Viena geriausių ir paprasčiausių vandens valymo projekto idėjų yra sukurti vandens filtravimo smėlio pagrindu sistemą. Tai padaryti pakankamai lengva su daiktais, kuriuos greičiausiai turite namuose. Gaukite du tuščius 2 litrų sodos butelius - vieną iš jų perpjaukite per pusę - kavos filtrą arba filtrinį popierių, šiek tiek smulkių ir šiurkščių smėlio, kai kuriuos mažų akmenukai, pora šaukštų, du puodeliai, 1 litro stiklinė, guminė juosta ir nešvaraus vandens mėginys (surinkti ar pagaminti naudojant purvą ir paprastą vanduo iš čiaupo). Gauti šiek tiek aliuminio kalio sulfato (alūno) yra naudinga, nes jis koaguliuoja mėginyje esančias nuosėdas. Jei turite aktyvintos anglies, tai gali pašalinti papildomus komponentus vykstant cheminėms reakcijoms.
Pagrindinis smėlio vandens valymo sistemos principas yra filtravimo sistema: Siunčiant vandenį per smulkios medžiagos, joje esantys teršalai bus įstrigę ir nepateks į vandenį, išeinantį iš kitos pusės. Šiame projekte kaip filtrą naudojate viršutinę 2 litrų sodos butelio pusę. Uždėkite kavos filtrą (arba filtrinį popierių) ant butelio dangtelio, naudodami guminę juostelę, kad ji liktų vietoje, apverskite ją aukštyn kojomis, kad nupjauta dalis būtų nukreipta į viršų. Jei turite aktyvintos anglies, į dugną įpilkite maždaug po colį, tada pridėkite porą centimetrų žvyro ar mažų akmenukų. Dabar pridėkite šiurkščio smėlio ir dar šiek tiek smulkaus smėlio, šaudydami iš viso 3–4 colių smėlio. Padėkite tai - burnos galas žemyn - ant stiklinės viršaus kaip piltuvas.
Įdėkite nešvarų vandenį į nepjaustytą sodos buteliuką, užsukdami dangtelį ir pusę minutės purtydami skystį, kad jį aeruotumėte. Išpilkite jį į apatinę supjaustyto butelio pusę ir, jei turite, pridėkite šaukštą alūno, maišydami penkias minutes. Palikite vandenį maždaug 20 minučių, kad koaguliuotos nuosėdos nuskęstų. Kol tai darote, švelniai perpilkite 2 litrus švaraus vandentiekio vandens per filtro sistemą, būkite atsargūs, kad netrukdytumėte smėlio viršuje. Tai užtruks šiek tiek laiko, tačiau jūsų filtras paruošiamas darbui su nešvariu vandeniu. Kai reikia, ištuštinkite stiklinę. Kai tai padarysite, o nešvarus vanduo iš dalies atsiskirs, galėsite jį paleisti per filtrą.
Filtruotą vandenį palyginkite su pradinio tvenkinio vandens mėginiu. Kaip gerai jis buvo išvalytas?
Įspėjimai
Svarbu pažymėti, kad be cheminio vandens valymo (net jei naudojote anglies filtrą) mažai tikėtina, kad vanduo bus visiškai saugus gerti. Tiesiog apžiūrėkite jį vizualiai - neragaukite!
Kaip atlikti vandens filtro eksperimentą?
Paskutinio skyriaus projektą gana lengvai galima panaudoti mokslo mugės vandens valymo eksperimentui. To paties nešvaraus vandens mėginiuose galite naudoti skirtingas filtravimo metodikas ir palyginti rezultatus. Pavyzdžiui, galite išbandyti projektą naudodami aukščiau aprašytą metodą ir palyginti jį su komercine vandens filtravimo sistema, arba galite ištirkite filtravimo sistemos komponentų skirtumus, pavyzdžiui, palyginkite galutinį rezultatą su alūno pridėjimu ir be jo. Ar vietoj smėlio ir žvyro filtrui galėtumėte naudoti kažką panašaus į kempinę ar ryžius, ir ar tai veiks?
Vandens projekto valymo metodai
Geriausia vandens valymo eksperimento vidurinėje mokykloje ar tiesiog projekto idėja būtų palyginti skirtingus vandens valymo metodus. Galite lengvai išbandyti kelis metodus, o virinimą, filtravimą ir cheminį apdorojimą yra gana lengva išbandyti. Galite naudoti smėlio filtravimo sistemą, pavyzdžiui, aprašytą aukščiau, arba prekyboje esančią, taip pat galite išbandyti vandens valymo tabletes.
Paprastas požiūris į projektą būtų gauti nešvaraus vandens mėginį - naudojant tą patį vandenį visiems bandymams, siekiant kuo labiau sumažinti kintamuosius, ir bandant jį išvalyti naudojant kiekvieną metodą. Išbandykite skirtingų metodų efektyvumą naudodami namų geriamojo vandens testavimo rinkinį, jei norite būti kuo profesionalesni. Tačiau jūs taip pat galėtumėte vizualiai patikrinti vandens skaidrumą ir patikrinti, ar nėra bakterijų, naudodami Petri lėkštelę ir auginimo terpę, pavyzdžiui, virtos bulvės gabalėlį. Į kiekvieną petri lėkštelę įpilkite po truputį bulvių ir įpilkite vandens lašą iš kiekvieno valymo metodo kartu su nefiltruotu mėginiu ir švaraus vandens iš čiaupo mėginiu. Kiekvieną patiekalą atitinkamai pažymėkite, uždenkite ir palikite kelioms dienoms, kad bakterijos galėtų augti.
Kuris metodas buvo efektyviausias? Ar galėtumėte derinti vieną ar kelis metodus, kad gautumėte geresnį rezultatą? Kokios yra skirtingų požiūrių stipriosios pusės?