Ja jūs dzerat ūdeni, kas nav bijis attīrīšanas process - “neapstrādāts ūdens” -, jūs riskējat saslimt ar ūdens izraisītām slimībām, kuras izraisa baktērijas, piemēram, Escherichia coli (E. coli) un parazīti, piemēram, giardia. Tāpēc ūdens attīrīšana ir būtiska ikvienam, un tas padara ūdens attīrīšanas projektu idejas par īpaši labu izvēli skolas zinātnes gadatirgam vai prezentācijai. Bet pirms ķerties pie projekta, vislabāk ir uzzināt pamatus, kāpēc ūdens ir jātīra dažādi veidi, kā to var izdarīt, un kādas ir jūsu iespējas izmantot "ūdens attīrīšanas metodi" projektu.
Kāpēc mums vajadzētu attīrīt ūdeni pirms tā dzeršanas?
Īsāk sakot, jums ir jātīra ūdens, lai jūs varētu būt pārliecināts, ka to ir droši dzert. Galvenie riski ūdenī ir parazīti, baktērijas, vīrusi un ķīmiskie piesārņotāji, dabiski sastopami, tomēr toksiski metāli, piemēram, svins vai cilvēka veidotas ķīmiskas vielas. Neapstrādāts ūdens, iespējams, arī garšos diezgan rupji.
Divi vissvarīgākie parazīti, kas atrodas ūdenī, nāk no izkārnījumiem. Pareizi - ja jūs dzerat ūdeni no dabīgiem avotiem, to neapstrādājot, jūs dzersiet arī mazliet kakas. Tas nav tikai bruto; tas ir galvenais riska avots, ja runa ir par neapstrādātu ūdeni.
Džardija ir viens no piemēriem, un tas ir sastopams gandrīz visos ūdenstilpēs ASV, kas nāk no cilvēku un dzīvnieku izkārnījumiem. Ja jūs inficējaties ar giardiju, tas izraisīs caureju, gāzi un sāpīgus vēdera krampjus, kas sākas apmēram divas vai trīs dienas pēc tam, kad esat pakļauti iedarbībai. Parasti tas neradīs ilgtermiņa problēmas, bet tas var būt, ja esat nomākts ar imūnsistēmu.
Otrs lielākais parazīts ir kriptosporīdijs, kas katru gadu skar gandrīz 750 000 amerikāņu. Tas ir līdzīgs žiardijai, jo simptomu parādīšanās prasa apmēram divas līdz trīs dienas, un tas parasti noved pie caurejas un vēdera krampjiem. Tomēr "kriptogrāfija" (kā to bieži sauc) var izraisīt nopietnākas problēmas, piemēram, aizkuņģa dziedzera simptomus, holērai līdzīgi simptomi cilvēkiem ar imūnsupresiju un, iespējams, pat izraisot nāvi cilvēkiem, kuri cieš no AIDS. Džardiju ir viegli noņemt, izmantojot filtrus vai apstrādājot ar jodu, taču kriptogrāfiju neaptur lielākā daļa filtru, un, lai to noņemtu no ūdens, ir nepieciešama hlora dioksīda apstrāde vai vārīšana.
Neapstrādātā ūdenī var būt daudz baktēriju veidu, bet E. koli ir visizplatītākā. Tas var izraisīt caureju, krampjus, sliktu dūšu un vemšanu, kā arī, saglabājot labu mitrināšanu, nopietnos gadījumos jums var būt nepieciešamas antibiotikas. Visbiežāk sastopamās ūdens procedūras noņem E. coli un citas baktērijas no ūdens, lai gan.
Attiecībā uz vīrusiem A hepatīts ir galvenais piesārņotā ūdens risks. Var paiet vairākas nedēļas, līdz parādās simptomi, kas ir līdzīgi iepriekš aprakstītajiem, izņemot locītavu sāpes, krampjus, drudzi un dzeltenu ādu papildus parastajai caurejai un vemšanai. Jūs varat saņemt vakcīnu, ja ceļojat kaut kur, kur viņu ūdens netiek rūpīgi apstrādāts, bet, ja inficējaties, galvenais padoms ir dzert daudz šķidruma, un pēc dažām dienām viss būs kārtībā. Ūdens apstrāde ar jodu, hlora dioksīdu vai vienkārši vārot ūdeni parasti pasargā jūs no vīrusiem ūdenī.
Visbeidzot, neattīrītā ūdenī varētu būt milzīgs ķimikāliju klāsts, un tās var izraisīt līdzīgi plašs simptomu klāsts, lai gan kā parasti ir caureja, slikta dūša, krampji un tamlīdzīgi simptomi iespējams. Jūs varat tos filtrēt, izmantojot iztvaikošanu, taču arī daudzas citas metodes (vai pat labāk, metožu kombinācija) var no tām atbrīvoties.
Tātad, ja vien jums nav imūna, jūs, iespējams, necietīsit smagus simptomus, dzerot neapstrādātu ūdeni, bet, ja vien nevēlaties nepatīkamu caurejas un krampju nedēļu, jums vajadzētu vienmēr apstrādājiet savu ūdeni.
Kādas ir attīrīšanas metodes?
Ir dažādas pieejas, kuras jūs varētu izpētīt vai pārbaudīt projektam "ūdens attīrīšanas metodes". Tomēr tos var sadalīt diezgan vienkāršās grupās: vārīšana vai destilēšana, filtrēšana un dažādas ķīmiskas apstrādes.
Vārīšana neapšaubāmi ir vienkāršākā ūdens attīrīšanas metode, lai gan, lai to izdarītu, jums ir nepieciešams siltuma avots, un ir vajadzīgs zināms laiks, līdz ūdens atkal atdziest, lai to faktiski varētu izmantot. Tomēr vārīšana ir ļoti efektīva attīrīšanas metode, un, lai novērstu ūdenī esošo baktēriju, parazītu un vīrusu risku, nepieciešama tikai trīs minūtes spēcīga vārīšana. Ja jums ir piemērots aprīkojums, galvenais izaicinājums ir novērst atkārtotu piesārņošanu pēc ūdens attīrīšanas.
Destilācija ir ļoti līdzīga vārīšanai, taču tai ir nepieciešams nedaudz vairāk aprīkojuma, un parasti tā efektīvāk noņem piesārņotājus. Jūs iestatāt ūdens vārīšanos un savācat tvaikus, kad tas kondensējas. Tas atstāj lielāko daļu piesārņotāju, lai gan ir vērts atzīmēt, ka visi piesārņotāji, kuru viršanas temperatūra ir zemāka par ūdens (pie 100 ° C) grādi pēc Celsija / 212 grādi pēc Fārenheita jūras līmenī) kondensētajā ūdenī joprojām atradīsies, iespējams, ar lielāku koncentrāciju nekā pirms. Citi trūkumi ir procesa laikietilpīgais raksturs un fakts, ka tas parasti prasa pārāk daudz enerģijas, lai būtu ekonomiski dzīvotspējīgs liela mēroga ūdens attīrīšanā.
Filtrēšana ir vēl viena konceptuāli vienkārša pieeja ūdens attīrīšanai, taču tā nav tik vienkārša, kā jūs domājat. Pamatjēdziens ir tāds, ka, piespiežot ūdeni caur mazām telpām, paliek piesārņotāji, kas nevar iekļūt. Tas ir diezgan ekonomisks, jo procesā tiek izšķiests ļoti maz ūdens, un tas neizmanto daudz enerģijas. Ir pieejami daudz dažādu filtru, un piesārņotāji, kurus tie spēj noņemt, ir atkarīgi no linuma acs lieluma. Lielākā daļa filtru nevar noņemt ūdenī esošos vīrusus, un lielākā daļa no tiem ir diezgan apjomīgi, tāpēc tos būtu grūti pārnēsāt. Arī pašam filtram jābūt tīram, un, tāpat kā ar daudzām metodēm, pēc procesa beigām ūdens var atkal viegli piesārņoties.
Ķīmiskās apstrādes ir atkarīgas no ķīmiskām reakcijām, lai noņemtu piesārņotājus no ūdens, un dažādas ķīmiskās vielas ir efektīvākas dažādiem piesārņotājiem. Jods ir viena no vecākajām pieejām ūdens ķīmiskai attīrīšanai, un tabletes vai šķīdumi, kas to satur, parasti efektīvi neitralizē ūdenī esošās baktērijas un vīrusus. Tomēr jods kļūst ūdens dzeltens un atstāj nepatīkamu garšu un smaržu. Turklāt tas patiešām darbojas tikai ar ūdeni, kas jau ir dzidrs (tāpēc vispirms var būt nepieciešama filtrēšana). Apstrādājamais ūdens arī nevar būt auksts; piemēram, ūdenim jābūt 21 C / 68 F temperatūrā, lai žiardiju varētu atdalīt ar jodu.
Hlors ir visplašāk izmantotā ūdens ķīmiskā apstrāde pasaulē, un tas ir pieejams tablešu, šķidrumu un granulu veidā. Neskatoties uz efektivitāti, ar to jārīkojas uzmanīgi, un tas atstāj nepatīkamu garšu iegūtais ūdens, līdzīgi kā jods, bet, kā jūs varētu sagaidīt, tas garšo mazliet kā dzeramais peldbaseins ūdens. Alternatīvas, piemēram, nātrija dihlorizocianurāts (NaDCC), atbrīvo brīvu hloru, bet ķīmiskais maisījums ir drošāks rīkoties un neatstāj garšu ūdenī, tāpēc šīs ir visizplatītākās izvēles iespējas ūdens attīrīšanai tabletes.
Vispārīgi runājot, ūdens attīrīšanas sistēmas sastāv no vairākiem komponentiem, lai nodrošinātu, ka iegūtais ūdens ir drošs dzeršanai un tīrs pēc garšas. Aerācija bieži ir pirmais posms, ļaujot izkļūt jebkurām ūdenī iesprostotajām gāzēm, kam seko koagulācija, kur pielīp netīrumi un citas cietās vielas kopā, lai padarītu tos vieglāk noņemamus, un nogulsnēšanās, kur daļiņas pakāpeniski grimst un atdalās no ūdens smagums. Pēc tam ūdeni filtrē, lai atdalītu sarecējušos (floku) materiālus, un visbeidzot ķīmiskā apstrāde nodrošina drošību no mikroorganismiem. Ja vēlaties izveidot ūdens attīrīšanas iekārtas darba modeli, šie posmi jāiekļauj jūsu procesā.
Kā jūs attīra ūdeni ar smiltīm?
Viena no labākajām un vienkāršākajām ūdens attīrīšanas projekta idejām ir ūdens filtrēšanas sistēmas izveidošana uz smilšu bāzes. Tas ir pietiekami viegli izdarāms ar priekšmetiem, kas jums, iespējams, ir ap māju. Iegūstiet divas tukšas 2 litru soda pudeles - vienu no tām jūs sagriežat uz pusēm - kafijas filtru vai filtrpapīru, dažas smalkas smiltis un rupjas smiltis, dažas mazas oļi, pāris karotes, divas tases, 1 litra vārglāze, gumijas josla un netīra ūdens paraugs (savākti vai izgatavoti, izmantojot netīrumus un parastos krāna ūdens). Alumīnija kālija sulfāta (alum) iegūšana ir noderīga, jo tas sarecē nogulsnes paraugā. Ja esat aktivējis kokogli, tas var noņemt papildu komponentus ķīmisko reakciju rezultātā.
Smilšu ūdens attīrīšanas sistēmas pamatprincips ir filtrēšanas sistēma: Nosūtot ūdeni caur smalks materiāls, tajā esošie piesārņotāji tiks notverti un nenonāks ūdenī, kas nāk no otras puses. Šajā projektā kā filtru izmantojat 2 litru soda pudeles augšējo pusi. Ielieciet kafijas filtru (vai filtrpapīru) virs pudeles mutes, izmantojot gumijas joslu, lai to noturētu, pagriežot to otrādi, lai sagrieztā daļa būtu vērsta uz augšu. Ja esat aktivējis kokogli, pievienojiet apmēram collu no tā apakšā un pēc tam pievienojiet pāris collas grants vai mazus oļus. Tagad tam virsū pievienojiet dažas rupjas smiltis un virs tam dažas smalkas smiltis, kopumā uzņemot 3 līdz 4 collas smilšu. Novietojiet šo - mutes galu uz leju - vārglāzes augšdaļā kā piltuvi.
Ielieciet netīro ūdeni nesasmalcinātā sodas pudelē, pieskrūvējiet vāciņu un pusminūti kratot šķidrumu, lai to aerētu. Izlejiet to sagrieztās pudeles apakšējā pusē un pievienojiet ēdamkaroti alum, ja jums tāda ir, maisot piecas minūtes. Atstājiet ūdeni apmēram 20 minūtes, ļaujot sarecējušajiem nogulumiem nogrimt. Kamēr jūs to darāt, uzmanīgi izlaižiet 2 litrus tīra krāna ūdens caur filtru sistēmu, uzmanoties, lai netraucētu smiltis virsū. Tas prasīs kādu laiku, bet sagatavo filtru darbam ar netīro ūdeni. Kad vajag, iztukšojiet vārglāzi, un, kad tas ir izdarīts un netīrais ūdens ir daļēji atdalījies, varat to izlaist caur filtru.
Salīdziniet filtrēto ūdeni ar sākotnējā dīķa ūdens paraugu. Cik labi tas ir attīrīts?
Brīdinājumi
Ir svarīgi atzīmēt, ka bez ķīmiskas ūdens attīrīšanas (pat ja jūs izmantojāt kokogļu filtru) maz ticams, ka ūdeni būs pilnīgi droši dzert. Vienkārši pārbaudiet to vizuāli - negaršo!
Kā jūs veicat ūdens filtru eksperimentu?
Pēdējās sadaļas projektu diezgan viegli var izmantot zinātnes izstādes ūdens attīrīšanas eksperimentam. Tā paša netīra ūdens paraugiem varat izmantot dažādas filtrēšanas metodes un salīdzināt rezultātus. Piemēram, varat izmēģināt projektu ar iepriekš aprakstīto metodi un salīdzināt to ar komerciāli pieejamu ūdens filtrēšanas sistēmu, vai arī izpētīt atšķirību, kas raksturīga filtrēšanas sistēmas komponentiem, piemēram, salīdzinot gala rezultātu ar un bez alum pievienošanas. Vai jūs varētu izmantot filtram smilšu un grants vietā kaut ko līdzīgu sūkli vai rīsiem, un vai tas arī darbosies?
Ūdens attīrīšanas metodes
Labākā ideja ūdens attīrīšanas eksperimentam vidusskolā vai vienkārši projektam būtu salīdzināt dažādas pieejas ūdens attīrīšanai. Jūs varētu viegli pārbaudīt vairākas metodes, turklāt vārīšanu, filtrēšanu un ķīmisko apstrādi ir diezgan viegli pārbaudīt. Jūs varētu izmantot smilšu filtrēšanas sistēmu, piemēram, iepriekš aprakstīto vai komerciāli pieejamo, un pārbaudīšanai varat atrast arī ūdens attīrīšanas tabletes.
Vienkārša pieeja projektam būtu netīrā ūdens parauga iegūšana - visiem testiem izmantojot vienu un to pašu ūdeni, lai samazinātu mainīgos lielumus - un mēģinājums to attīrīt, izmantojot katru metodi. Pārbaudiet dažādu pieeju efektivitāti, izmantojot mājas dzeramā ūdens testa komplektu, ja vēlaties būt pēc iespējas profesionālāks. Tomēr jūs varētu arī vizuāli pārbaudīt ūdens skaidrību un pārbaudīt baktērijas, izmantojot Petri trauku un augšanas barotni, piemēram, vārīta kartupeļu šķēli. Katrā Petri trauciņā ielieciet nedaudz kartupeļu un pievienojiet ūdens pilienu no katras attīrīšanas metodes kopā ar nefiltrētu paraugu un tīru krāna ūdens paraugu, ko izmantot kā kontroli. Katru ēdienu attiecīgi marķē, pārklāj un atstāj uz dažām dienām, lai baktērijām būtu iespēja augt.
Kura metode bija visefektīvākā? Vai jūs varētu apvienot vienu vai vairākas metodes, lai iegūtu labāku rezultātu? Kādas ir dažādu pieeju stiprās puses?