Исследовательский проект по теме "Исследование химического загрязнения водных объектов на территории с. Кормино Арбажского района"

Разделы: Химия


Цели:

Дидактические:

- способствовать осознанию и осмыслению учащимися блока новой информации;

Образовательные:

- подвести итоги исследовательской работе «Изучение химического загрязнения водных объектов на территории с. Кормино Арбажского района».
- проанализировать данные результатов и сделать выводы по экологическому состоянию природных объектов;
- раскрыть взаимосвязи между свойствами вещества и его применением;
- сформировать умение решать проблемные задачи на примере изучения физических и химических свойств воды;

Развивающие:

- развивать умение наблюдать за ходом эксперимента;
- продолжить формирование умения описывать свойства химического вещества;

Воспитательные:

- продолжить формирование умения работать в коллективе (умение общаться); слушать собеседника, анализировать его ответ, высказывать свои мысли по ходу работы:
- сформировать понимание значения воды в реальной жизни человека;
- воспитывать бережное и рациональное отношение к окружающей природе;
- учить заботиться о своем здоровье;

Задачи проекта:

- описать свойства воды, которые были изучены с помощью эксперимента;
- связать свойства со значением воды в жизни человека;
- учащиеся должны показать свои интеллектуальные данные.

Оборудование: химические стаканы, образцы питьевой и минеральной вод, образцы снежной, речной, водопроводной вод под номерами, растворы хлорида бария, нитрата серебра, гидроксида натрия и другие реактивы, необходимые для исследования.

Цель: исследовать химический и микробиологический состав 4 водных объектов (вода скважины №4794 с. Кормино, вода скважины №4796 д. Криуша, колодезная вода жителя с. Кормино, прудовая вода.) проанализировать данные результатов, сделать выводы по экологическому состоянию природных объектов.

Действующие лица: учитель, эксперты – учащиеся 11 класса, химик-технолог – ученица 11 класса.

Ход урока

Учитель: Добрый день, уважаемые гости! Сегодня мы пригласили вас на презентацию исследовательского проекта. Тема проекта «Исследование химического загрязнения водных объектов на территории с. Кормино Арбажского района».

Почему мы решили взять именно эту тему?

Каждого из нас волнует вопрос: а что за воду мы пьем, пригодна ли такая вода для питья, как быть, если вдруг вода станет дефицитом?

Мы тоже задумались над этим вопросом, и решили провести свое небольшое расследование.

Работу над проектом осуществляла экспертная группа, которая на протяжении нескольких месяцев изучала некоторые вопросы, связанные с водой. Это учащиеся 11 класса:

Долгополов В. – занимался изучением значения воды.

Бураков А. – изучал природные воды Кировской области и села.

Кокорина Г. – изучала требования, предъявляемые к питьевой воде.

Архипкина Н. – химик, проводила химические исследования питьевой воды.

Символом нашего урока будет капелька воды. Что же такое «ВОДА»?

Выступление Долгополова В. «Вода. Что это такое?».

Откуда взялась вода? Происхождение воды на Земле столь же неясно, как и происхождение самой нашей планеты. Есть несколько гипотез того, откуда взялась вода. В зависимости от ответа на этот вопрос ученые разделились на два лагеря — сторонников метеоритного и сторонников «горячего» происхождения Земли. Первые считают, что Земля вначале была большим холодным твердым метеоритом, вторые - что расплавленным огненным шаром. Сторонники метеоритного происхождения говорят, что вода в виде льдистой или снегоподобной массы входила в состав того самого метеорита, который и стал прапрапрадедушкой Земли. Сторонники «горячего» происхождения утверждают, что вода выделялась, как пот, из разогретого глубинного вещества (магмы) Земли в процессе его охлаждения и отвердения (кристаллизации). Вода просачивалась на поверхность и скапливалась в низинах — так постепенно образовывались моря и океаны.

А потом, из-за того, что Солнце неравномерно нагревало поверхность Земли, начался круговорот воды, появились реки, озера и т.д.

Уже на заре своей истории люди сознавали великое значение водной стихии. Это подтверждают и мифы разных народов, и философские умозаключения древних, которые, при всей их наивности, все-таки поняли одну бесспорную истину: как без огня нет культуры, так без воды нет и не может быть жизни. Языческие народы всех времен обожествляли воду как неиссякаемый источник жизни, как вечно живой родник, оплодотворяющий другую великую стихию - землю. К воде шли с миром, поклонами и молитвами. И хотя с распространением христианства вера в божественное происхождение воды умерла, осталось убеждение в ее чудодейственной силе. На Руси даже христианские праздники получили названия языческих: например, Русальная неделя, Ивана Купалы и т.д. Богу Куполе приносили жертву купанием — в этот день купались для здоровья, ведь вода «охраняет от заразы и болезней», О целительных, «очистительных» свойствах воды рассказывают многие предания, недаром воду использовали в разных обрядах и гаданиях. Святые родники, озера, реки всегда почитались в народе. «Плевать в колодец – все равно, что в лицо матери», — говорили на Руси.

Что опаснее всего для водных ресурсов? Больше всего угрожает природным водам загрязнение. Еще древние люди, зная об этом, относили мусор со своих стоянок куда-нибудь подальше, закапывали его в землю, чтобы он не попал в ближайшие водоемы. Прошло много лет... Все изменилось с тех пор, как человек создал промышленность. Он уже не часть природы, а ее «хозяин»! А «хозяину» можно все! В воду стали попадать отходы деятельности человека. А как справедливо заметил академик Н.Н.Моисеев, «ни один живой вид не способен жить в среде, образованной отходами его жизнедеятельности».

«Хозяин» стал еще изменять природу, не задумываясь о последствиях. Уничтожение лесов, распашка огромных территорий, осушение и орошение земель, создание гигантских водохранилищ и плотин, расходование воды на различные хозяйственные нужды - все это серьезно нарушает закон единства вод. Большая часть воды после использования сбрасывается в реки, озера, попадает в подземные воды. Они несут огромное количество опасных для всего живого примесей. Недаром такие воды называют сточными. Они так загрязнены, что, попадая в чистый водоем, приводят в негодность его воду во много раз большего объема

Мы должны помнить, что I м3 грязных вод портит 10 м3 чистой воды! Достаточно 12,5 г нефтепродуктов на 1000 л воды, чтобы сделать ее непригодной для питья, орошения, технического водоснабжения. А очистить воду от нефтепродуктов - дело сложное и дорогостоящее. Ежегодно на Земле используется около 5000 км3 вод гидросферы, а загрязняется в 10 раз больше. И справиться с этим природа уже не может. Отвечать за свои поступки должен сам человек!

Учитель: Гидросфера Земли содержит около 1,4 млрд км3 воды. Вода на поверхности Земли занимает площадь – 510 млн км3, или 70% всей её поверхности.

А какую часть от такого гигантского количества воды составляют воды нашей области?

Выступление Буракова А. «Воды Кировской области»

В области насчитывается 19753 реки общей протяжённостью 66650 километров. Густота речной сети составляет от 2,21-0,30 км на 1 км2 на севере до 0,11-0,20 км на 1 км 2 – на юге. Подавляющее большинство рек относится к очень малым, длинной до 10 км – 94,6%. Реки, длинна которых от 11 до 50 км, составляют 4,98%, от 51 до 200 км – 0,4%. 11 рек имеют длину более 200 км и у большинства из них в области находится только часть течения и бассейна.

Главная река области берёт начало в Удмуртии на лесном болоте Вятско-Камской (Верхневятской) возвышенности, в одном километре от бывшей ст. Перелом. Сейчас – в 7 км от станции «23-й километр». Впадает в Каму в Татарии. Из общей длинны реки 1370 км в пределах области находится 1250 км с площадью бассейна 126 000 км 2.

Река Вятка очень извилистая, несколько раз меняет своё направление. На своём пути река дважды пересекает полосу поднятий Вятского Увала – у г. Кирова и ниже города Советска.

Ширина меженного русла р. Вятки увеличивается от 40-50 м в верхнем течении до 200-500 м в среднем и нижнем.

В Вятку впадает большое количество притоков. Наиболее крупные правые: Кобра, Летка, Великая, Пижма; левые: Чёрная Холуница, Белая Холуница, Чепца, Быстрица, Воя, Кильмезь

Кроме того, в нашей области есть и озера. В целом Кировскую область не назовёшь озёрным краем – озёра у нас не относятся к числу характерных элементов пейзажа. Всего в водосборе р. Вятки насчитывается 4137 озёр, в бассейне р. Лузы – 242 озера. Известно количество озёр в бассейнах других рек области.

На западном крыле Уржумского поднятия Вятского Увала находится самое легендарное озеро нашего края – Шайтан. Оно расположено в обширной котловине на водоразделе рек Байсы и Буя на юго-западе Уржумского района на границе с Лебяжским.

Озеро Шайтан – единственный на Русской равнине природный водоём с непериодическими выбросами воды на поверхность, которые происходят в среднем в 5-6 лет. Иногда в течение нескольких наблюдается бурление воды, а иногда происходит кратковременный выброс в виде фонтана до 10 метров высотой или водяного столба диаметром 1,0 – 1,5 м и высотой 1 – 4 м.

На дне озера имеются два отверстия (поноры), через которые и происходят сифонные выбросы воды из подземных трещин, когда в них создаётся напор воды, значительно превышающий давление воды в озере. По наблюдениям местных жителей, выбросы чаще наблюдаются при интенсивном весеннем снеготаянии и после продолжительных дождей. Площадь и глубина озера постепенно уменьшает

Для создания запасов воды на хозяйственные нужды или использования водной энергии люди издавна строили искусственные водоёмы – пруды и водохранилища. В прошлом они были многочисленны на вятской земле, чему способствовало обилие ручьёв и речек с густой сетью лугов, оврагов, балок. На речках устраивали мельничные пруды, вода которых по специальным жёлобам подавалась на колёса водяных мельниц. В 1982 г. насчитывалось 950 прудов от общей площади водного зеркала 5464 га.

Огромна роль подземных вод в питании рек. Но основная часть подземного стока, поступающего в реки, не видна, так как разгрузка подземных вод происходит на дне водоёмов. В жаркий летний день, искупавшись на таком участке, можно определить присутствие родников на участке с более холодной водой. По данным специалистов, занимающихся изучением водного баланса, доля подземных вод в речном стоке рек области от общего годового стока рек составляет 10-30%

В Арбажском районе насчитывается 11рек с общей протяженностью 0,32тыс.км. 35 озер с общей площадью водного зеркала 0,245 тыс.га. 14 прудов с общей площадью водного зеркала 0,254тыс. га, болота, с общей площадью 0,148 тыс.га. На хозяйственные нужды используется до 150 тыс/м3год, на нужды с/х водоснабжения – до 786 тыс/м3год; на производственные нужды – 78 тыс/м3год.

Процент экономии свежей воды за счет оборотного и повторного водоснабжения составляет 0,5%.

Количество очистных сооружений – 5 единиц с мощностью 128,5 тыс/м3год, в том числе сооружений механической очистки 4 единицы с мощностью 26,3 тыс/м3год; сооружений биологической очистки – 1 с мощностью102,2 тыс/м3 год.

В районе насчитывается 54 скважины, из них – 2 в Кормино. Общий водозабор из скважин 2,6 тыс/м3 год.

В Кормино есть пруд, за состоянием которого руководство совхоза пристально следит. В пруду разводят карпов и карасей.

Учитель: Вода – наиболее надежный и дешевый теплоноситель: ею греют, но ею же и охлаждают. Вода – источник энергии и перевозчик грузов. Незаменима вода и в быту: без нее немыслимы приготовление пищи, личная гигиена, отдых. Вот почему мы с полным правом можем сказать: где нет воды, там нет и жизни.

Все воды содержат растворенные вещества. Наиболее представленными элементами в воде являются кальций, натрий, хлор, калий. Характерно, что набор химических элементов в воде близок к их составу в крови человека и животных. Все эти и многие другие удивительные свойства воды объясняются строением молекулы воды.

Выступление Архипкиной Н. «Строение молекулы воды».

Вода - это жидкость без цвета и запаха, имеет самую высокую теплоемкость среди жидкостей. Молекула воды нелинейна - угол между связями Н-О-Н равен 104° 27'. Связи Н-О - ковалентны, но они полярны, т.е. некоторый положительный заряд несут атомы водорода, а отрицательный - атом кислорода. Вследствие этого связанный атом кислорода способен притягивать атом водорода соседней молекулы с образованием водородной связи, что существенно повышает общую энергию связи. Таким образом, молекулы в воде ассоциированы.

Щелочные металлы разлагают воду с выделением водорода при обычной температуре, а щелочноземельные - при нагревании:

2H2O + Ca = Ca(OH)2 + H2

Мg и Zn - при кипячении

2 Н2О + Zn = Zn (ОН)2 + Н2

Железо реагирует с водяными парами при красном калении

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

Вода является одной из причин коррозии - ржавления металлов. При коррозии железа образуется бурая рыхлая масса, которую называют ржавчиной

(Fе2Оз • nН20)

Благородные газы с водой не реагируют. Вода взаимодействует со многими неметаллами; так, атомный кислород превращает воду пероксид водорода:

Н2О + О = Н2О2

Вода «горит» в струе фтора

2F2 + 2H2O = 4HF + O2

Хлор при 100С0 или на свету разлагает воду с выделением атомного кислорода

H2O + Cl2 = 2HCl + O

Ряд оксидов металлов и неметаллов вступает в химическое взаимодействие с водой с образованием соответственно оснований и кислот:

CaO + H2O = Ca(OH)2
CO2 + H2O = H2CO3
SO3 + H2O = H2SO4
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

Со многими безводными солями вода образует кристаллогидраты.

К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения. Гидролиз - это реакция обменного разложения между различными веществами и водой.

СН3СООС2Н5 + Н2О =СНзСООН + С2Н5ОН
СаС2 + 2Н2О = Са (ОН)2 + С2Н2

Основным фактором, определяющим пригодность воды в быту, промышленности, сельском хозяйстве, является её химический состав и физические свойства.

Особо высокие требования предъявляются к питьевой воде.

Выступление Кокориной Г. «Требования, предъявляемые к питьевой воде».

(См. таблицу № 2, 3, 4)

Учитель: А теперь подведем итог. По лабораторным исследованиям, проведенным частично в школьной лаборатории, питьевая вода скважины (см. таблицу №1) № 4794 с. Кормино Арбажского района не соответствует требованиям САНПИН от 21.4.559-96 по наличию в воде бора, фтора и общей минерализации.

По лабораторным исследованиям питьевая вода скважин д. Криуша соответствует всем нормам.

Исследуемая вода из открытого водоема для использования в пищевых целях не пригодна. Для её использования нужна специальная обработка.

Мониторинг водных объектов проводился в течение 4 лет. Для определения химического состава воды использовались методы школьного экологического мониторинга, а также некоторые данные химлаборатории ВГГУ г. Кирова.

Как же сделать воду, которую мы пьем чистой?

Самый простой способ домашней доочистки воды – отстаивание и кипячение. При этом твердые частицы осядут на дно.

Чтобы избавиться от «излишков» соединений железа, которое есть в воде, надо просто перемешать воду. Двигаясь в ёмкости, они вступают в реакцию с кислородом, окисляются и в качестве осадка выпадают на дно.

А может быть лучше пить только кипяченую воду?

Употребляя только кипяченую воду, мы наполняем свой организм мертвой водой, которая может быть отнимает у нас годы жизни. При кипячении уменьшается содержание кислорода в воде, выпадает в осадок кальций, магний и другие микроэлементы. А ведь они так необходимы для организма человека.

Вода, обогащенная кислородом, полезна взрослым, поскольку дает омолаживающий эффект.

Соли калия, натрия, кальция обеспечивают такое важнейшее свойство живых организмов, как раздражимость.

Натрий выводит из тканей к легким углекислый газ, является источником соляной кислоты, входящей в состав желудочного сока.

Калий необходим для строения мускулов, помогает переваривать жиры и крахмал.

Кальций дает крепость костям и всей основе скелета, а сердце должно получать кальция в 7 раз больше, чем всякий другой орган, так как кальций необходим для работы сердечных мускулов и для свертывания крови.

Хлор находится в соединении с калием и кальцием. В этом виде помогает организму переваривать и усваивать протеины и бороться с паразитами, находящимися в наших тканях

Фтор входит в состав эмали зубов: без фтора эмаль трескается, зубы гниют.

Кроме того, что вода лечит, воде приписывают ещё и магические свойства. Вот послушайте. Вода, которой в течение месяца показывали слово «спасибо» образовывала красивые шестиугольные кристаллы. А жидкость, которую ругали и обзывали дурой, превратилась в груду уродливых ледяных осколков. Что же такое вода? Точного ответа пока нет. Но мы точно знаем, что вода – это сама жизнь. Чтобы жить, надо заботиться о воде. Если вы хотите, утоляя жажду, сохранять и поправлять свое здоровье, то пейте чистую воду, обогащенную кислородом и минеральными веществами. Будьте здоровы!