Исследовательская работа Вода — удивительное вещество. Внеклассная работа по экологии.

МКОУ Наримановская СОШ

Заочный межмуниципальный экологический конкурс:
«Сохраним природу»
Номинация: Уникальные уголки природы Волгоградской области

Учебно-исследовательская
РАБОТА

ТЕМА: Вода – самое необыкновенное вещество в мире.
Проблемы водоснабжения п. Нариман.


Автор:
ученица 10 класса
Шевелева Виктория




Руководитель:
учитель биологии и химии
высшей категории
Семикина Валентина Филипповна











Февраль 2014 год.


Тема: Вода – самое необыкновенное вещество в мире.
Проблемы водоснабжения поселка Нариман.

Цель исследовательской работы:
Изучить по научно-исследовательским источникам аномальные свойства воды, обеспечивающие жизнь на планете Земля.
Исследовать состояние воды и водоснабжения поселка Нариман, главного условия здоровья населения.
Внести (разработать) предложения по охране живой воды, являющейся основой предупреждения водного кризиса на земле.

ВВЕДЕНИЕ
Вода, которую мы хорошо знаем с самого рождения – уникальное, удивительное, ни с чем не сравнимое вещество, еще до конца не изученное и таящее в себе множество еще не разгаданных тайн. Вода – это жизнь нашей биосферы Земля.
Доказательством того, что вода является основой жизни на земле, является то, что в каждом организме воды больше, чем всех других химических элементов.
Не зря человека называют странствующим аквариумом. В его организме 50 л воды, мозг содержит 81% воды, в крови из 4 литров 3 приходится на воду, даже в костях 30% воды. Высохшая мумия человека весит только 8 кг. Почти ѕ земного шара покрыто водой. Но только там, где есть вода, существует жизнь.




Из космоса планета Земля больше похожа на водный шар, чем на земной.
Всякий знает, что вода – это соединение кислорода и водорода, оксид водорода. А сколько же водорода в природе? Наукой установлено 3 изотопа водорода: протий, дейтерий, тритий и 3 изотопа кислорода. А сколько же различных вод в природе? Если подсчитать всевозможные соединения изотопов, получится 48 различных вод, из них 39 будут радиоактивными, а стабильными и устойчивыми будут только 9.
Что же такое обыкновенная вода? Такой воды в мире нет. Она всегда необыкновенная. Это зависит от истории воды, оттого, что с ней происходило во время круговорота. При испарении вода обогащается протием. Вода закрытых озер содержит больше дейтерия. Катаясь зимой на коньках по льду, мы даже не подозреваем, что в составе льда уменьшилось число тяжелого водорода, а число тяжелого кислорода – увеличилось. Вода в природе постоянно меняется.
Что же такое – легкая вода? Формула ее должна быть 1Н216О, но такой воды в природе нет. С большим трудом ее приготовили ученые для изучения свойств, и существует такая вода в нескольких крупнейших лабораториях мира, где изучают свойства изотопных соединений.
Что же такое – тяжелая вода? Формула ее – 2D216О. И такой воды в природе нет. Сейчас во многих странах мира работают гигантские заводы, которые перерабатывают миллионы тонн воды из нее получают дейтерий и чистую тяжелую воду. Она используется замедлителем нейтронов в атомных реакторах, а в будущем она спасет человечество от энергетического голода. Из 1 литра тяжелой воды можно получить энергии больше, чем из 100 кг высококачественного угля.
Есть вода в космосе? Астрофизики зафиксировали наличие воды в созвездиях Ориона и Кассиопеи. Воду нашли на Юпитере, в «атмосфере» Венеры и в атмосфере Марса. Бесспорно, вода есть во всех уголках вселенной.
Знает ли вода, что происходит в космосе? Многочисленные эксперименты в водных растворах в разных местах земли привели ученых к поразительным выводам. Оказывается, что события, происходящие на Солнце, каким-то образом отражаются и на воде. Характер реакции в воде следует ритму солнечной активности. Вода каким-то необъяснимым путем отзывается на то, что происходит в космосе. Какое может иметь значение эта связь воды и космоса? Пока даже трудно представить, как велико значение этого влияния на глобальные процессы жизни на земле.
Почему вода – вода? Разве вода – это только та бесцветная жидкость, которая налита в стакан? Океан, покрывающий почти всю нашу планету, всю нашу чудесную Землю – это тоже вода. Тучи, облака, туманы, несущие влагу всему живому на земной поверхности – это тоже вода. Бескрайние пустыни полярных областей, застилающие почти половину планеты – это тоже твердая вода.
Прекрасны краски солнечного заката и восхода солнца. Они обязаны рассеиванию и поглощению солнечного спектра водяными парами в атмосфере. А красота северного сияния? Это тоже вода. Вода – это великий художник природы.
Геологи знают, что большинство горных цепей созданы величайшим строителем природы – водой.
Искусный архитектор и величайший растворитель, вода под землей создает из карбонатов удивительные и многокилометровые карстовые пещеры.
Непрерывно меняется лик земли, на месте высочайших гор расстилаются бескрайние равнины. Меняется физическая география материков. Все это дело рук великого преобразователя – воды.

ВЫВОД: Безгранично многообразие жизни. Она всюду на нашей планете, но жизнь есть только там, где есть вода.




ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
Чем объясняется такая исключительная роль воды?
Вода удивительна своими необычными свойствами. Как построена молекула воды?
Молекула её не линейна, т.е. геометрическое расположение заряда в молекуле можно изобразить как тетрайдер. Сколько молекул воды в океане? Одна. Вода вещество особенное. Отдельные молекулы взаимодействуют между собой за счет водородной связи. Все молекулы воды связаны в сплошную пространственную сетку, в одну гигантскую молекулу, весь океан – одна молекула.
А лед? Каждая молекула окружена четырьмя другими, образуется рыхлая структура, много свободного объема, правильная кристаллическая структура выражена в изумительном изяществе снежинок.
Познакомимся поближе с аномальными свойствами воды.
Какова плотность воды? Если бы вода сохранила бы рыхлую льдоподобную структуру в жидком состоянии, её молекулы были бы упакованы плотно и плотность её была бы при 25 градусах не 1 г/куб.см, а 1.8 г/куб.см.
При какой температуре вода кипит? При 100 градусах? Это зависит от положения химических элементов в периодической системе Менделеева.
Гидрид кислорода кипит при –180 градусов, значит, вода кипит на 180 градусов выше, чем должна кипеть. Если бы вода потеряла способность образовывать ассоциации молекул, то что бы стало с нашей Землей? Не осталось бы ни одной капли воды. Все океаны закипели бы. На небе не было бы ни облачка. Ведь в атмосфере земли температура нигде не падает ниже -80 -90 градусов.
При какой температуре вода замерзает? При 0 градусов?! В соответствии со своей химической природой гидрид кислорода затвердевает при температуре –100 градусов. Воду, пожалуй, можно назвать непослушным веществом, она не подчиняется многим физико-химическим закономерностям. Взаимодействие ее молекул требует много энергии для преодоления этого притяжения, что и приводит к такому резкому повышению температуры кипения и плавления.
Знаете ли вы, когда твердая вода бывает жидкой?
Лед при медленно действующих нагрузках течет. Ледники в горах текут подобно рекам со скоростью несколько метров в год. Значит, и вода при быстром воздействии может вести себя как твердое тело и разбиваться на куски. Если по струйке воды с большой скоростью ударить стальным бойком, то струйка расколется на осколки как стеклянная палочка.
Сколько жидких состояний воды?
Вода единственное вещество в мире, которое после плавления сначала сжимается, а затем расширяется. При 4 градусах у неё наибольшая плотность. Это редкостная аномалия воды, потому что вода сложный раствор необычного состава: это раствор воды в воде. Это имеет большое значение для жизни. С наступлением зимы охлажденная вода опускается вниз. Пока температура всего водоема не станет 4 градуса, при дальнейшем охлаждении холодная вода остается сверху и как «теплое одеяло» защищает всех обитателей водоема.
Что легче лёд или вода? Ведь объем твердых тел при плавлении увеличивается и они тонут в собственном растворе. А лед плавает в воде. Это еще одна аномалия воды. Это замечательное исключение. Зимой бы лед тонул на дно, а весной слой воды сверху не дал бы ему растаять. Постепенно все водоемы превратились бы в гигантские ледяные глыбы, земля превратилась бы в ледяную пустыню.
Вода – это великий распределитель тепла на земле. Нагретая солнцем на экваторе, она переносит тепло в мировой океан гигантскими потоками морских течений в далекие полярные области. Здесь жизнь возможна благодаря этой особенности воды.
Вода гигантский двигатель в природе. Метеорологи подсчитали, что солнце испаряет на Земле за 1 минуту миллиарды тонн воды. Каждую минуту этот пар поднимается вместе с восходящими потоками нагретого воздуха в верхние слои атмосферы. Каждый грамм воды уносит с собой 2265 Дж солнечной энергии. Каждую минуту водяной пар отдает атмосфере Земли чудовищно огромное количество энергии – 2,2*1010 Дж. Столько энергии могли бы выработать за то же время сорок миллионов электростанций в один миллион кВт каждая. За счет этой энергии вода перемещается по воздуху и орошает землю дождями.
Вода прекрасный растворитель, благодаря аномально высокой диэлектрической проницаемости. Она способна растворять даже самую твердую горную породу. Нет такой породы на Земле, которая могла бы сопротивляться всемогущему разрушителю – воде.
Морская вода содержит в себе почти все химические элементы, существующие в природе. Свыше 60 элементов нашли химики в морской воде, но больше всего в ней поваренной соли. А знаете ли вы что кровь человека и других животных по составу химических элементов близка к морской воде.
Знаете ли вы, какую форму имеет вода в космосе? На Земле земное притяжение искажает форму воды. В космосе вода, вылитая из сосуда, имеет форму шара.
Вода имеет аномально высокое поверхностное натяжение. Каждая молекула на поверхности притягивается внутрь молекулами ассоциации. Поверхностное натяжение равно 72 миллиньютона на 1 метр. Поверхностное натяжение так велико что, по ее поверхности даже могут бегать крупные водяные насекомые.
Может ли вода гореть? Может в атмосфере фтор 2.
Видел ли кто из вас абсолютно чистую воду? Многие ученые пытаются ее получить, но пока еще это никому не удалось. Налитая в стакан такая вода растворяет стенки стакана, соприкасаясь с ними.
Может ли вода помнить? Да, может. В Арктике высверлили гигантский ледяной керн 1,5 км. Тщательно изучили изотопный анализ годичных слоев нарастающего льда и восстановили климатическую обстановку на протяжении тысячелетий. Вода все это запомнила и записала в глубинных слоях гренландского льда. Было очень холодно в 15, 17, 19 веке, жаркими были годы 1550 и 1930. То, что запомнила вода, полностью совпало с историческими хрониками. Ученые это называют «структурной памятью» воды.
Откуда взялась на Земле вода? Геохимики не считают воду небесной гостьей. Они считают воду земным веществом. Было подсчитано, что при извержении вулканов, геологической воды вылилось столько, сколько хватило бы заполнить все океаны.
Сколько на Земле воды? Очень мало. Больше всего воды в мантии Земли на глубине 3 тыс. километров – 13 млрд. км3. Но она находится вся в связанном состоянии, входит в состав горных пород и минералов. Гидросфера содержит 1,5 млрд. км3, на суше воды – 90 млн. км3, из них 60 под землей и это соленые воды. 25 млн. км3 твердой воды в Гренландии, Арктике, Антарктиде.
В природе постоянно круговорот воды, но человеку, животным, растениям нужна пресная кристально чистая вода. Запас такой воды в нашей стране в большом количестве в озере Байкал. Вода нужна сельскому хозяйству, в промышленности, в быту. Люди уже теперь для своих нужд каждый год забирают 2000км3 воды, это 1/20 часть годового стока всех рек земного шара. Из этого количества безвозвратно расходуется 150км3 воды, а остальная отработанная, загрязненная поступает в реки, отравляя их.


Проблема чистой воды серьезная проблема нашего поселка Нариман, хотя он и расположен на берегу Варваровского водохранилища ВДСК. Учащиеся нашей школы уже несколько лет занимаются исследованием состояния воды и его водоснабжением. Мы рады за другие поселения: в села Ивановка, Райгород уже пришла чистая вода.
В нашем поселке до сих пор пользуются старыми конструкциями очистительных сооружений, построенными еще в 1966 году. Старые водопроводные трубы часто ремонтируются, но они тут же снова протекают, образуя потоки воды и громадные лужи по улицам.
Многие водоразборные колонки не работают, заглушены по нескольку лет.





Место расположения водозабора даже больше чем опасное место. Рядом в 300 метрах старое татарское кладбище.





Еще ближе нефтебаза, недалеко от нее бывшая засолочная станция, которая используется для ремонта техники и содержания скота. Особенно грязная вода после весенних паводков, во время ливневых дождей и после очередной попытки отремонтировать прогнившие трубы. При анкетировании населения и учащихся школы было установлено, что очень маленькая часть населения пользуется привозной водой из городских источников.
Такая же маленькая часть населения использует бытовую технику со сменными картриджами «Гейзер, Кристалл». Совсем не большая часть населения позволяет себе купить дорогостоящие установки, и очищает воду в домашних условиях. Большая часть населения пользуется водой такой, какая она есть, и кипятят ее только до закипания. Многие позволяют себе пить даже сырую воду, поэтому в поселке не редки желудочно-кишечные заболевания, время от времени вспыхивает гепатит. Плохая экология причина частых онкологических заболеваний. При химическом анализе воды учащимися было установлено:


Низкая прозрачность во время ливней, весенних паводком.
Повышенная жесткость.




Присутствие в небольших дозах соединений железа.





А в некоторых пробах было явное помутнение от следов соединения свинца.




Не мудрено!! Забор воды делается в рукаве Варваровского водохранилища, по которому постоянно, с ранней весны до поздней осени, движутся баржи, теплоходы и индивидуальный водный транспорт. Радикальное решение - это перенос водозабора воды на новое место. А это очень большие затраты на переделку всего водоснабжения, строительство очистных сооружений, подстанции. Попытки найти артезианскую воду не дали успехов, грунтовые воды соленые. Население поселка Нариман с нетерпением ждет, когда же, наконец, решиться положительно вопрос с чистой питьевой водой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Водный кризис угрожает обществу не потому, что воды не хватает, а потому что человек бесхозяйственно расходует ее и бесчеловечно относится к источнику жизни. Отравляя воду, человек отравляет фауну и флору, развивает вредных гнилостных бактерий. Вода становиться источником страшных болезней. Значит, воду нужно беречь, на свете нет ничего драгоценнее чистой воды. Беречь воду - это значит беречь здоровье и жизнь, красоту окружающей природы.
Наши предложения по охране водных ресурсов:
Чтобы река была полноводной, по берегам ее должны расти леса.
Надо охранять леса от вредителей, а в этом незаменимым помощником является маленький муравей. Не разоряйте муравейников в лесу.
Земля, которая дает нам продукты питания, должна заботливо обрабатываться. Чтобы весенняя влага оставалась в почве, надо заботливо охранять лесополосы, тогда будут устойчивыми урожаи.
Выливать на землю машинное масло, горючее, мыть машину в реке – преступление. Каждый килограмм нефти и бензина, попав в воду и почву, отравляет их и делает вредоносными для всего живого.
Если из неисправного крана течет струйка воды, срочно кран исправить и закрыть. Сберечь драгоценнейшую влагу, ее кто-то выпьет или умоется, а может быть, ее кому-то не хватает, чтобы замесить тесто и выпечь хлеб, важный продукт питания.
Моющие средства не должны попадать в воду. Это канцерогены.
Избыток удобрений с полей в водоеме это гибель всего живого.
Канализационные стоки и грязные растворы отстойников должны обезвреживаться.
Человек должен знать и строго соблюдать экологические законы природопользования:
Все связано со всем
Все должно куда-то деваться
За все надо платить
Природа знает лучше
Все, чтобы человек ни делал, не должно наносить ущерба природной среде. На нашей земле должно быть достаточно чистой воды и человек должен дышать чистым воздухом. От каждого из нас зависит здоровье и долголетие жизни на Земле.


Наша степь весной.
 
15