§ 8. Розчини в природі. Захист водних ресурсів від побутових і промислових забруднювачів (Григорович)

Зміст

ПОМІРКУЙТЕ

Генеральна Асамблея ООН 1993 року запровадила щорічний Всесвітній день водних ресурсів. Дізнайтеся, коли його відзначають і яка мета цього заходу.

Всесвітній день водних ресурсів відзначають щороку 22 березня. Мета цього заходу полягає в приверненні уваги людей і урядів до проблеми нестачі питної води, необхідності захисту прісних водойм від забруднення та раціонального використання водних запасів планети.

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

83. Знайдіть інформацію та підготуйте презентацію про державні заходи з охорони водойм України від забруднень.

План і зміст презентації:

1) Законодавче регулювання: Ухвалення Водного кодексу України та законів, які забороняють скидання неочищених стічних вод і встановлюють нормативи гранично допустимих скидів.

2) Державний нагляд і контроль: Діяльність Державної екологічної інспекції України, яка перевіряє промислові об’єкти, накладає штрафи на порушників і фіксує випадки шкоди довкіллю.

3) Модернізація інфраструктури: Будівництво та реконструкція водоочисних станцій і локальних очисних споруд на промислових підприємствах.

4) Охорона прибережних смуг: Створення водоохоронних зон уздовж річок та озер з обмеженням розорювання земель і використання отрутохімікатів.

5) Моніторинг якості вод: Постійний лабораторний контроль складу поверхневих і підземних вод для своєчасного реагування на забруднення.

84. Які споруди використовують для підготовки води до споживання й очищення промислових викидів?

Для підготовки природної води до споживання використовують водоочисні станції водогону. Для очищення промислових викидів і стічних вод будують промислові очисні комплекси, які складаються з механічних відстійників, піскоуловлювачів, споруд фізико-хімічної нейтралізації та резервуарів біологічного очищення (аеротенків).

85. У який спосіб можна очищувати воду в побуті?

У побуті воду очищують за допомогою кип’ятіння для знищення небезпечних бактерій. Для вилучення завислих часток, хлору й надлишку солей використовують побутові глечикові або проточні фільтри. Для отримання повністю знесоленої води застосовують побутові дистилятори, де вода очищується перегонкою.

86. Дізнайтеся, з якого джерела вода, якою ви користуєтеся вдома. Підготуйте коротке повідомлення щодо способів забезпечення прісною водою вашого помешкання.

У багатоквартирних міських будинках вода надходить централізовано через водогін. Її забирають із поверхневих джерел (річок чи водосховищ) або з підземних горизонтів, після чого піддають фільтрації, коагуляції та знезараженню на міських водоочисних станціях. У приватних садибах постачання організовують із власних підземних криниць або артезіанських свердловин за допомогою насосів, а для її доочищення встановлюють домашні фільтраційні установки зворотного осмосу.

87. Із додаткової літератури або інтернету дізнайтеся про методи очищення води в промисловості або на водоочисних спорудах вашого міста / селища.

На міських водоочисних станціях застосовують три основні етапи очищення: механічний, фізико-хімічний та знезараження. Спочатку воду відстоюють у резервуарах і фільтрують крізь товстий шар кварцового піску, щоб видалити піщинки й намул. Далі додають коагулянти, які зв’язують дрібні колоїдні частки у пластівці, що швидко осідають. На завершальному етапі знищують хвороботворні мікроорганізми за допомогою хлорування, озонування або опромінення ультрафіолетовими лампами.

РОЗУМІННЯ ЯВИЩ ПРИРОДИ (РОБОТА В ГРУПАХ)

88. Чому річкова, кринична й тала вода мають різні смаки? Яка з них найчистіша з хімічної точки зору?

Різний смак води зумовлений якісним і кількісним складом розчинених у ній мінеральних солей та газів. Кринична вода проходить крізь шари порід і ґрунтів, тому містить багато розчинених солей Кальцію й Магнію, які надають їй насиченого смаку. Річкова вода містить меншу концентрацію солей, але має домішки органічних речовин. Тала вода утворюється з льоду або снігу і практично не містить розчинених речовин, тому здається прісною та позбавленою смаку. З хімічної точки зору найчистішою є саме тала вода.

89. Яка вода в природі найбільш близька до дистильованої води? Які домішки вона може містити?

Найбільш близькою до дистильованої води є дощова та тала снігова вода, тому що вона утворюється внаслідок конденсації водяної пари. Вона може містити розчинені гази атмосфери (кисень, азот, вуглекислий газ), тверді завислі часточки пилу та сажі, а також сліди сульфатної й нітратної кислот у районах викидів промислових підприємств.

90. Людина може прожити без їжі кілька тижнів, а без води — лише кілька днів. Обговоріть, чому вода є більш критичною для виживання.

Вода є головним внутрішнім середовищем організму та універсальним розчинником. Усі біохімічні реакції, обмін речовин і засвоєння поживних сполук відбуваються виключно у водному розчині. Вода транспортує клітинам розчинені речовини, виводить кінцеві токсичні продукти розпаду та регулює температуру тіла. Якщо організм втрачає понад 10% рідини, кров гусне, робота серця та нирок блокується, і людина гине значно швидше, ніж від виснаження запасів жирів чи білків.

91. Дистильовану воду використовують переважно в лабораторіях. У побуті дистильованою водою часто заповнюють праски для отримання пари під час прасування. Чому, на вашу думку, не варто заливати в праску неочищену воду з водопровідного крана?

Водопровідна вода містить розчинені солі Кальцію і Магнію. Під час кипіння та утворення пари ці речовини розкладаються й осідають на стінках нагрівального елемента та в парових каналах у вигляді твердого накипу. Це призводить до перегрівання праски, закупорює сопла і спричиняє появу білих вапняних слідів на речах під час прасування.

92. Оцініть вартість очищення $1{\text{ м}}^3$ води різними методами (кип’ятіння, використання фільтра) або придбання такої кількості пляшкової води. Визначте економічно вигідніший спосіб очищення води для родини з чотирьох осіб (упродовж одного місяця). Поясніть, як економія водних ресурсів впливає на фінансовий стан окремої родини та громади в цілому.

Об’єм води становить:
$V=1{\text{ м}}^3=1000\text{ л}$

1) Оцінка витрат на $1{\text{ м}}^3$ різними способами:

• Купівля бутильованої води: за середньої ціни $4\text{ грн}$ за $1\text{ л}$ витрати становлять:
  $1000\text{ л}\cdot 4\text{ грн/л}=4000\text{ грн}$
• Кип’ятіння: для нагрівання й закипання $1\text{ л}$ води витрачається близько $0,1\text{ кВт}\cdot \text{год}$. Для $1000\text{ л}$ потрібно $100\text{ кВт}\cdot \text{год}$. За тарифу $4,32\text{ грн}$ за $1\text{ кВт}\cdot \text{год}$ та ціни водопровідної води $40{\text{ грн/м}}^3$ вартість становить:
  $100\text{ кВт}\cdot \text{год}\cdot 4,32\frac{\text{грн}}{\text{кВт}\cdot \text{год}}+40\text{ грн}=432\text{ грн}+40\text{ грн}=472\text{ грн}$
• Побутовий фільтр: змінний картридж вартістю $300\text{ грн}$ розрахований орієнтовно на $1500\text{ л}$ води (собівартість очищення $0,2\text{ грн/л}$). Разом із вартістю води з водогону витрати на $1{\text{ м}}^3$ становлять:
  $1000\text{ л}\cdot 0,2\frac{\text{грн}}{\text{л}}+40\text{ грн}=200\text{ грн}+40\text{ грн}=240\text{ грн}$

2) Розрахунок витрат для родини з 4 осіб на місяць (30 днів) за споживання $2\text{ л}$ питної води щодня на людину:
$V(\text{міс})=4\cdot 2\text{ л}\cdot 30=240\text{ л}=0,24{\text{ м}}^3$

• Пляшкова вода: $240\text{ л}\cdot 4\text{ грн/л}=960\text{ грн}$.
• Кип’ятіння: $0,24{\text{ м}}^3\cdot 472{\text{ грн/м}}^3=113,28\text{ грн}$.
• Побутовий фільтр: $0,24{\text{ м}}^3\cdot 240{\text{ грн/м}}^3=57,60\text{ грн}$.

Використання фільтра є найбільш економічно вигідним способом. Економне споживання води знижує витрати родини на комунальні платежі, а для всієї громади це зменшує споживання електрики насосними станціями, розвантажує каналізаційні мережі та береже водні джерела регіону від пересихання.

93. Поясніть, як знання про розчинність речовин і очищення води застосовують екологи/ екологині та хіміки-аналітики. Складіть пам’ятку «Як зменшити забруднення води в побуті?».

Застосування знань спеціалістами:

• Екологи враховують розчинність кисню та токсичних домішок під час контролю водойм, прогнозують швидкість поширення шкідливих стоків і застосовують адсорбенти для локалізації нафтових виливів.
• Хіміки-аналітики досліджують пробу води в лабораторіях, переводять розчинені йони у важкорозчинні осади для їхнього зважування, застосовують фільтрацію та дистиляцію для виявлення концентрації небезпечних сполук.

Пам’ятка «Як зменшити забруднення води в побуті»:

1) Обирайте безфосфатні порошки та гелі для прання, щоб не провокувати заростання річок водоростями.

2) Не виливайте залишки фарб, розчинників, лаків, нафтопродуктів та ліків у раковину чи унітаз.

3) Не змивайте кулінарний жир у зливні труби каналізації.

4) Вчасно вимикайте кран, коли чистите зуби або миєте тарілки, щоб не збільшувати об’єм стоків.

5) Здавайте відпрацьовані батарейки й акумулятори у спеціальні пункти збору, щоб важкі метали не потрапляли в ґрунтові води.