Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №1/2007

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ

Вода – сама жизнь

Дефицит пресной воды. Вода твоей Земли

УРОК-КОНФЕРЕНЦИЯ

Цели. Расширить знания учащихся по данной теме. Продолжить воспитание четкой гражданской позиции. Учить анализировать и делать выводы во время химического эксперимента. Развивать экспериментально-исследовательские навыки. Воспитывать умение вести диалог.

Оборудование и реактивы. Весы и разновесы, стеклянная палочка, мерный цилиндр, химические стаканы; яблоко, медный купорос, хлорид натрия, дистиллированная вода, образцы питьевой и минеральной вод (в бутылках), образцы снежной, речной, водопроводной и минеральной вод под номерами, растворы хлорида бария, нитрата серебра, гидроксида натрия.

Действующие лица. Ведущий, эксперты, биолог, врач, химик-технолог, сотрудники химической лаборатории, представители «Экозащиты».

Оформление. Лозунг «Без чистой Преголи – нет чистой Балтики», плакат «О чем может сказать вода из крана» (см. приложение).

ХОД УРОКА

Учитель. 22 марта – Всемирный день водных ресурсов по календарю ООН, День воды. Она умеет принимать разную форму: то она дождик, то снег, то спокойное озеро, то твердый лед... А много ли воды на Земле? Если яблоко разрезать на 4 части, то 3/4 этого яблока будут водой. Поэтому не случайна тема нашего урока. По ходу конференции сотрудники химической лаборатории будут выполнять задания.

Задание 1

а) В медицине широко используется физиологический раствор – 0,9%-й раствор поваренной соли в воде. Приготовить 180 г 0,9%-го раствора хлорида натрия. Ответ обосновать.

б) Приготовить 100 г 2%-го раствора сульфата меди(II) из медного купороса. Ответ обосновать.

Задание 2

Вам предложены в пробирках под номерами образцы воды: снежной, речной, водопроводной и минеральной. Экспериментальным путем определить содержание в воде сульфат-ионов, хлорид-ионов, катионов Fе2+, Fе3+, NH4+. Ответ обосновать.

Учитель. Когда вы были малышами, шел дождь и вы рассматривали на ладошке капельки воды. Один из вас даже оформил творческую работу в форме капли, пусть она будет символом нашего урока.

Ведущий. Вода уникальна и ничем не заменима. На Земле нет ни одного даже самого примитивного существа и ни одного растения, которые не имели бы в своем составе воду и могли бы без нее обходиться. Наверное, всем известно, что вода составляет от 80 до 99% массы растений и около 75% массы животных. Что касается человека, то его организм очень строго реагирует на нарушения водного баланса: потеря 6–8% влаги от массы вызывает тяжелое состояние, близкое к обмороку, а если потеря достигает 10–12% – перестает биться сердце.

Пожалуй, нам не найти такой отрасли хозяйства, которая могла бы обойтись без воды или подыскать ей полноценный заменитель. Благодаря своим свойствам вода универсальна. Она непременный участник всех технологических процессов. Без нее невозможна работа промышленных производств, транспорта, строительства.

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 животных и человека. Это, по-видимому, является одним из подтверждений зарождения жизни в водной среде. Посмотрим на воду глазами биолога, чтобы обнаружить связи между жизнью и водой.

Биолог. Жизнь, как известно, зародилась в воде. Масштабы освоения жизнью суши не могут сравниться с масштабами ее распространения в воде. Судите сами: на суше жизнь кипит примерно до метра в глубину почвы (дальше тоже забирается, но там она очень разрежена) и до 60 м в высоту, т.е. до верхушек самых высоких деревьев. Выше летают насекомые, споры и семена растений, микроорганизмы, но это уже не та «гуща». Да и на поверхности суши не все равномерно: в пустынях, при недостатке жидкой воды, приходится говорить уже не о пленке, а о редкой паутинке жизни. Другое дело в водоемах. Слой жизни в океане в 60 раз толще.

Наши предки, выйдя из океана, прихватили с собой его «частичку»:

тело человека на ~77% состоит из воды, а эмбрион – на ~97%;

кровь на ~90% – вода, химический состав крови удивительным образом похож на состав морской воды (во время второй мировой войны хирурги при отсутствии донорской крови с успехом заменяли ее морской водой, а вы, купаясь в море, наверное, замечали, что полученная в морской воде рана не так болезненна, хотя должна бы сильно жечь);

испарение воды с кожи – главный терморегулятор организма;

смазка суставов, обеспечивающая движение, – та же вода, как и пищеварительный сок.

Все типы живых существ сложились в океане еще до выхода жизни на сушу. Вода, не имеющая собственной формы, оказывает влияние на форму живых существ. Приспособленность организмов к обитанию в водной среде особенно ярко и зримо предстает на примере животных, предки которых покинули воду для жизни на суше, а сами вернулись в воду. Речь идет о млекопитающих – тюленях, китах и дельфинах, чей облик так далек от облика наземных обитателей.

Эксперт. Гидросфера Земли содержит около 1,4 млрд км3 воды. Вода на поверхности Земли занимает площадь ~510 млн км2, или ~70% всей ее поверхности.

Общее количество воды в гидросфере постоянно в течение по крайней мере последнего геологического периода. Утечка воды в космос из-за фотодиссоциации молекул водяного пара в термосфере и экзосфере компенсируется приходом воды на Землю за счет метеоритного вещества космического пространства (около 0,5 км3 в год) и воды, извергаемой подводными вулканами (около 1 км3 в год) в ходе процессов дегазации мантийного вещества. По расчетам геологов, запасы химически связанной воды в мантии на порядок превосходят массу гидросферы. Учитывая вышесказанное и имея в виду планетарный круговорот воды, есть все основания относить воду к неистощимым возобновляемым природным ресурсам.

Большое значение для жизни на Земле имеет водный баланс пресной ветви планетарного круговорота воды. Основные запасы пресной воды (соленость менее одной промилле) на Земле сосредоточены в снежно-ледовых образованиях и подземных водах – около 35 млн км3, или ~2,5% всего объема воды в гидросфере. Хотя снежно-ледовые образования и подземные воды играют существенную роль в водоснабжении некоторых районов, но они труднодоступны, и в мировом масштабе их использование не имеет пока практического значения. Кроме того, следует иметь в виду, что пресные подземные воды располагаются лишь до глубины активного водообмена, формирующегося за счет атмосферных осадков, т. е. до глубины 200–1500 м. Большая часть подземных вод, находящихся в нижних горизонтах, – соленые воды.

Непосредственно доступные пресные воды (пресные озера, содержащие ~91 тыс. км3 воды, и реки) составляют лишь ~0,007% всей воды на Земле или ~0,26% общего запаса пресных вод на Земле.

Самое большое в мире по запасам пресной воды озеро Байкал содержит около 23 тыс. км3 воды, столько же – Великие американские озера. Таким образом, на эти озера приходится половина запасов воды пресных озер всего мира. Использование пресной воды озер для водоснабжения должно быть ограничено, поскольку эти водные системы характеризуются замедленным водообменом и очень чувствительны к снижению в них запасов воды, которое может привести к неблагоприятным и необратимым процессам (например, понижение уровня воды в озере Севан).

По данным Атласа мирового водного баланса (1974), с поверхности суши ежегодно испаряется и вновь возвращается на сушу примерно 70 тыс. км3 воды, с поверхности Мирового океана ежегодно испаряется около 500 тыс. км3 воды, при этом большая часть испарившейся воды возвращается обратно в океан в виде осадков и лишь десятая часть выпадает над сушей, пополняя через поверхностный и подземный сток водные запасы рек. Эта разность между осадками и испарениями определяет величину речного стока. Речной сток в скрытом виде включает в себя ресурсы подземных вод, которые помимо поверхностного стока являются источником питания рек и поддерживают их водный режим.

В среднем на одного жителя Земли приходится 8 тыс. м3 пресной воды в год, на одного жителя Европы – 4,6 тыс. м3 в год, для азиатского континента эта величина равна ~5,2 тыс. м3 в год.

Ведущий. Существует мнение, что войны будущего будут из-за воды. Так ли это?

Эксперт. Специальная комиссия Всемирного банка, изучавшая «водный вопрос» планеты, пришла к заключению: уже сегодня мы живем практически в пустыне, ибо 40% жителей Земли испытывают хроническую жажду. В некоторых регионах планеты 80% заболеваний вызваны отвратительным качеством питьевой воды, из-за чего ежегодно умирают 10 млн человек. В будущем, если верить специалистам, ситуация станет еще драматичнее – нехватка воды ударит по производству продуктов питания гораздо сильнее, чем недостаток сельскохозяйственных угодий. Специалисты Всемирного банка подсчитали, что спасти человечество от потайной жажды смогут 600 млрд долларов.

Чистая пресная вода уходит от нас, каждый третий россиянин уже страдает от ее нехватки. Это с нашими-то реками, гладями, просторами! Ведь течет же река Волга. Ведь конца и края якобы нет. Оказывается, есть край. Не годится вода рек и озер для домашнего употребления, а родники все грязней, все худосочней.

У Москвы давно нет своей питьевой воды – импортирует из Тверской и Смоленской областей. Но и той недостаточно: в подмосковных водохранилищах уровень упал на несколько метров. Аналогичная ситуация почти во всех крупных мегаполисах державы. Новые ресурсы не изыскиваются, государственной водной программы нет, дело идет к воплощению в жизнь фантазий из боевика Кевина Костнера «Водный мир». Там люди, чтобы не растратить ни капли драгоценной жидкости, с помощью хитрого аппарата очищают собственную мочу.

Россия внезапно столкнулась с проблемой, которая терзает весь мир – от Бразилии до Филиппин. В общий фонд пресных вод России входят озера с объемом воды более 24 тыс. км3, а также водохранилища, суммарный объем воды в которых равен годовому стоку такой реки, как Обь. Распределение речного стока по территории России крайне неравномерно и не соответствует расселению жителей России, а также размещению производительных сил. Наиболее обеспечены водными ресурсами малоосвоенные территории Европейского Севера, Сибири и Дальнего Востока, где формируется более 80% общих водных ресурсов нашей страны. В то же время хозяйственно освоенные регионы Российской Федерации испытывают недостаток пресных водных ресурсов.

Неравномерность распределения ресурсов поверхностных пресных вод – одна из главных причин напряженной ситуации с водой в мире, особенно в тех регионах и странах, где отмечается быстрый рост промышленного и/или сельскохозяйственного производства либо значительный рост населения. По данным ООН, в настоящее время трудности с обеспечением питьевой водой испытывают около 2 млрд человек – почти 30% населения земного шара. Вода становится предметом экспорта, на привозной воде живут целые государства, например Алжир.

Ведущий. Вода несет информацию, и омовение у многих народов – священный ритуал. Вода обладает и аномальными свойствами.

Химик. Углубленное изучение свойств воды в трех ее состояниях в природе – льда, пара и жидкой воды – привело химиков к заключению, что поведение воды совсем не похоже на поведение любых других жидкостей, существующих на Земле.

Вот некоторые особенности воды.

1. Известно, что все вещества, переходя из жидкого состояния в твердое, уплотняются. Вода не подчиняется этому правилу: лед не тонет, он всегда на поверхности, его объем на 9% больше объема незамерзшей воды.

Способность воды расширяться при замерзании спасает нашу планету от оледенения. Не обладай вода таким загадочным свойством, все водоемы за определенный геологический период промерзли бы до дна, даже Мировой океан. Жизнь на Земле не только не получила бы своего не менее загадочного эволюционного развития, она не смогла бы даже возникнуть.

2. Максимальную плотность вода имеет при +4 °С. При охлаждении воды до этой температуры она сжимается. При дальнейшем понижении температуры снова расширяется, пока не перейдет в лед.

Эта аномалия приводит к чрезвычайно важным последствиям. При температуре ниже +4 °С вода, поскольку она легче, занимает верхние слои водоема, укрывая, как шубой, нижележащие слои, защищая их от охлаждения. Это создает условия для жизни обитателей водоема в зимнее время. А если образуется лед, то он создает другой защитный слой.

3. Понятия скрытой теплоты плавления и теплоты парообразования были введены в научную практику в 1757 г. Дж.Блэком. Эти два параметра академик В.И.Вернадский рассматривал как константы планетарного значения. Почему? Да потому, что аномально высокие значения этих констант определяют многие физико-химические и биологические процессы на Земле.

Весьма интересно меняется скрытая теплота плавления льда при понижении его температуры. Оказывается, если охладить лед при нормальном давлении от 0 до –7 °С, то количество теплоты, затрачиваемой на его плавление, уменьшается с 333,7•103 до
323•103 Дж/кг. Величина эта продолжает падать с понижением температуры – с каждым градусом на 2,1•103 Дж/кг. Вот и еще один парадокс – чем холоднее лед, тем легче его растопить.

Высокая скрытая теплота плавления льда оберегает нашу планету от наводнения. Таяние льда и снега связано с огромными тепловыми затратами, поэтому процесс этот происходит постепенно, в большинстве случаев не причиняя вреда.

4. На испарение 1 кг воды расходуется 2254•103 Дж, т.е. приблизительно в семь раз больше, чем на плавление 1 кг льда. Вот и найдена причина сохранения воды на Земле. Даже в самые жаркие дни она испаряется крайне медленно. Только поэтому сезоны года меняются не резко, а плавно: лето — осень — зима — весна.

5. Вода имеет высокую удельную теплоемкость. Эта величина показывает, сколько надо затратить теплоты для нагревания 1 кг воды на 1 К (кельвин). Оказывается, на это затрачивается 4,1868•103 Дж/(кг•К).

Из-за высокой удельной теплоемкости воды на континентах не бывает резкого перепада температур зимой и летом, ночью и днем, поскольку они окружены гигантским регулятором, своеобразным термостатом – водами Мирового океана.

6. При нагревании вещества теплоемкость его, как правило, возрастает. Вода — исключение. Изменение теплоемкости воды с повышением температуры аномально: от 0 до 37 °С теплоемкость падает и только от 37 до 100 °С повышается. Значит, теплоемкость воды достигает минимального значения около 37 °С, т. е. вблизи нормальной температуры тела человека. Именно эта температура наиболее благоприятна для биохимических реакций в организме человека.

7. Аналоги воды по строению и химическому составу – H2S, Н2Sе, Н2 — при комнатной температуре находятся в газообразном состоянии. Если бы свойства воды подчинялись общей закономерности, то она закипала бы при температуре –70 °C, а лед образовывался бы при
–90 °С. В таком холоде разве возможна жизнь?

8. Еще одна особенность воды – поверхностное натяжение. Простой опыт: если стальную иголку осторожно положить на поверхность воды, то она не тонет. А ведь удельная масса металла значительно больше, чем воды. Молекулы воды связаны силами поверхностного натяжения. Если бы удалось заглянуть внутрь капли, то можно было бы увидеть, что силы, действующие между молекулами, уравновешивают друг друга. Однако на границе вода–воздух силы действуют только с одной стороны и как бы стягивают поверхность жидкости.

Забегая вперед, скажем, что здесь важную роль начинает играть несимметричная конфигурация молекулы воды. Результат – молекулы Н2О как бы примагничивают друг друга и стремятся втянуться внутрь от поверхностного слоя. Именно поэтому вода всегда принимает шарообразную форму (капли дождя, мыльный пузырь и т.д.). Две стеклянные пластинки, смоченные водой, удается разъединить только приложив огромные усилия.

Вода благодаря большому поверхностному натяжению легко поднимается по капиллярным каналам на поверхность Земли, движется в тканях растений и в клетках живых организмов. Из всех известных в настоящее время жидкостей по силе поверхностного натяжения вода уступает только ртути (~500 мН/м).

Вода иногда задерживается в скальных породах и образует гидраты с веществами, придавая им красивейшие оттенки. Так, например, благородный опал с радужной игрой цветов – драгоценный камень (SiO2•H2O).

9. Оригинальна и еще одна характеристика воды – ее вязкость. Обычно с повышением давления вязкость вещества увеличивается, а с ростом температуры уменьшается. Вода и здесь шагает не в ногу со всеми. Ее вязкость при температурах ниже 30 °С с ростом давления значительно уменьшается. По мере повышения давления вязкость воды проходит через минимум и только потом начинает увеличиваться.

Врач. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн случаев в год. Это дало основание назвать проблему снабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой номер один.

Ухудшается с каждым днем и качество водопроводной воды, подаваемой в квартиры калининградцев. Обеспечение населения водой осуществляется из поверхностных источников (в основном из реки Преголи). За последние годы увеличился удельный вес нестандартных проб ведомственного водопровода по микробиологическим показателям. Проблема очистных сооружений в городе не решена. Сточные воды через 76 санкционированных выбросов попадают в русло реки. Дальнейшее использование поверхностных водоисточников приведет к чрезвычайной ситуации, т.к. качество воды в них год от года ухудшается.

По данным калининградской санитарно-эпидемиологической службы, многие проблемы со здоровьем возникают из-за употребления некачественной питьевой воды. Каждый год регистрируются случаи заболевания гепатитом, дизентерией и другими острыми кишечными болезнями, причиной которых служит употребление обыкновенной питьевой воды или купание в загрязненных озерах.

Кроме того, наша вода нуждается не только в очистке, но и обогащении, поскольку в ней недостаточно фтора и йода, что приводит к кариесу, заболеваниям щитовидной железы и другим, связанным с недостатком микро- и макроэлементов в питьевой воде. Дефицит йода нередко является причиной развития врожденных аномалий, снижения умственных способностей детей и взрослых.

В водопроводной воде, которая поступает в наши дома, недостаточно и селена. Кстати, он содержится в злаковых. А ведь селен является антагонистом тяжелых сильнодействующих металлов, например ртути. Дефицит селена является фактором риска в возникновении сердечно-сосудистых, злокачественных заболеваний, заболеваний простаты, легких.

В последнее время появился даже термин «экологически зависимые заболевания». Установлена прямая связь между превышением предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воде, воздухе, почве и ростом пороков развития, в частности:

превышением цветности водопроводной воды и возникновением новообразований;

превышением цветности водопроводной воды и заболеваниями хроническим отитом, фарингитом;

повышенным содержанием в воде алюминия и пороками развития;

повышенным содержанием остаточного хлора в воде и новообразованиями в полости рта.

Химик-технолог. Водоочистка – комплекс технологических процессов, имеющих целью довести качество воды, поступающей в водоснабжение, до установленных показателей.

Первые сведения по водоочистке содержатся в написанной в Индии около 4 тыс. лет назад на санскрите медицинской книге «Усрута Сангита», где говорится: «Хорошо держать воду в медных сосудах, выставлять ее на солнечный свет и фильтровать через древесный уголь». Греческий врач и естествоиспытатель Гиппократ рекомендовал во избежание заболеваний употреблять кипяченую воду.

Первая водоочистная станция с так называемыми медленными фильтрами была построена в 1829 г. в Лондоне. В России станция очистки водопроводной воды впервые была сооружена в 1888 г. в Петербурге, станция обеззараживания воды – в 1910 г. в Нижнем Новгороде.

Воды поверхностных водоисточников (рек, озер) обычно непригодны для питья из-за мутности, цветности и более высокого, чем это допустимо для питьевой воды, содержания бактерий. Поэтому до подачи воды в хозяйственный питьевой водопровод ее осветляют (удаляют взвешенные и коллоидальные частицы), обесцвечивают и обеззараживают (освобождают от болезнетворных микроорганизмов). Для осветления и обесцвечивания воды на очистных сооружениях проводят коагуляцию взвешенных и коллоидальных загрязнений с помощью Al2(SO4)3 или FeCl3; основную массу скоагулированных загрязнений задерживают в отстойниках или осветлителях, а воду «доосветляют» на фильтрах (песчаных или двухслойных).

Воду с содержанием взвеси менее 150 мг/л можно осветлять на контактных осветлителях с введением коагулянта непосредственно перед поступлением воды в слои фильтрующей загрузки. Для обеззараживания в исходную или фильтрованную воду вводят жидкий хлор, хлорную известь или озон. Хорошо осветленная вода и вода подземных водоносных горизонтов может обеззараживаться ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 2000–3000 , обладающими бактерицидным действием. Источниками ультрафиолетового излучения служат ртутно-кварцевые или аргоно-ртутные лампы.

Если вода в источнике водоснабжения имеет жесткость (суммарное содержание солей кальция и магния) большую, чем допускается по нормам, то ее до подачи в водопроводную сеть умягчают. Применяют два метода умягчения воды – реагентный и катионитовый. Реагентный метод сводится к осаждению солей жесткости известью (устранение так называемой карбонатной жесткости) и содой (некарбонатной жесткости). Для более глубокого умягчения воды используют катионитовый метод. Если вода содержит более 0,3 мг/л железа, ее обезжелезивают. Подземные воды обычно обезжелезивают аэрацией (обогащают кислородом воздуха, который окисляет ионы двухвалентного железа в ионы трехвалентного), а поверхностные – коагулированием. Для удаления из воды других растворенных солей ее опресняют или обессоливают на ионитах. Дегазация воды (удаление сероводорода, метана, радона, углекислого газа и других растворенных газов) производится, как правило, аэрацией. Избыток фтора (при его содержании в воде более 1,5 мг/л) удаляют фильтрованием воды через активированный оксид алюминия. При наличии в воде радиоактивных веществ ее подвергают дезактивации.

Питьевая вода — это химический раствор, в котором много различных веществ, в том числе токсичных ионов железа. Качественный состав питьевой воды характеризуется теми же показателями (кислотность, минерализация, жесткость, бактериальное заражение), что и природной. Количественное содержание примесей в питьевой воде должно отвечать государственным стандартам.

Для решения проблем водоснабжения люди используют три источника пресной воды: два из них создала сама природа (поверхностные воды рек и озер, подземные воды), третий – дело рук человека (воды искусственно созданных водохранилищ), хотя можно предположить, что сама идея также заимствована у природы (рукотворный аналог проточных озер).

Хлор, как сильный окислитель, окисляет содержащиеся в воде органические вещества. При этом образуются токсические хлорорганические соединения, которые являются канцерогенами. Канцероген — это вещество, способное вызвать у человека развитие злокачественных опухолей (рака), мутацию хромосом, наследственные изменения вплоть до врожденных уродств. Поэтому дезинфекция воды хлором, спасая от микробной опасности, подвергает человека другой напасти.

Чтобы водопроводная вода была полезной, необходимо создавать новые технологии получения питьевой воды, реконструировать водопроводное хозяйство Калининграда, переводить его на современное оборудование. Но сегодня это – несбыточная фантазия, т.к. на реконструкцию нужны огромные деньги, которых у города нет.

Ведущий. Как же сделать воду, которую мы пьем, чистой?

Химик-технолог. Самый простой способ домашней доочистки воды – отстаивание и кипячение. Вода из крана перед кипячением должна спокойно постоять 5–6 ч. За это время «выдохнется» хлорка, которой обеззараживают воду, а твердые вещества осядут на дно емкости. Так что надо приготовить баночки (обязательно стеклянные), в которых вы будете отстаивать воду на кухне. Выливая ее в кастрюльку или чайник, оставляйте примерно четверть жидкости, чтобы вредные вещества и крупные частицы оставались на дне.

Кроме того, самый простой способ избавиться от «излишков» соединений железа, которые есть в воде, – это просто перемешать воду. Двигаясь в емкости, они вступают в реакцию с кислородом, окисляются и в качестве осадка выпадают на дно.

Ведущий. Но, может быть, проще прокипятить воду?

Эксперт. 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, выпадают в осадок кальций, магний и другие микроэлементы. А ведь они так необходимы для организма человека.

Вода, обогащенная кислородом, очень полезна взрослым, поскольку дает прекрасный омолаживающий эффект. Недостаток кислорода является причиной многих заболеваний. «Многие хронические боли обусловлены недостатком кислорода в клеточной основе», – писал известный врач М.Д.Кайтон в своем учебнике по медицине. «При недостатке кислорода клетки не растут и умирают» – это обнаружил немецкий биохимик О.Г.Варбург, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине, в своих исследованиях о значении кислорода для жизни клеток. Кислород – источник жизни всех клеток.

Вспомните, даже некоторые аквариумные рыбки, когда ухаживают за икрой, обмахивают ее плавниками, что вызывает приток свежей воды, обогащенной кислородом

Один литр питьевой воды содержит только 4–8 мг кислорода. Более того, наши клетки постоянно под влиянием плохого воздуха и некачественных продуктов нагружаются излишками пестицидов, тяжелых металлов и других ядовитых веществ. Все это ослабляет иммунную систему и организм и ускоряет процесс старения. Результатом является усталость, плохая работоспособность, физическая и психическая слабость.

Вода, обогащенная кислородом, попадает через желудок в тонкий, а затем в толстый кишечник. Здесь кислород отделяется от воды и проникает в систему кровообращения. Поскольку нередко кровь содержит малое количество кислорода, то врачи рекомендуют пить воду, обогащенную кислородом, несколько раз в день.

Если вы хотите, утоляя жажду, сохранять и поправлять свое здоровье и заботиться о собственном внешнем виде, то пейте чистую воду, обогащенную кислородом и минеральными веществами.

Ведущий. Пока мы пьем воду, поступающую из Преголи. А как чувствует себя наша основная водная артерия?

Вид на реку Преголя
Вид на реку Преголя

Сотрудник «Экозащиты». Преголя – главная река Калининградской области. Она начинается от слияния рек Анграпы и Инстрича около Черняховска и впадает в Калининградский залив. В устьевой части Преголя разветвляется на рукава и, протекая через Калининград, делит его на несколько частей. Однако редко на набережных реки увидишь отдыхающих горожан. Рыбаки появляются лишь весной в то время, когда рыба поднимается на нерест вверх по реке из залива.

Почему же так? Куда девается рыба и другая живность в реке, протекающей через город? А все дело в загрязнении реки. Так получилось, что наш город, несмотря на его длительную историю, не обзавелся современной развитой системой сбора и очистки промышленных и бытовых стоков. Все сбрасывается в Преголю, причем загрязняют реку не только в Калининграде, но и в Гусеве, Черняховске, Знаменске, Гвардейске. Однако там городских стоков не так много, поэтому вода не теряет способности самоочищаться.

Совсем другое дело в Калининграде. Первый и главный загрязнитель реки – это ЦБЗ-1. Вместе с ТЭЦ-1 это предприятие на протяжении около двух километров настолько загрязняет реку, что дальше она не может очиститься сама, а приняв еще многочисленные выпуски других промышленных и бытовых вод, уже «мертвая» впадает в залив. И горе рыбешке, которая не успеет проскочить эту «мертвую зону», да еще попадет в залповый сброс с какого-либо предприятия. Задыхаются и экипажи судов, стоящих в торговом и рыбном портах на реке Преголе. Говорят, что даже ракушки и рачки, нарастающие на днища судов в заморских водах, которые так трудно отбить зубилом, не выдерживают нашу прегольскую воду, отваливаются и тонут сами собой. Хоть одна польза есть – не надо тратиться на очистку днищ.

Древесина, залежавшаяся на дне, – это следы недавней транспортировки леса от гавани до ЦБЗ-1, а ил – многовековые накопления. Древесина разлагается, выделяя гуминовые и смолистые вещества, которые поглощают кислород и создают сероводородное загрязнение.

Рекомендуем следующие первоочередные меры (до ввода в эксплуатацию горколлектора):

в летний период приостанавливать для плановых ремонтов целлюлозно-бумажные предприятия, что позволит уменьшить техногенную нагрузку на процессы самоочищения от взвесей;

последовательно снижать водопотребление промышленных предприятий;

в соответствии с объемами водоотведения сократить объемы жилищно-гражданского строительства.

Ведущий. А что происходит с Балтийским морем?

Балтийское море – самое большое море в мире с низким содержанием солей
Балтийское море – самое большое море в мире
с низким содержанием солей

Сотрудник «Экозащиты». Балтийское море обладает исключительно высокой чувствительностью к загрязнению. Относительно небольшой объем воды и слабый водообмен через проливы, стратификация солоноватых вод в течение года с их высокой устойчивостью, относительно низкая температура воды и низкая микробиологическая активность способствуют аккумуляции в Балтике хлорорганических соединений, нефтяных углеводородов и тяжелых металлов.

Высокая антропогенная нагрузка на море, в бассейне которого проживает 150–200 млн человек, и интенсивная промышленность обусловливают высокую степень загрязненности моря. В то же время через него ежегодно проходит около 70 тыс. морских судов – 20% торгового флота мира. Существенное значение имеет водообмен Балтийского моря. Большинство исследователей склоняется к мнению, что воды Балтийского моря полностью обновляются в течение 18–30 лет. Но глубинные и придонные воды, особенно вблизи датских проливов, могут полностью обновляться значительно чаще. Относительно высокая скорость обновления вод Балтики способствует быстрому изменению условий жизни в море: от застоя (стагнации) к вентиляции и обновлению придонных вод. В 1973 г. Балтику считали самым загрязненным из всех европейских морей и соответственно чрезвычайным районом Мирового океана; состояние ее оценивалось как катастрофическое. В Швеции, например, в это время считали, что балтийскую рыбу можно есть не чаще одного раза в неделю, а детям и беременным женщинам вообще не рекомендовали из-за загрязнения ее пестицидами и тяжелыми металлами.

Основой для такой оценки послужили факты обнаружения в тканях морских животных Балтийского моря высокой концентрации токсических веществ, в 10 раз превышающих их содержание у животных из пролива Каттегат и Северного моря. Все это явилось основанием к принятию в 1974 г. Хельсинской конвенции по защите вод Балтийского моря от загрязнения. Этот документ предусматривает создание и развитие единых программ наблюдений за состоянием моря. Была принята резолюция, требующая от всех прибалтийских государств полностью прекратить сброс неочищенных стоков к 1985 г. В результате большинство государств резко сократили, а иные полностью прекратили сброс неочищенных стоков, и загрязнение моря в последние годы значительно уменьшилось.

Анализируя современное состояние моря, обычно указывают, что из большого количества загрязняющих Балтику веществ можно выделить лишь несколько основных групп, исследование которых позволяет оценить тенденцию к загрязнению экосистемы. Некоторые ученые полагают, что к таким группам можно отнести только хлорорганические пестициды, полихлорбифенилы и неполярные нефтяные углеводороды, анализ которых в настоящее время более доступен. Несомненно, к этому числу можно присоединить также тяжелые металлы и биогенные соединения, хотя и те, и другие являются составной частью морской среды и морских организмов, но антропогенное загрязнение ими может оказывать сильнейшее воздействие на экосистему. Содержание тяжелых металлов в Балтийском море стали интенсивно изучать лишь в 1970-х гг. Современные методы исследования загрязнения Балтики нефтяными углеводородами также начали применять в эти же годы. И как для тяжелых металлов, так и для нефтяных углеводородов всегда возникает необходимость отделить естественное фоновое загрязнение моря от антропогенного. Примерно так же обстоит дело и с антропогенным загрязнением моря биогенными соединениями.

Ведущий. Каковы основные источники загрязнения водных бассейнов области?

Сотрудник «Экозащиты». Калининградская область в силу своего географического положения богата водными ресурсами. Тем более важно сохранить их для будущих поколений. Да и нам не хотелось бы пить некачественную воду и купаться в водоемах, кишащих опасными бактериями. Основной загрязнитель окружающей среды, в том числе и водоемов, конечно, человек. Его хозяйственная деятельность наносит ущерб природе, и этого невозможно избежать. Можно лишь уменьшить вред, наносимый окружающей среде, принимая различные меры.

Попытаюсь перечислить основные загрязнители водоемов:

1. ЦБЗ «Цепрусс», производящий бумагу, картон, упаковочные материалы, так необходимые человеку. При изготовлении всего этого из древесины используются различные очень ядовитые химикалии. Цикл производства не является замкнутым, периодически в Преголю сливаются переработанные воды. В реке происходит замор рыбы, погибает зеленая растительность, пышным цветом зацветает вода. Это стихийно размножаются сине-зеленые водоросли. Единственное, что утешает нас, – из-за экономического упадка в стране завод работает не на полную мощность.

2. Ремонтные предприятия рыбного и торгового портов и завод «Янтарь» загрязняют Преголю маслом и нефтепродуктами. Покрывая тонкой пленкой поверхность воды, нефтепродукты препятствуют поступлению в нее кислорода.

3. Все заводы города и области, имеющие гальванические и малярные цехи. Вода от этих цехов, содержащая ядовитые химикалии, поступает прямиком в канализацию.

4. Животноводческие комплексы области, допускающие сливы стоков в водоемы.

5. Канализации Калининграда и всех населенных пунктов области. Фекальные воды сбрасываются в водоемы слабоочищенными или не очищенными вовсе. Кроме того, они содержат ядовитые химикалии и нефтепродукты, взвешенные твердые вещества и соли тяжелых металлов. Часто во время летнего сезона водоемы оказываются непригодными для купания. Еще я хочу отметить «мелких загрязнителей»: людей, моющих свои автомобили в водоемах и сливающих автомобильное масло куда попало, владельцев частных коровников и свинарников, сливающих неочищенные стоки в водоемы. Их общий вклад тоже отражается на качестве воды.

Вопрос охраны водных ресурсов должен решаться на государственном уровне. Кроме того, эта проблема должна быть прочувствована каждым гражданином. От того, какую воду будем пить, зависит будущее человечества.

Эксперт. Природа позаботилась о том, чтобы в распоряжении людей была чистая питьевая вода. Издавна человек различал дождевую, речную, морскую, озерную, болотную, родниковую воды и использовал для питья самую чистую и пригодную из них – в основном из колодцев и родников. Природа позаботилась, чтобы эта вода была чистой. Выходя на поверхность земли, родниковая вода проходит через песок, который является естественным фильтром, через пористые слои и породы, которые не только очищают воду, но и насыщают ее микроэлементами. Эта вода «дышит» кислородом, который очищает ее, окисляя загрязнители. Солнце обрабатывает эту воду естественным ультрафиолетом, который убивает вредные микроорганизмы. Поэтому такая вода – «живая», она наполняет человека, который ее пьет, силой, дарит ему здоровье.

Наиболее высоким качеством характеризуется расфасованная питьевая вода «Янтарный айсберг». Добывается она из подземных скважин глубиной 137–140 м в экологически чистом районе Калининградской области, что свидетельствует о ее чистоте и пригодности к употреблению. Далее эта вода доводится до совершенства на новом специально спроектированном американском оборудовании. Кроме того, аккредитованная лаборатория осуществляет ежедневный контроль качества воды путем анализа проб образцов.

Скважины минеральной воды, известной сейчас как «Калининградская», находятся гораздо ближе, чем думают многие, – в самом Калининграде. Открыты они были в 1974 г. почти случайно. Именно тогда Калининградскому пивкомбинату потребовались источники чистой воды, и на его территории стали бурить скважины. В трех из них, на глубине от 360 до 390 м, вода оказалась не совсем обычной. Как позже показали исследования, это была минеральная вода, качество которой подтверждено сертификатом соответствия ГОСТу.

Как правило, многие из вод, продаваемых сейчас под маркой минеральных, – это всего лишь, несмотря на громкие вывески, минерализованные воды. Иначе говоря, количества солей, в них содержащихся, недостаточно для того, чтобы считать их минеральными. Такие воды часто даже создаются искусственно – путем растворения различных смесей в обычной воде.

Путь «Калининградской» минеральной воды к покупателю значительно короче: ее лишь механически очищают от примесей – частиц песка и земли. Над всем остальным уже потрудилась природа. В состав этой воды входят такие природные компоненты, как натрий, калий, кальций, гидрокарбонаты, сульфаты, магний. Все эти вещества придают ей универсальные лечебные качества.

Кальций укрепляет кости, магний улучшает работу сердца и повышает устойчивость к стрессам, другие компоненты «Калининградской» минеральной воды нормализуют кислотность и улучшают пищеварение.

«Калининградская» минеральная вода помогает в борьбе с повышенным давлением, поскольку природные соли вытесняют из рациона поваренную соль – одну из вероятных причин повышенного давления. Она используется при лечении хронических гастритов с повышенной и пониженной секреторной функцией желудка, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, хронических колитов и энтероколитов, хронических заболеваний печени, желче- и мочевыводящих путей, хронических панкреатитов и болезней обмена веществ. Применяется она и для профилактики всех этих заболеваний. Ее слегка солоноватый вкус – постоянный спутник тех, кто заботится о своем здоровье и хочет жить в гармонии с природой.

Ведущий. Как определить доброкачественность питьевой воды?

Химик-технолог. Мы определяли качество водопроводной воды на разных улицах нашего микрорайона. Для определения качества воды потребовались стеклянные емкости объемом около полулитра. Мы налили в емкости 250–300 г воды, добавили в каждую из них по чайной ложке сахарного песка и добились того, чтобы он растворился. Затем емкости тщательно закрыли и поставили на 48 ч в теплое место. Через двое суток был получен следующий результат (лаборант демонстрирует образцы воды). Вы видите, что во многих емкостях заметны хлопья или же она стала мутной. Такая вода абсолютно не пригодна для употребления. Как же очистить такую воду самостоятельно?

Чтобы избавить воду от множества микроорганизмов, способных существенно нарушить микрофлору вашего желудка, достаточно добавить в нее несколько капель лимонной кислоты. Раствор рекомендуется приготовить в следующем соотношении: 1 часть кристаллической лимонной кислоты следует растворить в 2000 частей воды. Например, на 500 г воды пойдет 0,25 г кристаллической лимонной кислоты. Одной ложки полученного раствора вполне хватит на то, чтобы «дезинфицировать» 2,5 л воды.

Действие этого раствора скажется уже через несколько минут – животные и растительные микроорганизмы погибнут, выпадут в осадок, а вода станет гораздо чище. Такой раствор следует приготовить перед самым употреблением. Он совершенно безвреден для организма человека и не чувствуется в воде.

Мы провели еще один тест, чтобы узнать, является ли чистой вода, которую мы пьем. Для этого мы заполнили небольшую емкость водой и поместили ее в морозильник. Вода замерзла. Внимательно посмотрите (демонстрирует): лед прозрачный, искристый, ровный. Это значит, что вода, которую мы использовали для опыта, чистая. Ее можно безбоязненно пить.

А теперь рассмотрим образец замороженной воды, которую мы отобрали из Преголи. Лед бугристый, мутный, с желтоватым оттенком. Эту воду пить нельзя, она недостаточно очищена.

Ведущий. Что можно сказать о кремниевой воде?

Химик-технолог. Белорусские ученые открыли полезные свойства кремниевой воды, когда работали над проблемой выведения радионуклидов из организма людей, пострадавших после чернобыльской катастрофы. Но исследования были гораздо шире. В частности, минчане установили, что обыкновенная вода из-под крана успевает «нагулять» по трубам около 4 тыс. км. Эту воду обычно обеззараживают хлором, в результате чего в ней образуются хлорсодержащие соединения, которые для организма гораздо опаснее, чем чистый хлор.

Кремниевая вода активизирует иммунную систему человека, регулирует минеральный обмен, снижает уровень сахара и холестерина в крови, препятствует развитию аденом, предупреждает наступление импотенции у мужчин и способствует лечению бесплодия у женщин. Кроме того, активированная кремнием вода убивает вирус гриппа, лечит ангину и насморк, облегчает страдания при заболеваниях желудка, кишечника, помогает при желчнокаменной и мочекаменной болезнях.

Как приготовить эту воду? Для этого нужно взять 20 г кремния на 1 л воды, накрыть банку марлей и поставить в теплое место, без контакта с прямыми солнечными лучами. Уже через три дня вода приобретает мочегонные качества. Спустя неделю кремний адсорбирует из воды нитраты, ядовитые вещества, соли тяжелых металлов. Употреблять воду следует по 1/4 стакана после еды 3–4 раза в день. Кремниевую воду не следует кипятить и готовить на ней еду, т.к. при кипячении ее активность изменяется в противоположную сторону. Брать кремний для приготовления воды можно только в экологически чистых районах.

Далее сотрудники химической лаборатории докладывают о результатах выполнения заданий 1 и 2.

Ведущий. Итак, вода – сама жизнь. Чтобы жить, надо заботиться о воде. Давайте заботиться о чистоте Балтийского моря, чтобы для каждого из нас балтийский берег стал нашим талисманом.

Учащиеся исполняют песню на английском языке на мотив «Нappy birthday»:

Baltic Sea, Baltic Sea,
We would like you to be
Fresh and blue, very clean.
Let us fight for this dream.

Звучит музыка О.Газманова «Балтийский берег».

Учитель подводит итоги, выставляет оценки.


ПРИЛОЖЕНИЕ

О чем может сказать вода из крана

• Зеленые и бурые подтеки – наличие в воде минеральных кислот: серной и соляной.

• Рыбный, затхлый, землистый или древесный запах — присутствие в воде органических соединений.

• Образование темных пятен на посуде, желтоватых или черных пятен на поверхности раковины – присутствие в воде сероводорода.

• «Химический запах» – попадание промышленных сточных вод в системы водоснабжения.

• Солоноватый привкус – высокое содержание солей магния и натрия.

• Образование пятен на алюминиевой посуде – высокое содержание щелочи.

• Металлический привкус – высокое содержание железа.

• Потемнение и коррозия раковины из нержавеющего металла – высокое содержание хлоридов.

• Красновато-бурый оттенок – присутствие в воде окисленного железа, вымываемого из ржавых труб.

• Мутная вода – либо высокое содержание воздуха из-за неисправного насоса, либо присутствие метана.

Н.М.ЯКОВЛЕВА,
учитель высшей категории школы № 50
(г. Калининград)