Химия
9 класс

§ 21. Вода в жизни человека

Важность воды в организации жизни на Земле давно отмечена человеком. Аристотель включал её в число четырёх основных начал природы: огонь, воздух, вода, земля.

Круговорот воды в природе. Вода совершает в природе два круговорота: большой и малый.

Большой круг: из океанов, морей, рек и других открытых водоёмов вода испаряется в атмосферу, конденсируется в облака и дождём выпадает на землю, а затем реками выносится обратно в моря и океаны. Таким образом, Мировой океан и сушу связывает непрерывный круговорот воды (рис. 85).

Рис. 85.
Круговорот воды в природе

Малый круг: растение всасывает воду из земли, с растительной пищей она попадает в тело животных и человека, откуда снова с дыханием и выделениями возвращается в воздух и в землю.

Благодаря круговороту воды в природе животные, растения и человек могут обитать на суше. Вода составляет основную среду всякого живого организма. Она связывает живую и неживую природу в единое целое. Недаром академик В. И. Вернадский считал, что «вода и живое вещество — генетически связанные части организованности земной коры».

Очистка сточных вод. Вода не только необходимое для жизни вещество, но и соединение, от которого зависит здоровье человека. Воду, поступающую в наши дома и квартиры, подвергают тщательной очистке (рис. 86). Водоочистка проводится в несколько этапов.

Рис. 86. Схема водоочистительной станции:
1 — река; 2 — бассейн для отстаивания воды; 3 — колодец; 4 — фильтр; 5 — главный насос; 6 — устройство для хлорирования воды; 7 — водонапорная башня; 8 — водопровод

Механический этап состоит в предварительной очистке поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке.

На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей с помощью:

  • решёток и сит;
  • песколовок;
  • первичных отстойников;
  • мембранных элементов.

Для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей — сита. На них задерживаются твёрдые крупные загрязнения. Далее воду пропускают через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц (песка, шлака, мелких осколков стекла и т. п.) под действием силы тяжести. Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для удаления взвешенных веществ.

В результате механической очистки удаляется до 60—70% минеральных загрязнений, а содержание органических снижается на 30%.

Биологический этап состоит в переработке органических загрязнителей микроорганизмами (бактериями и простейшими).

Физико-химический этап состоит в осаждении оставшихся минеральных примесей (например, соединений фосфора) солями железа и алюминия.

Дезинфекция сточных вод состоит в хлорировании или озонировании воды. Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных сооружениях городов России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность, очистные предприятия многих городов России уже активно используют озонирование.

В очистных водопроводных сооружениях с целью удаления из воды гидроксида железа (III), углекислого газа и сероводорода используют процесс, который называется аэрацией. Аэрация воды — процесс обогащения воды кислородом воздуха, который проводится в сооружениях биологической очистки сточных вод и обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов.

Поступающая в квартиры из кранов вода тем не менее часто подвергается дополнительной очистке с помощью бытовых фильтров.

По конструкции различают бытовые фильтры:

  • проточные, которые имеют ресурс от 3000 до 5000 л; они могут работать без замены в течение одного года (рис. 87, а);
  • кувшинного типа, имеющие ресурс от 100 до 500 л и время работы без замены картриджа от одного до трёх месяцев (рис. 87, б);
  • насадки фильтрующие на кран, которые имеют ресурс от 300 до 1000 л и время работы картриджа 1—3 месяца (рис. 87, в);
  • фильтры мембранного типа с ресурсом 2500 л (рис. 87, г).

Рис. 87.
Для очистки воды от примесей используют различные фильтры:
а — проточный фильтр; б — фильтр-кувшин; в — фильтр-насадка на кран; г — фильтр мембранного типа

По принципу работы фильтры делят на три типа.

Фильтры электрохимические, в которых вода проходит через некоторое количество камер. В них под воздействием электричества происходят окислительновосстановительные реакции, в результате которых уничтожаются микроорганизмы и разрушаются токсические органические соединения.

Фильтры механические, которые делятся на микрофильтры, не пропускающие нерастворимые крупные частицы (ржавчина и песок), и ультрафильтры, которые задерживают бактерии. Эти фильтры недороги, но степень обеспечиваемой ими очистки оставляет желать лучшего.

Сорбционные фильтры работают на активированном угле. Этот материал удаляет хлор, органические соединения, микроорганизмы, запахи. Недостаток этих фильтров в том, что они не очищают питьевую воду от тяжёлых металлов и радионуклидов.

Каждый вид фильтров имеет свой ресурс работы.

Лабораторный опыт № 24
Ознакомление с коллекцией бытовых фильтров

Изучите инструкцию к бытовому фильтру, который вы используете дома. Каков принцип его работы? Каков ресурс этого фильтра? Чётко ли вы соблюдаете временной норматив работы вашего фильтра?

Минеральные воды. По своему назначению минеральные воды делят на столовые, лечебно-столовые и лечебные. К природным столовым относятся воды, содержание минеральных солей в которых не превышает 1 г/л. Их используют для утоления жажды. Воды с содержанием солей от 2 до 8 г/л — это лечебно-столовые воды. Лечебно-столовые воды применяются по назначению врача, но могут использоваться при несистематическом употреблении в качестве столового напитка. Воды с содержанием солей от 8 до 12 г/л относятся к лечебным. Их используют только по назначению врача.

Лабораторный опыт № 25
Ознакомление с составом минеральной воды

Ознакомьтесь с этикеткой на бутылке с минеральной водой. К какому типу относится рассматриваемая вода? Почему? Какие ионы входят в состав этой воды? Как их обнаружить? Запишите уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионной формах.

Если правильно использовать минеральную воду, то нетрудно будет согласиться с М. Ю. Лермонтовым, который в «Герое нашего времени» писал: «Погружаясь в холодный кипяток нарзана, я чувствовал, как телесные и душевные силы мои возвращались. Я вышел из ванны свеж и бодр, как будто собрался на бал. После этого говорите, что душа не зависит от тела».

Дистиллированная вода. Как вы помните из курса 8 класса, дистиллированная вода практически не содержит примесей и посторонних включений. Очевидно, вы также помните, что её получают перегонкой в специальных аппаратах — дистилляторах. Такую воду используют для приготовления растворов в химии и медицине, в процессе безопасной эксплуатации автомобильных аккумуляторов, для промывки систем охлаждения автомобиля, в цветной фотографии, а также в быту (например, для добавления в паровые утюги), так как дистиллированная вода полностью исключает появление в них накипи).

В дистиллированной воде, в отличие от обычной, полностью отсутствуют микроэлементы и минеральные соли. Благодаря этому она отлично растворяет лекарства. Однако дистиллированная вода абсолютно непри-годня для употребления внутрь. Именно минеральные соли и микроэлементы, попадающие в организм человека с водой, как вы уже знаете, необходимы для его жизнедеятельности. Недаром эту особенность дистиллированной воды отметил поэт Л. Мартынов, который написал:

Вода
Благоволила
Литься!
Она
Блистала
Столь чиста,
Что ни напиться,
Ни умыться.
И это было неспроста.
Ей не хватало
Ивы, тала
И горечи цветущих лоз,
Ей водорослей не хватало
И рыбы, жирной от стрекоз.
Ей не хватало быть волнистой,
Ей не хватало течь везде.
Ей жизни не хватало
Чистой —
Дистиллированной воде!

Новые слова и понятия

  1. Круговорот воды в природе.
  2. Водоочистка.
  3. Аэрация воды.
  4. Бытовые фильтры.
  5. Минеральные воды.
  6. Дистиллированная вода.

Задания для самостоятельной работы

  1. Охарактеризуйте малый и большой круги оборота воды в природе.
  2. Почему академик В. И. Вернадский утверждал, что «вода и живое вещество — генетически связанные части организованности земной коры»?
  3. Подготовьте сообщение «Саяно-Шушенская ГЭС: боль и надежда России».
  4. Какие этапы очистки проходит вода на пути к крану вашего дома? Охарактеризуйте их.
  5. Что такое аэрация воды? С какой целью её проводят?
  6. Какой тип бытового фильтра используется у вас дома? Охарактеризуйте принцип работы вашего фильтра.
  7. В чём заключается принцип работы дистиллятора? Где используется дистиллированная вода?
  8. Почему дистиллированную воду заливают в утюги и автомобильные радиаторы?
  9. Почему длительное использование дистиллированной воды вредно для здоровья?

Рейтинг@Mail.ru