Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał Wydrukuj

Woda jest niezwykłą substancją. Jako jedyna występuje na Ziemi w trzech stanach skupienia. Bez niej życie na Ziemi byłoby niemożliwe. W jaki sposób można dbać o jej zasoby?

RDxiHVHz1aYSq1
Woda jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych substancji we wszechświecie. Na Ziemi występuje w oceanach pokrywających ponad 70% powierzchni globu, rzekach, jeziorach, lodowcach, atmosferze oraz w płaszczu planety
Już wiesz
  • że woda jest związkiem chemicznym;

  • że cząsteczka wody jest zbudowana z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru;

  • że woda w temperaturze pokojowej jest cieczą.

Nauczysz się
  • opisywać obieg wody w przyrodzie;

  • wyjaśniać, na czym polega uzdatnianie wody;

  • przedstawiać proces oczyszczania ścieków;

  • prezentować sposoby oszczędzania wody i uzasadniać konieczność racjonalnego gospodarowania jej zasobami.

iKXGCn0lKQ_d5e146

1. Obecność wody w przyrodzie

Woda jest jedną z bardziej rozpowszechnionych substancji w przyrodzie. Powierzchnia Ziemi jest prawie w 71% pokryta wodą. Z tego aż 97% to woda mórz i oceanów. Pozostała część wody jest uwięziona w lodowcach, trwałej pokrywie śnieżnej i zmarzlinie, tworzy rzeki i zbiorniki wodne, znajduje się w wodach podziemnych, glebie, powietrzu oraz jest składnikiem organizmów żywych.

R1YlmHw2FhdJr1
Ziemię nazywa się czasami błękitną planetą, gdyż morza i oceany pokrywają prawie 71% jej powierzchni

Jedynie 2,5% objętości wód naturalnych stanowią wody słodkie, które są niezbędne do życia wszystkich organizmów. Pozostałe 97,5% to wody słone (morza i oceany, słone jeziora oraz wody podziemne), które nie mają znaczenia, jeśli chodzi o zaopatrzenie ludzkości w wodę pitną. Nazwa „woda słona” wywodzi się od smaku wody morskiej, który pochodzi głównie od rozpuszczonego w niej chlorku sodu. Nie jest ona zdatna do picia, a jej przyjmowanie może być bardzo niebezpieczne – organizm musi zużyć na wydalenie wprowadzonych z nią substancji więcej wody niż otrzymał w wypitej porcji.
”Woda słodka” zawiera znacznie mniej rozpuszczonych substancji chemicznych. To z niej otrzymuje się wodę pitną.

R1WjdENQSorSB1

Woda jest jedynym związkiem chemicznym, który na Ziemi występuje w trzech stanach skupienia. W wodach powierzchniowych i podziemnych stanowi ciecz, w atmosferze jest gazem, a w opadach (śniegu, gradzie) oraz lodowcach i zmarzlinie istnieje w stanie stałym.

ROsJOErDEf8NP1
Ilość wody na kuli ziemskiej jest stała, choć woda jest w ciągłym ruchu. Przemieszczanie się wody jest wywołane przez dwa czynniki – Słońce i grawitację. Energia słoneczna powoduje parowanie wody, a siła przyciągania ziemskiego – opadanie kropli wody z atmosfery na powierzchnię Ziemi, a następnie jej spływanie i przesiąkanie do mórz oraz oceanów
iKXGCn0lKQ_d5e198

2. Woda jako podstawa wszelkiego życia

Woda jest nieodzowna do życia roślin, zwierząt i ludzi. W hierarchii wszystkich potrzeb życiowych organizmów znajduje się na pierwszym miejscu. Istnieją nawet mikroorganizmy, które mogą żyć bez tlenu, ale bez wody nie są w stanie. Woda jest najważniejszym składnikiem organizmów, na przykład stanowi około 60–70% masy ciała człowieka. Jest niezbędna do jego prawidłowego funkcjonowania: bierze udział w regulowaniu temperatury ciała, transporcie składników odżywczych, produktów przemiany materii oraz we wszystkich reakcjach biochemicznych zachodzących w organizmie.

Ogrzewanie rozdrobnionego ogórka
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy ogórek zawiera wodę?

Hipoteza

Ogórek zawiera wodę.

Co będzie potrzebne
  • surowy ogórek,

  • probówka,

  • łapa do probówek,

  • palnik gazowy.

Instrukcja

1. W probówce umieść rozdrobniony kawałek plasterka ogórka.
2. Ogrzewaj zawartość probówki aż do powstania pierwszych zmian.

Podsumowanie

Na ściankach probówki pojawia się para wodna.
Ogórek zawiera wodę.

Ciekawostka

Żywność liofilizowana
Jedną z metod konserwacji żywności jest pozbawienie jej wody poprzez odparowanie (suszenie) po jej zamrożeniu z zastosowaniem obniżonego ciśnienia. W tych warunkach woda ulega sublimacji i produkt żywnościowy zostaje pozbawiony wody w 70–96%, a jego masa staje się co najmniej dziesięciokrotnie mniejsza. Niedobór wody w produkcie powstrzymuje rozwój mikroorganizmów. Żywność liofilizowana jest przeznaczona dla himalaistów, alpinistów, żeglarzy i żołnierzy.

R1cBi9tRBwgxX1
Ciekawostka

Jaka jest zawartość wody w surowych warzywach i owocach?

RkyZsyrb5Sc401
Liczba gramów wody w 100 g roślin
Polecenie 1

Zbierz około 100 g liści i dokładnie je zważ. Następnie rozłóż liście w ciepłym miejscu i pozostaw je do wysuszenia. Ponownie sprawdź ich wagę. Oblicz ubytek masy, odpowiadający ilości wody, którą zawierały zebrane liście.

iKXGCn0lKQ_d5e301

3. Zanieczyszczenia wód naturalnych

Czysta woda nie występuje w przyrodzie. Można ją otrzymać w wyniku destylacji. Nazywa się ją wodą destylowanąwoda destylowanawodą destylowaną. W wodzie występującej na Ziemi rozpuszczone są substancje, które znalazły się na drodze jej obiegu. Z tego względu wody naturalne są wodnymi roztworami. Woda opadowa (deszcz, śnieg, grad) zanim zetknie się z powierzchnią Ziemi, w zasadzie powinna być pozbawiona rozpuszczonych substancji stałych. Tak dzieje się jednak tylko na obszarach wolnych od zanieczyszczeń wywołanych działalnością człowieka czy erupcją wulkanów. Wody naturalne mogą zawierać składniki zarówno pożądane, jak i szkodliwe dla organizmów żywych, tzw. zanieczyszczenia. Ograniczają one zasoby wodne i stwarzają zagrożenie dla rozwoju roślin oraz zdrowia zwierząt i człowieka.

Polecenie 2

Porównaj ilość substancji rozpuszczonych w różnych rodzajach wód: destylowanej, mineralnej, wodociągowej, morskiej, deszczowej, z rzeki (jeziora), kałuży. W tym celu na płytkę szklaną (szalkę Petriego lub taflę lustra) nanieś w różnych miejscach jednakową liczbę kropli każdego z w wymienionych rodzajów wody. Dopilnuj, aby próbki nie mieszały się ze sobą. Odstaw płytkę do czasu całkowitego odparowania z nich wody. Porównaj suche pozostałości po każdej z nich. Oceń, który rodzaj wody zawierał najwięcej rozpuszczonych w niej substancji?

R15Dy8AYv5mXg1
RPpNEBIssoq3v1
RpFM2QMbVx9vB1
iKXGCn0lKQ_d5e349

4. Uzdatnianie wody

Przygotowanie do spożycia wody pobranej z ujęć nazywa się uzdatnianiem wody. Proces ten przeprowadza się w tzw. stacjach uzdatniania wody. Ich zadaniem jest oczyszczenie wody w taki sposób, aby jej jakość odpowiadała wymaganiom sanitarnym.

R1XrdvvZMMk2x1
Film rozpoczyna schemat procesu uzdatniania wody. Od lewej strony rozpoczyna go rura ze strzałką skierowaną w prawo i napis Źródło wody podziemnej. Pierwszy duży zbiornik opisany jest Napowietrzanie i zawiera na dnie dwa wloty powietrza. Od niego odchodzi rura do kolejnego zbiornika z napisem Filtracja i czterema poziomymi pasami symbolizującymi filtry. Po prawej stronie w dolnej części zbiornika odchodzi rura do wąskiego wysokiego zbiornika z napisem dezynfekcja i trzeba elementami na dnie uwalniającymi gaz. Ostatni element po prawej stronie to duży zadaszony zbiornik z podpisem Zbiornik wody czystej. W dalszej części filmu kamera dokonuje zbliżenia na każdy z tych elementów po kolei, a na ekranie pojawia się opis znaczenia tego elementu i jego zasady działania.
iKXGCn0lKQ_d5e385

5. Oczyszczanie ścieków

Jednym z przejawów racjonalnej gospodarki wodą jest oczyszczanie wód skażonych niechcianymi substancjami. Wszystkie ścieki, niezależnie od rodzaju (komunalne bądź przemysłowe), zawsze oczyszcza się, zanim zostaną odprowadzone do rzeki, jeziora, morza czy gruntu. Usuwanie niepożądanych substancji znajdujących się w wodzie odbywa się w tzw. oczyszczalniach ścieków.

R1d8AJzPtmFjq1

W oczyszczalni ścieki surowe przemieszczają się przez kolejne obiekty wyposażone w odpowiednie urządzenia, w których następuje stopniowe usuwanie niepożądanych substancji.

Rx6tSKJUni38y1
Ogólny widok oczyszczalni ścieków Przy omawianiu podświetlają się wymieniane elementy. Tu najpierw podświetla się na schemacie ogólnym pierwszy element (kraty i sita), a następnie pojawiają się ich zdjęcia na pierwszym planie. Po chwili powrót do schematu ogólnego. Na schemacie ogólnym podświetla się kolejny element - piaskownik. Następnie na pierwszym planie pojawiają się zdjęcia piaskownika. Po chwili powrót do schematu ogólnego. Na schemacie ogólnym podświetla się kolejny element osadnik wstępny. Następnie na pierwszym planie pojawiają się zdjęcia osadnika wstępnego. Po chwili powrót do schematu ogólnego. Powrót do schematu ogólnego podświetla się kolejny element – komora osadu czynnego. Pojawia się zdjęcie komory osadu czynnego. Po chwili powrót do schematu ogólnego. Powrót do schematu ogólnego podświetla się kolejny element – osadnik wtórny. Pojawia się zdjęcie osadnika wtórnego. Po chwili powrót do schematu ogólnego. Powrót do schematu ogólnego podświetla się kolejny element – komora fermentacji. Pojawia się zdjęcie zbiornika metanu lub komory ferementacyjnej .Po chwili powrót do schematu ogólnego. Powrót do schematu ogólnego podświetla się woda, która płynie przez wszystkie etapy i wpływa do rzeki.

Oddzielane w procesie oczyszczania ścieków osady są zbierane i w zależności od rodzaju oczyszczalni są przeznaczane do fermentacji lub poddawane wysokiej temperaturze. Najczęściej wykorzystuje się pierwszą metodę zagospodarowywania osadów, czyli rozkład pod wpływem mikroorganizmów. Z zawartej w osadach materii organicznej powstaje biogaz, który stanowi biopaliwo do produkcji energii elektrycznej lub/i cieplnej często tylko na potrzeby oczyszczalni. Pozostałość po fermentacji jest używana jako kompost, np. do tworzenia ziemi nadającej się pod rabatki i trawniki.

R544T261te6sm1

Spalanie osadów jest rzadziej spotykanym zabiegiem. Przeprowadza się go w wysokiej temperaturze (ok. 850°C) w specjalnie skonstruowanych piecach. W ten sposób zmniejsza się ilość odpadów powstałych po oczyszczaniu ścieków.

R1LGj2fMOgZ4k1
Spalanie osadów powstałych w wyniku oczyszczania ścieków jest sposobem na unieszkodliwianie odpadów
iKXGCn0lKQ_d5e472

6. Racjonalne gospodarowanie wodą

Ze względu na to, że 1/3 ludności świata mieszka na terenach objętych deficytem wody, a 11% populacji nie ma zapewnionego dostępu do czystej wody pitnej, oszczędzanie wody wydaje się być bardzo uzasadnionym działaniem. Woda jest niezbędna dla naszego organizmu i każdej formy życia na Ziemi. Dlatego trzeba dbać o jej zasoby. Nie chodzi o to, aby odmawiać sobie dostępu do wody i przyjemności korzystania z niej, ale o kontrolowanie jej zużycia podczas wykonywania codziennych czynności.

RzrlozUUaEv7z1
Naukowcy z amerykańskiej agencji geologicznej USGS (United States Geological Survey) wykonali wizualizację, na której porównali ziemskie zapasy wody z rozmiarami naszej planety. Zasoby wodne występujące na kuli ziemskiej utworzyłyby kulę o średnicy około 1384 km. Woda słodka, która jest zdatna do picia, byłaby kulą o średnicy 273 km. Natomiast dostępna woda słodka zawarta w wodach powierzchniowych uformowałaby kulę o średnicy 56 km
iKXGCn0lKQ_d5e517

Podsumowanie

  • Wody naturalne, występujące w przyrodzie, są roztworami różnych substancji stałych i gazów.

  • Najwięcej substancji zawiera woda morska, najmniej – woda z opadów atmosferycznych.

  • Wody naturalne są narażone na zanieczyszczenia. Są to ścieki komunalne i przemysłowe, odcieki z wysypisk śmieci, spływające z pól podczas opadów roztwory zawierające nawozy i środki ochrony roślin, a także substancje przedostające się do środowiska wodnego podczas rzadkich, ale mających duży zasięg, groźnych w skutkach katastrof morskich i kataklizmów.

  • Stacje uzdatniania wody to zakłady, w których woda jest przygotowywana do spożycia.

  • Ujęcia wody pitnej są położone na obszarach chronionych.

  • Wszystkie ścieki są oczyszczane w tzw. oczyszczalniach ścieków.

  • Z uwagi na małe zasoby dostępnej wody słodkiej należy oszczędzać wodę pitną.

Praca domowa
Polecenie 3.1

Dowiedz się, z jakiego ujęcia jest doprowadzana woda do miejsca twojego zamieszkania. Jeśli możesz, odwiedź to miejsce i sprawdź, czy rzeczywiście teren ten znajduje się pod ochroną. Ustal, czy woda pobierana jest ze źródła powierzchniowego, czy z podziemnego.

Polecenie 3.2

Sprawdź, gdzie w twojej okolicy znajduje się oczyszczalnia ścieków. Dowiedz się, jakimi metodami są oczyszczane ścieki? Gdzie jest odprowadzana woda powstała po ich oczyszczeniu?

Polecenie 3.3

Przeprowadź rozmowę z członkami twojej rodziny lub przyjaciółmi. Oceń, w jakich dziedzinach życia nieracjonalnie gospodarują wodą. Przygotuj plakat przekonujący do oszczędnego korzystania z wody.

iKXGCn0lKQ_d5e591

Słowniczek

woda destylowana
woda destylowana

woda otrzymana w wyniku destylacji; nie zawiera rozpuszczonych substancji

iKXGCn0lKQ_d5e637

Zadania

Ćwiczenie 1
R3aH6FN8ZPBSP1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 2
RFrtdwf7kjqaQ1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 3
RV22550GMhBBA1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 4
R1Ve8pEwcUE6e1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 5
RLwb1GziFrJnF1
zadanie interaktywne