"Oczyszczanie ścieków"

Cele: Uczeń wykona następujące czynności:
1.Ustali sposoby zapobiegania zanieczyszczeniu  wód powierzchniowych.
2.Przeprowadzi symulację usuwania zanieczyszczeń z wody za pomocą filtracji.

Czas: 50 minut

Materiały: kłębki waty, wykałaczki, przezroczyste plastykowe duże słomki do napojów lub inne rurki, węgiel drzewny aktywowany, woda, plastykowe kubki , łyżki, barwniki spożywcze, zakraplacz, nożyczki, linijki z podziałką w centymetrach, arkusze ucznia (znajdują się w niniejszym konspekcie)

Informacje podstawowe
Przez wiele lat ludziom wydawało się, że substancje wrzucone do zbiorników wodnych ulegną rozkładowi lub rozcieńczeniu do takiego stopnia, że staną się praktycznie nieszkodliwe. Wykazano, że  nieograniczone, niekontrolowane wysypywanie śmieci do zbiorników wodnych może być bardzo szkodliwe dla zasobów wodnych. Przeważająca większość odpadów produkowanych przez człowieka powinna zostać poddana obróbce fizycznej lub chemicznej, zanim zostanie ponownie wprowadzona do jezior, strumieni, rzek i oceanów. Zbiorowiska wodne nie są w stanie oczyszczać się tak szybko jak szybko są zanieczyszczane przez ludzi; dlatego ludzie powinni wystrzegać się zanieczyszczania wód.

Określenia
zbiornik chłodzący – zbiornik wodny, w którym pochodząca z fabryk i elektrowni gorąca woda chłodzi się do momentu osiągnięcia temperatury okolicznych zbiorowisk wodnych.
rozcieńczony - o zmniejszonym stężeniu
staw ze ściekami przemysłowymi, osadnik -  zbiornik wodny służący do przechowywania zanieczyszczonej wody do momentu, aż zostanie oczyszczona w stopniu umożliwiającym jej połączenie z okolicznymi zbiornikami wody.
zanieczyszczenie - obecność substancji szkodliwych dla człowieka lub środowiska zanieczyszczających powietrze, wodę lub glebę.

Przygotowania przed lekcją

Przygotowanie materiałów:
A. Przetnij na pół duże przezroczyste słomki do napojów lub inne czyste rurki i drobno pokrusz węgiel drzewny. Do małych buteleczek z zakraplaczem nalej cztery barwniki spożywcze. Węgiel aktywowany można dostać w sklepie akwarystycznym lub kupić w aptece w postaci tabletek. Jeśli nie masz dostępu do węgla aktywowanego możesz użyć zwykłego węgla drzewnego, jednak przed użyciem bardzo starannie i drobno go pokrusz.

B. Zamiast dużych słomek do napojów możesz użyć przezroczystych plastykowych rurek.

C. Daj grupowemu organizatorowi łyżkę i papierowy kubeczek, by mógł dostarczyć węgiel aktywowany. Buteleczka z barwnikiem spożywczym może być wspólna dla wszystkich uczniów. Pod koniec lekcji słomki, watę i węgiel aktywowany należy umieścić w pojemniku na odpady stałe. Wodę i barwniki spożywcze można wylać do zlewu czy muszli w toalecie. Kubeczki i zakraplacze należy wypłukać.

D. Innym sposobem przeprowadzenia tego  doświadczenia - szczególnie przydatnym w przypadku młodszych klas - jest wykonanie demonstracji w całości przez nauczyciela, przy użyciu dużej przezroczystej plastykowej rurki lub biurety pożyczonej z pracowni chemicznej.

E. Sporządź kopie arkuszy ucznia. (Jeśli uznasz to za stosowne, możesz zrobić foliogramy z  „Sposób na zanieczyszczenie wody” i „Zbiornik w oczyszczalni”.)

 Przebieg zajęć

I.  Przygotowania w klasie
A. Opowiedz uczniom historię pokoju chłopca lub dziewczynki, w którym panuje okropny bałagan. Opisz z zabawnymi szczegółami jak brudny jest pokój i jak wiele pracy będzie wymagało jego uprzątnięcie. Następnie zapytaj uczniów, co właściciel lub właścicielka pokoju powinna zrobić. Ponawiaj pytanie do momentu, aż któryś z uczniów zaproponuje, że właściciel(ka) nie powinna dopuścić do takiego bałaganu – utrzymywanie porządku w pokoju jest mniej pracochłonne niż robienie wielkich porządków.

B. Powiedz uczniom, że zanieczyszczenie wody stało się jednym z najpoważniejszych problemów ochrony środowiska, z jakimi ma do czynienia Polska i inne kraje świata. Ośrodki przemysłowe, rząd, poszczególne miasta wydały i wciąż wydają ogromne pieniądze na badania i strategie postępowania prowadzącego do zmniejszenia zanieczyszczeń wody. Trzy główne źródła zanieczyszczeń wody to: odpady przemysłowe (z fabryk), odpady i ścieki miejskie oraz środki chemiczne i odpady z gospodarstw rolnych. Niniejsze ćwiczenie pomoże ci uświadomić sobie jak trudną rzeczą jest oczyszczenie wody z zanieczyszczeń.

II. Ćwiczenia
A. Poproś uczniów aby pomyśleli o sposobach oczyszczania skażonej wody; odpowiedzi zapisz na tablicy. Nakieruj ich rozumowanie na filtrowanie wody. Powiedz, że będą w grupach badać proces filtrowania.

B. Podziel uczniów na co najmniej pięcioosobowe grupy. Każda z grup powinna mieć organizatora, badacza, kierownika, sekretarza i reportera.
      1.Przy pomocy losowania za pomocą numerów rozdziel następujące funkcje:
       a. Badacz – zajmuje się materiałami
       b. Organizator – dostarcza materiały, kieruje robieniem porządków
       c. Kierownik – pomaga badaczowi, kontroluje czas, czuwa nad przestrzeganiem zasad bezpieczeństwa, wykonuje  obliczenia i dopinguje drużynę do pracy.
       d. Sekretarz – zapisuje obserwacje grupy, odpowiada na pytania, a jeśli potrzeba – wykonuje rysunki.
       e. Reporter – przekazuje pozostałej części klasy wyniki i wnioski.
      2. Rozdaj każdemu uczniowi egzemplarz: „Próbujemy usunąć zanieczyszczenia”
      3. Powiedz, że do zatkania słomki należy użyć małego kawałka waty, jednak jeśli będzie on zbyt ciasno zwinięty, woda nie będzie mogła przedostać się przez słomkę.
      4. Powiedz uczniom, że zakraplacz z którego do rurki będzie ciekła zabarwiona woda, należy trzymać pod pewnym kątem.
      5. Pokaż uczniom, że wodę przefiltrowaną przez watę należy zebrać w kubku B, a wodę przefiltrowaną przez węgiel aktywowany w kubku C.

C. Zadaj wyznaczonemu w każdej grupie uczniowi (uczniom) poniższe pytania:

       1.Kierownik, Sekretarz: Jaki jest kolor wody w kubku B, w porównaniu z wodą w kubku C? (Woda w kubku B jest ciągle zabarwiona, podczas gdy woda w kubku C jest czysta.)
      2. Badacz, Sekretarz: Co może być przyczyną różnicy w zabarwieniu? (Ponieważ oba zestawy różniły się jedynie węglem aktywowanym, to on musiał być usunąć zabarwienie.)
      3. Reporter: Jakie są wasze wyniki w porównaniu z resztą klasy? (Uwaga: powinny być podobne.)

D.  Przedyskutujcie w jaki sposób, wykonane doświadczenie odnosi się do usuwania zanieczyszczeń.
      1. Czy filtrowanie jest skuteczne (przynajmniej w przypadku niektórych zanieczyszczeń)? (tak)
      2. Czy filtrowanie byłoby praktycznie możliwe do przeprowadzenia, gdybyś musiał usunąć zanieczyszczenia jeziora pełnego skażonej wody? (nie)
      3. Co mógłbyś zrobić aby oczyścić całe jezioro? (Przyjmij wszystkie odpowiedzi, ale zapytaj o uzasadnienie.)
      4. Niektórych zanieczyszczeń wody nie można usunąć za pomocą filtrowania. Jak można by było usunąć z wody zanieczyszczenia, których nie da się przefiltrować? (Przyjmij wszystkie odpowiedzi, ale zapytaj o uzasadnienie.)
      5. Przypomnij uczniom historię o bałaganie w pokoju. Jakie wnioski można z niej wyciągnąć w odniesieniu  do zanieczyszczenia? (Lepiej jest zapobiegać zanieczyszczeniu niż musieć je później usuwać.)

E.  Pokaż, że zanieczyszczenia nie mogą „tak po prostu” zniknąć.
      1. Odłóż na bok kilka kubków zawierających różne ilości barwników spożywczych rozpuszczonych w odrobinie wody. Jeden z barwników należy rozcieńczyć do tego stopnia aby jego zabarwienie było trudno rozpoznawalne.
      2. Pozostaw kubki na kilka dni do momentu, gdy woda wyparuje. Pokaż uczniom pozostałości po odparowaniu wody.
      3. Do każdego z kubków dodaj kilka kropel wody, aby ponownie uzyskać zabarwienie. Uczniowie będą mogli się przekonać, że „zanieczyszczenia” pozostają, nawet gdy woda pojawia się i znika.
      4. Porozmawiaj z uczniami. Powiedz, że nawet jeśli woda zostanie uwolniona od zanieczyszczeń, pozostaje bardzo trudny do rozwiązania problem – co z nimi dalej robić?

III. Dalsza część zajęć
Poproś uczniów aby wypełnili arkusz „Sposób na zanieczyszczenie wody”.

Prawidłowe odpowiedzi, to: 1 - F, 2 - nie, 3 - węgiel aktywowany, 4 – F, 5 – wata i węgiel aktywowany, 6 – F, 7 – ryba, 8 – F, 9 – zapobieganie, 10 – różne odpowiedzi.

IV.  Poszerzenie zagadnienia
A. Zorganizuj wycieczkę klasową do oczyszczalni ścieków. Zwiedźcie urządzenie oczyszczające. Poproś uczniów o wcześniejsze przygotowanie listy pytań dotyczących oczyszczalni.

B. Przeprowadź dyskusję na temat zagadnień ochrony środowiska, takich jak stosowanie pestycydów, oczyszczanie ścieków lub podgrzanie wód. Każda kwestia ma swoje zalety i wady. Daj uczniom czas na przygotowanie materiałów dotyczących poglądów, które będą reprezentować. Przed rozpoczęciem dyskusji ustal jej reguły i przebieg.

Arkusz ucznia

Próbujemy usunąć zanieczyszczenia

      1. Badacz: Z kłębka waty weź mały kawałek waty i za pomocą wykałaczki lub spinacza, wepchnij go z jednej strony do obu słomek. Do jednej ze słomek nasyp węgiel aktywowany tak, aby utworzył warstwę o grubości 1 centymetra, znajdującą się ponad watą.

      2. Kierownik: Napełnij wodą plastykowy kubek „A” do 1/3 jego pojemności. Dodaj 1 kroplę barwnika spożywczego i - używając do tego celu zakraplacza – starannie rozmieszaj barwnik.

      3. Badacz, kierownik: Za pomocą zakraplacza do oczu, dodaj zabarwioną wodę do rurki, której jeden koniec jest zakorkowany watą. Cieknącą ze słomki wodę zlewaj do kubka „B”.

      4. Badacz: Powtórz krok 3 używając słomki z watą i węgla drzewnego. Cieknącą wodę zlej do kubka C.

      5. Kierownik: Porównaj zabarwienie wody w kubku B i C.

      6. Sekretarz: Zapisz wyniki.

Arkusz ucznia

Sposób na zanieczyszczenia wody.

Odpowiedz na poniższe pytania, wpisując w linie lub zakreślając właściwą odpowiedź.

1. Będzie bardzo łatwo usunąć zanieczyszczenie wody.
prawda  fałsz
2. Nasze doświadczenie świadczy o tym, że filtrując wodę można z niej usuwać pewne zanieczyszczenia. Czy jest to zawsze możliwe?
 tak  nie
3. Do filtrowania wody używaliśmy waty i ________________________.
4.Nie można oczyścić wody z zanieczyszczeń.
prawda  fałsz
5. Co było skuteczniejsze? tylko wata wata i węgiel drzewny
6. Zanieczyszczenie zniknie (samo) jeśli wystarczająco długo poczekamy.
prawda   fałsz
7. Co z poniższych rzeczy nie jest źródłem zanieczyszczenia wody?
Fabryki, miasta, gospodarstwa rolne, ryby, wycieki ropy naftowej
8. Nie możemy zrobić nic żeby zapobiec zanieczyszczeniu.
prawda  fałsz
9. Jakie jest najlepsze rozwiązanie problemu zanieczyszczeń?___________________________________________________________________
10. To jest pytanie wymagające zastanowienia. Gdybyś był(a) odpowiedzialny(a) za ochronę środowiska, co zrobił(a)byś w celu oczyszczenia wody z zanieczyszczeń?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

---