УРОК – НАУКОВО-ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ З ПИТАНЬ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ «ВОДА В НАШОМУ ЖИТТІ»

УРОК – НАУКОВО-ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ З ПИТАНЬ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

«ВОДА В НАШОМУ ЖИТТІ»

МЕТА:

ЦІЛІ ТА ЗАВДАННЯ: сформувати в учнів уявлення про важливу роль води в житті людини, навчити переносити набуті знання у життєву практику

ОБЛАДНАНННЯ: комп`ютер або мультимедійна система, ілюстрації із зображенням води, бейджи з написами,

фільм «Велика таємниця води»

Ведуча: нас чекає сьогодні напружена, але дуже цікава робота. Ми познайомимося  знову з такою  звичною,  але такою  незвичайною  водою

 Вода — необхідний компонент життя. Вона потрібна для життєдіяльності рослин, тварин, людини. Людина постійно використовує воду для життя, приготування їжі, миття, прання, відпочинку, спорту, транспортного сполучення і т.д.

Усі процеси травлення і засвоєння їжі людиною і тваринами відбуваються у водному середовищі. Надмірна втрата води організмом (до 10 — 20 %) може призвести до загибелі. Щоденна потреба дорослої людини у воді становить 2,5—4 дм3. Вода є одним з шести основних харчових елементів здорового харчування людини поряд з вуглеводами, білками, жирами, вітамінами і мінералами.

  Група географів:   У природі вода відіграє надзвичайно важливу роль. Випаровуючись, вода переноситься на величезні віддалі і там випадає у вигляді дощу і снігу. Вологість повітря і кількість атмосферних опадів є найважливішими факторами, що регулюють клімат і погоду.

Вода є також одним з найважливіших геологічних факторів, що змінює зовнішній вид земної поверхні, розмиваючи гори і утворюючи долини. Вона руйнує гірські породи не тільки механічно, а й хімічно, реагуючи з ними з утворенням інших речовин.

Вода має величезне значення в житті людини, тварин і рослин. Вона потрібна рослинам для розчинення поживних речовин ґрунту. Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів.

 Шкідливою дією води є:

• наслідки повені, що призвели до затоплення і підтоплення земель та населених пунктів;
• руйнування берегів, захисних дамб та інших споруд;
• заболочення, підтоплення і засолення земель, спричинені підвищенням рівня ґрунтових вод внаслідок ненормованої подачі води під час зрошення, витікання води з водопровідно-каналізаційних систем та перекриття потоків підземних вод при розміщенні великих промислових та інших споруд;
• осушення земель, зумовлене забором підземних вод в кількості, що перевищує встановлені обсяги відбору води;
• забруднення (засолення) земель в районах видобування корисних копалин, а також після закінчення експлуатації родовищ та їх консервації;
• ерозія ґрунтів, утворення ярів, зсувів і селей.

Під час проектування водогосподарських та інших об'єктів повинна враховуватися можлива шкідлива дія вод, а під час експлуатації цих об'єктів — вживатися заходи щодо її запобігання, а саме:

• залуження та створення лісонасаджень на прибережних захисних смугах, схилах, балках та ярах;
• будівництво протиерозійних гідротехнічних споруд, земляних валів, водоскидів, захисних дамб, водосховищ-регуляторів;
• спорудження дренажу;
• укріплення берегів тощо.

Ведуча:  виявляєтья ,вода заряджає їжу енергією, після чого частки їжі знаходять здатність передавати цю енергію організму в процесі травлення. Ось чому їжа без води не має для тіла абсолютно ніякої енергетичної цінності.

   Група біологів:     Організм людини майже на 70% складається з води. Вода - перш за все розчинник, в середовищі якого протікають всі елементарні акти життєдіяльності. До того ж вода - продукт і субстрат енергетичного метаболізму в живій клітині. Образно кажучи, вода - це арена, на якій розігрується дія життя і учасник основних біохімічних перетворень.

Відомо що вода присутня у всіх частинах нашого організму, хоча наприклад в корі мозку її 85%, в шкірі 72%, в зубній емалі всього лішь3%. Це свідчить про те, що в найбільш інтенсивно працючих органах міститься більша кількість води. В організмі дорослої людини 68—70 % води, в тому числі: у крові — 90 %, м'язах — 75 %, кістках — 28 %.

Деяка частина води в організмі може більш-менш міцно зв'язуватися з розчиненими в ній речовинами і з поверхнею біополімерних макромолекул за допомогою як водневих зв'язків, так і сил іон-дипольної взаємодії. Це може призводити до помітної зміни конфігурації, ефективних розмірів і ваги тих чи інших часток.       

 Коли речовина розчиняється, її молекули або іони отримують можливість рухатися вільніше і, відповідно, її реакційна здатність зростає. З цієї причини в клітці велика частина хімічних реакцій протікає у водних розчинах. Неполярні речовини, наприклад ліпіди, не змішуються з водою і тому можуть розділяти водні розчини на окремі компартаменти, подібно тому, як їх розділяють мембрани. Неполярні частини молекул відштовхуються водою і в її присутності притягуються один до одного, як це буває, наприклад, коли крапельки масла зливаються в більш великі краплі, інакше кажучи, неполярні молекули гідрофобні. Подібні гідрофобні взаємодії грають важливу роль у забезпеченні стабільності мембран, а також багатьох білкових молекул, нуклеїнових кислот та інших субклітинних структур. Притаманні воді властивості розчинника означають також, що вода служить середовищем для транспорту різних речовин. Цю роль вона виконує в крові, в лімфатичної та екскреторних системах, в травному тракті і у флоемі і ксилемі рослин.

Група генетиків :  Вода в молекулі ДНК

Іншим прикладом зміни розмірів біологічного субстрату може бути молекула ДНК . Зокрема відомо, що на кожен нуклеотид макромолекули припадає близько 50 молекул води, пов'язаних з ДНК. У загальній складності водна плівка ДНК збільшує ефективний діаметр циліндричної макромолекули ДНК з 2 нм в безводному стані до 2,9 нм у водному розчині, що надзвичайно важливо, наприклад, при зчитуванні з неї інформації, таким чином, вода захищає ДНК від ушкоджень і підвищує ефективність її відновлювальних механізмів - вона зменшує кількість аномалій в ДНК.

Вода значно підвищує ефективність імунного механізму спинного мозку, де формується імунна система (всі її механізми), включаючи ефективну протидію раку

Група лікарів:     Організм людини важко переносить обезводнення. При втраті 1—1,5 л води з'являється відчуття спраги. Якщо людина втрачає 6—8 % своєї маси за рахунок дефіциту води, в її організмі порушується обмін речовин, гальмуються окиснювальні процеси, зростає в'язкість крові, підвищується температура тіла, прискорюється пульс, червоніє шкіра, з'являється м'язова слабкість, головний біль, в'ялість. При втраті 10 % води патологічні явища стають непоправними. На шкірі з'являються тріщини, западають очні яблука, погіршується зір, спостерігаються спазми в горлі, людина втрачає свідомість. Втрата 21 % води призводить до смерті. Втрата людським організмом води небезпечніша, ніж позбавлення його їжі: без їжі людина може прожити до 40 днів, а без води вмирає на восьму добу. Шкодить людині і надмірне вживання води.

 Цікаво, що людина і тварини в процесі перетравлення їжі можуть у своєму організмі утворювати ендогенну воду. Така вода постійно «народжується» в тканинах нашого організму.

Вода допомагає знизити ризик серцевих нападів та інсультів.

Вода оберігає артерії серця і мозку від закупорки. Середньостатистична людина, користуючись водопровідною водою, за своє життя пропускає через організм від 80кг до 100кг хімічної бруду. І саме тому так важливо бути впевненим в якості води, яку ви вживаєте.

   Ведуча:                    Аномальні властивості води

Вода - унікальна речовина і всі аномальні властивості води : висока температура кипіння, значна розчинна здатність, мала теплопровідність, висока теплота випаровування і інші обумовлені будовою її молекули і просторовою структурою.

     Група фізиків:               Аномалії води

Вода є гідроген оксидом.. Хімічні аналоги води: H2S,  H2Se, H2Po. Для кожного з них відома температура кипіння, яка рівномірно змінюється від сульфуру до полонію. Якщо ми нанесемо ці температури на графік і продовжимо лінію точок кипіння в сторону води, то побачимо, що для води температура кипіння має бути —80 °С. Але ми добре знаємо, що вода кипить при температурі 100 °С. Виявляється, що це одна з її незвичайних і дивних властивостей.

 Гідрид оксигену, враховуючи його положення в таблиці Менделєєва, повинен був би тверднути при температурі -100 °С.

 Але вода замерзає при 0 °С. Це її друга дивна властивість. Досліджуючи й аналізуючи властивості води, вчені назвали їх аномаліями.

 Перша аномалія — це виключно висока теплоємність води порівняно з іншими рідинами і твердими тілами, яку при 15 °С вважають рівною , тоді як значення теплоємності для ртуті та платини - , заліза та міді — ; піску, скла — , повітря — ; деревини — Чим холодніший лід, тим легше перетворити його на воду. Це і є наступний каприз води. Четверта аномалія полягає в наступному. Замерзаючи, вода розширюється на 9 % порівняно з початковим об'ємом. Густина звичайного льоду — 924 кг/м3, тому він легший від води і спливає на її поверхню. Коли б цієї аномалії не було, то лід не зміг би плавати, водойми промерзли б до дна і все живе загинуло б.

Ми кажемо: звичайний лід. Учені виявили шість різновидностей льоду. П'ята аномалія найбільш незвичайна. Усі речовини під час нагрівання розширяються, а при охолодженні стискаються. Вода також стискається під час охолодження. Але вона стискається до тих пір, поки її температура не досягне +4 °С. Потім вона знову починає розширюватися, хоча температура й знижується: найважча вода — при 4 °С вище нуля (1 м3 має масу 1 т). Тому зимою, охоловши до +4 °С, вона опускається на дно водойми і зберігається там протягом усієї зими, не замерзаючи. Ця властивість води рятує життя всіх прісноводних тварин, що зимують у річках, ставках, озерах.

 Шоста аномалія пов'язана з тим, що вода, як і ртуть, має найбільший поверхневий натяг. Усередині рідини притягання молекул одна до одної зрівноважується, а на поверхні — ні. Молекули води, які розміщені глибше, тягнуть донизу верхні молекули. Тому крапля води начебто намагається затягти себе у вузлик. Стягують її сили поверхневого натягу. Крапля води упакована в свою поверхневу плівку, яка дуже міцна. Щоб розірвати її, потрібна сила, і немала. По цій плівці бігають комахи — вертячки та водоміри, по ній повзуть равлики з масивними раковинами і навіть ящірки-василіски. Усі вони важчі за воду, але не тонуть: плівка підтримує їх. Фізики точно розрахували, яку гирю треба підвісити до стовпчика води завтовшки 3 см, щоб розірвати його. Маса такої гирі величезна — понад 100 т. Це для абсолютно чистої вводи. У природі такої води немає, в ній завжди щось розчинено. Сьома аномалія полягає в тому, що вода — найкращий розчинник. Вона розчиняє дуже багато речовин, проте сама залишається інертною і не змінюється від багатьох речовин, які розчинює. Завдяки цьому вода змогла стати носієм життя.

            Група хіміків:             Водневі зв'язки молекул води

У окремо взятій молекули води є якість, яка проявляється тільки в присутності інших молекул: здатність утворювати водневі містки між атомами кисню двох опинилися поряд молекул, так, що атом водню розташовується на відрізку, що сполучає атоми кисню. Властивість утворювати такі містки обумовлено наявністю особливого міжмолекулярної взаємодії, в якому істотну роль грає атом водню. Ця взаємодія називається водневим зв'язком.

Кожна з приєднаних до даної молекул води сама здатна до приєднання подальших молекул. Цей процес утворення структури води можна називати "полімеризацією". Якщо тільки одна з двох можливих зв'язків бере участь у приєднанні наступної молекули, а інша залишається вакантною, то "полімеризація" призведе до утворення або зигзагоподібної ланцюга, або замкнутого кільця. Найменша кільце, мабуть, може складатися з чотирьох молекул, але величина кута 90 ° робить водневі зв'язки украй напруженими. Практично ненапруженими повинні бути п`ятиланкові кільця (кут 108 °), а шестиланкові (кут 120 °), також як і семиланкові - напружені.

Розгляд реальних структур гідратів показує, що, дійсно, найбільш стійко шестиланкове кільце, що знаходяться в структурах льодів. Плоскі кільця є привілеєм клатратних гідратів, причому у всіх відомих структурах найчастіше зустрічаються плоскі п`ятиланкові кільця з молекул води. Вони, як правило, чергуються у всіх структурах клатратних гідратів з шестиланковими кільцями, дуже рідко з чотириланковими, а в одному випадку - з плоским  семиланковим.

В цілому структура води представляється як суміш всіляких гідратних структур, які можуть в ній утворитися

   Група екологів:    Самою вразливою частиною природи стала прісна вода. Стічні води, пестициди, добрива, ртуть, миш'як, свинець і багато чого іншого в величезних кількостях попадають у ріки й озера. Сильно забруднені Дунай, Волга, Рейн, Міссісіпі, Великі Американські озера. За висновком фахівців, у деяких районах землі 80% усіх хвороб викликані неякісною водою. Незважаючи на деякі позитивні зрушення в цій сфері останнім часом, 1000000000 чоловік до сих пір не має постійного доступу до безпечної питної води. До 2025 року половина населення Землі, тобто 3,5 мільярда людей, зіткнеться з серйозною нестачею води.

Хлор, яким знезаражують воду, начебто знищує хвороботворні мікроорганізми. Але справа в тому, що в річках і озерах, звідки ведеться водозабір, присутня безліч речовин, що потрапили туди зі стічними водами, і з деякими з них хлор вступає в реакцію. Результат - набагато більш неприємні субстанції, ніж сам хлор (наприклад, з'єднання фенолу з фтором впливає на печінку і нирки). Крім того, проблемою є бензапірен та інші отруйні продукти вихлопних газів. Більшість небезпечних для здоров'я людини речовин викликають або рак, або «б'ють» по печінці і нирках.

Людство хлорують воду з 1904 року. За останні 100 років різко зросла захворюваність на цукровий діабет, серцево-судинними хворобами, синдромом Альцгеймера, онкологією.

Дослідження фахівців Українського НДІ водогосподарсько-екологічних проблем свідчать, що в річки щороку виливається 21000000000 кубометрів промислових стоків, з них 3 мільярди - абсолютно не очищаються. Тільки з 2% досліджених ними малих річок можна вживати воду без попереднього очищення. Головні забруднювачі - органічної і біогенні речовини, феноли, солі важких металів, нафтопродукти, пестициди. Візьмемо період до Чорнобильської катастрофи: з 1975 по 1985 роки в міських стічних водах в 10,8 раза зросла кількість свинцю, в 5,2 рази - міді, в 4,8 - нікелю, в 4,1 - олова, в 3,7 рази - цинку, в 2,4 - хрому. У катастрофічному стані води Чорного і Азовського морів.

 Одна людина в середньому споживає близько 600 т прісної води за рік, ще 200 т щорічно їй потрібно на санітарні цілі. Незрівнянно більше води витрачається на різних промислових об'єктах. Так, для виробництва 1 т міді необхідно 500 м3 прісної води, 1 т нікелю — 4000 м3.