Voda Autor: Kliment Mindjov Hlavní myšlenka Délka trvání Roční období Místo Pomůcky Předměty Cíle Metody Všichni používáme vodu a všichni máme spoluzodpovědnost za její ochranu před znečištěním a šetrné užívání. 7 vyučovacích hodin (prvé dvě aktivity jsou kratší a vhodné pro mladší žáky) jakékoliv školní třída sklenice pitné vody, malý tác, písek, malé množství nápoje v prášku (nebo několik krystalků manganistanu draselného), dvě třílitrové nádoby (hrnce nebo sklenice), nálevka, plastová láhev o objemu,5 litru, malé kameny a oblázky, plst, pracovní listy biologie, zeměpis, chemie, fyzika, ekologické praktikum, občanská výchova vysvětlit význam vody ukázat, jak malé změny návyku mohou pomoci šetřit vodu zvýšit povědomí o znečištění vody a ukázat, jak lze znečištění předcházet v domácnosti výklad, praktická cvičení, experiment, diskuse, brainstorming (rychlé navrhování a zapisování nápadů od všech žáků bez vzájemného kritizování) Úvod Voda je jedinečnou součástí zemského povrchu a podle její barvy se také Zemi říká modrá planeta. Přestože je na Zemi vody nadbytek její převážnou většinu najdeme v mořích a oceánech jen 0,6% z jejího celkového množství je možné pít. Povrchová a podzemní voda jsou důležitými prvky hydrologických cyklů (vodního koloběhu) Země. Povrchová voda je v řekách, jezerech a ledovcích. 7
Voda Nejméně prozkoumaná zůstává podzemní voda. Voda je nezbytná v zemědělství (zavlažování), v průmyslu (např. k ochlazování a k ohřívání) a v domácnostech (pití, osobní hygiena, praní a mytí nádobí, rekreace apod.). V dnešní době představují odpadní vody a znečištěné vody tak vážné problémy, že v budoucnosti mohou pro lidstvo znamenat katastrofu. Protože všichni vodu používáme, jsme všichni také odpovědni za její ochranu. Při nakládání s vodou musíme dodržovat dva důležité základní principy: šetření vodou a ochrana vody. Vodní cyklus (pro mladší žáky) Aktivity Přineste sklenici vody a nechte žáky, aby se jí napili. Dejte jim odhadnout její stáří. Vysvětlete, že stáří vody je približně 4,5 miliard let (je stejně stará jako celá naše planeta), a že se neustále pohybuje mezi ovzduším a povrchem Země. Slunce a vítr způsobují vypařování vody z půdy, listů rostlin, těl živočichů a z povrchu řek, jezer a oceánů. Tekutá voda se mění v páru. Za určitých podmínek pára znovu kapalní a padá zpět na zem jako déšť, kroupy či sníh. Tak se voda dostává do potoků a řek a často sebou nese i mnoho dalšího materiálu. Tomu se říká odtok. Vodní srážky plní řeky a jezera, řeky dále pokračují do moří a oceánů. Část vody se rovněž vsákne do země a tvoří zásoby podzemní vody. (K demonstraci tohoto cyklu použijte CD-ROM.) Mořská a sladká voda (pro mladší žáky) Rozdejte informační list Mořská a sladká voda a zkoumejte, v čem jsou tyto dva typy vody stejné a v čem se liší. Zdůrazněte, že přes to, že 70% povrchu Země je pokryto vodou, její slanost nedovoluje jí využít pro pití, vaření a zavlažování. Sladká voda tvoří pouhá % celkových vodních zásob a proto si zaslouží péči a ochranu před znečištěním. Můžeme žít bez vody? Sdělte žákům informace z úvodu této lekce a další informace, které najdete na CD-ROMu. Vysvětlete, že svět čelí z hlediska vody globální krizi: Více než miliarda lidí nemá přístup k čisté pitné vodě. Více než,4 miliardy lidí žije ve špatných hygienických podmínkách (tj. nejsou napojeni na kanalizaci, u domu nemají žádná zařízení k čištění odpadní vody a splašků). Odhaduje se, že v roce 05 budou dvě třetiny světové populace trpět nedostatkem vody. Promítněte video Sladká voda (najděte ho na videokazetě). Po shlédnutí prodiskutujte následující otázky: Kolik vody spotřebuje průměrný dospělý muž denně? (cca 80 litrů denně) Kolik lidí denně na světě umírá v důsledku znečištění pitné vody? (cca 5 000 převážně dětí) 4 Zkuste odpovědět na otázky na konci videa: Proč je důležité správně zacházet s vodními zdroji? Jaké problémy způsobuje znečištěná voda? Jak můžeme vodu chránit? Jak můžeme pomoci my sami? (použijte informace z textu Jak šetřit vodou v domácnosti na straně ) Jak šetřit vodu doma Vysvětlete, že i jen malé změny každodenních návyků mohou významně pomoci chránit vodu. 8
Čištění zubů Zeptejte se žáků, jak často si čistí zuby. Požádejte dobrovolníka, aby předvedl, jak to dělá. Dobrovolník pravděpodobně půjde k umývadlu, otočí kohoutkem, nechá vodu téct a začne si čistit zuby. Pokud to tak bude, je jasné, co je alternativou. Pokud dobrovolník vodu nenechá téct, budou mít žáci kladný příklad. Hovořte o tom, zda není jiný, ekonomičtější způsob čištění zubů. Například pustit vodu pouze když namáčíme kartáček a vyplachujeme ústa, nebo použít pouze kelímek vody. Kolik vody lze takto ušetřit? Voda Holení Požádejte chlapce ve třídě, aby ukázali, jak se jejich otcové či bratři holí (pokud se žáci ještě sami neholí). Dobrovolník pravděpodobně půjde k umývadlu, otočí kohoutkem, nechá vodu téct a začne předstírat, že se holí. Pokud to tak bude, je pointa jasná. Stručně to vysvětlete. Hovořte o tom, zda není jiný, ekonomičtější způsob holení: například namáčet holící štětku a žiletky v misce s vodou. Zeptejte se žáků, zda takovýto způsob neviděli u starších příbuzných. Vysvětlete, že ačkoliv se na první pohled může zdát, že obě ukázky nejsou příliš účinnou cestou jak šetřit vodu, mohou mít nesmírný dopad, budou-li je každý den dodržovat všichni lidé. Abyste přesvědčili pochybovače, rozdejte list Jak chránit vodu doma, a vyzvěte žáky, aby spočítali úlohy, které na něm jsou. Můžete soutěžit o to, kdo první najde správné řešení a odměnit ty, kdo odpoví správně. Odpovědi: Jak si čistím zuby? A: 400 000 litru; B: 900 000 litru; C: 09 500 000 litru Jak se holím? A: 4 800 000 litru; B: 650 000 litru; C: 40 50 000 litru 4 Nechejte žákům prostor pro to, aby si po výpočtech vyměnili postřehy a dojmy. 5 Provedte brainstorming na téma "Jak jinak lze v domácnostech používat vodu ekonomičtěji". Poté prodiskutujte tipy z listu Jak šetřit vodou v domácnosti na straně. Napište všechny nápady na tabuli a dohodněte se s třídou na tom, které z nich žáci považují za realistické a které lze využít při přípravě konkrétního plánu lepšího využití vody v domácnosti. 6 Vyzvěte žáky, aby zapojili ostatní členy rodiny do: řešení matematických úloh z informačního listu Jak chránit vodu doma na straně 5 poznávání způsobu, jak šetřit doma vodu (např. s využitím textu Jak šetřit vodou v domacnosti na straně ) vytvoření plánu úspory vody 9
Voda Jak chránit doma vodu před znečištěním Nechejte žáky přinést obaly a nádoby od různých mycích a čistících prostředků, které doma nasbírají v průběhu dvou měsíců. Provedte brainstorming na téma Jak doma znečisťujeme vodu? (používáme toalety, myjeme a čistíme s použitím různých chemických přípravků) Vysvětlete, že přirozený lidský odpad ve skutečnosti nepředstavuje pro přírodu vážné ohrožení. Různé mikroorganismy jsou schopny lidský odpad účinně zpracovat. Nejvážnější problémy jsou způsobeny chemickými látkami, používanými v současnosti v domácnostech k čištění, mytí a praní. Bývají smíchány se splašky a dostávají se do kanalizace a odtud do čistírny odpadních vod (či do septiků). Chemikálie ve vodě zabíjejí mikroorganismy, které v odpadní vodě rozkládají organické látky a ničí tak pečlivě vyvážený systém. Zdůrazněte, že dosud neexistuje čistící prostředek či prací prášek, který by byl zcela neškodný životnímu prostředí. Všechny do jisté míry přispívají k znečištění vody. Proto bychom je měli používat jen v nutné míře a rozumným způsobem. Při nákupu bychom měli dávat přednost těm, které obsahují látky méně škodlivé životnímu prostředí. Jinou cestou je vrátit se k polozapomenutým čistícím prostředkům našich babiček (viz text Jak chránit vodu před znečištěním na straně ). 4 Pečlivě prozkoumejte obaly a nádoby od různých mycích a čistících prostredků, které žáci do třídy přinesli. Jsou na jejich nálepkách nějaké symboly svědčící o jejich dopadech na životní prostředí? Pokud jim nerozumíte, vyhledejte odborníky. Zdůrazněte, že různé ropné produkty (oleje a palivo spalovacích motorů) jsou pro vodu zvláště nebezpečné. Nelze je vylévat do kanalizačního systému a je třeba se jich zbavovat pouze na speciálně k tomu určených místech (například v autoservisech a na benzínových pumpách), kde jsou jejich sběr, skladování, doprava a likvidace přísně regulované. Kdo znečištuje vodu? Provedte brainstorming Jak lidské činnosti znečišťují vodní toky a nádrže (v zemědělství, průmyslu, stavebnictví, při únikách ze skládek, při únikách látek při nehodách, v neregulovaných odpadech z domácností). Zapište všechny náměty na tabuli. Žáci pak podtrhnou ty, které způsobují znečištění vodních ploch v jejich okolí. Vysvětlete, že lidstvo po dlouhou dobu svůj odpad zakopává pod zem. Mnoho takovýchto podzemních skládek se stává zdrojem bodového znečištění podzemních či povrchových vod. Abyste to znázornili, předveďte následující ukázku: Na tác dejte - centimetry suchého písku. Při okraji tácu udělejte v písku jamku a dejte do ní trochu barevného nápoje v prášku nebo manganistanu draselného. Vysvětlete, že jamka představuje podpovrchovou skládku, která z hlediska ochrany vody představuje zdroj znečištění. Nakloňte tác tak, aby část s odpadem byla nahoře. Vysvětlete, že se voda půdou nešíří vždy rovnoměrně dolů. Jako napodobení deště pokropte místo se skládkou trochou vody. Požádejte žáky, aby pozorovali, jak se mění barva písku. Jaké závěry z toho lze vyvodit? Zdůrazněte, že znečištění vody se prostředím šíří podobně. Znečisťující látky jsou unášeny vodou postupující půdou a dostávají se tak do zásob podzemní vody, do studní, řek, jezer a dalších míst, odkud bývá čerpána pitná voda. 4 Vyzvěte žáky, aby o tom, co se dozvěděli, informovali i ostatní členy rodiny a domluvili se, jak budou nadále nakládat s nepotřebnými či starými chemikáliemi (například chemikáliemi používanými na zahradě). 0
Zacházení s odpadní vodou z domácnosti Vznik a čištění Napodobte vznik odpadní vody z domácnosti. Smíchejte malé množství různých čistících prostředků, pracích prášků, kávové a čajové sedliny, kousku toaletního papíru, barev a pod. s jedním litrem vody nalité do třílitrové skleněné nádoby. S použitím návodu popsaného níže připravte filtr. Odřežte dno jeden a půl litrové plastové láhve a použijte zbylou horní cást. Otočte ji vzhůru vzniklým otvorem a proměňte ji tak na nálevku. Dovnitř umístněte filtr, vytvořený ze střídajících se vrstev kamínků, oblázků, plsti a písku. Umístněte ústí nálevky do druhé, prázdné třílitrové nádoby (viz obrázek). Nyní jste připraveni znázornit mechanické čištění odpadní vody z domácnosti. Pomalu lijte znečištěnou vodu z první nádoby do nálevky. 4 Pozorujte proces filtrace vody. Odpovězte na následující otázky: Do jaké míry je po filtraci voda vyčištěná? Je možné ji po filtraci pít? Voda Diskuse Vysvětlete, že pitná voda přiváděná do našich domů vodovody je předtím v několika stupních upravena v úpravnách pitné vody či vodárnách. Bývá filtrovaná přes písek a desinfikovaná (např. chlórováním). Teprve potom je dodávána spotřebitelům. Rozdejte list Stupně čištění odpadních vod. Vysvětlete, že na vesnicích a předměstích někdy neexistuje kanalizace a lidé používají septiky. Aby nedocházelo k znečištění podzemní vody, měly by septiky být pravidelně čištěny a kontrolovány specializovanou firmou vždy po třech nebo čtyřech letech provozu. Ve větších městech bývá kanalizace napojena na čistírny odpadních vod. Tam voda prochází nejdříve mechanickým čistěním (odstraňují se větší pevné odpadky). Následuje druhý, biologický stupeň čistění. Při něm jsou vytvořeny podmínky pro aerobní rozklad organických složek za přítomnosti mikroorganismů a kyslíku. Po tomto stupni čistění voda stále obsahuje organické sloučeniny, rozptýlené anorganické částice, fosfáty, sloučeniny dusíku a těžké kovy. Proto se někde používá ještě třetí stupeň: ten se skládá ze série chemických a fyzikálních procesů, které dokáží odstranit znečistění, zbývající po předešlých dvou fázích.
Voda Prostudujte Voda takto ošetřena je relativně čistá a je vypouštěna do vodních toků. Třístupňový proces čistění ještě zdaleka není dostupný ve všech evropských zemích. Počet odpovídajících čistíren odpadních vod však roste. Zdůrazněte, že pro středoevropské státy vstupující do EU je jedním z důležitých úkolů dobudovat moderní systémy nakládání s odpadní vodou ve všech obcích s více než 0 000 obyvatel. a prodiskutujte tyto otázky: Odkud bere naše obec pitnou vodu? Jak je upravována? Je v naší obci kanalizace a čistírna odpadních vod? Pokud ne, plánuje se výstavba takových zařízení? Navazující aktivity Zorganizujte exkurzi do vodárny a čistírny odpadních vod. Zorganizujte besedu s lidmi odpovědnými za hospodaření s pitnou a odpadní vodou ve vaší obci. Prodiskutujte s nimi váš úmysl podílet se doma na prevenci znečistění vody. Zjistěte, co obec plánuje udělat pro zlepšení kvality pitné vody a pro prevenci znečistění vody. Zjistěte, jaké jsou ve vaší oblasti specifické zdroje znečistění vody a co proti tomu dělají odpovědné úřady. Připravte na toto téma informační nástěnku ve škole. Zorganizujte ve škole den nebo týden vody, při kterém upozorníte na nutnost vodu šetřit a chránit. Kontaktujte místní média a seznamte s vaší iniciativou veřejnost. Jak šetřit vodou v domácnosti Před mytím nádobí z něj odstraňte větší zbytky jídel. Nemyjte nádobí pod tekoucí vodou. Napusťte si dřez a myjte ho v něm. To ušetří až polovinu vody, potřebné k mytí nádobí pod tekoucí vodou. I ovoce a zeleninu myjte v nádobě, ne pod tekoucí vodou. Neochlazujte horké jídlo či nápoje tekoucí vodou. Myčku používejte až tehdy, je-li zcela zaplněná. Nadměrně zašpiněný oděv nechte před praním namočit v nějaké nádobě. K umývání auta používejte kbelík a houbu. Hadici použijte pouze nakonec na spláchnutí. Terasy a balkony myjte po dešti. Shrabujte listí, neodplavujte ho hadicí. Nezalévejte zahradu pitnou vodou. Používejte zachycenou deštovou vodu. Nezalévejte při nejprudším slunci: v té době se voda odpařuje nejrychleji.
Jak chránit vodu před znečistěním Voda Prostředky na mytí nádobí: dnes prodávané prostředky způsobují rezavění a jsou i jedovaté. Místo nich můžeme používat ocet či sodný roztok. Prostředky na mytí oken: rovněž tyto prostředky jsou korosivní a jedovaté. Alternativou je horká voda s octem (poměr :). Prostředky na čistění odpadu: obvykle obsahují silně agresivní, korosivní a toxické látky, někdy i hořlaviny. K havarijnímu čistění odpadu můžete použít tlak vody nebo drát. Pro pravidelnou údržbu použijte směs čtvrt sklenice octa a čtvrt sklenice sody rozpuštěné v horké vodě. Bělící látky: rovněž způsobují rezavění a jsou jedovaté. Místo nich můžete rovněž použít sodu a ocet. Prostředky na čistění sporáku: obvykle obsahují silně agresivní, korosivní a toxické látky, pro pravidelnou údržbu lze použít sodu. Jak chránit vodu Vědci říkají, že použijeme-li nejmodernější technologie, lze spotřebu vody v domácnosti snížit na jednu třetinu, v zemědělství na jednu polovinu a v průmyslu na jednu desetinu, tedy o celých 90%! Je potřeba: opravit vodovody, aby se snížily co nejvíce ztráty vody při její přepravě zavést kapkovou metodu zavlažování, která co nejvíce snižuje ztráty odpařováním všude, kde je to možné, budovat čistírny odpadních vod zavést uzavřené vodní cykly v průmyslu zavést daň z použití vody, která by pokryla všechny náklady na přepravu, ochranu a čistění vody
Voda Informační list Mořská a sladká voda Doplňte věty Mořská voda pokrývá % zemského povrchu. můžeme ji najít v obsahuje Jmenujte světové oceány: Sladká voda představuje jen % globálních zásob vody. můžeme ji najít v neobsahuje Jmenujte některé blízké řeky, jezera, vodní nádrže: Které moře je nejblíže k místu, kde žijete? Vyplňte tabulku slovy Ano nebo Ne Mořská voda Sladká voda Ano Ne Ano Ne Tento typ vody se používá pro: plavbu přepravu zboží rybaření odpočinek a zábavu získávání soli a jiných minerálů zavlažování pití a vaření Tento typ vody bývá znečisťován: odpadní vodou odpadky chemikáliemi/těžkými kovy pesticidy/hnojivy kaly radioaktivními odpady rybářskými sítěmi a jinými rybářskými potřebami plasty sedimenty v důsledku eroze jinak 4
Jak chránit vodu doma Voda Informační list Úloha: Jak si čistím zuby? Zadání: Ve vašem městě žije 0 000 lidí. Předpokládejme, že většina z nich si čistí zuby tak, že nechává téct vodu z kohoutku a jen menšina při čistění vodu zastaví. Z kohoutku tečou průměrně litry vody za minutu a čištění zubů trvá průměrně minuty. Při druhém způsobu teče voda přibližně půl minuty a spotřebuje se při něm přibližně jeden litr vody. Otázky: A: Kolik vody se za rok spotřebuje ve vašem městě, bude-li si každý čistit zuby prvním způsobem x za den? B: Kolik vody se za rok spotřebuje ve vašem městě, bude-li si každý čistit zuby druhým způsobem x za den? C: Kolik vody se za rok ve vašem městě ušetří, srovnáme-li první a druhý způsob? Úloha: Jak se holím? Zadání: Předpokládejme, že ve vašem městě je 40 000 obyvatel. Polovina z nich jsou muži a polovina z těchto mužů se každý den ráno holí. Předpokládejme, že většina z nich to dělá tak, že po celou dobu holení nechává téct vodu z kohoutku a jen menšina pouští vodu pouze na to, aby navlhčili a opláchli tvář a holicí potřeby. Holení trvá průměrně 6 minut. Z polootevřeného kohoutku tečou průměrně litry vody za minutu. Opláchnutí trvá průměrně minutu. Otázky: A: Kolik vody se za rok spotřebuje ve vašem městě, když všichni holící se muži nechají každé ráno po celou dobu holení téct vodu z polootevřeného kohoutku? B: Kolik vody se za rok spotřebuje ve vašem městě, když všichni holící se muži každé ráno použijí vodu pouze na opláchnutí? C: Kolik vody se za rok ve vašem městě ušetří, srovnáme-li první a druhý způsob? 5
Voda Informační list Stupně čistění odpadních vod Sekundární čistění: je biologický proces, při kterém aerobní bakterie odstraňují až 90% biologicky rozložitelného materiálu v odpadní vodě. Splašky jsou obvykle přečerpány do velkých nádrží, po několik hodin jsou míchány s kalem bohatým na bakterie a mechanicky provzdušňovány, aby se zajistily nejlepší podmínky pro rozkladnou činnost bakterií. Voda pak jde do sedimentačních nádrží, kde se většina rozptýlených pevných částic a mikroorganismů usadí jako kal. Kaly z primárního a sekundárního čistění jsou rozloženy anaerobně (bez přítomnosti kyslíku) a jsou potom spáleny, uloženy na skládku, nebo se používají jako hnojivo. Nicméně i po tomto stupni čistění obsahuje odpadní voda nějaký biologický materiál, rozptýlené pevné látky, 70% fosforu (většinou jako fosfáty), nějaké nitráty a jedovaté kovy. Primární čistění: je mechanický proces, při kterém se používají síta k odstranění kamenů, klacků, kusů textilu a pod. Třetí stupeň čistění: se skládá ze série chemických a fyzikálních procesů, které dokáží odstranit specifické znečistění zbývající po předešlých dvou stupních čistění. Třetí stupeň není běžný, protože je nákladný jak z hlediska investic, tak z hlediska provozu. Přesto jím ale prochází cca / odpadních vod z domácností ve Finsku, západní části Německa, ve Švýcarsku a Švédsku a v menší míře i v Dánsku a v Norsku. 6