53400 Experimentlåda Vatten Lärarhandledning Vattenrening nr 53400
Innehåll Lista över komponenter... Bildöversikt förpackningens innehåll... Särskilda inlärningsmål... 2 Experiment... 2.1 Experiment 1: Vilken typ av jord passerar vatten snabbast igenom? 2.2 Experiment 2: Hur renas grundvatten?... 2.3 Experiment 3: Vad kan och kan inte filtreras bort av jorden?... 2.4 Experiment 4: Hur bidrar våra avlopp till att hålla vårt vatten rent? 2.5 Experiment 5: Hur påverkas frön och växter av förorenat vatten?... 2.6 Experiment 6: Varför är vattentorn oftast placerade på en kulle?... 3 Grundläggande principer...
Lista över komponenter Bildnr Kvantitet Beskrivning 1 15 Behållare av perlit 2 1 Livsmedelsfärgämne 3 15 Metallskedar 4 15 Groningsskål 15 Filteruppsättningar bestående av 5 15 Plastnät (silar), svarta 6 15 Koppartrådsduk 7 15 Filterrör, transparenta 8 15 Filterskålar med lock 9 15 Plastbägare med gradering, 250 ml 10 15 Plastbägare med gradering, 125 ml 11 15 Kopplingar till filterrör, röda 12 7 Kopplingsrör, transparent, 30 cm 13 1 Kopplingsrör, transparent, 65 cm 14 1 Märkpenna, vattenlöslig - 1 Etiketter, ca 150 st, finns i locket Bifogade trycksaker - 1 Lärarhandledning Vattenrening - 1 Bildöversikt förpackningens innehåll
Bildöversikt förpackningens innehåll
1. Särskilda frågeställningar Vilken typ av jord passerar vatten snabbast igenom? Hur renas grundvatten? Vad kan och kan inte filtreras bort av jorden? Hur bidrar våra avlopp till att hålla vårt vatten renare? Hur påverkas frön och växter av förorenat vatten? Varför är vattentorn oftast placerade på en kulle?
2. Experiment 2.1 Experiment 1 Vilken typ av jord passerar vatten snabbast igenom? Inlärningsmål: Att förstå att vattnet antingen stannar kvar i jorden eller passerar igenom det, beroende på vilken typ av jord som används. Att förstå att gravitationen gör att grundvatten tar sig genom sten för att komma så långt ner i marken som möjligt. Att förstå att ju mindre partiklarna i jorden är, desto större är förmågan att bromsa upp vattnets framfart.
Förberedande kommentarer: Eleverna ska själva samla ihop olika jordtyper såsom sand, grus, matjord eller lera. Detta kan fungera som hemläxa 2-3 dagar innan experimentet skall utföras. Efter experimentets slutförande, ska jorden antingen kastas eller torkas för att kunna användas igen. Eleverna måste vara försiktiga när de kastar jordproverna, så att inte kopparfiltret följer med. Om det är svårt att få ut materialet ur filterrören, låt de stå kvar och torka upp över natten. Slutför städningen dagen efter. Skölj rören rena i ett fat eller dylikt. Sand sätter igen vattenlås. Jorden får inte spolas ner i avloppet. Procedurförslag: Samla ihop jordprover med metallskeden och den lilla bägaren (125 ml). (Varje grupp ska använda olika typer av jord). Placera det gula locket på filterskålen. Skjut in den röda kopplingen i locket på filterskålen. Placera filterröret (den konformade änden nedåt) i kontakten. Låt koppartrådsduken glida ner i filterröret. Använd skeden för att förflytta jorden från den lilla bägaren till filtreringssystemet. Fyll den stora bägaren med vatten upp till 150 mllinjen. Häll vattnet i filterröret. Med hjälp av tidtagarur eller en vanlig klocka, kan man ta reda på hur lång tid det tar för vattnet att ta sig igenom olika jordtyper. Om inget tidtagarur/klocka finns tillhands, be eleverna att börja hälla i vattnet samtidigt och sedan räcka upp handen när filtreringen är klar. Material: 1 sked (3) 1 koppartrådsduk (6) 1 filterrör (7) 1 filterskål med lock (8) 1 stor bägare (9) 1 liten bägare (10) 1 koppling (11) Dessutom behövs: Vatten samt olika typer av jord, t ex. sand, grus, matjord. 2.2 Experiment 2 Hur renas grundvatten?
Matjord Matjord Sand Småsten eller grus Inlärningsmål: Att förstå att mineralartiklar som sten, grus och sand varierar i förmågan att absorbera och rena vatten. Att förstå varför sand är den bästa typen av jordart för filtrering och dränering. Att förstå att grundvatten är en våra viktigaste naturtillgångar.
Förberedande kommentarer: Se experiment 1 avseende städningsförslag. Om det är samma jord som redan har använts i experiment 1, kommer vattnet att filtreras snabbast genom pelaren om jorden redan är blöt. Procedurförslag: Diskutera kriterierna för en bra filtrerings- och dräneringspelare. Till exempel kan grus, sand, matjord vara jordarter som påminner om de som finns i just ditt område. Be varje grupp att göra en jordpelare som består av tre filterrör. Välj fyra eller fem olika kombinationer av partiklar, inklusive en som enbart består av sand, för att diskutera och testa. (Eftersom sand inte innehåller material som lakas ur av vatten, är det ett bra filtreringsmaterial. Reservoarer är ofta belägna i närheten av områden som innehåller sandjord). Bygg upp pelaren genom att först placera en filterskål på bordet. Placera det gula locket ovanpå. Tryck fast den röda kopplingen i locket och släpp ner koppartrådsduken i filterröret. Placera den första uppsättningen av filterrör i kopplingen. Placera sedan en andra koppling och uppsättning filterrör ovanpå den första. Detta följs av ytterligare en tredje koppling och uppsättning filterrör. Fyll den stora bägaren med vatten upp till 200-ml linjen. Häll vattnet i det översta filterröret. Om stoppur/klocka finns tillgängligt, mät den faktiska filtreringstiden. Om stoppur/klocka ej finns tillgängligt, be istället eleverna att börja hälla i vattnet samtidigt och sedan räcka upp handen när filtreringen är klar. Ta bort pelarna från filterskålarna och låt vattnet där i stå orört i en timme. Lägg märke till hur rent vattnet verkar. Material: 1 sked (3) 3 koppartrådsdukar (6) 3 filterrör (7) 1 filterskål med lock (8) 1 stor bägare (9) 1 liten bägare (10) 3 kopplingar (11) Dessutom behövs: Vatten, sand, grus, matjord eller andra sorters jord. 2.3 Experiment 3 Vad kan och kan inte filtreras bort av jorden? Inlärningsmål:
Att förstå att grundvattenkan förorenas. Att förstå att olja lägger sig som en hinna över jordpartiklar och påverkar filtreringsförmågan av jorden. Att förstå att man aldrig helt kan få bort olja som kommit ner i jorden. Förberedande kommentarer: Detta experiment bör vara det sista, eftersom oljan binder jorden och därför inte kan separeras från den. Olja får inte hällas ut i avloppet. Både jord och vatten som innehåller olja skall kastas i soptunna. När experimenten är slutförda, ska skålar och rör omedelbart tömmas och rengöras med rengöringsmedel. Procedurförslag: Be grupperna att bygga en jordpelare på samma sätt som i experiment 2. Blanda vatten, salt, olja, kritdamm och livsmedelsfärgämne i den stora bägaren. Gör en förteckning på vilka material och vilken mängd som blandats. Häll blandningen genom jordpelaren och låt den rinna igenom. Mät hur lång tid det tar och jämför med resultaten från experiment 2. Ta upp filtratet och leta efter de material som fanns i blandningen. Notera de material som finns i filtratet. Oljan är synlig ovanpå vattnet. Använd perlit för att få bort oljan från vattnet. Be eleverna att föreslå olika sätt att hämta upp materialet från vattnet. Som förslag kan nämnas perlit eller salt. Absorberande perlitmaterial kan få bort oljan. Saltet kan återvinnas genom avdunstning av vätskan. För att se om det finns olja kvar i jorden, gnid in lite jord på ett papper eller hushållspapper. En genomskinlig fläck kommer att framträda om det finns olja kvar i jorden. Eleverna kommer snart att inse att oljan inte går att få bort helt och hållet från jorden. Material: 1 behållare av perlit (1) 1 sked (3) 3 koppartrådsdukar (6) 3 filterrör 1 filterskål med lock (8) 1 stor bägare (9) 3 kopplingar (11) Dessutom behövs: Vatten, salt, vegetabilisk olja, kritdamm, livsmedelsfärgämne, sand, grus, matjord eller annan jordart.
2.4 Experiment 4 Hur bidrar våra avlopp till att hålla vårt vatten rent? Inlärningsmål: Att förstå att bevarande av grundvatten är ett världsproblem. Att förstå att grundvatten är en mycket viktig naturtillgång.
Förberedande kommentarer: Material som ska samlas in ska kunna simulera avrinning till avlopp från stadsgator och landsvägar. Eleverna kan själva samla ihop materialet eller så kan läraren ta fram materialet i förväg. Vatten bör lämnas orört i filterskålen, så att fällning kan ske. Procedurförslag: Rita eller sätt ihop en filtreringsmodell på samma sätt som i experiment 1. Placera plastnätet i filterröret. Blanda de olika materialen (stora, små, lösliga, olösliga) med vatten i den stora bägaren. Bägaren ska vara nästan helt full. Häll bägarens innehåll i filterröret. Kontrollera att vätskan i filterskålen är klar genom att placera ett vitt papper bakom skålen. Kontrollera sedan klarheten igen samt mängden fällning. Material: 1 sked (3) 1 plastnät (5) 1 koppartrådsduk (6) 1 filterrör (7) 1 filterskål med lock (8) 1 stor bägare (9) 1 koppling (11) Dessutom behövs: Vatten, material såsom brutna kvistar, bomull, sönderrivet papper, sand, kritdamm, rengöringsmedel, vegetabilisk olja.
2.5 Experiment 5 Hur påverkas frön och växter av förorenat vatten? Inlärningsmål: Att förstå att frögroning påverkas av miljöförhållanden. Att förstå att växter och dess utveckling påverkas av kemikalier i vattnet. Att se fröstrukturer utvecklas till växter, som får sin näring från fröet. Att förstå varför ett kontrollerat experiment är en mycket viktig forskningsmetod.
Förberedande kommentarer: Material såsom rengöringsmedel, vegetabilisk olja, salt, vinäger och socker får utgöra de förorenande ämnena. De måste dock spädas ut så att de inte omedelbart förstör fröna. Blanda ca ½ tesked av ett förorenande ämne med ca 200 ml vatten och rör om tills mixen är ordentligt blandad och/eller upplöst. Det förorenade vattnet kan täckas med plastfolie och sparas under hela experimentet. Förstoringsglas och linjaler kan också vara till hjälp när man ska utföra detta experiment. En eller flera elevgrupper alternativt läraren tar fram en eller flera groningsskålar som skall fyllas med vanligt kranvatten. Dessa kommer att fungera som standard eller kontrollgrupp som de övriga grupperna kommer att jämföras mot. Frön som gror snabbt bör väljas till detta experiment. Rädisor, vattenkrasse, mungbönor, brytbönor och ärtor är några exempel. Blötlägg fröna över natten för att få dem att börja gro.
Procedurförslag: Placera en etikett i botten av groningsskålen. Etiketten ska visa vilken grupp skålen avser samt vilket datum experimentet påbörjades inklusive all övrig information som gruppen anser vara nödvändig. Lägg ut en bit bomull ca 3x3 cm i botten av skålen. Om hushålls-papper används i stället för bomull, välj då oblekt eller vitt papper. Fukta bomullen eller pappret med en eller två skedar av det förorenade vattnet. (Ett förorenat ämne till resp. grupp). Placera tre eller fyra frön på det fuktade materialet. Undersök och mät fröna noggrant. Registrera dina observationer i en loggbok. Skålarna kan lämnas med eller utan plastfolie. Plastfolie minskar dock risken för uppkomst av bakterier. Plastfolien håller även kvar fukten inne i skålen. Material: 1 sked (3) 1 groningsskål (4) 1 stor bägare (9) 1 självhäftande etikett (-) Dessutom behövs: Absorberande bomull eller hushållspapper, rengöringsmedel, vegetabilisk olja, salt, socker, vinäger, frön, vatten, plastfolie.
2.6 Experiment 6 Varför är vattentorn oftast placerade på en kulle?
Inlärningsmål: Att visa på principen att vätskor alltid söker efter sin ursprungliga nivå, ofta används uttrycket Vatten söker sin egen nivå. Förberedande kommentarer: Experimentet bör genomföras i ett vattentåligt område, eftersom stänk och spill kan förekomma. Endast några korn av det giftfria blåa livsmedelsfärgämnet behövs för att färga vattnet i bägarna. Eleverna bör väldigt försiktigt lyfta upp några få korn av det koncentrerade färgmedlet med hjälp av skeden som finns i locket på flaskan. Endast 1/20 del av skeden bör användas. Försiktighet bör iakttas, så att det fina pulvret inte blåser runt då det tillfälligt kan missfärga tyg och hud. Procedurförslag: Be två av grupperna att tillsammans sätta samman sina filterrör. Sätt ihop två filterrör på sina socklar tillsammans med kopplingsröret. Strö ut tre till fem korn av det vegetabiliska färgningsmedlet i den stora bägaren som ska innehålla 200 ml vatten. Justera nivåerna på filterrören och lägg märke till att vattennivåerna i rören finjusteras för att hålla jämn nivå hela tiden. Material: 3 till 5 korn livsmedelsfärgsämne (2) 2 filterrör (7) 1 stor bägare (9) 1 kopplingsrör (12) Dessutom behövs: Vatten.
3. Grundläggande principer Erhållning av dricksvatten från grund- och ytvatten Grundvatten är särskilt lämpat som en källa till dricksvatten, tack vare dess specifika kemiska, fysikaliska och bakteriologiska egenskaper. Det är i hög grad bakteriefritt, luktfritt, klart, färglöst och ligger på en konstant temperatur. En viss del av upplösta salter bidrar också till den (mer eller mindre) goda smaken på dricksvattnet. Grundvatten bildas när regn- och flodvatten tas upp av marken i en naturlig process. Det fyller upp hålrummen i lösa skikt av jord och sten. Grundvatten kan man endast hitta i genomträngliga jordskikt. Under dessa skikt återfinns de vattenogenomträngliga jordskikten. Lager av sten, sand och grus är genomträngliga, medan lera utgör ett ogenomträngligt lager. Grundvattnets volym bestäms av nederbördsnivåer, avdunstning, vegetation, terräng samt genomträngligheten i jordlagren. Eftersom kvalitet och tillgång på grundvatten skiljer sig mycket från region till region och efterfrågan på dricksvatten ständigt ökar, så måste vi i allt högre grad anrika konstgjort grundvatten och bearbeta ytvatten. Äldre tiders epidemier orsakades ofta av kontaminerat dricksvatten. På grund av okunnighet om farorna som det innebar, vidtogs inga motåtgärder. Dagens vattenförsörjning skyddas ofta genom särskilda åtgärder såsom vattenreservat, brunnsavspärrning etc. Dessutom utgör alla offentliga vattentäkter föremål för ständig tillsyn genom vattenprovtagning och analyser. Vatten erhålls från grundvattenkällor genom att borra djupa hål, tills man når botten av en akvifer. Brunnar installeras och grundvattnet transporteras till vattentäkten med hjälp av pumpar, där det sedan bearbetas till dricksvatten. Dricksvatten hämtas från ytvatten genom att filtrera flodvatten, exempelvis genom fin- och grovmaskiga nät. Vattnet pumpas sedan vidare till vattentäkterna och bearbetas därefter tills vattnet har fått den kvalitet som krävs för att det ska vara drickbart. Konsumenterna förses med dricksvatten från de renade vattentäkterna med hjälp av pumpar och vattentorn.