Vesihaaste: Puhdista oma juomavesi

Välineet

• 3 keitinlasia (50 ml)
• Suppilo
• Siivilä
• Suodatinpaperi
• Pala kangasta
• Muovinen koeputki
• 2 Kyvettiä
• UV-VIS-spektrofotometri
• Tietokone, jossa on spektrofotometrin kanssa yhteensopiva ohjelmisto (esim. Vernierin spektrofotometrin kanssa toimii LoggerPro)

Kemikaalit

• 1 teelusikallinen aktiivihiiltä
• Elintarvikeväri
• Vettä

Pohdittavaksi ennen työtä

Mihin olet käyttänyt tänään vettä?

Mihin vettä tarvitaan meidän yhteiskunnassame?

Mitä tiedät veden puhdistuksesta entuudestaan?

Tausta

Vettä tarvitaan kaikkeen ihmisen toimintaan. Ihmisten jokapäiväinen elämä, maatalous, tavaroiden valmistus teollisuudessa ja liikenne vaativat kaikki vettä. Useimmiten veden täytyy olla sekä makeaa, että suhteellisen puhdasta kelvatakseen käyttöön. Puhdas vesi on ihmiselle välttämättömyys. Siitä huolimatta veden saatavuus ei ole jokaiselle itsestäänselvyys. Puhdistamaton vesi voi sisältää bakteereita, loisia tai viruksia. Nämä organismit ovat niin pieniä, että niitä ei pysty paljaalla silmällä näkemään. Kirkaskin vesi voi olla täynnä ihmiselle haitallisia mikrobeja. Likaisen veden käyttö juomavetenä tai peseytymisessä voi aiheuttaa sairauksia.

Puhtaan veden riittävyys on yksi suurimmista kestävyyshaasteista. Monilla alueilla joko kuivuus tai veden puhdistamiseen sopivan infrastruktuurin puute aiheuttaa pulaa puhtaasta vedestä. Puhtaan veden riittävyyden varmistaminen on yksi Unescon Agenda 2030 tavoitteista. Pyrkimyksenä on taata riittävä määrä, riittävän puhdasta vettä jokaiselle ihmiselle. Ilmastonmuutos pahentaa alueittain kuivuutta ja siten lisää painetta puhtaan veden riittävyyden suhteen. Koko ajan kehitetään tehokkaampia menetelmiä, jotka takaisivat veden riittävyyden, mutta eivät itsessään lisäisi kestävyyden haasteita vaatimalla suuria määriä resursseja.

Luontokaan ei pidä likaisesta vedestä. Ihmisen käyttämä vesi voi sisältää luonnolle haitallisia aineita kuten lääkeaineiden jäämiä tai liiallisia ravinnepitoisuuksia. Nämä aineet voivat olla haitallisia yksittäisille kasveille ja eläimille tai jopa kokonaisille ekosysteemeille. Jotta ihmisen aiheuttamaa kuormitusta luonnolle voidaan vähentää, täytyy käytetty vesi puhdistaa ennen sen vapauttamista takaisin luonnonvesistöihin. Saastunut vesi puhdistetaan vedenpuhdistuslaitoksissa ennen sen laskemista takaisin luontoon. Luonnonvesistöjen saastuessa esimerkiksi öljyonnettomuuksien seurauksena täytyy alueella tehdä paikallisia toimenpiteitä vesistön tilan parantamiseksi.

Kokeellinen osio / Työn suoritus

• Valmista ”likaista vettä” lisäämällä keitinlasiin pieni määrä hiekkaa ja pikkukiviä. Lisää vettä, kunnes keitinlasi on noin 2/3 täynnä. Lisää lopuksi elintarvikeväriä muuttaaksesi veden värin. Voit myös hakea vettä esimerkiksi läheisestä ojasta. Siinä tapauksessa lisää 10 pisaraa elintarvikeväriä esittämään vedessä olevia organismeja, jotka ovat liian pieniä paljain silmin nähtäväksi.
• Suodata vesi siivilän läpi toiseen keitinlasiin.

Ensimmäinen suodatus poistaa mahdolliset isommat rakenneosat kuten pienet kivet, isommat eliöt ja kasvien palaset vedestä.

• Aseta suppiloon pala kangasta ja suodata vesi uudelleen.

Toinen suodatus poistaa hienojakoisemman hiekan, mudan ja lietteen vedestä

• Pipetoi näytettä kyvettiin. Kyvetin tulisi olla noin 2/3 täynnä. Mittaa näytteen absorbanssi spektrofotometrillä. Tarkastele absorbanssia sillä aallonpituudella, jolla se on suurimmillaan.
• Aseta suppiloon taiteltu kahvisuodatin/suodatinpaperi ja lisää 1 teelusikallinen aktiivihiiltä suodatinpaperille.
• Suodata vesi aktiivihiilen läpi.

Aktiivihiili on huokoinen aine ja hienona rakeena, sillä on suuri pinta-ala, jossa aineiden absorboitumista eli imeytymistä tapahtuu. Kun vesi kulkee aktiivihiilen läpi, sen seassa olleet organismit ja esimerkiksi väriä, hajua tai myrkyllisyyttä aiheuttavien aineiden ja aktiivihiilen välille Van der Waalsin voimia. Aineet siirtyvät liuottimesta aktiivihiilen pinnalle

• Siirrä suodatettu vesi koeputkeen tai näyteputkeen.
• Jos käytettävissä on sentrifugi, sentrifugoi vesi.

Sentrifugi käyttää pyörimisliikkeen aiheuttamaa kiihtyvyyttä siihen, että kiinteät aineet työntyvät näyteputken pohjalle. UV-VIS-spektrometri vaatii sen, että näyte on kirkasta, joten mittauksen onnistumiseksi on tärkeää poistaa kiinteät hiukkaset vedestä.

• Pipetöi näytettä kyvettiin ja mittaa sen absorbanssi.

Absorbanssin muutoksella on mahdollista tarkastaa paljaalla silmällä nähty havainto veden värin muutoksesta. Näytettä voi verrata hanaveteen.

Pohdinta työn jälkeen

Miten veden puhdistamisen tarvetta voidaan vähentää?

Mitä muita menetelmiä on, joilla vettä voi puhdistaa?

Miksi koko ajan kehitetään uusia keinoja puhdistaa vettä?

Onko kaikilla riittävästi puhdasta vettä käytössä?