Wasser

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SDG6: Clean Water and Sanitation - Dieser Lerninhalt befasst sich mit den Nachhaltigkeitszielen der UN - UN-Guidelines[1]

Wasser ist eine anorganische chemische Verbindung mit der Molekülformel H2O. Diese Lernressource beginnt mit dem Beispiel eines Solar Seawater Still (SSS) und leitet den Lernenden durch chemische und physikalische Eigenschaften, die notwendig sind, um SSS zu verstehen, bezieht sich auf Meerwasser und Trinkwasser im Beispiel und analysiert die Auswirkungen der Verschmutzung des Wassers auf Gesundheit. Weitere Lesungen dazu

Unterthemen[Bearbeiten]

Entsalzung - Solar Seawater Still (SSS)[Bearbeiten]

Lernbeispiel für die solare Bereitstellung von Süßwasser
  • Entsalzung - Solar Seawater Still (SSS): Wasser ist ein kostbares Gut besonders in trockenen Gebieten. In heißen und trockenen Gebieten entsteht durch die Sonne die Verdampfung. Auf der linken Seite sieht man noch ein Meerwasser, das frisches Wasser aus salzigem Meerwasser abgibt.
    • Erklären Sie, wie eine Solare Seewasserentsalzung funktioniert!
    • Analysieren Sie den Hintergrund von Solare Destillation und versuchen Sie, eine Verbesserung des Setups vorzuschlagen (z.B. Süßwassersammler direkt unter dem Seewasserbehälter).
    • Messen Sie die Temperaturunterschiede am Boden und in der Tiefe (unterirdisch). Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächentemperatur und der Tiefe der Frischwassersammlerkondensation hoch ist, arbeiten Sie besser. Versuchen Sie, Ihren eigenen Solar-Stand zu bauen und sammeln Sie Daten über die Menge der frischen Wassermenge, die abgerufen wird die SSS pro Stunde mit bestimmten Umgebungsbedingungen.
    • Laden Sie Schnappschüsse über Ihr Solar Seawater Still (SSS) auf Wikiversity und erklären Sie, wie Sie Daten mit Ihrem experimentellen Design gesammelt haben.
    • Schau nach Gebieten auf dem Globus, wo dein Solar Seawarter noch angewendet werden kann (Verfügbarkeit von Meerwasser, nicht genug oder verunreinigtes Süßwasser, Temperaturbedingungen).

Wassertransport[Bearbeiten]

Für die Verwendung einer solaren Wasserentsalzung muss Seewasser u.U. an Orte mit hoher Sonneneinstrahlung etwas weiter im Inland transportiert werden. Wie kann der Wassertransport mit grüner Energie erfolgen?

  • (Windpumpen und Seewassertransport) Mit Windenergie könnte das Meerwasser von den Gebieten in Küstenregionen in trockene heiße Zonen transportiert werden, die keinen direkten Zugang zu Meerwasser haben. Analysieren Sie die Möglichkeiten, um Meerwasser zu heißen Wüstenregionen auf dem Globus zu transportieren. Vergrößert sich dadurch aus geografischer Sicht das Anwendungsgebiet für eine solare Wasserentsalzung (SSS=Solar Seawater Still)?
    • In Holland wurden im 19. Jahrhundert mit Windmühlen nicht nur Mehl gemahlen sondern auch Wasser gepumpt, um damit Gebiete trocken zu legen. Welche Möglichkeiten sehen Sie unter Verwendung heutiger technologischer Rahmenbedingungen, Windpumpen nicht nur für Brunnen, sondern auch für eine küstennahe Seewasserentsalzung einzusetzen?
    • In welchen Regionen auf der Erde ist es sehr heiß mit Süßwassermangel und der Zugang zu Meerwasser ist von der Distanz gut technisch zu realisieren.
    • Erstellen Sie eine SSS-Anwendungs-Map mit OpenLayers, die Bereiche in einer HeatMap[2] mit rot kennzeichnen, die unter Süßwassermangel leiden und von einem Einsatz solaren Seewasser-Destillationsanlage profitieren können.
    • Welche anderen Möglichkeiten gibt es, Süßwasser aus Salzwasser mittels regenerativen Energien zu gewinnen? Vergleichen Sie die Methoden bzgl. der Effizienz!

Wasser und Gesundheit[Bearbeiten]

  • (Solare Wasser-Desinfektion SODIS) Vergleichen Sie das Konzept eines Solaren Destillation mit Solare Wasserdesinfektion [3][4]! Was sind Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen diesen Konzepten?
Regenwassersammler system, 2003, Trinidad.

Wasserversorgung[Bearbeiten]

  • (Regenwassersammler) Durch den Klimawandel erhöht sich die Wahrscheinlichkeit für Extremereignisse. Dies bezieht sich sowohl auf die sehr trockenen Phasen und die lokalen heftigen Starkregenereignisse. Regenwassersammler dienen dabei als Pufferlösung um gesammeltes Wasser während Starkregenereignisse für Trockenperioden zu speichern. Welche Herausforderungen gibt es bei der Sammlung und Speicherung in Wasserreservoirs.
  • (Flüchtlingscamps - Supply Chain Management) Wasser ist eine grundlegende Ressource, die über einen Versorgungskette die lokal unterschiedlichen Bedarfe abdeckt. Schätzen Sie den Wasserbedarf für eine Person pro Tag in einem Flüchtlingcamp. Sind
    • 2 Liter Wasser,
    • 20 Liter Wasser,
    • 120 Liter Wasser oder
    • mehr als 200 Liter Wasser Tagesbedarf?
Berechnen Sie Ihren eigenen Wasserverbrauch pro Tag, den Sie als Mitglied einer Familie benötigen (einschließlich Getränke, Waschen, Pflanzen, ... und vergleichen Sie Ihren Verbrauch mit der Schätzung pro Person in einem Flüchtlingscamp. In ariden/trocken Region ist die Versorgung von eine großen Menge von Personen mit ausreichend Wasser eine große Herausforderung. Untersuchen und bewerten Sie die von Ihnen gefundenen Optionen für eine ausreichende Wasserversorgung und betrachten Sie Methoden aus dem Bereich Supply Chain Management!

Wasserverschmutzung[Bearbeiten]

  • Fernerkundung kann für die Kontamination von Wasser mit Öl verwendet werden. Erklären Sie, wie Sie unter Verwendung von Radarsatelliten Ölverschmutzung feststellen können! Welche Fehlerquellen gibt es und welche Konsequenzen ergeben sich aus einer falschen positiven bzw. einer falschen negativen Detektion einer Ölverschmutzung? Welche Fehler sollte minimiert werden und wie kann man diese Fehlerquelle minimieren!

Wassermanagement und Hochkulturen[Bearbeiten]

  • Welche Hochkulturen haben in vergangenen Epochen in bestimmten Regionen der Erde mit wenig Wasser ein intelligentes Wassermanagement entwickelt?
  • Wie sehen Sie den Zusammenhang zwischen der Entwicklung von Hochkulturen und einem Wassermangel bzw. eine intelligenten Wassermanagement?

Wasser und Energie[Bearbeiten]

  • Untersuchen die Funktionsweise eines Wellenkraftwerks! Welchen Zusammenhang sehen Sie zwischen der Energieversorgung aus Wasserkraft und der Versorgung mit Trinkwasser? (z.B. Energie aus dem Wellenkraftwerk wird für Wasserpumpen oder zur Süßwassergewinnung verwenden) Untersuchen Sie dazu unterschiedliche Anwendungsfelder in unserem Alltag, in denen wir Wasser benötigen.
  • Untersuchen Sie allgemein den Zusammenhang von Wasser und der Versorgung mit Energie von den ersten Anfängen der Industrialisierung (Dampfmaschinen, Staudämme, Wasserräder, ...)!
SODIS-Anwendung in Indonesien durch Verwendung von PET-Wasserflaschen
Salzwasser als Ressource für Trinkwasser
Windpumpe Tjasker wird in den Niederlanden für die Entwässerung eingesetzt. Anwendung auf den Transport von Salzwasser in heißen Küstenregionen
Windpumpe auf einer Farm in Iowa
Eine Windpumpe ist ein Typ einer Windmühle, welche für den Wassertransport eingesetzt wird. Das Bild zeigt die Windpumpe De Olifant in Burdaard, Friesland


Chemische und physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Analysieren Sie die chemische und physikalische Eigenschaften von Wasser und erklären Sie, warum dies für das Verständnis der Solar Water Still relevant ist.

Auswirkungen von Wasser auf das Leben[Bearbeiten]

Studiere die Auswirkungen von Wasser im Leben. Das das über solare oder allgemeine regenerative Energie gewonnene Süßwasser eine Methode, um das nötige Wasser für unsere Lebensgrundlage zu liefern.

  • Welche anderen Wasserquellen gibt es, um Pflanzen und Tieren das Überleben zu sichern?
  • Wo ist Wasser im Lebenszyklus von Pflanzen und Tieren notwendig? Erklären Sie dieses im Detail auf Basis Ihres biologischem Hintergrundwissens!
  • Welches Einsparungspotential gibt es in Eurem Umfeld und wie können wir dieses Einsparungspotential sinnvoll nutzen?

Gesundheit und Verschmutzung[Bearbeiten]

Solar Water Still zur Behandlung von verschmutztem Wasser

Wasserverschmutzung verschiedener Art stellt ein Risiko für die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt dar. Erfahren Sie mehr über Risikomanagement und wenden Sie das auf Wasser an pollution|pollution and health]. Arzneimittel sind im Gesundheitswesen hilfreich, aber es ist auch eine schwierige Aufgabe, sie aus dem Abwasser zu entfernen [5] (siehe auch Water:Health and Pollution]).

  • Analysieren Sie die Solar Water Still im Bild rechts und versuchen Sie zu erklären, warum Wasser als von der Solar Water Still behandelt angesehen werden kann.
  • Kann dieses Wasser für ein Gewächshaus verwendet werden? Durch die Verdampfung werden auch Mineralien aus dem Wasser entfernt, ist das ein Problem für das Trinken und/oder für Pflanzen? Suchen Sie nach wissenschaftlichen Erkenntnissen und fügen Sie die Erkenntnisse zu diesem Artikel hinzu und stellen Sie weitere Fragen, um diesen Bereich zu erforschen!
  • Erklären Sie, wie mit den verunreinigten Sedimenten im oberen Wasserbehälter umzugehen ist.

Ziele für nachhaltige Entwicklung[Bearbeiten]

Analyse des Konzepts der Vereinten Nationen für Ziele der nachhaltigen Entwicklung.

  • Ein vorläufiger Ansatz wird zwei SDGs liefern, die sich auf Wasser zu beziehen scheinen. Systemdenken zum Thema Wasser wird zu viel mehr SDGs führen, die vom Wasser beeinflusst werden. Versuchen Sie, jede einzelne SDG zu analysieren und zu erklären, wie Wasser eine Rolle bei der Erreichung dieser Ziele spielt.

Katastrophenmanagement[Bearbeiten]

Radarsatellit erfasst Hurrikan Harveys Niederschlag

Extreme Ereignisse aufgrund von Klimawandel verursachen eine höhere Wahrscheinlichkeit von Hochwasserereignissen. Überschwemmungen müssen von Katastrophenmanagement beantwortet werden. Der Kapazitätsaufbau konzentriert sich auf die Modellierung von Hochwasserereignissen, die Planung von Reaktions- und Vorbereitungsaktivitäten und das Erlernen, wie die Raumfahrttechnologie mit frei verfügbaren Diensten (z.B.Kopernikus) die Strategien von Risikomanagement unterstützen könnte.


Informationen für Lehrerinnen und Lehrer[Bearbeiten]

Datei:V:en:Water
Wasserkondensation im Wok

Zielgruppen[Bearbeiten]

  • (Grundschulen)'. Erkunden Sie die Wasserverdunstung und Kondensation in einem Topf auf einem Herd. Dies Phänomen kann auch durch ein Video analysiert werden, das ggf. vorher mit einem Smartphone in der Küche aufgenommen wurde. Die Präsentation auf einem Beamer in der Schule wird dann den Lernenden in einer Lernumgebungn zur Verfügung gestellt oder gemeinsam betrachtet und in der Gruppe analysiert. Die Schülerinnen und Schüler sollten erklären, was sie beobachtet haben.
  • (Wassenentsalzung durch Verdunstung und Kondensation) Verwenden Sie dazu salziges Wasser im Topf und sammeln Sie das das Kondenswasser. Überlegen Sie mit den Schülerinnen und Schülern, wie sie den Wasserdampf bzw. das Kondenswasser über dem Topf sammeln können. Vergleichen Sie Methoden der Schülerinnen und Schüler bzgl. der gesammelten Wassermenge. Vergleichen Sie den Geschmack von kaltem Salzwasser mit dem Geschmack von gesammeltem Kondenswasser (Geschmack der Salzabscheidung).
  • (Sekundarschulen)'. Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasser gemäß Verdunstung und Kondensation (Lehrplan). Energieverbrauch des Ofens. Siehe Solaranlage und Ökostrom.
  • (Engineering) Optimieren Sie die technische Planung der Solar Water Still.
  • Modellierung der Frischwasserproduktion von Solar Water Still (Bachelor of Science).
  • (Geographie/räumliche Entscheidungsunterstützung) An welchen Orten ist Trinkwasser auf der Erde besonders rar und notwendig. Analysieren Sie, in welchen Fällen die solare Wasserdestillation anwendbar ist - erstellen Sie eine Risikokarte für die Frischwasserknappheit und eine Ressourcenversorgungskarte für Solarwasserdestillationen und integrieren Sie beide.
  • (Mathematische Modellierung), Ausbildung von Lehrern, um SDG-zugeordnete Lernressourcen anzuwenden und zu entwickeln (siehe Vom Leser zum Autor - Reader2Author).

Siehe auch[Bearbeiten]

Hinweise[Bearbeiten]

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Literatur[Bearbeiten]

  1. ↑ UN-Guidelines for Use of SDG logo and the 17 SDG icons (2016/10) - https://www.un.org/sustainabledevelopment/news/communications-material/
  2. ↑ OpenLayers Heatmap - API Dokumentation (zugegriffen 2019/05/12) - https://openlayers.org/en/latest/apidoc/module-ol_layer_Heatmap-Heatmap.html - Heatmap Beispiel: http://openlayers.org/en/latest/examples/heatmap-earthquakes.html?q=Heatmap
  3. ↑ SODIS Solare Desinfektion - Webportal - (abgerufen 2017/09/11) - http://www.sodis.ch
  4. ↑ Wegelin, M., Canonica, S., Mechsner, K., Fleischmann, T., Pesaro, F., & Metzler, A. (1994). Solar water disinfection: scope of the process and analysis of radiation experiments. Aqua, 43(4), 154-169
  5. ↑ Ternes, T. A., Meisenheimer, M., McDowell, D., Sacher, F., Brauch, H. J., Haist-Gulde, B., .... & Zulei-Seibert, N. (2002). Entfernung von Arzneimitteln bei der Trinkwasseraufbereitung. Umweltwissenschaften und -technologien, 36(17), 3855-3863.
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