Wasser gehört zu den alltäglichsten

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1 1 von 22 Eine besondere Flüssigkeit Wasserqualität und -reinigung Marie Emmerich-Barten, Nieder-Olm Wasser gehört zu den alltäglichsten Dingen des Lebens und wir nutzen es in vielerlei Hinsicht: als Lebensmittel, zum Schwimmen, als Transportmittel, als Energielieferant usw. Dabei denken wir kaum darüber nach, dass es ohne Wasser kein Leben auf der Erde geben würde und dass unsere Trinkwasservorräte verschwindend klein sind. Ihre Schüler werden in dieser Unterrichtseinheit für das Thema Wasser sensibilisiert. Dabei lernen sie den Wasserkreislauf kennen, beschäftigen sich mit den Vorgängen in der Kläranlage und verschaffen sich einen Überblick über die Wasserqualität des Rheins anhand von Gewässergütekarten. Im Schülerversuch reinigen die Jugendlichen Abwasser und beurteilen die Wasserqualität einer Wasserprobe. Im Wasserrätsel am Ende der Einheit wird das Wissen dann spielerisch wiederholt. Mit einer Infograik zur Kläranlage! Tauchen Sie mit Ihren Schülern ab ins Thema Wasser! Foto: Das Wichtigste auf einen Blick Klasse: 7 9 Dauer: 6 Stunden (Minimalplan 4) Kompetenzen: Die Schüler sind in der Lage, Wasser durch qualitative chemische Methoden zu analysieren. können den Wasserkreislauf und die Vorgänge bei der Abwasserreinigung erläutern. können mithilfe des ph-werts, des Nitratgehalts und der Wasserhärte erkennen, ob eine Wasserprobe trinkbar ist oder nicht. Versuche: Trinkbar oder nicht? Wir testen die Wasserqualität (SV) Abwasserreinigung (SV) Übungsmaterial: Jetzt weiß ich s! Wasserrätsel

2 5 von 22 Die Einheit im Überblick V = Vorbereitung FO = Folie LEK = Lernerfolgskontrolle D = Durchführung SV = Schülerversuch TK = Tippkarte VP = Versuchsprotokoll AB = Arbeitsblatt = Zusatzmaterial auf CD Stunde 1: M 1 (FO) Wasser unbegrenzt und überall verfügbar? Welche Bedeutung hat Wasser in unserem Alltag? Wasserlaschen mit Mineral-, Leitungs-, Fluss-, Heil-, Salz- oder Schmutzwasser (optional) M 2 (TK/FO) Tippkarten zu Farbfolie M 1 DIN-A3-Papier im halben Klassensatz (zum Erstellen von Mindmaps) Stunde 2: M 3 (AB/FO) M 3 Wasserkreislauf Der Weg des Wassers der Wasserkreislauf (AB) Der Weg des Wassers der Wasserkreislauf (Lückentext) M 2 (TK/FO) Tippkarte zum Arbeitsblatt M 3 Stunden 3: M 4 (SV/VP) V: 10 min D: 20 min M 5 (AB) Würdest du dieses Wasser trinken? Trinkbar oder nicht? Wir testen die Wasserqualität Arbeitsmaterial pro Gruppe: 1 Wasserprobe 1 ph-wert-teststäbchen Trinkbar oder nicht? Infotext 1 Gesamthärte- Teststäbchen 1 Nitrat-Teststäbchen 1 Pipette 1 kleines Becherglas Stunde 4: M 6 (AB) M 7 (FO) Stunde 5: M 8 (SV/VP) V: 10 min D: 20 min M 9 (AB) Wie sauber sind unsere Bäche und Flüsse? Wie sauber sind unsere Flüsse? Die Gewässergüte Gewässergütekarten Wie bekommen wir verschmutztes Wasser wieder sauber? Abwasserreinigung selbst gemacht Arbeitsmaterial pro Gruppe: Abwasser mit Sand, Steinen, Papier etc. verschieden große Bechergläser 1 Trichter 2 Filterpapiere 1 Pipette Moderne Abwasserreinigung in einer Kläranlage 1 grobes und 1 feines Sieb Aktivkohle Wasser Stunde 6: M 10 (LEK) Was haben wir gelernt? Jetzt weiß ich s! Wasserrätsel Minimalplan Die Zeit ist knapp? Dann kürzen Sie die Unterrichtseinheit auf vier Stunden, indem Sie die Arbeitsblätter M 3/M 3 und das Arbeitsblatt M 6 wegfallen lassen oder als Hausaufgabe einsetzen. Die Mindmap in Stunde 1 kann auch als Hausaufgabe eingesetzt werden. Sie sollten dann allerdings am Anfang der nächsten Stunde etwas Zeit für die Besprechung einplanen.

3 6 von Wasserqualität und -reinigung (Klassen 7 9) Stoffe und ihre Eigenschaften II M 1 Welche Bedeutung hat Wasser in unserem Alltag? Fotos: 1, 6 : restliche Fotos: Thinkstock/iStockphoto

4 7 von 22 Tippkarten M 2 Tippkarten zu Farbfolie M 1 (Erstellen einer Mindmap) Tipp 1 So erstellt ihr eure Mindmap zum Thema Wasser 1. Schreibt das Thema Wasser groß in die Mitte eines leeren DIN- A3-Blatts im Querformat. 2. Sucht Oberbegriffe, die auf den sogenannten Hauptästen notiert werden. 3. Sucht zu jedem Oberbegriff wiederum entsprechende Unterbegriffe, die als Nebenast eingefügt werden. Tipp 2 Mögliche Begriffe für eure Mindmap zum Thema Wasser Aussehen Vorkommen Klima/Wetter Trinkwasser Tippkarte zum Arbeitsblatt M 3 Technik biologisch chemisch-physikalisch Tipp 1: Die Aggregatzustände

5 11 von 22 Trinkbar oder nicht? Wir testen die Wasserqualität M 4 Viele Brunnen sind mit einem Schild Kein Trinkwasser versehen. Was unterscheidet dieses Wasser von Trinkwasser? Hier untersucht ihr verschiedene Wasserproben auf ihre Trinkwasserqualität. Schülerversuch in Zweiergruppen Vorbereitung: 10 min Durchführung: 20 min Foto: Aufgabe Führt den folgenden Versuch durch und entscheidet, ob ihr eure Wasserprobe trinken würdet. Geschmacksproben sind im Chemieunterricht untersagt! So führt ihr den Versuch durch 1. Einer von euch holt die folgenden Materialien an den Platz. 1 Wasserprobe 1 ph-wert- Teststreifen 1 Gesamthärte-Teststäbchen 1 Nitrat-Teststäbchen 2. Notiert hier eure Wasserprobennummer: Beobachten und Auswerten 1 Pipette 1 kleines Becherglas 3. Gießt etwas Wasser in das Becherglas und beurteilt es nach Aussehen und Geruch. Tragt eure Beobachtungen unten ein. 4. Jetzt benetzt ihr die Teststäbchen mithilfe der Pipette mit Wasser und lest diese (nach kurzer Einwirkzeit) anhand der jeweiligen Skala ab. Notiert die ermittelten Werte für den ph-wert, den Nitratgehalt und die Gesamthärte. 1. Notiert eure Beobachtungen zu Aussehen und Geruch (z. B. klar, trüb, gelblich, faulig, sauer). ph-wert: Nitratgehalt: mg/l Gesamthärte: mmol/l 2. Lest euch den Infotext Trinkbar oder nicht? zu ph-wert, Nitratgehalt und Gesamthärte durch. 3. Entscheidet nur aufgrund eurer Ergebnisse und des Infotexts, ob ihr das Wasser eurer Probe trinken würdet. Begründet eure Entscheidung.

6 M 9 Moderne Abwasserreinigung in einer Kläranlage Das Abwasser aus Haushalten und Betrieben gelangt zur Kläranlage. Hier wird es in mehreren Schritten so weit gereinigt, dass es wieder in Bäche und Flüsse eingeleitet werden kann. Lerne hier die einzelnen Reinigungsstufen kennen. 2 Biologische Reinigung Im Belebungsbecken werden die weiterhin im Wasser gelösten (organischen) Stoffe von Kleinstlebewesen, wie Bakterien, abgebaut. Hier laufen über viele Stunden hinweg die gleichen Vorgänge wie in natürlichen Gewässern ab. Den lebensnotwendigen Sauerstoff erhalten die Kleinstlebewesen durch Einblasen von Luft oder durch den Einsatz großer Rührwerke. Faulturm Der bei 1 und 3 anfallende Schlamm wird eingedickt und gärt bei 35 C. Es entstehen Gase (z. B. Methan), die für Heizzwecke verbrannt werden können. Der restliche Klärschlamm wird entwässert und ebenso verbrannt oder auf eine Deponie gebracht. Wenn der Klärschlamm wenige Schadstoffe enthält, darf er auch als Dünger auf die Felder aufgebracht werden. 1 Mechanische Reinigung Das Abwasser läuft durch Rechen, in denen große Verunreinigungen hängen bleiben. Im Öl- und Sandfang setzen sich im Wasser enthaltene Fette, Öle und Sand ab. Im Vorklärbecken verbleibt das Wasser etwa zwei Stunden. Die feinen Schwebstoffe setzen sich dort am Boden ab, werden abgesaugt und in den Faulturm befördert. Aufgaben 3 Nachklärung Im Absatzbecken wird das Wasser weder belüftet noch bewegt. Die Kleinstlebewesen sterben ab und setzen sich als Schlamm am Boden ab. Falls nötig, können durch systematische Zugabe von Chemikalien weitere gelöste Stoffe (Salze, wie z. B. Phosphate aus Reinigungsmitteln) aus dem Wasser entfernt werden. Anschließend darf das Wasser in Bäche und Flüsse zurückgeleitet werden. 1. Beschreibe mit deinen eigenen Worten die Abläufe in den drei Reinigungsstufen und im Faulturm. 2. Welche der drei Reinigungsstufen habt ihr in eurem Versuch durchgeführt? 18 von Wasserqualität und -reinigung (Klassen 7 9) Stoffe und ihre Eigenschaften II