Урок-конференция

Цели урока. 1. Сформировать у учащихся представления о специфических свойствах металлов и их двойственной роли в природной среде, о последствиях техногенного воздействия металлов или их соединений на биологические системы.

2. Раскрыть причины загрязнения окружающей среды металлами, указать основные источники и степень загрязненности.

3. Изучить экспериментальным путем действия тяжелых металлов на биогенные системы.

4. Ознакомить учащихся с основными направлениями по предупреждению загрязнения окружающей среды металлами.

5. Развить умение строить логическую цепочку рассуждений, ведущую к формированию умозаключений, и навыки исследовательской деятельности – выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, переносить знания на новую ситуацию.

Оборудование и реактивы. Тексты сообщений учащихся, карточки с заданиями для групповой работы, инструкции для выполнения лабораторных работ, сигнальные карточки, лабораторное оборудование; раствор белка, растворы солей СuSO₄, NаСl, Рb(СН₃СОО)₂, FeCl₃, картофель.

П л а н  у р о к а

I. Организационный момент.

II. Теоретическая часть.

1. Вступительное слово учителя (постановка проблемы урока).

2. Сообщения учащихся: «Kраткая характеристика полезных ископаемых и промышленности Зауралья», «Причины, источники и объемы загрязнения окружающей среды металлами», «Автомобиль и окружающая среда», «Двойственная роль металлов в природе», «Содержание ионов Рb²⁺ и Fе²⁺ в снеге и в почве на различных территориях нашего села», «Окружающая среда и здоровье населения».

III. Практическая часть.

1. Лабораторная работа «Исследование влияния ионов тяжелых металлов на биологические системы».

2. Групповая работа «Решение задач с экологическим содержанием».

IV. Проверка знаний (экспресс-опрос).

V. Подведение итогов.

1. Репортажи с урока.

2. Оценка знаний.

ХОД УРОКА

1. Вступительное слово учителя

2. Сообщения учащихся

1-й ученик. Загрязнение окружающей среды, грозящее порой экологической катастрофой, заставляет многих специалистов задуматься: в какой же экологической нише мы живем, что пьем, чем дышим? И эти вопросы становятся со временем лишь острее, а их решение – проблематичнее.

Башкирское Зауралье

Сибайский промышленный узел включает в свой состав, кроме Сибая, Баймак и рудничный поселок Семеновский. Этот узел имеет ряд серьезных проблем. Добываемая здесь руда является комплексным сырьем. В ней содержится до 20 полезных веществ. В настоящее время из сибайских обогащенных медно-колчеданных руд на предприятиях цветной металлургии Урала выплавляют медь и частично извлекают цинк, золото, серебро. А остальные компоненты руды (железо, редкие металлы, сера) не используются.

Существует четкая закономерность: чем меньше объем производства металла, тем больше отходов образуется при получении его из руды. Так, при получении 1 т железа из богатых железом руд образуется 1 т пустой породы, а из бедных железом руд на такое же количество выплавленного металла – уже 2 т пустой породы. Для цветных металлов количество отходов еще больше: на 1 т свинца – 30 т пустой породы, никеля – 100 т, меди – 200–300 т, олова –500–1000 т. В отвалах теряется более 15% меди, 50% цинка, 13–14% благородных металлов.

2-й ученик. Наряду с горно-рудной промышленностью основным источником загрязнения биосферы Зауралья является автотранспорт, парк которого непрерывно растет. В состав выхлопных газов автотранспорта входит более 200 компонентов, тогда как нормируются лишь немногие из них. Наиболее опасным является свинец.

В овощах, выращенных на расстоянии 100–500 м от предприятия цветной металлургии, свинца содержится в 5–10 раз больше, чем на более удаленных участках. Накапливать металлы способны также грибы, водоросли, моллюски, рыбы. Например, в карпах, выращенных в прудах вблизи автомагистралей, концентрация свинца может превышать допустимые значения в
3 раза. В среднем за год один автомобиль выделяет 2,5–3 кг свинца.

3-й ученик. Загрязнение окружающей среды металлами наносит вред живым организмам: металлы проявляют двойственный характер в природной среде в зависимости от концентрации. Завышенное или заниженное содержание их в организме может вызывать различные болезни. Биосфера Зауралья насыщена такими металлами, как медь, свинец, кобальт, никель, железо, ртуть, и их соединениями.

Например, медь в организме человека, как и железо, играет важную роль в поддержании нормального состава крови. Присутствие меди необходимо для активизации железа, накопленного в печени, в противном случае оно не сможет участвовать в образовании гемоглобина. Медь относится к группе высокотоксичных металлов. Ионы меди при избытке их в организме способны блокировать SН-группы белков, в особенности ферментов, т.е. нарушать их каталитическую функцию.

Соли меди повышают проницаемость мембран митохондрий, разрушают эритроциты, вызывают расстройства нервной системы, печени, почек, снижение иммунобиологической реактивности, поражение зубов и слизистой рта, язвенную болезнь желудка. Соединения меди весьма токсичны для всех представителей флоры и фауны. В природных водоемах их токсическое действие проявляется по-разному. В жесткой воде оно выражено слабее, чем в мягкой, поскольку часть ионов меди связывается в ней в виде карбонатов и остается недоступной для гидрокарбонатов. В почве соединения меди угнетают активность нитрифицирующих бактерий, задерживая минерализацию азота, и тем самым снижают урожай сельскохозяйственных культур, вызывают хлороз у растений, а также гибель земляных червей, вследствие чего почва теряет структуру. Биоиндикаторами на соединения меди при загрязнении ими среды могут служить птицы (изменение перьевого покрова), сине-зеленые водоросли, моллюски, черви (изменение внешнего вида или гибель).

4-й ученик. Цинк – важный микроэлемент. Он входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций. Цинк входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, регулирующей содержание сахара в крови, участвует в переносе углекислого газа в крови позвоночных. При дефиците цинка в организме возможен диабет, кожные заболевания. Высокие концентрации цинка вызывают мутации и онкологические заболевания. Нельзя пить воду, долго хранившуюся в оцинкованной посуде, т. к. накапливающиеся в ней ионы цинка отрицательно воздействуют на желудочно-кишечный тракт.

5-й ученик. Все соединения свинца и сам металл ядовиты. В организме человека свинец удерживается белками эритроцитов, затем поступает в плазму крови. Поражение десен, расстройство желудка, заболевания почек, сосудов, центральной нервной системы, угнетение синтеза белка, отрицательное воздействие на генетический аппарат клетки – результат отравления свинцом.

6-й ученик. Kобальт – незаменимый микроэлемент, он входит в состав витамина B₁₂ и ряда ферментов. В повышенных концентрациях кобальт весьма токсичен. Он понижает артериальное давление, нарушает функции печени, щитовидной железы, углеводный обмен, увеличивает содержание молочной кислоты в мышечной ткани (причины утомляемости), тормозит переваривание жиров. Высокие дозы кобальта инактивируют ферменты окислительно-восстановительного ряда, угнетают дыхание тканей костного мозга, печени, почек, процессы кроветворения.

7-й ученик. Металлом, особенно опасным для биосферы, является ртуть. Испаряясь при комнатной температуре, она проникает в организм через кожу и органы дыхания в виде ртутных паров. Ртуть разрушает печень, почки, зубы, образуются язвы, поражается центральная нервная система. Если металлическая ртуть оказалась разлитой в помещении, следует засыпать ее порошком серы или залить раствором хлорида железа(III).

Учитель. В последние два года мы изучали экспериментальным путем содержание ионов тяжелых металлов в окружающей нас среде. Об этом следующий рассказ.

8-й ученик. Мы исследовали содержание ионов тяжелых металлов Pb²⁺ и Fe³⁺ в снеге и почве. Пробы снега и почвы для опытов отбирали в различных местах. Результаты показали, что концентрация ионов этих металлов в почве больше, чем в снеге. Это можно объяснить тем, что снег накапливает загрязняющие вещества в течение сезона, а почва – из года в год. На территориях, близлежащих к промышленным объектам, содержание ионов этих металлов больше, чем на отдаленных от них территорияx, что соответствует литературным данным (табл. 1).

Таблица 1

Содержание ионов Pb²⁺ и Fe³⁺ в снеге и почве

В ы в о д. Окружающая среда зауральского региона загрязнена ионами тяжелых металлов.

Учитель. А отражается ли это на состоянии здоровья человека?

9-й ученик. Загрязнение окружающей среды ионами тяжелых металлов отражается на состоянии здоровья населения. В настоящее время среди учащихся нашей школы наиболее распространенным заболеванием является анемия – малокровие. Медики это объясняют загрязненностью окружающей среды ионами меди. На втором месте – заболевания органов дыхания и пищеварительной системы. Даже среди новорожденных каждый второй с гипоксией. Среди взрослого населения на первом месте – гипертония и онкологические заболевания.

В ы в о д. Ухудшение экологической обстановки влияет на здоровье человека, вызывает резкий рост различных заболеваний.

Учитель. В связи с этим возникает проблема охраны окружающей среды. Эта проблема с каждым годом становится все острее. Не исключено, что в ближайшем будущем кто-то из вас должен будет брать на себя ответственность за решения тех или иных производственных проблем, которые напрямую связаны с состоянием окружающей среды. Следующее сообщение – о природоохранных мероприятиях.

10-й ученик. Для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду используют системы (включая химические методы) очистки газов и сточных вод и переработку твердых отходов. Для химической очистки газы пропускают через специальные растворы реагентов, а также окисляют или восстанавливают загрязняющие вещества в присутствии катализаторов до безвредных продуктов. Для очистки вод используют различные физические, химические, биологические методы. Наиболее простым методом очистки воды от некоторых загрязнений в быту является кипячение.

Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов. Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающее загрязнение окружающей среды.

III. Практическая часть

Учитель. Kак действуют ионы тяжелых металлов на живые организмы? Чтобы ответить на этот вопрос, выполним лабораторную работу.

1. Лабораторная работа «Исследование влияния ионов тяжелых металлов на биологические системы». (Групповая работа по инструктивным карточкам.)

И н с т р у к т и в н а я  к а р т о ч к а

1. В две пробирки налейте по 1 мл раствора белка.

2. В первую пробирку добавьте 1 мл раствора NаСl, а во вторую по 1 мл раствора: CuSO₄
(1-я группа), Pb(СН₃СОО)₂ (2-я группа), FeCl₃ (3-я группа).

3. Что наблюдали?

4. Сделайте выводы.

5. Заполните таблицу (табл. 2).

Таблица 2

В ы в о д. Ионы тяжелых металлов разрушают структуру органических веществ.

2. Групповая работа «Решение задач с экологическим содержанием».

У р о в е н ь  А (задача 1)

Вы – заместитель директора фабрики резиновых игрушек. Вам предложили новую краску, содержащую кадмий, более дешевую и яркую, чем без кадмия, которая есть на фабрике. В результате ее использования фабрика получит большую прибыль. Kак вы поступите, если знаете о токсичности красителей, содержащих кадмий?

а) согласитесь с директором на покупку новой краски;

б) будете против этого решения;

в) пойдете на компромисс и предложите выпускать 50% игрушек с использованием новой краски и 50% – старой.

У р о в е н ь  В (задача 2)

Вас назначили директором строящегося горно-обогатительного комбината. Kакие природоохранные меры вы предусмотрите для создания экологически чистой зоны в районе предприятия? Будете ли вы планировать строительство территориально-промышленного комбината? Если да, то какие промышленные объекты в него войдут? Почему?

У р о в е н ь  С (задача 3)

В комнате был случайно разбит медицинский термометр.

а) Предложите возможные способы удаления разлившейся ртути, используя реактивы, которые могут быть в вашей домашней лаборатории. Приведите необходимые уравнения реакций.

б) Kак зависит токсичность ртути от ее химического состояния?

IV. Проверка знаний
(экспресс-опрос)

Учитель. Отвечать надо «да», если вы согласны со мной, и «нет», если не согласны. «Да» – зеленая сигнальная карточка, «нет» – красная.

5) Питьевую воду надо хранить в оцинкованной посуде.

V. Подведение итогов

1. Репортажи с урока.

2. Оценка знаний.

С.Ф.ИСЯНБАЕВА,
учитель химии высшей категории
(с. Старый Сибай, Баймакский р-н,
Республика Башкортостан)