Состояние природной среды региона
как отражение глобальных
экологических проблем

Урок-конференция
(По итогам исследовательской работы учащихся)

Цели. Привлечь внимание учащихся к экологическим проблемам региона; вовлечь в исследовательскую деятельность по изучению экологии.

Задачи. Изучить экологическую обстановку в стране, на территории Твери и Тверской области; выявить основные источники загрязнения атмосферы, почвы, водоемов; сформировать умения и навыки, необходимые для изучения и оценки экологического состояния воздуха, воды, почвы в районе школы, мотивировать необходимость деятельности по благоустройству школьной территории; содействовать формированию коллективных навыков работы.

Оборудование. Компьютер, экран, мультимедиапроектор, фотографии в виде слайд-шоу, музыка, плакаты по охране природы, сделанные к уроку учащимися.

Подготовка к конференции проводится по группам: 1-я группа (экологи-географы) изучает состояние атмосферы; 2-я группа (экологи-гидрологи) анализирует состояние водных ресурсов; 3-я группа (экологи-почвоведы) занимается изучением загрязнения почвенного покрова. Методика исследований приведена в приложении.

ХОД УРОКА

Вступительное слово

Учитель.

Глубь недр пойму и корни углублю,
И с гордостью скажу родному краю:
Люблю и знаю, знаю и люблю,
И тем полней люблю, чем больше знаю.

Родной землей мы называем тот край, где родились и выросли. Земля – так называется наша планета, огромная, прекрасная. Мы все живем на Земле, пользуемся ее дарами для получения пищи, тепла, одежды. Но мы должны уважительно и бережно относиться к Земле, к природе родного края, потому что человек – дитя природы, и без нее он обречен на мучительное вымирание. Эта простая и очевидная зависимость, как ни странно, многими не осознается. И поэтому сегодня сложилось катастрофическое положение. Гибнут реки и моря, плодородные земли и леса. Гибнет фауна. Пора взглянуть на окружающий мир не только с потребительских позиций, а попытаться внести свой посильный вклад в защиту природы. Что же нужно сделать, чтобы оздоровить обстановку, сохранить среду своего обитания?

Заслушаем сообщения наших экологов – географов, гидрологов и почвоведов – о состоянии окружающей среды в стране в целом и на территории Твери и Тверской области.

Сообщения учащихся
(сопровождаются показом слайдов)

Темы сообщений.

• «Дайте глоток чистого воздуха» (о состоянии атмосферы).

• «Живая кровь Земли – вода» (о состоянии водных ресурсов).

• «Почва – это жизнь» (о загрязнении почвенного покрова).

Учитель. Итак, ребята познакомили нас с экологической обстановкой в стране и в Тверском регионе, указали на множество серьезных проблем, привели примеры неразумного влияния человека на природу. Но они назвали и пути решения существующих проблем. Значит, не так уж все и плохо.

Результаты исследовательской деятельности

Учитель. Теперь слово учащимся, занимавшимся исследованиями состояния окружающей среды в районе школы и других районах города. Ребята расскажут о целях, ходе и результатах исследований.

Представитель 1-й группы. Мы исследовали загрязнения воздуха городским транспортом. Для исследований выбрали улицу недалеко от школы и улицу с интенсивным автомобильным движением (см. приложение).

К основным загрязняющим веществам, которые попадают в атмосферу с выхлопными газами, относятся угарный газ, оксиды азота и углеводороды. Мы подсчитали, какое количество автотранспорта проходит за 1 ч на выбранных нами участках, какое количество топлива они при этом сжигают, и рассчитали количество вредных выбросов, учитывая, что при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, образуется 0,6 л угарного газа, 0,1 л углеводородов, 0,04 л оксида азота. Результаты представлены в таблице (табл. 1).

Таблица 1

Количество вредных выбросов на участке дороги длиной 100 м за 1 ч

Велика роль зеленых насаждений в очистке воздуха. Зеленые массивы улавливают 70–80 % аэрозолей и пыли. Известно, что по степени повреждения хвои сосны можно выявить уровень атмосферного загрязнения. Для этого мы собрали и обследовали хвою с пяти деревьев (рис. 1). Результаты занесли в таблицу (табл. 2).

Таблица 2

Изучение состояния хвои сосны

 

В результате анализа проделанной работы ребята пришли к выводу, что наша школа, с экологической точки зрения, находится в благоприятной зоне. Но учитывая, что микрорайон строится, население растет, значит, возрастет и количество автотранспорта, что, естественно, может привести к ухудшению ситуации. Наши предложения.

1. В целях озеленения школьного участка возобновить традицию создания аллеи выпускников, когда каждый класс в память о своем выпуске сажает аллею деревьев или кустарников.

2. При въезде на территорию школы сотрудники ГАИ ежегодно устанавливают запрещающий знак. Но его срывают, и автомобили продолжают заезжать на школьную территорию, тем самым загрязняя атмосферу выхлопными газами. Мы решили нарисовать свой запрещающий знак (рис. 2). Может, сорвать его не поднимется рука?

Представитель 2-й группы. Мы исследовали качество питьевой воды в нашей школе (табл. 3).

Таблица 3

Качество питьевой воды в средней школе № 51 г. Твери

Как известно, питьевая вода – важнейший фактор, влияющий на здоровье человека. Установлено, что 80 % заболеваний людей связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды.

Исследование показало, что питьевая вода из школьного водопровода не отвечает стандартам качества, следовательно, представляет угрозу здоровью человека.

Например, повышенное содержание ионов железа повышает восприимчивость к инфекциям, неблагоприятно воздействует на слизистую и кожу, вызывает аллергические реакции. Превышение ПДК по жесткости может привести к накоплению солей в организме, заболеванию суставов (артриты, полиартриты), образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. Кроме того, общеизвестен тот факт, что вода в Тверской области бедна йодом, недостаток которого в организме приводит к заболеваниям щитовидной железы.

Для улучшения ситуации с питьевой водой в нашей школе мы предложили старшеклассникам на заработанные в центре занятости средства приобрести и установить в школе кулеры.

Представитель 3-й группы. Наша группа занималась изучением состава и свойств почвы. Роль почвы как источника существования и эволюции жизни на Земле определяется ее плодородием. Мы решили выяснить, плодородна ли почва на нашем пришкольном участке. Для этого изучили механический состав почвы, провели анализ почвы на влажность, структурность, водопрочность, определили кислотность и засоленность почвы (см. приложение).

Влажность почвы определяли по увлажнению фильтровальной бумаги. Структуру почвы установили по ее способности рассыпаться на мелкие комочки, если образец почвы два раза подбросить на лопатке. Водопрочность определяли по сохранению формы комочков почвы, помещенных в стакан с водой, при легком взбалтывании. Для определения кислотности почвы брали водную вытяжку почвы и измеряли рН с помощью универсального индикатора.

Результаты исследований таковы. Почва на нашем участке очень сухая, состоит в основном из песка и глины, не держит влагу, нейтральная, в ней нет биомассы, она утратила плодородие. Для восстановления плодородия почвы предлагаем летом и осенью, в период трудовой практики, учащимся 5–8-х классов под руководством учителей ежегодно проводить следующие мероприятия:

• продолжить сажать деревья и кустарники для сохранения почвы от ветровой эрозии и сохранения водного баланса;

• цветочные клумбы обогащать органикой компостов;

• продолжить оформление травяных газонов;

• использовать торф в качестве подкормки растений.

Итоги конференции

Учитель. Какой же можно сделать вывод? Природа – это жизнь. Мы – часть природы. Мы постоянно воздействуем на нее, но у нас нет над ней никакой власти. Изучайте природу, наблюдайте за ней, и перед вами раскроется величественная картина ее красоты и целесообразности. Защищайте природу от самих себя и других людей. Это непременно надо делать. Если не мы – то кто?

---

ПРИЛОЖЕНИЕ

И с с л е д о в а т е л ь с к а я  р а б о т а  у ч а щ и х с я

Исследование почвы

Изучение механического состава почвы

Оборудование и реактивы. Пробы почвы в чашках выпаривания, вода в склянках.

Х о д  р а б о т ы

Возьмите в руки порцию увлажненной почвы, разотрите на ладони или между пальцами. Определите ее механический состав.

Примечание.

• Глинистая почва во влажном состоянии пластична, при скатывании получается шнур небольшой длины;

• суглинистая почва во влажном состоянии имеет слабую пластичность, при скатывании получается очень непрочный шнур;

• супесчаная почва во влажном состоянии в шнур не скатывается, при растирании дает ощущение песчаных частиц;

• песчаная почва состоит из песчаных зерен, сыпучая;

• щебенчатая почва (хрящевая) наряду с глинистыми или песчаными частицами содержит обломки горных пород (размеры не более 3 мм).

Изучение кислотности почв

Оборудование и реактивы. Пробирки, фильтровальная бумага, воронка; дистиллированная вода, универсальный индикатор, образцы почвы.

Х о д  р а б о т ы

В пробирку поместите почву (столбик почвы должен быть 2–3 см). Прилейте дистиллированную воду, объем которой должен быть в три раза больше объема почвы. Закройте пробирку пробкой, тщательно встряхивайте в течение 1–2 мин. Профильтруйте полученную смесь почвы и воды. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор). Возьмите универсальный индикатор, нанесите на него палочкой почвенный раствор. Определите по окраске универсального индикатора рН почвенного раствора. Для составления картограммы кислотности почв выберите какой-либо участок земли (поля), возьмите пробы почвы с различных мест выбранного участка. Определите кислотность каждой пробы почвы и нанесите полученные данные на план участка.

Определение степени засоленности почвы

Избыток растворенных в почве солей (засоленность) снижает ее плодородие. Засоленность определяется хлоридами натрия, магния, кальция, карбонатом и сульфатом натрия.

Оборудование и реактивы. Весы (с точностью взвешивания до 0,1 г) и разновесы, фарфоровая чашечка для выпаривания, штатив, спиртовка, коническая колба (2 шт.), мерный цилиндр, пипетка, пробирки, воронка, фильтровальная бумага; нихромовая проволока, соляная кислота (10%-й раствор), соляная кислота (конц.), 10%-й раствор азотной кислоты, 20%-й раствор хлорида бария, 2%-й раствор нитрата серебра, дистиллированная вода.

Х о д   р а б о т ы

1. Обнаружение карбонатов в почве. К пробе почвы добавьте несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты. Если почва содержит карбонат-ион, то под действием кислоты начнется выделение углекислого газа. Почва как бы «вскипает». Почвы, вскипающие от 10%-го раствора соляной кислоты, относят к карбонатным. Интенсивность образования углекислого газа, т.е. интенсивность «вскипания» (бурное, среднее, слабое), дает предварительную количественную оценку содержания карбонат-иона в почве.

2. Определение наличия хлоридов в почве. Подготовьте водную вытяжку почвы. Для этого поместите 25 г почвы в коническую колбу, добавьте 50 мл дистиллированной воды. Взболтайте содержимое колбы, дайте отстояться в течение 5–10 мин. Еще раз взболтайте и после отстаивания профильтруйте.

Отлейте в пробирку 5 мл почвенной вытяжки, добавьте несколько капель 10%-го раствора азотной кислоты. По каплям добавляйте 2%-й раствор нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется хлопьевидный белый осадок хлорида серебра. Если признаком реакции при анализе образца будет хорошо различимый белый творожистый или хлопьевидный осадок, то данный образец содержит десятые доли процента хлорид-ионов. Если раствор только мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли процента хлорид-ионов.

3. Обнаружение сульфатов в почве. К 5 мл почвенной вытяжки прилейте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Если почва содержит сульфат-ион, то появляется белый тонкодисперсный, или, как говорят, молочный осадок сульфата бария. О концентрации его в почвенной вытяжке можно судить по степени прозрачности полученной смеси (густой осадок, мутный или почти прозрачный раствор).

4. Обнаружение солей натрия. Ионы натрия обнаруживают по ярко-желтой окраске пламени. Для этой цели используют нихромовую проволочку. Ее вначале прокаливают в пламени спиртовки докрасна, затем вносят в исследуемый раствор, а после – в пламя спиртовки (во внешнюю его часть) и отмечают цвет пламени.

Исследование загрязнения воздуха городским транспортом

Х о д  р а б о т ы

1. Недалеко от школы выберите две или три улицы с разной интенсивностью автомобильного движения.

2. На каждой из них определите участок дороги протяженностью примерно в 100 м.

3. Подсчитайте число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин. Умножив полученное число на 4, вы узнаете их численность за 1 ч (N).

4. Рассчитайте общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1 ч.

S = N•100 (м).

5. Рассчитайте количество топлива (R), сжигаемое двигателями автомашин

R = S•K,

где K – расход топлива (в л) на 1 км пути; для бензиновых двигателей примерно составляет 0,1 л, для дизельных – 0,4 л.

6. Рассчитайте по бензину количество образованных вредных веществ на выбранном вами участке дороги. Для этого воспользуйтесь такими данными: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, образуется 0,6 л угарного газа, 0,1 л углеводородов, 0,04 л оксида азота(IV). При сгорании дизельного топлива вредных выбросов образуется в 4 (!) раза меньше.

П р и м е р  р а с ч е т а  к о л и ч е с т в а  в р е д н ы х  в ы б р о с о в

Допустим, что за 15 мин. вами отмечено 20 единиц автотранспорта с бензиновыми двигателями. Тогда за 1 ч пройдет 80 единиц автотранспорта. Общий путь, пройденный всеми автомобилями:

S = 80•100 (м) = 8000 м (8 км).

Количество топлива, сжигаемое всеми автомобилями:

R = 0,1 (л/км)•8 (км) = 0,8 л.

Рассчитаем суммарное количество вредных газообразных выбросов, выделяемых при сжигании 0,8 л топлива:

(0,6 + 0,1 + 0,04)•0,8 = 0,59 л.

Биоиндикация загрязнения воздуха
по комплексу признаков сосны обыкновенной

Цель работы. Выявить влияние атмосферного загрязнения на морфологические признаки и состояние генеративных органов сосны обыкновенной.

Рекомендуемые места проведения работы: городские посадки растений, загородные, лесопарки.

Оборудование. Линейка, лупа, миллиметровая бумага.

Х о д  р а б о т ы

1. Определить участки проведения работы. Они должны находиться в зонах, контрастных по уровню атмосферного загрязнения: вблизи автодорог, промышленных предприятий и т.п.; в зеленой зоне города, загородных лесопарках, заповедных зонах.

2. Определить состояние хвои сосны.

2.1. Выявить степень повреждения хвои. С ветвей 5–10 деревьев (молодых и 30–40-летних древостоев) отбирают побеги одинаковой длины. С них собирают всю хвою и визуально анализируют ее состояние. Степень повреждения хвои определяют по наличию хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов и т.д. (рис. 3).

Рис. 3. Классы повреждения и усыхания хвои: повреждения: 1 – хвоинки без пятен; 2 – с небольшим числом мелких пятнышек; 3 – с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, вo всю ширину хвоинки;усыхание: 1 – нет сухих участков; 2 – усох кончик на 2–5 мм; 3 – усохла треть хвоинки; 4 – вся хвоинка желтая или более половины ее длины сухая

2.2. Результаты учетов занести в таблицу (см. табл. 2).

2.3. Сделать вывод о состоянии хвои в разных участках города и загородной зоны.

Л и т е р а т у р а

Владиславский В. Человек среди природы. Минск: Высшая школа, 1975; Береги природу своего края. Использование и охрана природы Тверской области. Тверь, 1991; Программы элективных курсов. Химия. Предпрофильное обучение. 8–9 классы. М.: Дрофа, 2006; Папулов Ю.Г., Балина Т.К., Зимин Р.А. Химическое загрязнение атмосферы. Тверь: ТвГУ, 1993.

С.В.КРУЖКОВА,
учитель химии средней школы № 51
(г. Тверь)