Экологический урок. Неделя естественных дисциплин в школе

МОУ Шатковская СОШ №1

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ УРОК О ЗАГРЯЗНЕНИИ АТМОСФЕРЫ

«Я ДЫШУ, А ЗНАЧИТ Я ЖИВУ»

Подготовили и провели:

Учитель биологии Липатова В.Н.,

учитель физики Петрова Е.В.

р.п. ШАТКИ

2013 год

Я дышу, а значит, я живу

На сцене - стол. Перед ним стоят два стула для Ведущих. В зале стулья для зрителей стоят по периметру. Середина зала свободна. По углам зала находятся столы, на которых - таблички с названиями исследовательских групп. За столами сидят представители соответствующих групп по четыре человека. Звучит музыка. За стол садятся Ведущие.

ВЕДУЩАЯ: Здравствуйте, дорогие друзья!

ВЕДУЩИЙ: Мы приветствуем всех и начинаем наш экологический вечер.

ВЕДУЩАЯ: Сегодня мы с вами познакомимся с удивительным невидимкой, имя которому... воздух.

ВЕДУЩИЙ: Воздух - самое жизненно необходимое вещество на нашей планете. Недаром в фантастическом романе Александра Беляева «Продавец воздуха» злоумышленник пытается подчинить себе весь мир, завладев не золотом, не оружием, а всем воздухом Земли.

ВЕДУЩАЯ: А когда люди поняли, что все, что кажется нам пустым, на самом деле заполнено нашим замечательным невидимкой-воздухом?

ВЕДУЩИЙ: На наш вечер пришли ученые-эксперты. По-моему, с этим вопросом надо обратиться к группе Историков.

ИСТОРИК (1): Древнегреческий философ Анаксимен первым предположил, что воздух является основным элементом, из которого состоят тела.

ИСТОРИК (2): Аристотель говорил своим ученикам: «Природа не терпит пустоты». И правильно считал, что воздух, которым мы дышим, мгновенно заполняет любую пустоту. Но делал неправильным вывод, что сам по себе воздух ничего не весит.

ИСТОРИК (3): И эта ошибка просуществовала почти полторы тысячи лет, прежде чем итальянский ученый Галилей предположил, что воздух имеет свой собственный вес, хотя очень и очень маленький.

ИСТОРИК (4): Например, чистый воздух без пыли, дождя или дыма легче воды почти в 800 раз! Один наперсток воды весит больше, чем целый литр воздуха.

ВЕДУЩАЯ: Спасибо за большое интересное историческое исследование о воздухе. А кто же доказал практически, что воздух имеет вес? И еще возникает вопрос, почему воздух давит на Землю?

ВЕДУЩИЙ: На эти вопросы нам смогут компетентно ответить наши Физики-эксперты.

ФИЗИК (1): Известно с давних времен, что воздух не только окружает нас повсюду на Земле, но и вся наша планета окружена слоем воздуха - это земная атмосфера. Атмосфера - это воздушная оболочка Земли. То, что воздух давит на Землю и на каждого из нас с вами, сумел доказать ученик Галилея Торричелли. Он придумал способ измерить, каково давление воздушного слоя на поверхность планеты.

ФИЗИК (2): Выяснилось, что на каждый квадратный сантиметр Земли давит более одного килограмма расположенного над ним столба воздуха. Силу атмосферного давления оригинально и очень наглядно продемонстрировал изобретательный инженер Отто фон Герике из немецкого города Магдебурга, где он был бургомистром.

ВЕДУЩАЯ: Расскажите подробнее, что же он сделал?

ФИЗИК (3): Рано утром на площадь перед городской ратушей соседнего городка Регенсбурга привезли два больших медных котла с литыми скобами на днищах. На глазах собравшихся горожан рабочие сложили котлы вместе так, что из них получился большой медный шар. Затем при помощи мощного насоса рабочие откачали из этого шара воздух. Края котлов были так точно подогнаны друг к другу и так тщательно отполированы, что наружный воздух проникнуть в этот шар уже не мог.

ВЕДУЩИЙ: Как интересно! А дальше что - люди стали разрывать эти половинки?

ФИЗИК (4): Далее идет самый впечатляющий момент этого великолепного эксперимента. К каждому полушарию припрягли по четыре коня тяжеловеса и потянули в разные стороны эти полушария. Но как ни размахивали кнутами кучера, их могучие лошадки так и не смогли оторвать одно полушарие от другого.

ВЕДУЩАЯ: Потрясающе! Что же мешало этим гигантским коням разорвать такой шарик?

ФИЗИК (1): Это силы давления воздуха. Из собранной сферы выкачивался воздух, и полушария удерживались давлением внешней атмосферы. После выкачивания из сферы воздуха 16 лошадей (по 8 с каждой стороны) не смогли разорвать полушария.

ФИЗИК (2): Все наше тело, каждая клеточка организма человека пронизаны воздухом, и он давит изнутри с такой же силой, как и снаружи. Оба эти давления уравновешивают друг друга, и поэтому мы не замечаем этой силы в десять тонн, с которой атмосферный воздух давит на нас.

ВЕДУЩИЙ: С атмосферным давлением мы разобрались. Теперь, думаю, нужно перейти к следующей страничке нашего вечера, а именно - выяснить химический состав воздуха. Каков состав атмосферы Земли? Какие ученые занимались изучением атмосферного воздуха? Почему в воздухе кислорода по массе больше, чем по объему, а у азота обратная зависимость? Какими опытами можно определить содержание кислорода в воздухе?

ВЕДУЩАЯ: По этим вопросам, надеюсь, исчерпывающей информацией владеет экспертная группа Химиков.

ХИМИК (1): Воздух - это смесь различных газов, важнейшими из которых являются 78 процентов азота, 21 процент кислорода, 0,93 процента аргона, 0,03 процента углекислого газа приходится на долю всех остальных газов - водорода, гелия, неона, криптона, ксенона, радона. Под действием солнечной радиации молекулы газов распадаются на атомы. Атомы кислорода могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона, образуя озоновый слой, максимальная концентрация которого находится на 20- 25 км, который защищает нашу планету от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Молекулы газов, составляющих воздух, находятся в постоянном движении, но удерживаются силой земного тяготения.

ХИМИК (2): Однако, чтобы прийти к таким результатам, ученым понадобилось проделать множество экспериментов, такие исследования стали возможны только с середины XVIII века, после того как английский ботаник С. Гейлс изобрел остроумное устройство для собирания газов, которое получило название пневматической ванны. В 1771 году знаменитый шведский химик К. В. Шееле исследовал состав воздуха. Были открыты главные части атмосферного воздуха: кислород, как называют теперь «огневой воздух», - и азот - современное название «испорченного воздуха».

ХИМИК (3): Азот открыл Даниель Резерфорд в 1772 году. Шведский химик К. В. Шееле в 1773 году на основании экспериментов пришел к выводу, что атмосферный воздух состоит главным образом из двух видов: «огненного» и поддерживающего дыхание и горение. Химические результаты К. Шееле были описаны в фундаментальном труде «Химический трактат об огне и воздухе», который был опубликован только в 1777 году. В 1774 году Дж. Пристли при нагревании оксида ртути обнаружил появление газа, который поддерживает горение свечи. Шееле и Пристли открыли кислород, но парадокс заключается в том, что ученые не смогли сделать правильные выводы из своих опытов, так как были в плену флогистонной теории.

ХИМИК (4): Подлинное определение состава воздуха и правильное объяснение опытов Пристли были даны выдающимся французским химиком Антуаном-Лораном Лавуазье, который в 1774 году доказал, что воздух - это смесь в основном двух газов - азота и кислорода. Лавуазье подверг критике теорию флогистона: «Природа никогда не создает чего-либо из ничего, а материал в природе никогда не исчезает», - настоятельно повторял великий ученый. И в 1787 году Антуан-Лоран Лавуазье блестяще доказал, что «жизненный» и «удушливый» газы, входящие в состав воздуха, на самом деле являются индивидуальными, простыми веществами, он предложил для удушливого газа современное название - азот («не поддерживающий жизни»).

ХИМИК (1): В 1785 году Генри Кавендишу удалось провести опыт, на основе которого впоследствии были открыты инертные газы, входящие в состав воздуха.

ХИМИК (2): Открытие инертных газов произошло в течение очень короткого времени - с 1894 по 1898 год. В 1895 году из уранового минерала клеента был выделен гелий. В 1898 году из воздуха были выделены криптон, неон, ксенон.

ХИМИК (3): Относительная молекулярная масса кислорода равна 32, а азота 28. Молекулярная масса воздуха равна 29. Кислород тяжелее воздуха, поэтому для него массовая доля в воздухе больше объемной, а азот немного легче воздуха, поэтому его массовая доля меньше объемной.

ХИМИК (4): Если нагреть какой-нибудь металл, например цинк, в закрытом сосуде, заполненном кислородом, то весь кислород прореагирует с металлом и объем уменьшится, оказывается, что объем уменьшается примерно на 1/5, следовательно, содержание кислорода в воздухе составляет около 1/5, или 20 процентов.

ВЕДУЩИЙ: Спасибо, вы прекрасно рассказали об истории развития представлений о воздухе.

ВЕДУЩАЯ: Доказали, что воздушная оболочка имеет вес и давит на Землю и на нас с вами.

ВЕДУЩИЙ: Показали исторический ход развития идей, химических исследований и их обоснований по изучению состава воздуха.

ВЕДУЩАЯ: Ребята, мы познакомились с воздухом, его составом и некоторыми свойствами, а теперь я предлагаю поговорить о том, какую пользу приносит человеку воздух. Об изобретениях, где применяется воздух, нам расскажет группа Инженеров.

ИНЖЕНЕР (1): Со времен знаменитого опыта Герике с «магдебургскими полушариями» инженеры усовершенствовали различные насосы и стали их активно применять в различных сферах жизни человека. Например, пожарные подъезжают к любой речке или пруду, опускают в воду шланги, включают мощные насосы и заполняют цистерны водой, а затем брандспойты бьют десятками струй по огню и заливают пламя.

ИНЖЕНЕР (2): В начале XIX века, когда не было еще телефонов, английские инженеры изобрели пневматическую почту, между зданием биржи и центральным телеграфом были проложены трубы, в которые вставлялись срочные депеши в специальные «патроны», похожие на пенал. Разряженный воздух всасывал патрон и гнал его на телеграф.

Мы все знаем мыльницу на присосках. Такие большие присоски с откаченным воздухом используют на конвейерах, для переноски телефонных кинескопов и других различных деталей.

ИНЖЕНЕР (3): Для разгрузки барж с зерном раньше использовали подъемные краны. Но на смену им также пришел «умный» разреженный воздух. На баржу перекидывают с берега широкий брезентовый хобот пневматического перегружателя. Диспетчер включает механизм, и трубы высасывает из трюмов зерно. А на соседних причалах так же освобождают трюмы с песком или углем.

Пылесос, доильный аппарат, хлопкоуборочная машина... Эти механизмы основаны на одном и том же принципе - мотор откачивает воздух и засасывает в шланг пыль, кусочки мусора.

ИНЖЕНЕР (4): Современная наука в результате усовершенствования технологий смогла получать из воздуха в специальных установках чистый кислород и молекулярный азот. Инженеры научились под высоким давлением охлаждать воздух. Температура кипения азота равна - 196 °С, а у кислорода - 183 °С, поэтому он испаряется первым, а кислород испаряется за ним.

ВЕДУЩИЙ: Ребята, я хочу поблагодарить за интересные сообщения наших Инженеров.

А теперь давайте поговорим о самой злободневной и животрепещущей теме - об охране земной атмосферы.

ВЕДУЩАЯ: Слово предоставляется Биологу и Экологам.

БИОЛОГ: Почему на вопрос - чем мы дышим, люди чаще всего, не задумываясь, отвечают - кислородом? Хотя, когда видят, что вопрос поставлен с подвохом, спохватываются и поправляются, отвечая - воздухом. А если мы зададим еще один «провокационный» вопрос: в воздухе содержится только 21 процент кислорода, а остальные 79 процентов приходится на азот, который не поддерживает дыхания, так почему же мы считаем, что дышим кислородом? Давайте кратко разберемся с процессом дыхания человека.

Воздух, поступивший в легкие при вдохе, изменяет свой состав. Воздух в легкие отдает часть кислорода и обогащается углекислым газом, содержание СО₂ в венозной крови выше, чем в воздухе, находящемся в альвеолах. Поэтому углекислый газ выходит из крови в альвеолы, и содержание его в выдыхаемом воздухе резко возрастает. Наоборот, кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, потому что в венозной крови содержание его меньше, чем в воздухе, сначала кислород растворяется в плазме крови, далее связывается с гемоглобином, а в плазму поступают новые порции кислорода. Молекулярный азот и инертные газы полностью выходят с выдыхаемым воздухом.

ЭКОЛОГ (1): Атмосфера загрязняется как по естественным причинам (извержение вулканов, пыльные бури), так и из-за хозяйственной деятельности человека, ее состав при этом меняется. Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветра подхватывают капли воды из морей и океанов. Вместе с каплями воды в атмосферу попадают и соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров и других природных явлений воздух загрязняется продуктами сгорания.

Искусственное загрязнение земной атмосферы началось в XIX веке в результате сжигания угля в паровых машинах и домашних очагах, особенно недобрую память оставил о себе паровоз! На фасадах многих домов возле железных дорог были черные следы паровозной копоти. Автомобили

и другие виды транспорта, тепловые электростанции. СО₂, СО, 8О₂, оксиды азота - самые распространенные газообразные загрязнители, делающие атмосферу неблагоприятной для жизни человека и животных. Подсчитано, что больше всего загрязняют атмосферу:

• ТЭЦ - 28 процентов;

• предприятия черной металлургии - 24,3 процента;

• нефтехимии - 15,5 процента;

• автотранспорт - 13,1 процента;

• предприятия цветной металлургии - 10,5 процента;

• заводы стройматериалов - 8,1 процента;

• химические предприятия - 1,3 процента.

Когда много сернистого газа без всякого контроля попадает в атмосферный воздух, это грозит большой бедой. Возле крупных теплоэлектростанций и металлургических комбинатов начисто погибает всякая растительность, земля превращается в мертвую зону. В этом виноваты «кислотные дожди».

ЭКОЛОГ (2): Наиболее явный загрязнитель воздуха - тепло - и электростанции заводов, мусоросжигательных установок. Дым состоит из мельчайших частиц углерода, тепла, нефти, жира, микроскопических частиц металлов и их оксидов. Легкие жителей больших промышленных городов наполняются сейчас не воздухом, а настоящей атмосферной грязью. В таком воздухе содержится вредоносная смесь оксидов углерода и азота, серного ангидрида и серной кислоты, производных фтора, частиц кремнезема известняка. Содержащиеся в воздухе ядовитые вещества отравляют домашний скот, убивают растения - леса, фруктовые сады. В больших городах повышается число людей с заболеваниями верхних дыхательных путей (бронхиальная астма, эмфизема). Исследования ученых показали, что шофер вдыхает в день столько вредных газов, как если бы он выкурил 20 сигарет, регулировщик движения в центре города - около 100 сигарет! Например, Токио называют задыхающимся городом. Власти мучительно пытаются решить проблемы, созданные загрязнением воздушной среды. Ежегодно токийские заводы выбрасывают в атмосферу 1,7 млн. тонн газообразных отходов, а более 2 млн. столичных автомобилей добавляют к ним 700 тыс. тонн углекислого газа. В японской столице от смога пострадало в 1970 году 10 тыс. человек, а в 1971 году -28 тыс. человек.

ЭКОЛОГ (3): Подсчитано, что в крупных городах на 60 процентов воздух загрязняется автотранспортом, который выбрасывает в воздух более 4 тыс. угарного и углекислого газов. Загрязнение атмосферы пагубно влияет не только на здоровье людей, но и разрушает памятники культуры. Так, например, опасность угрожает Венеции, и не столько затоплением, а куда более страшным для города выбросом сернистого ангидрида, который представляет опасность для венецианских зданий и скульптур. В Греции в результате атмосферного загрязнения за последние 25 лет мрамор Парфенона пострадал больше, чем за все 2500 лет своего существования. «Каменный рак» разъедает каменную мадонну, высеченную более 300 лет назад на стене Миланского собора. В результате сгорания высокосернистого угля и нефти появляются серные оксиды, которые, соединяясь с дождевой водой, образуют серную кислоту, разрушающую мрамор.

ЭКОЛОГ (4): В Дюссельдорфе одним из экспонатов зоопарка стал обыкновенный майский жук. У него на клетке установлена табличка: «В Рурской области встречается исключительно редко, ибо он очень чувствителен к загрязнению окружающей среды».

Некоторые микроорганизмы очень чутко реагируют на состояние окружающей среды. Большой интерес представляют светящиеся бактерии. Некоторые из них перестают светиться в присутствии самых разнообразных промышленных выбросов, в частности сернистого газа. Обеспечить достаточную чистоту воздуха в промышленных районах можно за счет увеличения высоты труб промышленных предприятий. Чем выше труба, тем сильнее тяга, тем чище воздух. Во избежание влияния вредных выбросов создаются санитарно-защитные зоны. Однако самый лучший способ - это перевод предприятий на замкнутый производственный цикл, при котором вообще отсутствуют вредные выбросы.

Грузовой транспорт в городах движется только по отведенным для него магистралям, по кольцевым дорогам, в объезд городов. В самом городе строятся подземные переходы и тоннели для машин. Над тротуарами возникли автомобильные эстакады. Все менее ядовитым стараются сделать горючее. К бензину добавляют различные вещества, снижающие токсичность выхлопных газов. На улицах городов появились в большом числе автомобили, работающие на природном газе. Их двигатель дает меньше вредных выбросов. Но для окончательной победы над смогом нужна замена либо двигателя автомобиля, либо горючего в двигателе. Уже создан автомобиль, работающий на водороде. Давно изобретен электромобиль, разработаны модели машин, использующих солнечную энергию.

ВЕДУЩИЙ: Наши Экологи обрисовали довольно тревожную экологическую картину.

ВЕДУЩАЯ: Из выступлений всех экспертных групп мы поняли, как велико значение воздуха для жизни на нашей планете!

ВЕДУЩИЙ: Мы поняли, насколько воздух важен для людей во всех сферах их жизнедеятельности.

ВЕДУЩАЯ: А теперь, вопросы викторины.

Викторина

1. Как называется слой нагретого воздуха над городом, который не дает выхода нижнему слою более холодного воздуха (в результате этого происходит накопление
   вторичных загрязнителей, удерживаемых в этом холодном слое)?
   (Инверсионный слой.)

2. Проблема охраны окружающей среды стоит перед человеком очень остро. А какие вы могли бы предложить способы решения этой проблемы на Земле? (Эту проблему можно решить только путем международного сотрудничества в области охраны воздуха: правильное сжигание топлива, строительство очистных сооружений, совершенствование технологии, модернизация транспорта, расширение площадей зеленых насаждений.)

3. Назовите инертный газ без цвета и запаха, в электрических лампах и осветительных трубках дающий синеватое свечение. (Аргон.)

4. Как называется ядовитый туман, образующийся при воздействии солнечного света на смесь выбросов промышленных предприятий и транспорта? (Смог.)

5. От воздействия чего атмосфера защищает живые организмы, населяющие поверхность планеты?

• Хозяйственной деятельности человека;

• веществ, обладающих канцерогенными свойствами;

• космических излучений;

• жесткого ультрафиолетового излучения;

• вулканических выбросов;

• парникового эффекта.

6. Найдите соответствие между степенью загрязнения воздуха и наличием определенных групп лишайников.

Лишайники:

1. Лишайники отсутствуют, отмечены водоросли на камнях и деревьях.

2. Накипной серо-зеленый лишайник леканора в основании деревьев, на камнях.

3. Листоватый серый лишайник пармелия, на камнях, леканора и водоросли на деревьях.

4. Место леканоры занимают кустистые лишайники.

Степень загрязнения воздуха:

• очень высокая (1);

• высокая (2);

• низкая (3);

• чистый воздух (4).

• 
  Опровергните или подтвердите следующие утверждения.

• Кислород, углекислый газ и азот участвуют в основных биогеохимических циклах. (Да.)

• Уменьшение площади лесов нарушает круговороты кислорода и углекислого газа в биосфере. (Да.)

• Кислород в атмосферу поступает в основном в результате деятельности фитопланктона морей и океанов. (Нет.)

• Загрязнение атмосферы сказывается на состоянии всех при родных экосистем. (Да.)

8. Что означают следующие крылатые выражения?

• В воздухе носится. (Заметно появление каких-нибудь идей, настроений.)

• Повиснуть в воздухе. (Так говорят о ком-нибудь или о чем-нибудь,
  оказавшемся в неопределенном положении.)

• Поднять на воздух. (Взорвать.)

• Воздух! (Команда в значении тревога, появился вражеский самолет.)

• Выйти на воздух. (Выйти из помещения.)

• На вольном воздухе. (В саду или за городом.)

• На открытом воздухе. (Не в помещении.)

• Как воздух нужен кто-нибудь. (Совершенно необходим.)

• Дышать воздухом кулис. (Так говорят о театральной жизни.)

• Воздушная линия связи. (Не кабельная, на опорах.)

• Война в воздухе. (Средствами авиации.)

• Воздушные ванны. (Лечение воздействием на тело воздуха.)

• Воздушные замки. (Фантастические, невыполнимые планы, не сбыточные мечтания.)

• Воздушные одежды. (Очень легкие.)

• Воздушное печенье. (Очень нежное.)

• Воздухообмен. (Проветривание, вентиляция.)

• Воздухоплавание. (Теория и практика передвижения по воздуху на аппаратах легче воздуха.)

(Ребята по очереди отвечают. Затем следует награждение самых активных участников викторины.)

ВЕДУЩИЙ: Наш вечер подошел к концу!

ВЕДУЩАЯ: До новых встреч, ребята!

В 1994 г. Генеральное Ассамблея ООН провозгласила 16 сентября Международным днем охраны озонового слоя. День установлен в память о подписании Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Девизом Международного дня охраны озонового слоя стали слова: «Сохрани небо: защити себя - защити озоновый слой».

Озоновый слой, этот тонкий газовый щит, защищает Землю от губительного воздействия солнечной радиации, способствуя сохранению жизни на планете.

Озоновый слой простирается над землей огромным покрывалом, уходящим в космос. Если этот слой истощится, это будет опасно для всей биосферы, для всего живого. От попадания ультрафиолетовых лучей на человека, может возникнуть рак кожи, слепота и другие заболевания.

По данным английских исследователей, процесс разрушения озонового слоя в стратосфере нашей планеты напрямую зависит от использования в производстве и в быту химических веществ, содержащих хлор. Эти вещества нашли очень широкое применение в сельском хозяйстве и многих других областях народного хозяйства. Как заявляют ученые, их выбросы являются основной причиной разрушения озонового слоя и имеют серьезные последствия для здоровья людей и для жизни у целом на Земле.

Защита стратосферного озонового слоя явилось важной международной инициативой, задачи которой были отражены в Венской конвенции «Об охране озонового слоя».

Сегодня к Венской конвенции присоединились уже 173 государства.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г.; когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизились на 4-6% в зимнее время и на 3% - в летнее.

На истощение озона влияет окись хлора. Она является продуктом заводов, предприятий промышленности. Мы не в силах предотвратить появление озоновых дыр. Однако, сберечь озон хотя бы на бытовом уровне человеку по силам.

13