Экологическое воспитание на уроках физики

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывало заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых.

В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую деятельность. Стремясь к улучшению условий в своей жизни человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается к ней в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу существованию человека и биосферы.

Современное состояние природной среды

Как уже говорилось, с появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для регионов приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных.

Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке, к эррозии (разрушение почвенного слоя). Истреблены десятки видов животных в Европе, Америке, Африке.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в ХХ веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере.

Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а, следовательно, и теплового баланса может явиться возникновение “парникового эффекта”, то есть увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышению уровня мирового океана, изменению его солености, глобальное нарушение климата, затопление прибрежных низменостей и многие другие неблагоприятные последствия.

Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих такие соединения как окись углерода СО (угарный газ), оксиды азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели животных огранизмов. Помимо газообразных загрязняющих веществ в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опастность таит загрязнение среды тяжелыми металлами.

Свинец, кадмий, ртуть стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксида азота, приносят огромный вред биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколистные.

Нерациональное ведение сельского хозяйства, то есть внесение избыточного количества удобрений или пестицидов и гербицидов, приводит к уничтожению фауны и флоры на данной местности. Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, в воде, на дне водоемов. Но самое главное – они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности. И человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Во второй половине XX столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации обьектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах и взрывах атомных бомб.

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций, и с каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды.

В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения.

Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры.

Можно также затронуть наиболее близкую для нас область экологии. Это – экология жилища. Жилище для человека является своеобразной экологической нишей, с которой он неразрывно связывает большую часть своей жизни. Ряд факторов всегда вызывает заболевания. К таким факторам можно отнести применение строительных материалов, включающих асбест, формальдегид, применяемые в ходе эксплуатации жилых помещений, некоторые лакокрасочные материалы и предметы бытовой химии, являющиеся аллергенами.

Различные шумы, нарушающие тишину, оказывают вредное или раздражающее влияние на организм человека, снижают работоспособность. Как показали исследования, неслышимые звуки также могут оказать вредные воздействия на здорового человека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психологическую сферу человека, поражают все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, иногда появляется ощущение растерянности, тревоги, испуга и страха, а при высокой интенсивности – чувство слабости, как после сильного нервного потрясения. С развитием телевидения, радиовещания и компьютеризации, телефонной связи возросло влияние электромагнитных полей на организм человека. С электромагнитным излучением связан целый букет болезней. Это головные боли, аллергия, лейкоз и негативное влияние на нервную, иммунную системы. Особенно чувствительны к этому воздействию школьники, организм которых ещё не сформировался.

Особое место в экологическом загрязнении занимает транспорт. Один легковой автомобиль в среднем в год потребляет около 4 тонн кислорода, а выбрасывает в атмосферу около 40 кг окиси азота и почти 200 кг различных углеводородов. Отработавшие газы автомобильных двигателей оказывают вредные влияния на весь организм человека, воздействуют на органы обоняния, вызывают раздражение глаз, верхних дыхательных путей, в некоторых случаях могут привести к серьёзным отравлениям.

Говоря о КПД тепловых машин, следует подчеркнуть, что при выработке каждого 1 кВт.ч используемой в сети энергии в окружающую среду сбрасывается ~ 2 кВт.ч тепловой энергии, что необратимо ведёт к потеплению климата на Земле.

Рассмотрение электропроводности газов можно сопроводить таким пояснением: в результате антропогенной деятельности проводимость атмосферы в последнее время резко увеличилась по сравнению с её состоянием, например в 60-е годы. Об этом свидетельствует ежегодное уменьшение общего числа гроз с молниями, что лишает атмосферу главного источника поступления озона и др. ионов, её очищающих. Накопленный же ею ранее озон вступает в реакцию с активными веществами – отходами антропогенной деятельности, так что концентрация озона уменьшается.

Изучая радиоактивность, учащиеся должны узнать, что мощным источником загрязнения биосферы и изменения радиационного фона были ядерные взрывы. С 1945 по 1981год, когда проводились испытания ядерного оружия в атмосфере, взорвано более 400 ядерных устройств. В результате в биосферу было выброшено 12,5 тонн продуктов ядерного деления (для сравнения: атомная бомба, взорванная над Хиросимой выделила 1,1 кг продуктов деления), и облучение людей происходит до сих пор. Производство атомной энергии создаёт ещё один источник поступления радиактивных элементов в атмосферу. Но радиационное загрязнение обусловлено также и сжиганием каменного угля, в атмосферу выбрасываются содержащиеся в нем радионуклиды, которые концентрируются также в золе.

Что же касается наличия радона в закрытых помещениях, то причиной возрастания его содержания бывают строительные материалы, обладающие повышенной радиактивностью, и грунт под зданием, последнее ведет к тому, что в деревянных домах концентрация радона обычно выше, чем в кирпичных. Радон в основном проникает в дом вместе с воздухом вследствие его циркуляции, обусловленной разницей температуры внутри и вне дома. Применение радиохимического контроля строительных материалов, а также повышение эффективности вентиляционных систем открывает возможность регулирования одного из источников излучения, непосредственно влияющих на здоровье населения.

Известно, что отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хороша она им знакома. Именно такому знанию и служат предложенные вниманию учителей таблицы.

Экологические таблицы по физике.

Для ознакомления учащихся с конкретными экологическими сведениями можно изготовить следующие таблицы. Экологические таблицы и дополнительные материалы к ним можно использовать фрагментарно при изучении той или иной темы курса физики, а также на специально организованных занятиях, посвященных вопросам экологии или при повторении учебного материала.

Таблица 1

Антропогенное воздействие на окружающую среду

“Мой дом – моя крепость”, – гласит популярная английская пословица. В своем доме каждый человек должен быть уверенным в том, что ничто не угрожает его здоровью. Однако, для этого надо знать, какие именно могут возникнуть опасности и как их избежать. Краткие сведения об этом приведены в таблице 2.

Физика и экология жилища.

Почва – одно из главных национальных богатств государства. В нашей стране более 60% пахотных земель загублено в результате их интенсивной и длительной химизации и ирригации. Не допускать дальнейшего разрушения почв, оздоровить и повысить их плодородие – вот что сейчас важно. Каковы основные факторы разрушения почвы и меры их уменьшения. Смотрите в таблице 3.

Таблица 3.

Все больше электрических приборов входит в наш быт. Но улучшают ли они наше здоровье? Вовсе нет. Работа многих из них облегчает труд, создает комфорт, но отрицательно сказывается на самочувствии человека. Так что весьма часто за комфорт мы платим здоровьем. В таблице 4 указано отрицательное воздействие некоторых бытовых приборов и возможные меры по уменьшению этого влияния на наше здоровье.

При изучении диффузии важно объяснить учащимся, что на пашне нельзя сжигать мусор, поскольку в золе и дыму содержатся диоксиды (они настолько ядовиты, что рассматриваются как эквивалент боевых отравляющих веществ), которые затем, благодаря различным процессам, в том числе и диффузии, распространяются на земле и воздухе.

Материал о диэлектриках полезно дополнить сообщениями о том, что огромная потенциальная и иногда реализующаяся опасность содержится в обыкновенных трансформаторных маслах: они и сами по себе несут угрозу здоровью человека, а при определенных условиях превращаются в диоксиды. Последние разносторонне поражают организм, в частности, подавляют репродуктивную функцию, и потому представляют собой “оружие тихого геноцида”.

Рассматривая свойства жидкостей, следует обратить внимание на то, что на автомобильном и ж/д транспорте из двигателей и приводов часто вытекают нефтепродукты и масла, загрязняющие окружающую среду и нарушающие, тем самым, экологию. Задача науки и техники – усовершенствовать соответствующие узлы транспортных машин, чтобы устранить при их эксплуатации потери нефтепродуктов и масла.