Урок на тему "Атмосферный воздух" при изучении раздела "Региональная экология"

Цель урока:

оценить состояние атмосферного воздуха на территории Российской Федерации, Свердловской области, города Каменска-Уральского.

Задачи урока:

• охарактеризовать основные источники загрязнения атмосферного воздуха;
• назвать предпосылки, определяющие современное состояние природной среды Свердловской области и города Каменска-Уральского;
• определить способы улучшения экологической ситуации в городе;
• развить организационные и информационные умения студентов.

ХОД УРОКА

1. Оргмомент

2. Объявление темы урока, цели и задач, запись в тетради темы (Приложение 1)

3. Актуализация знаний

Преподаватель: Атмосферный воздух - важнейший компонент окружающей среды, степень загрязнения которого прямо влияет на состояние природных экосистем и здоровье человека.

Все компоненты природной среды (воздух, почва, воды, растительные и животные организмы) связаны между собой потоками вещества и энергии, что обеспечивает цикличность процессов и устойчивость природных экосистем во времени и по отношению к действию различных факторов. Эти же процессы способствуют распространению загрязнений по всем компонентам природных экосистем. Именно атмосфера становится чаще всего первичным природным объектом, непосредственно воспринимающим токсические выбросы. Первичные эффекты для большинства аэрозольных загрязнителей связаны с прямым воздействием на продукционные процессы у растений и выражаются сначала в снижении их продуктивности с последующим упрощением, а затем и в распаде всей структуры биоценозов.

Миллионы лет в атмосферу поступал дым и загрязняющие вещества в результате извержения вулканов, природных пожаров, пыльных бурь. Впрочем, биосфера способна удалять и поглощать эти естественные загрязнители. Например, угарный (СО) и сернистый (SO₂) газы со временем превращаются в углекислый газ и сульфат, которые растения могут усваивать.

С тех пор как люди научились пользоваться огнем, к природным источникам загрязнения атмосферы добавились новые. Но и с этим избыточным поступлением загрязнителей природа длительное время справлялась, сохраняя качество атмосферного воздуха. Так продолжалось до эпохи промышленной революции, когда использование ископаемого топлива привело к интенсивным локальным загрязнениям атмосферы. Однако естественная циркуляция воздушных потоков позволяла еще очищать места повышенной плотности промышленности и не создавать критической ситуации.

С середины XX века, особенно в связи с развитием транспорта, крупные города и смежные территории оказались в условиях интенсивного загрязнения воздуха. Естественная циркуляция часто не справлялась с очищением атмосферы и, как следствие, возрастала заболеваемость населения хроническими респираторными заболеваниями (типа астмы, эмфиземы). Выбросы в воздух загрязняющих веществ от антропогенных источников в 10 —-1000 раз превышали их поступление от естественных источников” Стало очевидно, что человек перенасытил атмосферу загрязняющими веществами. Биота Земли уже не могла справиться с этим избытком. Изучая раздел экологии “Биосфера”, мы с вами определили глобальные экологические проблемы, их причины и последствия. Последствиями загрязнения атмосферы являются: парниковый эффект, разрушение озонового экрана, ухудшение качества жизни населения. Сегодня нам нужно вспомнить материал, изученный вами на разных предметах (географии, химии, биологии, обществознании), систематизировать имеющиеся и полученные сегодня знания и сделать необходимые выводы.

Вопросы студентам: (после ответов – запись в тетради информации с соответствующего слайда).

• Сформулируйте понятие “атмосфера”.
• Каково её значения для живых организмов?
• Из каких компонентов состоит атмосферный воздух?
• На какие две большие группы можно разделить все источники загрязнения атмосферы?
• Какие источники являются естественными?
• Какие источники являются искусственными?

(сообщения по последним двум вопросам заранее могут подготовить и проиллюстрировать студенты).

4. Работа в группах

Класс делится на 5 групп по 4-5 человек. В течение 25 минут они должны получить информацию из предоставленных источников и подготовить сообщение (на 8-10 минут) по своему вопросу, презентацию или запись на доске основных тезисов, отражающих их вопрос. Для презентации студенты могут использовать раздаточный материал, учебные пособия, компьютерную технику. Задания группам – Приложение 2.

5. Отчёты групп

СООБЩЕНИЕ ГРУППЫ № 1

Приложение 3.

Наблюдения за загрязнением атмосферы проводятся регулярно в 219 городах и населённых пунктах РФ на 621 посте Росгидромета. В большинстве городов измеряются концентрации от 5 до 25 веществ.

Проблему промышленного загрязнения в городах создают главным образом высокие концентрации бенз(а)пирена, взвешенных веществ, диоксида азота, сероуглерода, формальдегида.

Приоритетный список, в который включены города России с самым высоким уровнем загрязнения воздуха, насчитывает 22 города с общей численностью 13 млн. человек: Балаково, Бийск, Братск, Екатеринбург, Иркутск, Кемерово, Красноярск, Краснодар, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Москва, Новокузнецк, Новороссийск, Омск, Ростов-на-Дону, Селенгинск, Тюмень, Улан-Удэ, Хабаровск, Чита, Южно-Сахалинск (см. таблицу 1 с. 13-14 Экологическое состояние территории России: учебное пособие для студентов высших педагогических учебных заведений). В 79 городах уровень загрязнения воздуха очень высокий (там же, вклейка 4): это города европейской, центральной части РФ, Урал и Западная Сибирь.

Наибольшая суммарная плотность выбросов на единицу площади имеет место в Уральском, Центральном и Центрально-Черноземном районах. По объёму выбросов вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных источников бесспорным “лидером” является Красноярский край, на втором месте – Свердловская область.

Наибольший объём выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в расчёте на одного жителя отмечается в Ямало-Ненецком автономном округе (1079 кг), наибольшее количество токсичных отходов – в Кемеровской области (4752 кг).

Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят электроэнергетика, цветная и чёрная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, угольная, газовая промышленность, машиностроение (см. слайд 4).

Энергетика: при сжигании твёрдого топлива в атмосферу поступают сернистый и серный ангидриды, фтористые соединения, токсичные примеси мышьяка, двуокиси кремния и др.

Чёрная металлургия: выбросы пыли составляют сернистый газ, марганец, продукты выгорания серы из нитритов.

Цветная металлургия: более половины фтора, который используется в процессе электролиза, попадает в атмосферу.

Нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность: насыщает атмосферу такими ядовитыми веществами, как стиролы, фенолы, ацетон и др.

Химическая промышленность в обилии поставляет в воздушную среду оксид углерода, диоксид азота, сернистый ангидрид, сероводород, хлористые и фтористые соединения.

Неизменным следствием загрязнения атмосферного воздуха является заболеваемость населения (см. слайд 5). Уральский регион и Свердловская область относятся к районам с высоким уровнем заболеваемости населения, связанной с загрязнением воздуха.

СООБЩЕНИЕ ГРУППЫ № 2

ММП № 3 “Отчёты групп”, слайды №№ 6-11.

Добывая ресурсы, изготавливая предметы потребления и продукты, создавая города и сеть дорог, люди всегда решали конкретную практическую задачу. И при этом зачастую просто не думали об экологических последствиях, о каких-либо побочных явлениях.

ИСТОРИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

Урал – старейший горнорудный район России. Развитие рудной базы, горнодобывающей и металлургической промышленности здесь насчитывает почти 300-летнюю историю. В истории антропогенного преобразования природной среды Урала можно выделить несколько этапов:

1. Относительно слабое воздействие населения на флору и фауну района через примитивные формы хозяйствования и промысла (X – XVIII в.в).
2. Резкое усиление антропогенного влияния за счёт интенсивной колонизации района, развития на Урале горнорудной промышленности, начала вырубки лесов, распашки земель (первая половинная XIX в.).
3. Интенсивное воздействие на природную среду, сопровождающееся исчезновением и преобразованием значительных площадей естественных ландшафтов, сокращением численности ряда видов растений и животных (вторая половина XIX – начало XX в.).
4. Урбанизация Урала, резкое увеличение численности и плотности населения, крупномасштабные и многообразные воздействия на природную среду, особенно в период широкой индустриализации страны и во время Великой Отечественной войны. Интенсификация этих процессов в послевоенные годы (50-60 гг. XX в. и до настоящего времени).

Специфика загрязненности Уральского региона связана также с устаревшим металлургическим и машиностроительным оборудованием.

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

Специфика горнорудной базы связана с особенностями минерального сырья, включающего такие токсические для биосистем и человека элементы, как медь, цинк, никель, ртуть, мышьяк и др. Неблагоприятно и то, что при широкой многокомпонентности сырья, из-за несовершенства технологии добычи и переработки происходит извлечение одного или нескольких составляющих. Остальные элементы переходят на длительное хранение на наземные и водные системы.

Производство ориентировано на добычу минерального сырья открытым способом, в результате чего изменяется гидрогеологический режим территории, накапливаются большие объёмы вскрышных пород. Возможен ветровой вынос в атмосферу пыли и токсичных металлов с таких хранилищ.

Тепловые электростанции работают на привозном высокозольном угле, в результате сжигания которого часть продуктов сжигания поступает в атмосферу.

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

Урал относится к горным районам страны. Высокая изрезанность рельефа, наличие склонов и водоразделов создают критические условия для сохранности природных экосистем. Растительность, расположенная на склонах, обращённых в сторону воздушных токсических выбросов, в максимальной степени подвержена токсическому влиянию.

Меридиональное протяжение уральского региона, простирающегося на 2500 км от Карского моря до Арало-Каспийской низменности, имеет следствие широкий набор эколого-климатических зон. Обладающие низкой биологической продуктивностью северные биогеоценозы лесотундры и тундры характеризуются самой низкой устойчивостью к токсическому загрязнению среды.

Исторически сложилось так, что все предприятия горнорудного и металлургического комплексов приурочены к запасам полезных ископаемых и часто экологически опасные производства располагаются в зонах экологически менее устойчивых.

УРБАНИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ

Урбанизация – повышение роли городов и городского населения в развитии общества. Этот процесс охватывает профессиональную и демографическую структуры населения и размещения производительных сил общества, их воздействия на природную среду.

Существует прямая связь между численностью городского населения и степенью его влияния на природу. Современный город представляет собой комплекс материальных и энергетических блоков, взаимосвязанных с существующими в биосфере потоками вещества и энергии и локально изменяющих их. В городе естественный почвенно-растительный слой заменяется искусственным покрытием, это ведёт к изменению основных параметров городской среды: увеличение поверхностного стока воды, повышается уровень подземных вод, снижается общий запас влаги в почве, более контрастными становятся перепады температуры и др. Городское население своим присутствием изменяет естественные потоки вещества и энергии. Таким образом, процесс урбанизации выступает в качестве мощного экологического фактора, преобразующего его природную среду.

СООБЩЕНИЕ ГРУППЫ № 3

ММП № 3 “Отчёты групп”, слайды №№ 12-15.

Состояние атмосферы на Среднем Урале определяется двумя обстоятельствами: объёмом токсических веществ, поступающих от различных источников загрязнения и интенсивностью процессов самоочищения атмосферы.

Контроль за состоянием атмосферы в области осуществляется Уральским территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ведётся наблюдение в 11 городах). Показания красноречиво свидетельствуют о том, что по количеству вредных выбросов в атмосферу Уральский регион занимает одно из первых мест в России, а на Свердловскую область приходится третья часть выбросов Урала. Почти во всех городах области экологическая обстановка неблагоприятна.

Города с наиболее загрязнённой атмосферой: Нижний Тагил, Каменск-Уральский, Екатеринбург, Кировград, Красноуральск, Краснотурьинск, Асбест, Артёмовский, Ревда, Первоуральск, Серов. Слайд № 12 иллюстрирует экологическую обстановку области: выделены зоны, в различной степени подверженные загрязнению воздушного бассейна.

Вклад в общее загрязнение воздушного бассейна Свердловской области различных отраслей промышленности:

Чёрная металлургия – 33,6%
Цветная металлургия – 20,3%
Электроэнергетика – 25,5%
Тепловая энергетика – 6%
Машиностроение и металлообработка – 3,3%
Лесная и деревообрабатывающая промышленность – 2,1%
Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность – 1,2%
Прочие – 8%

Основными загрязнителями атмосферы (как и на территории всей РФ) являются предприятия металлургической промышленности, энергетического комплекса. К ним относятся: Рефтинская, Верхнетагильская и Серовская ГРЭС, Нижнетагильский металлургический комбинат, Высокогорское рудоуправление, Богословский алюминиевый завод, Среднеуральский медеплавильный завод, Красноуральский и Кировградский медеплавильные комбинаты. Каждое из этих предприятий выбрасывает в воздух более 50 тыс. тонн токсических веществ в год.

Состав выбросов в атмосферу Свердловской области:

• Сернистый ангидрид – 26%
• Оксиды углерода – 32%
• Оксиды азота – 13%
• Твёрдые вещества – 24%
• Углеводороды – 3%
• Летучие органические соединения – 2%

(По материалам: Капустин В. Г., Корнев И.Н. География Свердловской области: Учеб. пособ. для учащихся старших классов. – Екатеринбург: Сред.-Урал. кн. изд., 1996. – с. 238)

СООБЩЕНИЕ ГРУППЫ № 4

ММП № 3 “Отчёты групп”, слайды №№ 16-18

Доля валовых выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников предприятий в городе Каменск – Уральский в ряду городов области с наиболее неблагоприятной экологической обстановкой, согласно данным, приведенным в Государственном докладе о состоянии окружающей природной среды и влиянии факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области в 2003 г., составляет - 5,2% .

Загрязнение атмосферного воздуха в городе Каменск – Уральский определяют выбросы загрязняющих веществ, поступающих от 66 состоящих на учете в природоохранных органах, промышленных предприятий и организаций различной подчинённости.

Состояние атмосферного воздуха в городе определяют, главным образом, предприятия электроэнергетики, цветной и черной металлургии. Распределение суммарного выброса загрязняющих веществ в атмосферу между предприятиями МО город Каменск-Уральский за 2003 год, на долю которых приходится почти 98% суммарного выброса, приведено на слайде № 17.

Вклад в выбросы по ингредиентам от отдельных предприятий следующий:

диоксид серы	Красногорская ТЭЦ (91,4%)
оксид углерода	“УАЗ-СУАЛ” – филиал ОАО “СУАЛ” (81,1%)
диоксид азота	Красногорская ТЭЦ (74,8%), ОАО “Синарский трубный завод” (16,0%)
фтористые соединения	“УАЗ-СУАЛ” – филиал ОАО “СУАЛ” (98,7%)
бенз(а)пирен	“УАЗ-СУАЛ” – филиал ОАО “СУАЛ” (100%)
аммиак	МУП КУ ПТО ЖКХ (30,9%), ОАО “Комбинат мясной “Каменск-Уральский” (25,3%), ФГУП ПО “Октябрь” (11,9%), ОАО “Каменск-Уральский хладокомбинат”(10,2%)

Существенный вклад в загрязнение атмосферного воздуха МО город Каменск-Уральский вносят выбросы автотранспорта. В процентном отношении валовая нагрузка на атмосферный воздух от промышленных предприятий МО составляет 67,0%, от автотранспорта – 33,0%.

Наблюдения за состоянием загрязнения атмосферного воздуха в г. Каменске - Уральском проводятся на 10 стационарных постах: двух стационарных постах Государственной службы наблюдений (ГСН); одном посту ЦГСЭН; семи ведомственных постах 5-ти промышленных предприятий.

Содержание в атмосфере города некоторых примесей составило (2003г): фтористого водорода – 1,7 ПДК, бенз(а)пирена – 1,13 ПДК, твердых фторидов – 1 ПДК. В воздухе города в незначительных количествах присутствуют тяжелые металлы. Повышению загрязнения атмосферного воздуха способствуют неблагоприятные метеорологических условия. Высокая повторяемость слабых ветров в течение года, а также преобладание ветров южного и юго-западного направлений приводит к повсеместному загрязнению атмосферы.

За последние годы (2000-2003гг.) наметилась тенденция к увеличению загрязнения воздуха пылью, диоксидом азота, окисью углерода, твердыми фторидами, фтористым водородом и снижению загрязнения диоксидом серы.

Суммарный показатель качества атмосферного воздуха МО находится в категории “от 2 до 5”, что соответствует высокому уровню загрязнения атмосферного воздуха и является причиной дополнительного риска здоровью населения.

СООБЩЕНИЕ ГРУППЫ № 5

ММП № 3 “Отчёты групп”, слайды №№ 19-25.

Над проблемой улучшения качества окружающей среды работают многие специалисты. Во многих населённых пунктах, на каждом предприятии разрабатываются меры по улучшению качества окружающей среды.

Их объединяют в группы:

1 – технологические:

• разработка новых технологий производства;
• комплексное использование сырья;
• разработка безотходных технологий;
• очистные сооружения;
• установка фильтров для очистки выхлопных газов автомобилей;
• замена топлива – выбор топлива с меньшим содержанием продуктов сгорания.

2 – инженерно-организационные:

• уменьшение стоянок автомобилей у светофоров;
• снижение интенсивности движения транспорта на перегруженных автомагистралях.

3 – правовые:

• установление и соблюдение законодательных актов по поддержанию качества атмосферы, водоёмов, почвы и др.

4 – архитектурно-планировочные:

• рациональная планировка предприятий и жилых кварталов;
• озеленение населённых мест;
• организация санитарно-защитных зон.

5 – экономические:

• вложение средств в смену и развитие новых технологий;
• средства государственной налоговой и ценовой политики.

6 – воспитательные:

• формирование экологической культуры населения.

В нашем городе разработана и реализуется Комплексная экологическая программа, основные приоритеты и направления которой включают:

• снижение техногенной нагрузки на окружающую среду;
• реабилитация территории;
• совершенствование системы экологического мониторинга;
• экологическое воспитание и образование;
• реабилитация здоровья населения.

6. Самооценка и взаимооценка работы на занятии.

7. Подведение итогов урока, анализ выполнения задач и достижения цели, оценка.

8. Домашнее задание

Выполнить задания письменно:

• Напишите, какие основные меры применяются в нашей области для уменьшения загрязнения атмосферы?
• Назовите не менее двух законодательных актов РФ по охране атмосферы.