Экологическое воспитание на уроках химии в 8–9-м классах

Человек строит свой дом так, как видит себя, вечность, окружающую его природу. Задача школы состоит в создании условий для гармонического развития личности, формирования таких жизненных идеалов и принципов, которые вывели бы человека на путь сотрудничества с природой и сохранения ее целостности.

Чем раньше ученик будет введен в сферу экологических проблем, тем эффективнее будет протекать процесс воспитания у него ответственного отношения к природе.

Роль химии в решении экологических проблем на современном этапе значительна:

а) изучая состав, строение и свойства веществ, химия может ответить, как ведет себя то или иное вещество в атмосфере, почве, водной среде, какие воздействия оказывает оно и продукты его превращений на биологические системы;

б) раскрывая механизмы биогеохимических процессов в природном круговороте элементов, химия способствует решению задачи наиболее естественного и “безболезненного” вхождения промышленного производства в природные циклы, делая его частью какой-либо экосистемы;

в) используя разнообразные методики химико-аналитического контроля состояния объектов окружающей среды или качества готовой продукции ряда отраслей промышленности (химической, нефтехимической, микробиологической, фармацевтической), химия позволяет получить информацию, необходимую для последующего принятия решений о предотвращении поступления вредных веществ в контролируемые объекты, очистке этих объектов, способах их защиты и т.д.

Экологизированный курс химии дает возможность раскрыть особую роль этой науки в борьбе с экологическим невежеством, проявляющимся в укоренившемся представлении о “виновности” химии в сложившейся экологической ситуации, привлечь школьников к исследовательской работе по изучению состояния природной среды, воспитать у них чувство личной ответственности за ее сохранение.

При изучение темы “Первоначальные химические понятия”, учащиеся должны получить начальные представления о химическом элементе и связанных с ним понятиях. Помимо теоретических знаний учащиеся приобретают практические умения по проведению химического эксперимента, например при очистке веществ и разделении смесей. В связи с этим представляется возможным ознакомить учащихся с рядом понятий природоохраняемого характера: загрязнители, источники загрязнений, современные способы очистки веществ (отходов) в промышленности.

Коротко о проблеме отходов. По некоторым оценкам, человечество использует примерно 11 млрд. тонн различных веществ и природных материалов. К концу века их потребление может утроиться. От 50 до 90 % первичного природного вещества в процессе его переработки и потребления превращается в отходы.

В мире ежегодно добывают более 4 млрд. нефти и природного газа, более 2 млрд. тонн горной массы в виде руд и сопровождающих горных пород. Горючие ископаемые, руды, горные породы, подвергаясь переработке, попадают в воздух, почву, воду.

Не все вещества, попадающие в окружающую среду загрязнители: к ним относятся только те, которые вызывают нарушение ее качества.

К числу химических загрязнителей, которые, например, попадают в организм человека с пищей, относятся: нитраты и нитриты, радионуклиды, пестициды и продукты их разложения, тяжелые металлы, стимуляторы роста животных и др. Их источники – промышленность, сельское хозяйство, энергетика.

Остро стоит вопрос об очистке отходов любого производства, поскольку идеальная модель безотходной технологии еще не создана. К современным методам очистки можно отнести: фильтрацию, пыле-, газоулавливание, обезвреживание (нейтрализация, окисление, восстановление, поглощение газов жидкими и твердыми поглотителями), биологическую очистку (очистку при помощи микроорганизмов), обеззараживание сточных вод, осаждение (в отстойниках), перевод веществ в малорастворимые или нерастворимые соединения.

С некоторыми методами учащиеся знакомятся при выполнении лабораторных и практических работ.

Учащимся можно порекомендовать ознакомиться с дополнительной литературой по этим вопросам и выполнить творческую работу. Не все школьники примут участие в подобной работе, остальным можно предложить следующие задания:

1. Найдите в каких-либо печатных изданиях (газетах, журналах, книгах) сообщения о неблагоприятных экологических ситуациях. Составьте краткий реферат или аннотацию, прочитанного вами. Сформулируйте своё отношение к этой публикации. Представьте себе, что вы ответственное лицо, и предложение свой вариант решения.
2. Прочтите предложенный вам текст (или посмотрите картинку). Перечислите неправильные действия, которые совершил человек (или группа людей) в отношении природы. Как поступили бы вы?
3. Используя свой опыт, придумайте (или опишите) ситуацию, в которой по вине человека страдает природа (её обитатели). Предложите всем товарищам проанализировать её. Оцените их ответы.
4. Предложите правила поведения школьника в природной среде: а) на отдыхе; б) во время экскурсии; в) при выполнении общественно полезного труда вне школы.
5. Охарактеризуйте экологическую обстановку: а) на вашем пришкольном участке; б) около дома, подъездов, на лестничных площадках, в жилище; в) около ближайших предприятиях, учреждений, магазинов; г) в ближайшем парке, лесу, на речке, озере, пруду. Что лично вы можете сделать для сохранения и улучшения природной среды?

Обсуждается роль кислорода в жизни живых организмов. Учащимся известно, что основная жизненно важная функция организма – это дыхание. Химическая сущность состоит в соединении углерода и водорода органических веществ с кислородом воздуха. Как у животных, так и у растений оно происходит в этом плане одинаково. Однако у растений параллельно протекает процесс питания: под действием солнечных лучей растение синтезирует необходимые ему органические вещества из углекислого газа и воды, причем в атмосферу возвращается свободный кислород. Общее его количество, выделяемое растениями в процессе питания, примерно в 6 раз больше потребляемого ими при дыхании.

При сравнении влияния кислорода и озона на организм человека следует подчеркнуть, что небольшое содержание озона в воздухе благотворно действует на организм, особенно при болезнях дыхательных путей. Напротив, в более высоких концентрациях озон сильно ядовит, чего нельзя сказать о самом кислороде. Поскольку кислород – важная составная часть воздуха, следует подробно остановиться на главных источниках загрязнения атмосферы и последствиях этого процесса. Основные источники техногенного загрязнения атмосферного воздуха в промышленных районах – транспорт, предприятия, ТЭС.

В России на долю автотранспорта в общем загрязнении атмосферы приходятся на 15%, в США - 60%. Выхлопные газы автомобилей содержат вредные примеси. По данным французского ученого Ж. Дерти, выхлопные газы от бензиновых и дизельных двигателей имеют соответственно примерно следующий состав: углекислый газ - 9,0 и 0,9%; оксид углерода(II) - 4,0 и 0,1%;оксид азота - 0,06 и 0,04 %;оксид серы (IV) - 0,006 и 0,02%; кислород - 4,0 и 9,0 %; водород -2,0 и 0,03. От каждой тысячи автомобилей за день в воздух поступает более 300 кг оксида углерода (II), весьма токсичного вещества.

ТЭС средней мощности, работающее на угле, только за 1 час сжигают более 80 т угля и выбрасывают в атмосферу примерно 5 т оксида серы (IV) и 16-17 т золы.

Реактивные самолеты в полете выделяют вредные примеси: альдегиды — 0,7 мг/см³, СО - 6,5 мг/см³углеводы — 1,7 мг/см³, оксиды азота - 4,3 мг/см³, твердые частицы - 6,3 мг/см³.

Промышленность выбрасывает в атмосферу значительное количество твердых частиц (сажа, зола, копоть, пыль) и вредных газов (СО, СО₂, углеводороды, оксиды серы и азота), образующихся при неполном сгорании топлива, на котором работают предприятия.

В 1 см³ городского воздуха содержится 100 тыс пылинок. Промышленность всех стран мира выбрасывает в атмосферу 6 млрд. тонн СО₂ ежегодно.

Внимание учащихся следует обратить на то, что большинство загрязнителей атмосферы - оксиды, образующиеся в результате реакций горения или неполного окисления.

Учащиеся могут самостоятельно указать возможные источники загрязнения атмосферы, привести примеры воздействия некоторых загрязнителей на организм человека.

Далее рассматриваются оксиды неметаллов как загрязнители природной среды. Попадая в водоемы (пруды, озера, водохранилища), в ряде случаев они значительно закисляют их, вызывая тем самым гибель практически всех водных обитателей. Соединяясь с атмосферной влагой, оксиды превращаются в кислоты и выпадают на землю в виде “кислотных дождей”, нанося огромный ущерб, как самой природе, так и объектам окружающей среды: металлическим конструкциям, бетонным сооружениям. Учащиеся приходят к выводу, что экономически более выгодно предотвратить загрязнения среды, чем длительное время и с огромными материальными затратами восстанавливать разрушенное.

Обсуждается влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот кислорода в природе: уничтожение лесов, загрязнение поверхности мирового океана, огромное потребление кислорода на нужды промышленности.

При обсуждении мер борьбы с загрязнением атмосферы развивается понятие о рациональном использовании природных ресурсов и вводятся новые понятия: “экологически безвредные” и “безотходные” технологии. Отмечается что создание таких технологий - наиболее перспективное решение проблемы сохранения природной среды. Учащихся можно ознакомить с мероприятиями по охране воздуха от загрязнения:

• Правильное сжигание топлива;
• Строительство очистных сооружений;
• Замена ископаемого топлива на альтернативные источники энергии;
• Совершенствование технологии производства и модернизация автотранспорта;
• Улучшение планировки городов, сел и расширение площадей зеленых насаждений.

В этой теме получают развитие идеи охраны природы. Вводится понятие о мониторинге (в плане ознакомления) и о международном сотрудничестве в области защиты атмосферы. Раскрывается содержание статей “Закона об охране атмосферного воздуха”.

Данная тема позволяет познакомить учащихся с ионообменными процессами, происходящими в живой и неживой природе, раскрыть их взаимосвязь, расширить понятие о природном круговороте веществ и рассмотреть возможные причины его нарушения.

Учащиеся знакомятся с понятием “буферные системы”, с действием таких систем в живой природе. Повторно рассматривается круговорот воды в природе (изучается в 8 классе), однако внимание учащихся акцентируется на его роли в поддержании природного равновесия, на негативных последствиях загрязнения морей и океанов для климата на планете. В этой же теме учащийся знакомится с химическими методами очистки воды от загрязнения. Достаточно подробно освещается проблема кислотных осадков (дождя, снега, тумана). Учащиеся самостоятельно составляют перечень веществ, образующих во влажной среде кислоты, а затем указывают источники поступления этих веществ в биосферу.

В качестве примера отрицательного воздействия кислотных дождей на природные системы рассматривается процесс заболевания водоема (озера) по мере снижения в нем рН воды. Отмечается, что первое время в водоеме сохраняется основная реакция (рН природной воды около 8) благодаря его естественным буферным свойствам — способности нейтрализовать поступающую кислоту (в виде осадков). Однако возможности буферных систем не безграничны. Понемногу вода в водоеме начинает подкисляться, что приводит к необратимым процессам в нем: гибнет планктон, моллюски, рыба, исчезают некоторые виды водорослей; бурно развиваются кислотолюбивые мхи, грибы и нитчатые водоросли; появляется сухопутный мох сфагнум, и водоем заболачивается, гибель обитателей водоема обусловлена не столько самим закислением, столько теми процессами, которые оно вызывает: падением содержания ионов кальция, выщелачивание (извлечение) из донных отложений токсичных ионов тяжелых металлов, дефицит кислорода, развитие анаэробных процессов, образование метана, сероводорода, углекислого газа.

Из числа мер, направленных на сохранение чистоты природных вод, подробно рассматривают химические методы очистки стоков: процессы окисления, восстановления и нейтрализации. Затем учащимся предлагается информация о других методах очистки сточных вод, применяемых в настоящее время: физических, физико-химических, биохимических и с помощью термического окисления. Информация предлагается не для запоминания, а для выполнения учащимися самостоятельной работы по обобщению полученных сведений в виде таблице “Современные методы очистки сточных вод”, в которой для каждого вида отходов они указывают соответствующие способы очистки.

Промышленность и природа... Сколько горьких слов сказано и написано по этому поводу. Достижение гармонии здесь возможно лишь при тщательно указанной технологии производства, когда каждый продукт, как на входе, так и на выходе не становится конечным, не выбрасывается балластом, а продолжает свое движение на следующей стадии человеческой деятельности. Таким идеально гармоничным замкнутым технологическим процессом является жизнь природы, в него-то и должна вписаться вся современная деятельность человека. И каждый из нас должен осознать необходимость этого. Все проекты и планы, всё сегодняшняя практическая деятельность не может не учитывать этой необходимости. Давно уже некоторые специалисты предлагают, например, так называемые отходы производства включать как сырьё в планы снабжения предприятий. Во многих случаях это явилось бы стимулом к перестройке технологии и исключению потерь.

Создание такого замкнутого технологического цикла – чрезвычайно сложная и дорогая задача, но она все-таки дешевле и проще тех проблем, которые ставит перед человечеством чрезмерное накопление промышленных отходов в природе при сегодняшних разомкнутых технологиях.