Разработка уроков по теме "Химия и экология". 11-й класс

Цель:

• Научить понимать роль химии в охране и загрязнении окружающей среды (позитивное и негативное влияние химии);
• Углубить знания о загрязнении природы неумелым использованием (взаимосвязь химии, человека и природы), подвести учащихся к мысли, что главной причиной загрязнения природы есть не химия, а человек.
• Показать важность химии как науки в решении актуальных экологических проблем.
• Воспитывать бережное отношение к окружающей среде.

Оборудование и материалы: Карта России (экологические проблемы), интерактивная доска, электронные носители, творческие работы учащихся.

Базовые понятия: экология, вещества, загрязняющие окружающую среду, озоновые дыры, кислотные дожди, парниковый эффект.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы урока: проблемный, исследовательский.

Технологии: метод проекта, групповая форма работы, дискуссия, решение задач.

Учитель: Экологическая проблема – одна из самых острых глобальных проблем.

На уроках географии, истории вы рассматривали глобальные проблемы человечества:

• первая группа (политическая, социальная и экологическая – недопущение ядерной войны, сбережение мира на Земле);
• вторая группа - природно-экономического характера (экономическая, экологическая, сырьевая, продовольственная, мирового океана);
• третья группа – социального характера (демографическая, межнациональная, региональная, беженцы).
• четвёртая группа – научного характера (мирное освоение космоса).

Сегодня мы должны ответить на вопросы - в каком мире вы хотите жить? Кто является главной причиной загрязнения природы химия или человек?

Показ видеофильма (Приложение 1):Природа до и после человека.

Эпиграф:

Кромсаем лёд, меняем рек теченье, спешим сказать, что дел невпроворот,
но мы ещё придём просить прощенья у этих рек, земель, барханов и болот.
Р.Рождественский

Защита проекта № 1: Проблемы загрязнение окружающей среды.

Ученики: Загрязнение окружающей среды влияет на все стороны нашей жизни: уменьшается число солнечных дней в году, губится растительность, разрушаются строительные материалы и памятники культуры. Достаточно сказать, что многие бесценные произведения искусства, выполненные в мраморе и столетиями украшающие Рим и Венецию, обречены на гибель из-за губительного действия оксидов нитрогена и сульфура. Но самыми опасными последствиями загрязнения является возможность неблагоприятных мутаций в организме человека в результате увеличения химических мутагенов в окружающей среде. Как следствие, увеличивается частота врождённых дефектов умственного и физического развития, бесплодных браков и генетическая предрасположенность к некоторым тяжёлым болезням. Уже сейчас смертность от врождённых болезней во многих странах превышает смертность от детских инфекций. Но и это далеко не всё. Наличие загрязнителей в атмосфере привело к снижению урожайности сельскохозяйственных структур, уменьшению прироста и качества древесины, уменьшению надоев молока и привеса сельскохозяйственных животных.

Большую тревогу вызывает неуклонное накопление углекислого газа как следствие газовыбросов двигателями внутреннего сгорания. Предполагается, что повышение содержания углекислого газа может привести к так называемому “парниковому эффекту” в результате преобразования световой энергии в теплоту. По прогнозам Всемирной конференции по климату, удвоение концентрации углекислого газа может привести к повышению на поверхности земного шара средней температуры на 1,5-3⁰С. Такой перегрев земной поверхности будет сопровождаться интенсивным таянием полярных льдов и вызовет подъём уровня Мирового Океана на 4-8 м. Это, в свою очередь, может привести к затоплению суши.

Ещё одна глобальная проблема связана с разрушением озонного защитного слоя в стратосфере, расходующегося на окисление оксидов азота, выделяющихся из удобрений. Согласно оценкам специалистов, разрушение озонного слоя, защищающего землю от солнечной радиации на 15% его высоты, может привести к радиационной смерти всего живого.

Не меньшую опасность таит в себе загрязнение рек, озёр и Мирового океана. Последствия бесконтрольного сброса отходов в водоёмы порой оказываются трагическими. Так, река Рейн (что в переводе на русский язык означает “чистая”) превратилась в сточную канаву, воды которой ежегодно несут в море около 24 млн. т. вредных веществ.

Как тут не согласиться с В.А. Солохиным, который писал: “Если бы какие-нибудь вселенские диверсанты были посланы уничтожить всё живое на Земле и превратить её в мировой камень, если бы они тщательно разработали свою операцию, они не могли действовать более разумно и коварно, чем действуем мы, живущие на Земле люди, не только не считающие себя диверсантами, но мнящие себя друзьями природы”.

Возникает вопрос: чем объяснить столь быстро прогрессирующий процесс загрязнения? Об этом сейчас много говорят и спорят. Одни полагают, что на земле живёт слишком много людей. Другие связывают проблему охраны окружающей среды с ростом производства. Но в действительности проблема охраны окружающей среды не в результате роста населения или роста производства, а как следствие изменений, происшедших в характере сельскохозяйственного и промышленного комплекса. Эти изменения теснейшим образом связаны с заменой одних способов производства другими. Натуральные ткани (хлопок и шерсть) заменяются синтетическими, дерево и сталь вытесняются пластмассами, мыло - детергентами. Даже в сельскохозяйственном производстве ограниченные возможности почвы компенсируют удобрениями.

В каждом из этих случаев новая технология требует меньше затрат труда, она экономически выгодна, но наносит урон окружающей среде и иногда здоровью работающих.

В живой природе происходят различные физические, химические, биологические процессы, наблюдается так называемый кругооборот химических веществ и элементов.

Показ видеофильма (Приложение 2): Экология Земли.

Задача (работа в тетрадях): На новогодние праздники вырубили ели с площади 20 га. Какая масса кислорода из-за этого будет утрачена для природы? В среднем можно допустить, что один гектар леса выделяет в сутки до 10 кг кислорода?

Учитель: Это лишь фрагмент неумелого использования природных ресурсов. Помните, у растений нет депутатов, им некому писать и жаловаться, кроме нас людей, которые вместе с ними заселяют эту планету.

Американский писатель-натуралист, “Человек мира”, путешественник Джерами Дарреля в своей книге: “Поймайте мне колобуса” писал: “Наш мир так же сложен и так же уязвим, как паутина. Коснёшься одной паутинки, и дрогнут все остальные. А мы не просто касаемся паутины – мы оставляем в ней зияющие дыры, ведём можно сказать, биологическую войну против окружающей среды. Без нужды сводим леса, создаём очаги пыльных бурь и ветровой эрозии, изменяя тем самым климат. Засоряем реки промышленными отходами, загрязняем моря и океаны, атмосферу; с нашей близорукостью, нашей алчностью в ближайшие полвека, а то и раньше, станем виновниками того, что на Земле будет просто невыносимо жить”.

Защита проекта № 2: Современные проблемы утилизации мусора. Ученики:Каждый из нас выбрасывает огромное количество мусора. Так, среднестатистический горожанин выбрасывает за год более 360 кг твёрдых бытовых отходов. И это только отходы, так сказать, индивидуального потребителя. Сюда не входят ни строительные, ни промышленные отходы. Причём мы выбрасываем мусор как организованно (в помойные вёдра, урны и т.д.), так и неорганизованно (куда попало). Если весь мусор, выброшенный за год жителями Севастополя, распределить ровным слоем по городу, толщина этого слоя была бы около 10 см. Чтобы не утонуть в грудах мусора и не отравиться продуктами его разложения, его надо как-то утилизировать, или, проще говоря, куда-то девать.

Утилизация мусора - одна из важнейших проблем современной цивилизации. Особенно тяжело утилизировать неорганизованно выброшенный мусор, так как помимо проблем, характерных для утилизации мусора вообще, возникает проблема сбора неорганизованно выброшенного мусора.

Пока что человечество придумало три принципиально разных пути утилизации мусора: организация свалок, вторичное использование отходов и сжигание их. Однако ни один из них нельзя признать абсолютно приемлемым.

Вторичное использование отходов – наиболее ресурсосберегающий путь, но он не всегда рентабелен как в экономическом, так и в экологическом плане. Здесь существует ряд проблем.

• Первая проблема заключается в том, что прежде чем мусор использовать, его необходимо рассортировать. Бумага, железки, битое стекло – всё должно находиться отдельно. Очевидно, что рассортировать мусор, уже поступивший на свалку, практически невозможно – автоматов таких нет, а люди работают очень медленно, да и вредно это для их здоровья. Поэтому сортировать мусор надо в тот момент, когда его выбрасывают. Значит, каждый человек должен завести отдельные вёдра для пищевых отходов, бумаги, пластмассы и т.д.
• Вторая проблема – доставка мусора к месту переработки. Если мусора и потребителей продуктов его переработки много, то и заводов, способных перерабатывать отходы такого типа, можно понастроить много. Тогда, например, битое стекло, собранное с окрестных свалок, будут перерабатывать на многочисленных стеклозаводах. А как быть с электрическими лампочками? В каждой лампочке содержатся несколько десятков миллиграммов молибдена и вольфрама – редких и ценных металлов. Вторичная переработка этих металлов требует высоких температур (температура плавления молибдена – 2620 ⁰ С, вольфрама – 3387 ⁰ С). Для поддержания высоких температур необходим реактор большого объёма. Поэтому в каждом городе завод, производящий электролампочки, в соответственно, и перерабатывающий молибден и вольфрам, не построишь – произойдёт затоваривание.
• Третья проблема заключается в том, что мусор – сырьё принципиально нестандартизируемое, т.е. каждая новая партия мусора, поступившая на переработку, будет заметно отличаться от предыдущей по целому ряду параметров. Поэтому мусор невозможно использовать как сырьё для производства высококачественной продукции. В те времена, когда у нас за каждые сданные 20 кг макулатуры можно было получить томик А. Дюма, казалось, что этот томик напечатали на бумаге, полученной после переработки макулатуры. На самом деле макулатура шла на производство бумаги самого низкого качества. Из неё делали, в основном, оберточную и писчую бумагу.

Таким образом, столь привлекательная, на первый взгляд, идея вторичного использования бытового мусора до сих пор почти не находит воплощения.

Вывоз мусора на свалку - самый дешёвый, но при этом самый недальновидный способ его утилизации. Недальновидный он, в первую очередь, потому, что мусор остаётся мусором. Свалки занимают огромные площади. Ядовитые вещества, оказывающиеся на свалках, проникают в подземные воды, которые часто используют в качестве источников питьевой воды, развеиваются ветрами по окрестностям и тем самым наносят ущерб окружающей среде. Кроме того, в результате процессов гниения без доступа воздуха образуются различные газы (метан, этилен, сероводород), которые также не освежают атмосферу вокруг свалки. Некоторые продукты гниения (в первую очередь дифосфин Р₂Н₄) способны самовоспламеняться, поэтому на свалке регулярно возникают пожары, при которых в атмосферу выбрасывается сажа, фенол, бенз-а-пирен и прочие ядовитые вещества (компьютерный диск “Свалка Севастополя”).

Итак, мусор сваливают на поверхность земли или подвергают захоронению, т.е. закапывают в землю. Что хуже – неизвестно, поскольку, с одной стороны, захороненный мусор не даёт пыли, разлетающейся вокруг свалки, и не так портит ландшафт, а с другой – он находится ближе к грунтовым водам.

Защита проекта № 3: Характеристика мусора.

Приведём характеристики основных типов бытового и наиболее распространённого строительного мусора (электронные носители):

Пищевые отходы, макулатура, деревянные.

Пищевые отходы

Ущерб природе: практически не наносят. Используются для питания различными организмами.

Вред человеку: гниющие пищевые отходы – рассадник микробов. При гниении выделяют дурно пахнущие и ядовитые в больших концентрациях вещества.

Пути разложения: используются в пищу разными микроорганизмами.

Конечный продукт разложения: тела организмов, углекислый газ и вода.

Время разложения: 1-2 недели.

Категорически запрещено бросать в огонь, так как могут образоваться диоксины.

Макулатура

Материал: бумага, иногда пропитанная воском и покрытая различными красками.

Ущерб природе: собственно бумага ущерба не наносит. Целлюлоза, входящая в состав бумаги, - естественный природный материал. Однако краска, которой покрыта бумага, может выделять ядовитые вещества.

Вред человеку: краска может выделять при разложении ядовитые вещества.

Пути разложения: используется в пищу некоторыми микроорганизмами.

Конечный продукт разложения: перегной, тела различный организмов, углекислый газ и вода.

Время разложения: 2-3 года

Категорически запрещено сжигать бумагу в присутствии пищевых продуктов, так как могут образоваться диоксины.

деревянные изделия

Материал: дерево.

Ущерб природе: не наносит. Естественный природный материал.

Вред человеку: могут вызвать травмы.

Пути разложения: используются в пищу некоторыми микроорганизмами.

Конечный продукт разложения: перегной, углекислый газ и вода, тела микроорганизмов.

Время разложения: несколько десятков лет.

Способ вторичного использования: переработка на бумагу или древесно-стружечные плиты.

Металлолом, фольга, банки из-под пива и других напитков.

металлолом

Материал: железо или чугун.

Ущерб природе: соединение железа ядовиты для многих организмов. Куски металлов травмируют животных.

Вред человеку: вызывает различные травмы.

Пути разложения: под действием растворённого в воде или находящегося в воздухе кислорода медленно окисляется до оксида железа (ржавчины), который в некоторых условиях (кислые воды) растворяется.

Конечный продукт разложения: порошок ржавчины или растворимые соли железа.

Время разложения: на земле – 1 мм в глубину за 10-20 лет, в пресной воде 1мм в глубину 3-5 лет, в солёной воде 1-2 года.

Способ вторичного использования: переплавка.

Фольга

Материал: алюминий.

Ущерб природе: практически не наносит.

Пути разложения: под действием кислорода медленно окисляется до оксида алюминия, который в некоторых условиях (кислые воды) растворяется.

Конечный продукт разложения: оксид или соли алюминия.

Время разложения: на земле – несколько десятков лет, в пресной воде - несколько лет, в солёной воде-1-2 года.

Способ вторичного использования: переплавка.

банки из-под пива и других напитков

Материал: алюминий и его сплавы.

Ущерб природе: острые края банок вызывают травмы у животных.

Вред человеку: в банках скапливается вода, в которой размножаются личинки кровососущих насекомых.

Пути разложения: под действием кислорода алюминий медленно окисляется до оксида алюминия, который в некоторых условиях растворяется.

Конечный продукт разложения: оксид и соли алюминия.

Время разложения: на земле – сотни лет, в пресной воде - десятки лет, а в солёной несколько лет.

Способ вторичного использования: переплавка.

Стеклотара, изделия из пластмасс не содержащих хлора.

стеклотара.

Материал: стекло.

Ущерб природе: битая стеклотара может вызывать ранения у животных, а целая – превращаться в битую. Может фокусировать солнечные лучи и вызывать пожары.

Вред человеку: битая стеклотара может наносить ранения, а целая - превращаться в битую. В банках скапливается вода, в которой размножаются личинки кровососущих насекомых.

Пути разложения: медленно растрескивается и рассыпается от перепадов температур; стекло постепенно кристаллизируется и рассыпается; очень медленно растворяется в воде. В первую очередь процессы протекают на острых кромках осколков.

Конечный продукт разложения: мелкая стеклянная крошка, по виду неотличимая от песка.

Время разложения: на земле – несколько сотен лет, в спокойной воде – 100 лет, в полосе прибоя – 1-2 года.

изделия из пластмасс, не содержащих хлора

(прозрачные пакеты, пористые обувные подошвы, пластмассовые бутылки, пенопласт, корпуса шариковых ручек, одноразовая посуда)

Признак, позволяющий отличить их от хлоросодержащих пластмасс: при аккуратном нагревании плавятся.

Ущерб природе: препятствуют газообмену в почвах и водоёмах. Могут быть проглочены животными, что приводит к гибели последних. Кроме того, пластмассы могут выделять токсичные для многих организмов вещества.

Вред человеку: пластмассы могут выделять при разложении ядовитые вещества.

Пути разложения: медленно окисляются кислородом воздуха. Очень медленно разрушаются под действием солнечных лучей.

Конечный продукт разложения: углекислый газ и вода.

Время разложения: около 100 лет, может быть больше.

Категорически запрещено сжигать указанные материалы в присутствии пищевых продуктов (могут образоваться диоксины).

Учитель:  Приведённые сведения показывают, что утилизация мусора – дело непростое и небезопасное. Поэтому имеет смысл наряду с разработкой методов его утилизации каким-то образом уменьшать количество мусора на душу населения. К сожалению, в настоящее время наблюдается обратная тенденция: эта величина, во всяком случае, в крупных городах, растёт в первую очередь, за счёт упаковки для пищевых продуктов и различных предметов одноразового (посуда, салфетки, памперсы и т.д.). Изменение этой тенденции – важная задача, которая, к сожалению, выходит далеко за рамки одной химии.

Учитель:

“Мы имеем один экземпляр Вселенной
и не можем над ним экспериментировать”.
В.Л. Гинзбург

“В округе стала распространяться какая-то загадочная болезнь, чьё чумное дыхание начало преображать всё вокруг. Над городом словно тяготело какое-то проклятие: загадочные болезни уносили кур, коровы и овцы чахли и гибли. На всё легла тень смерти. Царила необычная тишина. Куда исчезли птицы? Деревья на улицах пожелтели и завяли. В водосточных желобках, в канавах и между черепицами крыш можно было найти местами крупицы какого-то белого порошка, он, словно снег, запорошил несколько недель назад крыши, траву, поля и реки”. Такой “сказкой из будущего” начинается знаменитая книга американской писательницы – биолога Рейчел Корсон “Безмолвная весна” вышедшая в 1962 г. Своей книгой Корсон привлекала внимание общественности к воздействию на окружающую среду современной химии. Эту главу, мрачную фантазию, Корсон закончила словами “Такого города в действительности не существует.

Но не прошло и 15 лет, как он появился. Это случилось 10 июля 1976 года. В одном из городов Италии произошёл взрыв на химическом заводе, о котором большинство работающих знали только то, что здесь делают сырьё для производства дезодорантов. Из котла вырвалось облако дыма, вскоре покрывшего окрестности предприятия, словно белой вуалью. Это был один из самых страшных ядов, какие только известны химикам. Его научное название 2,3,7,8 тетрахлор-дибензодиоксин (ТХДД). Это вещество в 67 раз ядовитее цианистого калия и в 500 раз стрихнина. Вы можете представить, к каким последствиям провела эта авария.

Список таких катастроф можно перечислять и перечислять.

Учитель: Итак, в ночь с 25 на 26 апреля 1986 г. в 1 час 23 минуты на четвёртым реактором ЧАЭС ночную тьму разорвало пламя. Произошла катастрофа на Чернобыльской Атомной электростанции.

Чернобыль... И сколько бы не прошло лет, всё равно это слово несёт скорбь и боль, которая не пройдёт.

Защита проекта № 4: Как это было?

Чернобыльская Атомная Электростанция расположена на севере Украины, в месте впадения реки Припять в Днепр. Строительство начато в 1976 году. Всего было построено 4 блока по 1000 МВт каждый. Авария на четвертом блоке ЧАЭС 26 апреля 1986 года произошла не во время нормального функционирования реактора. Это случилось во время эксперимента по изучению резервов безопасности реактора в различных ситуациях. Эксперимент намечалось проводить при пониженной мощности реактора. Эксперимент совпал с плановым гашением реактора. Обычно реакторы не только вырабатывают электроэнергию, но и потребляют ее для работы насосов системы охлаждения. Эта энергия берется из обычной электросети. Если же нормальное электроснабжение нарушается, то возможно переключение части вырабатываемой атомным реактором электроэнергии на нужды системы охлаждения реактора. Однако если действующий реактор не вырабатывает электроэнергию, такое происходит в процессе гашения реактора, то необходим внешний автономный источник питания

- генератор. На запуск генератора требуется некоторое время, поэтому он не может обеспечить реактор необходимой электроэнергией сразу. Во время эксперимента на четвертом блоке ЧАЭС намеревались показать, что мощности электрического тока, вырабатываемого вращающимися по инерции турбинами после гашения реактора, достаточно для питания насосов охлаждения до включения дизельных генераторов. Ожидалось, что насосы обеспечат циркуляцию охладителя, достаточную для обеспечения безопасности реактора.

Как это было:

25.04. 1986.

01:06 Началось запланированное гашение реактора. Постепенное снижение тепловой мощности реактора. (При нормальной работе тепловая мощность реактора составляет З2ООМВт).

03:47 Снижение мощности реактора прервано на 1600 МВт.

14:00 Аварийная система охлаждения была отключена. Это входило в программу эксперимента. Это было сделано, чтобы препятствовать прерыванию эксперимента. Это действие непосредственно не привело к аварии, но если бы аварийная система охлаждения не была отключена, возможно, последствия не были бы такими тяжелыми. 14:00 Намечалось дальнейшее снижение мощности. Однако диспетчер электросети Киева попросил оператора реактора продолжить выработку электроэнергии, чтобы удовлетворить потребности города в электроэнергии. Поэтому мощность реактора была оставлена на 1600 МВт. Эксперимент был задержан, а сначала его намеревались провести в течение одной смены.

23:10 Было рекомендовано продолжить снижение мощности.

24:00 Конец смены.

26.04.1986.

00:05 Мощность реактора была уменьшена до 720 МВт. Продолжалось снижение мощности. Теперь доказано, что безопасное управление реактором в той ситуации было возможно на 700 МВт, т.к. иначе “пустотный” коэффициент реактора становится положительным.

00:28 Мощность реактора снижена до 500 МВт. Управление было переключено на авторегулирующуюся систему. Но тут либо оператор не дал сигнал удержания реактора на заданной мощности, либо система не отреагировала на этот сигнал, но внезапно мощность реактора упала до 30 МВт.

00:32(примерно) В ответ оператор стал поднимать управляющие стержни, пытаясь восстановить мощность реактора. В соответствии с Требованиями по технике безопасности оператор должен был согласовать свои действия с главным инженером, если эффективное число поднимаемых стержней больше 26.

Как показывают сегодняшние расчеты, в тот момент требовалось поднять меньшее число управляющих стержней.

01:00 Мощность реактора возросла до 200 МВт.

01:03 Был подключен дополнительный насос к левому циклу охлаждающей системы, чтобы увеличить циркуляцию воды через реактор. Это входило в планы эксперимента. 01:07 Был подключен дополнительный насос к правому циклу охлаждающей системы (тоже по плану эксперимента). Подключение дополнительных насосов вызвало ускорение охлаждения реактора. Это также привело к уменьшению уровня воды в пароразделителе.

01:15 Автоматическая система управления пароразделителем была отключена оператором, чтобы продолжить действия с реактором.

01:18 Оператор увеличил ток воды, пытаясь решить проблемы в системе охлаждения.

01:19 Еще несколько управляющих стержней выдвинуто, чтобы увеличить мощность реактора и поднять температуру и давление в пароразделителе.

Правила эксплуатации требовали, чтобы как минимум 15 управляющих стержней все время оставались в активной зоне реактора. Предполагается, что в тот момент в активной зоне уже оставалось всего 8 управляющих стержней. Однако в активной зоне оставались автоматически управляемые стержни, это позволяло увеличить эффективное число управляющих стержней в активной зоне реактора.

01:21:40 Оператор уменьшил ток воды через реактор до нормального, чтобы восстановить уровень воды в пароразделителе, при этом уменьшилось охлаждение активной зоны реактора.

01:22:10 В активной зоне начал образовываться пар (закипела охлаждающая реактор вода).

01:22:45 данные, полученные оператором, сигнализировали об опасности, но создавали впечатление, что реактор все еще оставался в устойчивом состоянии. 01:23:04. Закрыли клапаны турбин. Турбины все еще вращались по инерции. Это, собственно, и было началом эксперимента.

01:23:10 Автоматически управляемые стержни были удалены из активной зоны. Стержни поднимались, примерно, 10 сек. Это была нормальная реакция, чтобы скомпенсировать уменьшение реактивности, последовавшее за закрытием клапанов турбины. Обычно уменьшение реактивности вызывается увеличением давления в охлаждающей системе. Это должно было привести к уменьшению пара в активной зоне. Однако ожидаемого уменьшения пара не последовало, т.к. ток воды через активную зону был мал.

01:23:21 Парообразование достигло такой точки, когда из-за собственного положительного “пустотного” коэффициента дальнейшее парообразование приводит к быстрому увеличению тепловой мощности реактора.

01:23:35 Началось неконтролируемое образование пара в активной зоне.

01:23:40 Оператор нажал кнопку “Авария” (АЪ5). Управляющие стержни начали входить сверху активной зоны. При этом центр реактивности переместился вниз активной зоны.

01:23:44 Мощность реактора резко увеличилась и примерно в 100 раз превысила проектную.

01:23:45 ТВЭЛЫ начали разрушаться. В топливных каналах создалось высокое давление.

01:23:49 Топливные каналы стали разрушаться.

01:24 Последовало два взрыва. Первый - из-за гремучей смеси, образовавшейся в результате разложения водяного пара. Второй был вызван расширением паров топлива. Взрывы выбросили сваи крыши четвертого блока. В реактор проник воздух. Воздух реагировал с графитовыми стержнями, образуя оксид углерода II (угарный газ). Этот газ вспыхнул, начался пожар. Кровля машинного зала сделана из материалов, которые легко воспламеняются. 8 из 140 тонн ядерного топлива, содержащих плутоний и другие, чрезвычайно радиоактивные материалы (продукты деления), а также осколки графитового замедлителя, тоже радиоактивные, были выброшены взрывом в атмосферу. Кроме того, пары радиоактивных изотопов йода и цезия были выброшены не только во время взрыва, но и распространялись во время пожара. В результате аварии была полностью разрушена активная зона реактора, повреждено реакторное отделение, деаэраторная этажерка, машинный зал и ряд других сооружений.
Мы помним, чтобы жить.

Защита проекта № 5: Надо это знать!

Кислотный дождь. Термин “кислотные дожди” ввел английский химик А. Смит более чем 100 лет назад. Стремясь к сиюминутной выгоде, человек резко изменил состав дождевых и снеговых вод и нанес этим большой ущерб всей биосфере.

Так, еще 200 лет назад дождевая и снеговая вода была практически нейтральной с рН =7. Дождевая вода считается кислой, если ее рН меньше или равен 5. В настоящее время дождевая и снеговая вода часто представляет собой слабый раствор серной, азотной кислот, предшественниками которых были диоксиды серы и азота.

Мировой рекорд по выпадению кислотного дождя пока принадлежит шотландскому городу Питлохри, где 10 апреля 1974 г. выпал дождь с рН = 2,4! Это уже что-то вроде столового уксуса.

Серная и азотная кислоты, содержащиеся в атмосферных осадках, губительно действуют на экосистемы. Кислотные осадки разрушают почву: снижают ее продуктивность, сокращают поступление питательных веществ, изменяют состав почвенных микроорганизмов. Они вызывают коррозию, самопроизвольное разрушение памятников культуры. Исторические памятники, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Например, гибнут Парфенон в Афинах, мраморная колонна Траяна в Риме.

В кислотной среде не могут развиваться большинство микроорганизмов, населяющих почву, гибнут в водоемах ценные виды промысловых рыб, исчезает уникальная растительность, происходит интенсивная миграция многих химических элементов. Особенно чувствительны к повышенной кислотности деревья хвойных пород. В местностях, где химические заводы выбрасывают в атмосферу кислотные оксиды, хвоя деревьев приобретает желтый цвет и быстро опадает, а порой и гибнут деревья. Если у воды озер рН меньше 4,5, то там вымирают все живые организмы и развиваются анаэробные процессы с выделением метана и сероводорода.

Какую же опасность представляют сернистый газ и кислотные дожди для человека? Диоксид серы раздражает кожу и слизистые оболочки, в высоких концентрациях и в присутствии пыли он приводит к нарушениям дыхательной деятельности, появлению боли в груди. Кислотные дожди постепенно загрязняют водоемы ионами тяжелых металлов, таких, как ртуть, свинец, кадмий. Кислоты вытесняют металлы из горных пород, и через почву ионы металлов мигрируют в водоемы. Последствия — тяжелейшие отравления людей.

Парниковый эффект.

Что же такое “парниковый эффект?”

Вы, наверное, не раз видели на огородах или дачных участках сооружения, покрытые стеклом или прозрачной плёнкой. Да, это теплицы, в которых дозревают овощи даже в холодное время года. Достигается это благодаря теплу, которое аккумулируется в результате проникновения в теплицу солнечных лучей и удерживается благодаря защитным особенностям стеклянной крыши.

Так вот сегодня наша Земля стала похожа на гигантский парник в космосе. Роль плёнки или стекла, которое используется человеком для сбережения тепла в рукотворном парнике, на планете выполняют газы, которые нагромождаются в атмосфере. Солнечное тепло, достигая поверхности Земли, удерживается благодаря этим газам и создаёт самые лучшие тепловые условия для жизни. Но, к сожаленью, деятельность человека нарушает природное равновесие в атмосфере. Излишек углекислого газа от сжигания угля, нефти и природного газа накапливается в атмосфере и удерживает много тепла. Вырубка лесов ещё больше обостряет. Деревья используют углекислоту в фотосинтезе для своего роста. Но, когда деревья гниют или сгорают, углекислота снова возвращается в атмосферу. Учёные считают, что если темпы скопления её в атмосфере сохранятся такими же до 2070 г., это обусловит повышение среднемировой температуры на 3⁰С. Самое большое потепление произойдёт на полюсах. От таяния льдов значительно повысится уровень Мирового океана (на 50-100 см, а до конца XХI на 2 см)

Будут затоплены значительные площади Земли, исчезнут под волнами коралловые острова в тропиках. Будут уничтожены значительные лесные массивы, а в результате их разложения и горения в атмосферу выйдут дополнительные порции углекислого газа, что поспособствует ещё большему потеплению.

Озоновые дыры в атмосфере.

В последнее время у всех на слуху словосочетание “озоновые дыры”. Что же это за явление? Учёные утверждают, что жизнь на Земле появилась только тогда, когда нашу планету окутывал слой озона, который защитил её от губительного ультрафиолетового излучения.

Что же такое озон? В чём же его сила как спасителя жизни на Земле?

Озон - разновидность кислорода, его химическая формула О₃. Образовывается он в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения. Солнца на молекулы кислорода /О + О₂ О₃/ и впитывает те солнечные лучи, которые являются губительными для живых организмов.

Озоновый слой образовался над поверхностью Земли достаточно давно, 570-400 млн. лет назад на высоте от 10 до 50 км. Максимальное количество озона наблюдается на высоте 20-25 км. Количество этого газа в атмосфере определяется балансом химических реакций.

Интерес к этой проблеме появился в начале 70-х г.г., когда почти одновременно в научных журналах были опубликованы статьи американского учёного Г. Джонстона и немецкого ученого П. Крутцена. Тема обеих статей была одинаковой – угроза озоновому слою от хозяйственной деятельности человека. А уже в 1985 г. мир облетело сообщение про возникновение “озоновых дыр” - новой глобальной проблемы. Английский учёный Дж. Фарман писал, что над Антарктидой систематически уменьшается содержание озона. Доказательством этому служили наблюдения, которые проводились на английской антарктической станции Хайлли – Бей. Учёные исследовали, что с каждой весной количество озона над шестым континентом уменьшается в 2 раза. Очень вероятно, что защитное озоновое “покрывало” через определённое время может исчезнуть. И тогда ультрафиолетовые лучи превратят Землю в мёртвую планету.

Каковы же причины появления “озоновых дыр”? Дать ответ на этот вопрос сегодня нелегко. Ряд учёных считают, что виноваты в этом люди, их хозяйственная деятельность, других видят причину в природных циклах. По их мнению, эти явления были всегда, просто их раньше не замечали. Хотя все соглашаются в одном, что озон разрушают фреоны. А фреон создаётся и человеком, и природой.

Учитель: остановимся на следующих фактах:

В докладе Международной комиссии по проблемам экологии, созданной 1987 году, отмечалось, что многие структуры различных стран могут быть серьёзно нарушены в результате потепления климата планеты.

За последние 100 лет в атмосферу выделено около 400 млд. т оксида углерода (IУ); его концентрация в атмосфере возросла на 18%. За год в атмосферу выбрасывается более 200 млн. т оксида углерода (II), более 50 млн. т оксидов азота. За 8 часов полёта авиалайнера потребляется 50- 70т. кислорода, т.е. количество, которое вырабатывается за то же время 25-50 тыс. га леса.

В больших городах основным поставщиком СО с атмосферу является автомобильный транспорт.

Подсчитано, что в высокоразвитых странах на хозяйственные нужды человек тратит ещё на 10-16% больше кислорода, чем его возникает в результате фотосинтеза растений, в крупных городах возникает дефицит 0₂.

Каждый год от загрязнения гибнет, например, во Франции около 400 деревьев, 30 тыс. травянистых растений, 8 тыс. молодняка, 800 взрослых животных (диких и домашних), размножение снижается на 35%.

За полтора месяца плавания экипажем 46 человек за борт выброшено 5000 пустых консервных банок, 320 картонных коробок, 5 бочек и не поддающаяся никакому подсчёту масса пищевых и других отходов.

В мире на протяжении года с продуктами сгорания выбрасывается в атмосферу больше, чем 300 млн. т оксидов углерода, 50 млн. т углеводородов, 50 млн. т оксидов азота, 150 млн. т оксидов серы, 350 тыс. т соединений свинца.

Стены Лувра в нынешнее время разрушаются на 13 мм в год, это значит в 100 раз быстрей, чем в начале ХХ века.

В апреле 2005 г. в Севастополе на конференции по Чёрному морю стало известно, что на 78% сократились колонии мидий, на 90% устриц, почти исчезли скумбрия, пеламида, луфарь и в сто раз стало меньше кефали.

Природа как бы попятилась к простейшим — в 1000 раз больше стало в воде ноктилюки, планктона, засорившего Чёрное море.

Защита проекта № 6: Основные загрязнители природной среды в России.

Геологическая ситуация в России на самом деле очень сложная (карта России – экологические проблемы).

Выделили основные проблемы:

• высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха вследствие неконтролируемых промышленных выбросов.
• наши реки и водохранилища по составу химических веществ в недалёком будущем могут превратиться в демонстрационную таблицу элементов Д.И. Менделеева;
• нарушение равновесия в верхних зонах литосферы из-за проведения горных работ, промышленных и городских застроек привело к активации неблагоприятных физико-географических процессов;
• существенно изменилось качество грунтов, снизилось их плодородие, увеличилось загрязнение;
• наибольшего вреда природной среде принесла катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая нарушила экологическое равновесие, что вызвало болезни и смерти людей.

Основными загрязнителями атмосферы являются предприятия таких отраслей:

• металлургическая -30,7%
• электроэнергетика -28,9%
• угольная -17,2%
• нефтехимическая -5%

Кроме промышленных предприятий атмосферу загрязняет ещё и автотранспорт.

По данным Центра наблюдений за состоянием окружающей среды, ежегодно на каждого россиянина приходится более чем 200 кг загрязнителей атмосферного воздуха.

Кроме того, значительная часть населения страны употребляет некачественную питьевую воду. Последние аварии на предприятиях привели к гибели рыбы. Реки несут отравленные воды в моря, побережья которых являются важными рекреационными зонами.

Жить можно, дышать сложно.

В большинстве городов воздух насыщен не столько ароматами, сколько смрадом выхлопных газов оксида азота, окиси углерода, сажи, сернистого ангидрида, бенз(а)пирена — канцерогена первого класса опасности!

До сих пор остаются не установленными причины массового заболевания токсикорденией. Медики предполагают в данной ситуации воздействие химических факторов. Загрязнение окружающей среды привело к возникновению новых острых и хронических болезней. Чем больше появляются новых ксеноиботиков (чужеродных для организма человека веществ), тем чаще возникает новые заболевания. Миру уже известна группа “японских” экологических болезней, стимулами которых стали метилртуть (болезнь Минамата), двуокись серы (Иоккаитская астма), соединения кадмия (болезнь итай-итай), полихлолированные фенилы (болезнь ЮШО).

Химические болезни — новая огромная группа заболеваний многие, из которых еще неизвестны. Любые ксенобиотики, попадая в организм, могут включаться в обмен веществ и проводить к более или менее тяжёлым последствиям.

Экологическая патология человека может быть, во-первых, явная, и, во-вторых, скрытая (когда воздействуют минимальные дозы каких либо химических элементов или их соединений, которые, накапливаясь в организме, вызывают определенную реакцию, но заболевания еще нет). Иными словами, есть явно выраженная химическая болезнь и химическая патология, которая развивается у многих в связи с резкой химизацией окружающей среды, продуктов питания, профессиональных и бытовых воздействий.

По статистическим данным, ежегодно в мире вырабатывается несколько тысяч новых химических соединений, которые могут негативно воздействовать на здоровье человека.

Учитель: Загрязнение атмосферного воздуха и гранично-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе.

Пробуждение экологического сознания неразрывно связано с осознанием человеком своей роли на Земле.

В условиях технического прогресса, создав и используя мощную техническую базу, человек получил власть над природой, но не приобрёл чувства ответственности. Техногенное господство человека на планете привело к возникновению экологического кризиса. Но антропогенный фактор среды способен не только разрушать, но и восстанавливать целостность биосферы. Для этого общество и каждый человек должны обладать экологическим сознанием и экологическим мышлением. Первое включает экологические знания, умения и стремление их применять. Второе – глубокое, научное обоснованное понимание взаимного влияние человека и окружающей его среды, способствовать анализировать факты, выявлять причинно-следственные связи и принимать соответствующие решения.

Экологическое явление должно стать основой рационального природопользования. Но оно должно не быть тормозом прогрессу, а постоянно сопутствовать решению народнохозяйственных проблем как определяющий фактор.

Сегодня установлены жёсткие нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воде и воздухе. На многих заводах введена должность инженер по охране окружающей среды.

Химическая промышленность занимает четвёртое место среди отраслей, загрязняющих окружающую среду, т.е.:

1. Топливная энергетика.
2. Цветная и чёрная металлургия.
3. Автомобильный транспорт.

В тоже время без продукции химических предприятий невозможно осуществить природоохранные мероприятия. Именно химическая промышленность производит различные реагенты, без которых нельзя очистить воду, ни выполнить новые технологические схемы.

Интерактивная доска (слайд, работа в тетрадях).

Таблица 1
Источники и виды загрязнения атмосферного воздуха

Под граничной допустимой концентрацией (ГДК) химических веществ в воздухе, воде, почве понимают такую концентрацию, которая не оказывает на человека прямого или косвенного влияния, не снижает его трудоспособности, не сказывается отрицательно на самочувствии.

Таблица 2
Гранично-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе

Итак, ребята мы получили ответ на поставленные вопросы в самом начале урока? (идёт диалог).

Дискуссия “Химия - основная сила в борьбе за чистоту природы”.

Итог урока :работа в группах (класс делится на 3 группы), творческие задания.

Обсуждение творческих работ.

Результат работы по творческому заданию одной из групп

(автор стихотворения ученица 11-Б класса Лютикова Анастасия)

Пусть красота спасает мир,
Пусть вечен будет солнца свет
Для нас природа – наш кумир
Верните ей природный цвет!
Красота спасёт мир, спасите красоту!

Заключительное слово учителя:

В одном мгновенье видеть вечность,
Огромный мир – в зерне песка.
В единой горсти – бесконечность
И небо – в чашечке цветка.
Уильем Блейк

Человек рождается на свет,
Чтоб творить, дерзать – и не иначе,
Чтоб оставить в жизни добрый след
И решить все трудные задачи.
Человек рождается на свет...
Для чего? Ищите свой ответ!