ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ: ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ естественно - научной направленности объединение «Геоэкологический мониторинг» Центра естественно-научной и технологической направленности «Точка роста»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НИКОЛАЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ  ШКОЛА»

    РАССМОТРЕНО                                                                                      «УТВЕРЖДАЮ»

на педагогическом совете                                                                Директор МБОУ Николаевская СШ

 Пр.№ ______ от                                                                                             _________________

                                                                                                                            (  О.В. Муравьёва)

«___»____________  2021 г.                                                                  «___»______________ 2021 г.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ: ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ

естественно - научной направленности

объединение «Геоэкологический мониторинг»

Центра естественно-научной и технологической направленности

«Точка роста»

Возраст обучающихся: 13 – 17 лет  (7- 10 (11) класс)

Срок реализации программы: 2 года

             Программу составил:

                                                  учитель биологии и химии

                         Ю.А. Скиданова

п. Николаевка

2021 год

1. Пояснительная записка.

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Геоэкологический мониторинг» разработана на основании нормативно–правовых документов:

1. Федерального Закона «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 № 273-ФЗ (далее - Закон об образовании);

 2. Концепции развития дополнительного образования детей (Распоряжение Правительства РФ от 04.09.2014 г.№ 1726-р);

3. Приказа Министерства образования и науки РФ от 09.11.2018 г № 196 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности» с изменениями;

4. Методических рекомендаций по проектированию дополнительных общеобразовательных общеразвивающих программ (включая разноуровневые программы) Минобрнауки России от 18 ноября 2015 №09- 3242;

5. Постановления Главного государственного санитарного врача РФ от 28 сентября 2020 г. № 28 «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.364820 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи»;

6. Устава муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Николаевская средняя школа» (далее - школа) и иными локальными актами школы.

Дополнительная общеобразовательная программа «Геоэкологический мониторинг» (далее Программа) имеет естественно-научную направленность. Программа направлена на развитие познавательного интереса обучающихся, формирование научной картины мира на основе изучения процессов и явлений природы и экологически ответственного мировоззрения, необходимого для полноценного проявления интеллектуальных и творческих способностей личности в системе социальных отношений. Разработана для реализации в центрах естественно-научной и технологической направленности «Точка роста» и в других организациях, реализующих программы дополнительного образования.

Актуальность.

Сегодня, как никогда, перед человечеством стоит вопрос о необходимости изменения своего отношения к природе и обеспечения соответствующего воспитания и образования нового поколения. Концепция содержания экологического образования состоит в том, что в ее содержании кроме теоретических знаний предусмотрена реальная практико-ориентированная деятельность учащихся. Данный вид деятельности направлен на формирование таких приемов умственной деятельности, как анализ, синтез, сравнение, обобщение, установление причинно-следственных связей, прогнозирование и выбор операций для экологически целесообразного решения.

Педагогическая целесообразность:

В настоящее время под термином «экологический мониторинг» понимается система наблюдения, контроля, оценки, прогноза состояния окружающей среды и информационного обеспечения процесса подготовки и принятия управленческих решений.  В ходе реализации данной программы решаются проблемы взаимоотношений человека, природы, социума с полным осознанием их приоритетности.

Новизна:

Новизна данной программы дополнительного образования заключается в том, что геоэкологический мониторинг объединяет в себе экологический мониторинг с привязкой к определенной местности для прогностических мероприятий на конкретной территории в которой, проживают учащиеся (село, город, район, край).

Концепция программы направлена на формирование исследовательской деятельности учащихся по изучению геоэкологического состояния природных сред и экосистем, личностное и профессиональное самоопределение.

Одной из эффективных форм работы по изучению экологии является междисциплинарная исследовательская деятельность, в ходе которой происходит непосредственное общение обучающихся с природой, приобретаются навыки организации, постановки и проведения научного эксперимента, развивитие наблюдательности, пробуждение интереса к изучению родного края. Помимо практических навыков формируется естественно-научная грамотность учащихся, а также элементы глобальных компетенций.

Проведение исследований по программе школьного геоэкологического мониторинга позволит приобщить большое количество школьников разных возрастов к изучению своей местности, даст возможность формировать у учащихся более глубокие знания по общим, региональным и локальным экологическим проблемам, углубить и закрепить знания по естественно - научным предметам. 

Исследовательская деятельность в рамках геоэкологического мониторинга вызывает у учащихся чувство сопричастности за судьбу природных объектов, осознание значимости практической помощи природе родного края.

Цель программы: составление информационного портрета геоэкологической обстановки села, города, района, края для определения степени экологических рисков под влиянием естественных и антропогенных факторов.

Задачи:

1. Развитие у учащихся интереса к научным исследованиям через приобретение навыков организации, постановки и проведения научного эксперимента.

2.Освоение методик по изучению экосистем.

3. Овладение учащимися знаний в области ООПТ и основных законов по охране природы.

4. Исследование экологического состояния определенной территории и его окрестностей.

5.Развитие наблюдательности, пробуждение интереса к изучению родного края.

6.Установление причинно-следственных связей, прогнозирование и выбор операций для экологически целесообразного решения по вопросам улучшения экологического качества окружающей среды.

7.Формирование готовности обучающихся к социальному взаимодействию и

активной гражданской позиции в отношении защиты и сохранения природы родного края.

       Программа «Геоэкологический мониторинг»

1.      Предназначена для учащихся 7- 10 (11) классов.

2.      Состав детской группы: преимущественно постоянный.

3.      Набор в группу детей не предполагает конкурсного отбора.

4.      Программа предполагает проведение занятий с применением разнообразных форм и методов работы (теоретические и практические занятия, полевые практикумы, экскурсии, исследовательские и социальные проекты, природоохранные акции, экологические игры).

Одним из принципов программы является сочетание теоретической экологической подготовки учащихся с исследованиями в окружающей среде (не менее 50% учебных занятий должно проводиться за пределами школьных учебных кабинетов). Экологическое образование не может осуществляться без практических занятий, которые формируют у детей умения работы в группе, коллективе, правильного сбора, обработки и анализа полученных данных, формулирования выводов и прогнозирования развития экологических ситуаций.

Режим занятий:

Данная программа рассчитана на 2 года обучения из расчета 72 часа в первый год обучения и 72 часа во второй год обучения из расчета одно занятие в неделю продолжительностью 2 часа.

Практическая значимость:

Данная программа является логическим продолжением программ «Юный эколог» для учащихся начальной школы и «Эколого-био-географические особенности Камчатского края» для учащихся 5-6 классов. Исследовательская работа школьников в рамках программы «Геоэкологический мониторинг» строится на выполнении определенных экологических проектов, в том числе и с использованием цифрового оборудования.  Учащиеся самостоятельно выполняют проект в «малых группах» или индивидуально. Группа или ученик самостоятельно выбирает тему проекта и проводит исследования на определенной территории. Выполненный проект содержит систему заданий, ориентированных на изучение различных компонентов экосистемы: рельефа местности, почвы, воды, воздуха, растительности и животного мира, антропогенной нагрузки др.

По результатам проведенных исследований составляется комплексный аналитический отчет состояния окружающей среды для решения теоретических и практических задач с учетом современных реальностей жизни. Представление полученных данных проводится через проведение конференций, деловых игр, практических акций по улучшению состояния окружающей среды: уборки мусора, расчистки родников, посадки деревьев.

Итогом изучения курса является презентация проектов на школьной конференции или участие в конкурсах и олимпиадах по соответствующим направлениям.

Отличительные особенности программы заключаются в том, что при ее освоении у обучающихся развивается естественно-научная, математическая, информационная грамотность, формируется критическое и креативное мышление, совершенствуются навыки экспериментальной работы естественно-научной направленности, а также для практической отработки учебного материала по учебным предметам «Физика», «Химия», «Биология», «Экология», «География» .

Ожидаемые результаты:

1.      Овладение основами методики организации постановки и проведения научного эксперимента.

2.      Прочность усвоения навыков исследовательской деятельности через определение направления исследования, постановку проблемы, выдвижение гипотезы и нахождение реальных эффективных способов ее подтверждения или опровержения.

3.      Глубокое понимание взаимосвязи объектов и явлений в природе с особенностями быта, традиций, культуры населения своей местности.

4.      Понимание и применение на практике знаний основных законов по охране природы.

5.      Привитие любви к родному краю, формирование бережного отношения к природе, готовность учащихся принимать участие в природоохранной и экопросветительской деятельности.

6.      Разработка собственных продуктов (плакатов, инфографик, конспектов занятий, дидактических игр и др.)

7.      Участие в конкурсах и конференциях различного уровня.

Требования к уровню подготовки учащихся.
Учащиеся должны знать:

1.      Понятия: экология, окружающая природная среда, охрана природы, экологический мониторинг, экологические проблемы, геоинформационные системы, климат, картография, исследование, эксперимент.

2.      Особенности экологического состояния природы Камчатского края, Елизовского района и п. Николаевка. Источники загрязнения окружающей среды. Их естественные причины и антропогенные факторы, влияющие на ее состояние.

3.      Проблемы и пути решения улучшения окружающей среды.

4.      Методы исследования природных сред и объектов. Правила личного поведения в природе.

5.      Особо охраняемые природные территории Камчатского края и Елизовского района.

6.      Минимум теоретических знаний по предметам биология, география, химия, экология.

Учащиеся должны уметь:

1.      Оценивать экологическое состояние природных объектов и экосистем своей местности.

2.      Выявлять формы воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду.

3.      Прогнозировать улучшение, восстановление, применение мер по охране природы родного края.

4.      Участвовать в пропаганде экологических знаний и экологически целесообразной деятельности по улучшению окружающей среды своей местности.

5.       Строго соблюдать правила поведения в природе.

Оценивание и отслеживание достижения результатов обучения детей по данной программе может проходить через участие школьников в конкурсах   исследовательской и проектной деятельности, олимпиадах, выставках и т.д.

2. Учебно-тематический план дополнительной общеобразовательной программы

Тема занятий	Всего часов	Теоретическая часть	Практическая часть	Экскурсии
Введение. Геоэкологический мониторинг. Его цели и задачи. Техника безопасности при проведении занятий.	2	1	1
Тема 1. Оснащение экологического практикума.	4	2	2
Тема 2. Физико-географическая характеристика объектов мониторинга.	6	2	2	2
Тема 3. Методы геоэкологического мониторинга.	6	3	3
Тема 4. Основы техники и методики проведения геоэкологических исследований	4	2	2
Тема 5. Цифровые технологии для геоэкологического мониторинга.	10	4	6
Тема 6. Методы мониторинга биологических объектов.	10	4	6
Тема 7. Методы мониторинга воздушной среды.	10	4	6
Тема 8. Экологическая оценка природных сред и объектов по программе геоэкомониторинга. Экологический практикум. Выполнение научно-исследовательских проектов.	18	6	12
Итоговое занятие по результатам первого года обучения	2		2
Итого часов за первый год обучения	72	28	42	2
Тема 9. Методы мониторинга почв.	10	4	6
Тема 10. Методы мониторинга водных объектов.	10	4	6
Тема11. Особо охраняемые природные территории. Законодательство в области охраны природы и ООПТ.	10	2	2	6
Тема 12. Экологическая оценка исследуемой территории. Выбор объектов геоэкомониторинга.	4	2	2
Тема 13. Экологическая оценка природных сред и объектов по программе геоэкомониторинга. Экологический практикум. Выполнение научно-исследовательских проектов.	26	6	10	10
Тема 14. Экологическое воспитание. Экологическое просвещение. Профессиональная ориентация в системе экологических наук и смежных областей деятельности человека и общества.	10	2	4	4
Итоговое занятие	2		2
Итого часов за два года обучения:	144	48	76	20

3. Содержание изучаемого курса дополнительной общеобразовательной программы

Введение. Геоэкологический мониторинг. Его цели и задачи. Техника безопасности при проведении занятий. Структура экологического мониторинга в школе. Требования к оформлению документации (экологических дневников). Выбор и характеристика объектов школьного геоэкомониторинга. Техника безопасности при работе в школьной лаборатории, лабораториях организаций–партнеров, правила поведения и основы техники безопасности на экскурсиях.

Тема 1. Оснащение экологического практикума.

Изучение лабораторного оборудования, расходных материалов и химических реактивов, возможностей школьной лаборатории. Сборка простейших лабораторных установок возможностями школьной лаборатории и подручными средствами. Оборудование для полевых исследований.

Тема 2. Физико-географическая характеристика объектов мониторинга. Географическое положение Елизовского района Камчатского края, п. Николаевка, микрорайона школы (работа с картами Google). План (карта) исследуемой территории. Мезо-и микрорельеф исследуемых территорий. Микроклимат. Почвы.

Практические работы: Описание географического положения территории. Составление плана микрорайона школы. Описание мезорельефа микрорайона школы. Проведение микроклиматических наблюдений (измерение температуры и в влажности) на территории микрорайона школы.

Экскурсия по территории населенного пункта с определением границ и объектов исследования. Посещение агрометеорологической станции с. Сосновка.

Тема 3. Методы геоэкологического мониторинга.

Исследовательская деятельность в системе геоэкологического мониторинга: теоретические исследования, прикладные, опытно-проблемные исследования. Особенности методов и средств оценки состояния окружающей среды. Этапы геоэкологического исследования.

Практические работы: Ведение дневника наблюдений.

Тема 4. Основы техники и методики проведения геоэкологических исследований

Методики геоэкологических исследований: исследование биологических объектов, водных, воздушных почвенных объектов. Методики отбора и пробоподготовки образцов исследования.

Практические работы: подбор оптимальных методик исследования с учетом эколого-географических особенностей изучаемой местности, а также исходя из возможностей и доступностей лабораторного оборудования.

Тема 5. Цифровые технологии для геоэкологического мониторинга.

Использование современных цифровых ресурсов и цифровых лабораторий для геоэкологического мониторинга. Возможности современной робототехники для геоэкомониторинговых исследований. Использование мультидатчиков цифровой лаборатории Releon Lite для геоэкомониторинговых исследований. Работа с ресурсами сайта https://eco.kamgov.ru/ - экологический мониторинг в Камчатском крае.

Практические работы: методика проведения измерений при помощи температурных датчиков, датчиков pH и электропроводности, датчика влажности почвы, датчиков освещенности и относительной влажности, датчика оптической плотности. Механизм работы датчиков в связке. Работа с сайтом https://www.inaturalist.org/ .

Тема 6. Методы мониторинга биологических объектов. Биоиндикационные методы. Регистрирующие и накапливающие биоиндикаторы. Физико-химические методы. Метод качественного анализа. Мониторинг лесного и прибрежного фитоценоза и зооценоза. Мониторинг флоры и фауны. Методы изучения флоры и фауны местности. Методика количественного учета птиц и расчета плотности их населения. Методика учета млекопитающих. Мониторинг зеленых насаждений населенных пунктов.

Практические работы: Описание растений на ключевом участке и описание жизненности растений и обилия видов. Кущение. Инвентаризация зеленых насаждений выбранных объектов. Учет и расчет их плотности заселения. Биотестирование воды с помощью дафний, определение фитотоксичности почв (по методике Рыбальского), физико-химическое апробирование воды.

Тема 7. Методы мониторинга воздушной среды. Биоиндикационные методы. Состав воздуха и его возможные загрязнители. Наблюдение за составом атмосферных осадков. Физико-химические методы изучения загрязнения воздуха.

Практические работы: Определение состояния хвои и листьев для оценки загрязнения атмосферы. Определение чистоты воздуха по лишайникам. Определение запыленности воздуха по листьям деревьев. Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки в районе автомобильных дорог.  Исследование снега как индикатора загрязнения окружающей среды. Измерение количества углекислого газа в помещении.

Тема 8.  Экологическая оценка природных сред и объектов по программе геоэкомониторинга. Экологический практикум. Выполнение научно-исследовательских проектов.

Определение тематики исследований. Подбор и анализ теоретического материала. Выполнение практикум ума по тематикам исследования. 

Итоговая школьная экологическая конференция

Круглый стол по теме «Результаты работы над исследовательскими проектами по итогам первого года обучения. Планы и перспективы».

Тема 9. Методы мониторинга почв. Влажность почвы, нормы содержания в почве органических и минеральных веществ, плодородие почвы. Растения- индикаторы плодородия почв. Растения – индикаторы залегания грунтовых вод. Растения – индикаторы кислотности почвы. Физико-химические методы исследования почв.

Практические работы: Определение влажности почвенного покрова, определение кислотности среды почвенной вытяжки, определение аммиачного азота, определение фосфора. Изучение видового состава и количества почвенных и надпочвенных беспозвоночных животных. Биоиндикация загрязнения почвы при помощи растений.  Приготовление почвенной вытяжки и качественное определение химических элементов в почве.  Определение антропогенных нарушений почвы.

Тема 10. Методы мониторинга водных объектов. Биоиндикация воды с использованием водорослей. Биоиндикация качества воды по животному населению. Оценка качества речных вод по биотическому индексу. Физико-химические методы изучения качества воды. Микробиологические методы изучения качества воды. Оценка качества воды для использования в целях питьевого и хозяйственно-бытового ресурса.

Практические работы: Определение биотического индекса водоемов по донным беспозвоночным. Изучение химических показателей воды. Физико- химическая и микробиологическая оценка проб воды.

Тема 11. Особо охраняемые природные территории. Законодательство в области охраны природы и ООПТ.

Понятие и виды ООПТ. ООПТ на территории Камчатского края. Законодательная система РФ по охране окружающей среды от нормативных документов федерального значения до нормативных документов местного значения.

Практические работы: классификация и сопоставление характеристик ООПТ, работа с АИС «Гарант» и «Консультант+».

Экскурсии: Вулканариум – музей вулканов Камчатки, Кроноцкий заповедник (виртуальная экскурсия), экскурсия в ООПТ Елизовского района.

Тема 12. Экологическая оценка исследуемой территории. Выбор объектов геоэкомониторинга. Экологическая оценка по статистическим показателям. Экологическая оценка по динамическим показателям. Выбор территории и объекта мониторинга и обоснование выбора. Изучение официальных документов Правительства Камчатского края «Доклад о состоянии окружающей среды в Камчатском крае» по отчетным годам. 

Практические работы: Выбор объектов полевых исследований (ключевых участков) и описание их параметров.

Тема 13. Экологическая оценка природных сред и объектов по программе мониторинга.

Мониторинг биоты (описание фитоценоза и фауны). Оценка степени загрязнения воздуха. Оценка степени загрязнения почв. Оценка степени загрязнения воды.

Практические работы: Практические работы выполняются в группах по плану работы над определенными проектами.

Экскурсии: Экскурсия и выполнение исследований в центре гигиены и эпидемиологии г.Елизово, экскурсия в лаборатории ФГБУ НИИСХ с.Сосновка.

Тема 14. Экологическое воспитание. Экологическое просвещение.  Профессиональная ориентация в системе экологических наук и смежных областей деятельности человека и общества.

Изучение профессий и профессиональных областей, связанных с изучаемыми предметными областями, знакомство с основами экологического воспитания и экологического просвещения.

Практические работы: разработка наглядного и дидактического материала, планов и конспектов занятий по экологическому просвещению, занятия с младшими школьниками, участие в экологических акциях.

Итоговая школьная экологическая конференция (представление результатов работы над исследовательскими проектами).

4. Методическое обеспечение.

Методики, используемые при выполнении научно-исследовательских экологических проектов.

1. Методика проведения геоботанических исследований.

Схема описания геоботанических особенностей территории зависит от конкретного ландшафта. Наиболее подробно и развернуто она дается для биогенных ландшафтов. В первую очередь указывается тип растительности:

1. Леса (лиственные, смешанные, хвойные);

2.  Степи (разнотравно-злаковые, дерновинно-злаковые и др.);

3. Лесостепи;

4. Луга (заболоченные, настоящие, остепенённые).

5. Болота.

Описание каждого типа ведется по разным схемам, причем оценка параметров приводится в баллах.

Для лесов указывается видовой состав и ярусность: отдельно характеризуются деревья I и II яруса, кустарники, травяной ярус, наличие мохового и лишайникового покрова, подстилка. Отмечается сомкнутость крон (СК). При этом оперируют следующими градациями: СК 20-30 % ─ редкий лес, солнечные лучи проникают; 40-50 % ─ светлый лес до травяного яруса; 80-90 % ─ темный, влажный лес, травяной покров почти не развит.

Оценка густоты кустарникового яруса (Г) ведется в баллах:

– одиночные кустарники (редкий подрост деревьев ─ доминант) ─ 1 балл;

– кустарники группами, но сплошных зарослей нет ─ 2 балла;

– плотная, труднопроходимая стена кустарников и подроста деревьев ─ 3 балла.

В баллах характеризуется и проективное покрытие (ПП) травяного яруса лесов, степей и лугов:

– несомкнутый травяной покров, единичные растения ─ 5-10 %, ─ 1 балл;

– растения довольно близко располагаются друг от друга, но между ними значительные расстояния. Площадь развития растений ─ 20-25 %, ─ 2 балла;

– растения близко находятся друг около друга, образуя сомкнутый покров, но видны дыры ─ 30-50 %, ─ 3 балла;

– растения образуют “ажурный” сомкнутый покров 60-70 %, ─ 4 балла;

– растения образуют плотный многоярусный покров (влажный луг, разнотравно-типчаково-ковыльная степь) 100 %, ─ 5 баллов.

В описание лугов и степей входит состав разнотравья (в %), высота травостоя, ПП. Характеристика лесостепи сочетает признаки вышеперечисленных ландшафтов и дополняется процентным соотношением деревьев и степной растительности.

Наконец, вне зависимости от типа растительности, отмечается ее санитарное состояние (СС) и антропогенное воздействие на растительный покров (АВ). СС оценивается в баллах:

– наличие валежника (почти разложившийся, покрытый лишайником, мхом, грибами или свежесваленные деревья) ─ 1 балл;

– сухостой: а) сухие верхушки, б) сухие отдельные деревья, в) сухие группы деревьев) ─ 2 балла;

– повреждения листвы: а) высыхание, б) пятнистость, в) скручивание листьев, г) хлороз, д) уничтожение листвы личинками насекомых) ─ 3 балла;

– наличие нехарактерных для растений утолщений: а) на стволах, б) на ветвях) ─ 5 баллов.

Кроме того, указываются размеры участка с плохим состоянием растительности. Характеризуются видимые изменения всех составных частей ландшафта. Указывается возможная причина плохого санитарного состояния.

Обилие обычно отмечается по шкале О. Друде:

сорз (copiosae - очень обильно) — растения почти сплошь закрывают почву; проективное покрытие 70-90 %;

сор2 (обильно) - растений много, перекрытия нет; проективное покрытие 70 -50 %;

сор1 (довольно обильно) - растений значительно меньше; проективное покрытие 50 - 30%;

sp (sparsae - рассеянно, в небольшом количестве) - растение приходится искать; проективное покрытие 30-10 %;

sol (solitariae - единично) - растения обнаруживаются при тщательном осмотре площади; проективное покрытие менее 10 %;

un (unikum - единственный экземпляр) - на всей площади обнаружено лишь одно растение данного вида.

2. Качественное определение химических элементов в почве.

Качественный химический анализ почвенного раствора является одним из простых и доступных методов обнаружения «нежелательных элементов».

Анализ водной вытяжки почв описан русским ученым Н. Комовым (1788 г.), а с конца ХIХ века он используется как основной метод для определения степени и характера засоленности почв и решения других практических задач. В лаборатории для получения водной вытяжки используют дистиллированную воду.

1. Образцы почвы были взяты с глубины 5 см, сложены в три разных полиэтиленовых пакета. Каждая проба была перемешана, высушена на воздухе в течение 7 дней, удалены из почвенных смесей листья, корни и камни, измельчены все комки до размеров 2-3 мм в диаметре и пересыпаны в бумажные пакеты с этикетками.

2. Для приготовления водной вытяжки на весах отмерялось по 50 г почвы из каждого пакета. В каждый из трех стаканов с образцами почв добавлялось по 125 мл дистиллированной воды, до соотношения почва: вода - 1:2,5. Смесь в каждом стакане тщательно перемешивалась в течение 4 минут, затем суспензия была отфильтрована через бумажный фильтр.

Ионы свинца.   Для обнаружения ионов свинца в почвенных образцах использовался метод капельного анализа. На рабочем столе выкладываются три предметных стекла. На отдельные стекла наносится по 1 капле каждой вытяжки. Затем к каждой капле вытяжки добавляется по капле реагента KI. На всех пластинках не было обнаружено видимых изменений (выпадение осадка в виде желтых хлопьев). Следовательно, во всех трех пробах качественные реакции на свинец дали отрицательный результат.

 Хлорид-ионы обнаруживают с помощью 2%-ного раствора нитрата серебра АgNО₃, путем добавления нескольких капель. В результате взаимодействия ионов хлора с ионами серебра выпадает белый творожистый осадок. Помутнение будет тем значительнее, чем больше концентрация хлорид-ионов в воде.

 Карбонат-ионы.  Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO₂ выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.

Железо (III). В две пробирки внести по 3мл вытяжки. В пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K₃[Fe(CN)₆)]. Появившееся красное окрашивание в пробирке свидетельствует о наличии в почве соединений железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.

Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%-ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

Методики ГОСТ изучения почвы.

ГОСТ 28268-89 Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого увядания растений;

ГОСТ Р 54650-2011 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации Цинао;

ГОСТ26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО;

Определение аммонийного азота по методике определения питательных элементов NPK.

3. Методика биоиндикации загрязнения воздуха по листьям древесных растений

Существует несколько способов измерения площади листьев. По методике М.С. Миллера– это весовой метод, при помощи светочувствительной бумаги, подсчета квадратиков на миллиметровой бумаге, планиметрический. Модификацией данного метода является разработка Л.В. Дорогань, где предварительно для древесной породы определяется переводной коэффициент, а затем, путем измерения длины и ширины производят массовые вычисления листьев. Это значительно ускоряет работу при больших выборках, что необходимо при выполнении дипломных и научных работ, когда в измерение включается большое количество образцов.

Оборудование, материалы:

1)                       Писчая бумага

2)                       Ножницы

3)                       Линейка

4)                       Весы торсионные, или аптекарские, с разновесами.

5)                       Листья древесных растений с простой и небольшой листовой пластинкой: Липы, клена, березы или тополя.

Ход работы:

Во время экскурсии (ее разумнее проводить в сентябре - начале октября) срезают нужное количество листьев каждой древесной породы, с деревьев, растущих в разных условиях, затем складывают в пакеты и относят в лабораторию.

Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для этого берут бумагу, лучше в клеточку и очерчивают квадрат, равный длине и ширине, а затем аккуратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бумаги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и так же взвешивают.

Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам 1 и 2.

Где:

Ø K – Переводной коэффициент

Ø S – Площадь листа (л), или квадрата бумаги (кв).

Ø P – Масса квадрата бумаги, или листа

Вычисление коэффициента производится на основании средних факторов (6- 7 листьев). Таким же расчетом он устанавливается отдельно для каждого вида растений.

Затем измеряют длину (А) и ширину (В) и умножают на переводной коэффициент (К) (формула 3):

Получаем ряд значений изменчивости площади листьев для каждой древесной породы в разных экологических условиях.

Для каждого ряда вычисляют среднеарифметические величины, сравнивают между собой.

В случаях большой выборки строят вариационные кривые, сравнивают между собой.

При сборе материала для биоиндикационных исследований следует учитывать следующие правила:

В качестве модельного объекта выбираются обычные, широко распространенные виды. Начинать сбор материала необходимо после завершения интенсивного роста листьев, что примерно соответствует концу июня и до их опадания осенью.

 Для анализа используют только средневозрастные растения, избегая молодые экземпляры и старые. 

Листья берутся из нижней части кроны, на уровне поднятой руки, с максимального количества доступных веток, стараясь задействовать ветки разных направлений условно: на север, юг, запад, восток. Листья стараются брать примерно одного, среднего для данного вида размера. Повреждённые листья могут быть использованы в исследовании, если не затронуты участки, с которых будут сниматься значения промеров.

Определение состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных.

Оценка состояния окружающей среды по наличию, обилию и разнообразию видов лишайников (лихеноиндикация).

Определение хлорофилла фотометрическим методом.

4. Оценка уровня загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами автотранспортных средств (по концентрации углерода)

Формула оценки концентрации окиси углерода (К_со) используется для расчетов в Киевском и Харьковском автомобильно-дорожных институтах (Бегма и др., 1984; Шаповалов,1990).

К _со=(0,5+0,01N*К_Т)*К_А * К_С * К_В * К_П,

0,5- фоновое загрязнение атмосферного воздуха нетранспортного происхождения, мг/м³.

N- суммарная интенсивность движения автомобилей на городской дороге, автом./ час.

К_Т – коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух окиси углерода.

 К_А – коэффициент, учитывающий аэрацию местности.

К_С  - коэффициент, учитывающий изменения концентрации углерода в зависимости от скорости ветра.

К_В  - то же относительно влажности воздуха.

К_П – коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечений.

Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:

К_Т =P_IK_ТI,

Где Рi – состав движения в долях единиц Значение К_Т  определяется по таблице.

Тип автомобиля	Коэффициент КTI
Легкий грузовой Средний грузовой Тяжелый грузовой (дизельный) Автобус Легковой	2,3 2,9 0,2 3,7 1,0

Значение коэффициента К_А, учитывающего аэрацию местности, определяется по таблице.

Тип местности по степени аэрации	Коэффициент КА
Транспортные тоннели Транспортные галереи Магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон Жилые улицы с одноэтажной застройкой с двух сторон и дороги в выемке Городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи Пешеходные тоннели	2,7 1,5 1,0 0,6 0,4 0,3

Коэффициент изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра К_С определяется по таблице.                                      

Скорость ветра, м/с	Коэффициент КС
1 2 3 4 5 6	2,70 2,00 1,50 1,20 1,05 1,00

Значение коэффициента К_В, определяющего изменения концентрации окиси углерода в зависимости от относительной влажности воздуха, приведено в таблице .

Относительная влажность воздуха, %	Коэффициент КВ
100 90 80 70 60 50 40	1,45 1,30 1,15 1,00 0,85 0,75 0,60

Коэффициент увеличения загрязнения воздуха окисью углерода у пересечений приведен в таблице.                                           

Тип пересечения	Коэффициент КП
Регулируемое пересечение: -светофорами обычное -светофорами управляемое -саморегулируемое Нерегулируемое: -со снижением скорости -кольцевое -с обязательной остановкой	1,8 2,1 2,0 1,9 2,2 3,0

ПДК автотранспорта по окиси углерода равно 5мг/м³.

5. Исследование физико-химических свойств воды

Определение прозрачности воды.

 Прозрачность воды характеризует фотосинтетическую активность в водоеме. В стеклянный цилиндр налить исследуемую воду так, чтобы высота составляла 20 см, и дать ей отстояться 25 мин. Оценивают прозрачность по следующим характеристикам:

 а) вода сильно мутная

 б) слабо прозрачная (слегка мутная)

 в) прозрачная

 г) очень прозрачная.

Определение запаха воды.

Наливают в колбу воду, плотно закрывают пробкой и оставляют на несколько часов. Затем открывают и нюхают. Запах может быть землистый, сероводородный, гнилостный, болотный, аммиачный, резиновый, хлорный и др. Оценивают запах по следующей шкале:

 а) 1 балл – нет запаха

 б) 2 балла – чуть заметный запах

 в) 3 балла – устойчивый запах  (вода для питья не пригодна)

 г) 4 балла – сильный запах.

Определение окисления воды.

 Налить в пробирку 10 мл воды, добавить 0,5 мл 30% серной кислоты и 1 мл 0,01% раствора перманганата калия, смесь перемешать и оставить на 40 минут при температуре 10°С.

Определение окисления воды.

Окраска раствора	Окисление кислорода, мг/ л
Ярко – розовая Лилово – розовая Слабо – лилово – розовая Бледно – лилово – розовая Бледно – розовая Розово – желтая Желтая	1 2 4 6 8 12 16 и выше

Экспресс – метод определения сульфатов в воде.

 В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, добавляют три капли 10% ВаСl₂ и три капли 25% НCl. Пробирку не взбалтывают.

Критерии оценки содержания сульфатов.

Объем выпавшего осадка	Содержание сульфатов
Слабая муть через несколько минут Слабая муть сразу Сильная муть Большой осадок, который сразу садится на дно	1 – 10 мг/ л 10 – 100 мг/л 100 – 150 мг/л 500 мг/л ПДК – 500 мг/л

Экспресс – метод содержания хлоридов в воде.

 К 5мл воды добавить 2 – 3 капли 30% азотной кислоты и три капли 10% раствора нитрата серебра.

Критерии содержания хлоридов.

Объем выпавшего осадка	Содержание хлоридов
Слабая муть Сильная муть Хлопья, оседающие не сразу Большой объемистый осадок	1 мг/л 10 – 50 мг/л 50 – 100 мг/л более 100мг/л ПДК – 350 мг/л

Определение рН воды.

 РН – это логарифмический показатель концентрации ионов водорода в воде. Являясь жизненно важным параметром, он определяет состояние кислотности, а значит, и ее обитателей.

 Для определения рН используется индикаторная бумага.

  1 – 6 - кислая среда

  7 – нейтральная

  7 – 14 – щелочная среда

Вода считается чистой, если рН составляет 6,5 – 7,5.

Отбор проб на органолептические показатели производят в соответствии с ГОСТ Р 51232-98 и ГОСТ 31861-2012.

Микробиологические исследования проводились согласно СанПиН 2.1.5.980-00 (микробиологические показатели).

Перечень реактивов и оборудования:

1.                  Для проведения практикума на базе кабинетов и лабораторий при проведении ряда опытов и фронтальных практических работ предусмотрено использование оборудования, которым оснащены кабинеты химии, биологии, естествознания в соответствии с действующими нормативами : вата, весы учебные,  воронка делительная цилиндрическая на 50 мл,  кювета, линейка,  маркер,  микроскоп,  мыло техническое, секундомер, спиртовка,   стакан на 250 мл, 1 л,   цилиндр мерный на 250 мл, чаша выпарительная № 1,  шкаф сушильный, штатив лабораторный ШХЛ с кольцом и огнезащитной прокладкой  и т.д

2.                  Разрешенные химические реактивы для работы в школьной лаборатории.

3.                  Цифровая лаборатория Releon Lite химия, биология, экология.

           Перечень дидактических материалов

1.                  Инструктивные карточки для выполнения исследований и экспериментов.

2.                  Перечень примерных тем проектно-исследовательских работ.

3.                  Атлас Камчатского края.

4.                  Дидактическая игра «ЭКОмафия»

5.            Материалы просветительской он-лайн платформы «Зеленая школа»     https://school.reo.ru/

6.         Материалы просветительской он-лайн платформы  https://xn--80ataenva3g.xn--p1ai/

Литература для педагога:

1.      Зубарев А.Е.   Изучение физико-географических характеристик исследуемой территории при проведении школьного экологического мониторинга.   / /   Материалы по дополнительному экологическому образованию учащихся (сборник статей). Вып. II.   Под ред. М.Н. Сионовой и Э.А. Поляковой.   Калуга:   КГПУ им. К.Э. Циолковского   -   2005 C. 75-102.

2.      Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е. испр. И доп./Под ред. Т.Я.Ашихминой. М.: Академический проект, 2006.-416с.

3.      Экологический мониторинг: Методическое пособие для учителей и преподавателей учреждений системы школьного образования. Российское экологическое федеральное информационное агентство (РЭФИА).  Москва, 1996.

4.      Федорова А. И., Никольская А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. Учебное пособие. Воронеж, 1997.

5.      Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – СПб.: Крисмас+, 2003. – 176 с.: ил.

6.      А. П. Рвачёва, О. А. Мулюкина. Мониторинг среды обитания: методические указания к практическим занятиям / М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т ;  Волгоград : ВолгГАСУ, 2016.

Литература для учащихся:

1.      Литературу для поиска информации для учащихся можно подбирать на сайте http://www.knigakamchatka.ru/ekonomika-ekologiya/

2.      Экология. Книга. Мы. : рекомендательный список литературы по экологии / ЦГБ им. А. С. Пушкина ; [сост. Д.Х. Зинатулина]. – Черногорск : [б.и.], 2017. – 56 с. : ил

3.      Программно-методические материалы. Экология. 5-11 класс./ Сост. Е.В. Акифьева.-Саратов: ГОУ ДПО «СарИПКиПРО», 2005.-48с.

4.      Экология 10-11(9) кл. 2CD. Мультимедийное приложение к УМК «Основы экологии» Н.М. Черновой и др.

5.      УМК Пономарева О.И., Чернова Н.М. и др.

Краткое описание документа:

Дополнительная общеобразовательная программа «Геоэкологический мониторинг» имеет естественно-научную направленность. Программа направлена на развитие познавательного интереса обучающихся, формирование научной картины мира на основе изучения процессов и явлений природы и экологически ответственного мировоззрения, необходимого для полноценного проявления интеллектуальных и творческих способностей личности в системе социальных отношений. Разработана для реализации в центрах естественно-научной и технологической направленности «Точка роста» и в других организациях, реализующих программы дополнительного образования.