Методическая разработка занятия по экологии на тему "Экологические проблемы промышленных и бытовых отходов" 11 класс

Тема: Экологические проблемы промышленных и бытовых отходов в городе.

Цель: Познакомить учащихся с проблемой ТБО, путями ее решения.

Задачи:

1. Образовательные:

Раскрыть суть “кризиса отходов”.

Познакомить учащихся с масштабами “кризиса отходов” и составом ТБО.

Рассмотреть этапы решения проблемы ТБО; варианты утилизации, захоронения.

2. Воспитательные:

Воспитывать бережное отношение учащихся к природным богатствам.

Способствовать формированию активного природоохранного сознания учащихся.

3. Развивающие:

Развивать внимание, логическое мышление учащихся.

Развивать умение работать с дополнительными источниками информации.

Оборудование: раздаточный материал.

Ход занятия:

Мы давно освоили планету,
Широко шагает новый век.
На Земле уж белых пятен нету
Черные сотрешь ли, человек?

А. Плотников

Актуальность проблемы

Промышленный и бытовой мусор, отходы – это глобальная экологическая проблема современности, которая несет угрозу для здоровья людей, а также загрязняет окружающую среду. Гниющие частицы отходов являются источником размножения микробов, вызывающих инфекции и болезни. Ранее наличие отходов жизнедеятельности человека не было острой проблемой, поскольку мусор и различные вещества перерабатывались живыми организмами в природных условиях. Но ныне человечество изобрело такие материалы, которые имеют огромный срок разложения и естественным путем перерабатываются несколько сотен лет. Но дело не только в этом. Количество отходов за последние десятки лет стало невероятно огромным. Среднестатистический житель мегаполиса в год производит от 500 до 1000 килограмм мусора и отходов.

1. В чем проблема?

v Сообщение студента «Виды отходов и время их разложения»                       5 мин

(Справочная  информация распечатана на листах)

Виды отходов                                

·        бытовые – отходы жизнедеятельности человека;

·        строительные – остатки строительных материалов, мусор;

·        промышленные – остатки сырья и вредные вещества;

·        сельскохозяйственные – удобрения, корма, испорченные продукты;

·        радиоактивные – вредные материалы и вещества.

Время разложения конкретных материалов:

·        газетная бумага и картон – 3 месяца;

·        бумага для документов – 3 года;

·        деревянные доски, обувь и банки жестяные – 10 лет;

·        детали из железа – 20 лет;

·        жвачки – 30 лет;

·        аккумуляторы для автомобилей– 100 лет;

·        пакетики из полиэтилена – 100-200 лет;

·        батарейки – 110 лет;

·        шины от авто – 140 лет;

·        бутылки из пластика – 200 лет;

·        одноразовые подгузники для детей – 300-500 лет;

·        банки из алюминия – 500 лет;

·        стеклянные изделия – более 1000 лет.

Сегодня мы поговорим о воздействии антропогенных факторов на живые организмы.  Как человек может отравлять свое собственное существование в прямом смысле этого слова. Давайте обсудим круг вопросов, связанных с ТБО, пути решения этого “мусорного кризиса” как в России, так и в нашем родном городе.

Мы с вами горожане, привыкли жить в уюте и комфорте. А что стоит за этим видимым благополучием?

2. Масштабы и история “Кризиса отходов”                                                                   5 мин

Проблема утилизации отходов производства очень актуальна не только в России, но и во всем мире. В настоящее время вся цивилизация подходит к этому вопросу с большой серьезностью. Данная проблема рассматривается с двух сторон: со стороны экологической безопасности и с точки зрения экономической целесообразности переработки отходов либо их уничтожения.

Таблица «Класс опасности отхода для окружающей природной среды»         Приложение 1

v Сообщение студента «Из мировой истории утилизации отходов»

Основной проблемой экологов всегда были жидкие и газообразные отходы производства, которые считались первейшими загрязнителями окружающей среды. Именно они всегда становились объектом контроля и регулирования. Гораздо меньшее внимание обращали на себя отходы твердые, которые попросту закапывались или увозились куда подальше.  Например, в прибрежных городах подобные отходы довольно часто просто сбрасывались в море. Однако экологические последствия такого выхода из ситуации зачастую оказывались не менее, а даже более проблемными. Загрязнения подземных вод и почв проявляются иногда не сразу, а через несколько десятков лет. 

Со временем появилась новая проблема: чем сильнее ужесточалось законодательство по контролю воды и воздуха, тем сильнее разрасталось производство твердых токсичных отходов. Это было связано с тем, что все методы очистки газообразных и жидких сред, неизменно приводят к концентрации этих загрязнителей в твердых веществах, таких как ил, осадки, зола. В настоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения в день, что составляет десятки и сотни миллионов тонн в год, причем в США например, это количество увеличивается на 10 % каждые 10 лет.

В связи с отсутствием мест захоронения этого огромного количества отходов на западе заговорили о кризисе отходов или кризисе свалок. Наибольшего успеха в максимально безопасной и выгодной утилизации промышленных отходов достигла Япония. Лучшим олицетворением этого утверждения является искусственный остров Порт Айленд, расположенный в заливе на юге города Кобе. На данный момент площадь острова составляет 436 гектаров. На территории острова находятся отели, парки, развлекательные клубы и даже Дом дружбы народов. Засыпать остров японцы начали еще в 1966 году, сегодняшний вид он имеет с 1981 года.

Самой же печальной и одновременно комичной иллюстрацией к способам избавления от мусора можно считать историю баржи Munroe, которая вышла из Нью-Джерси с целью пристроить куда-либо переизбыток накопившихся отходов. В итоге, баржа плавала ровно год от порта к порту, и вынуждена была вернуться домой, так и не сгрузив со своего борта ни единой тонны мусора.

Сообщение студента: «А как в России и в Челябинске?»                                               5 мин

Диаграмма «Примерный состав ТБО в России»                                                  Приложение 2

В России ежегодно из городов и деревень вывозят свыше 30 млн. тонн мусора в год. Каждый горожанин у нас выбрасывает за год более 300 кг мусора. Коммунальное хозяйство больших городов вынуждено ежегодно нести огромные расходы по уборке. Например, Москва “платит” за свою чистоту 20 га земли в пригородах, отданных под свалки и примерно 100 млн. рублей, истраченных на транспортировку отходов. И так каждый год!

В тоже время свалки занимают не так уж много места в географическом масштабе: например, все бытовые отходы, производимые в России, современными темпами в течение 500 лет можно было бы уместить на площадке 20*30 км при толщине слоя мусора всего в 25 метров.

Особенностью России по сравнению с западными странами является то, что абсолютное большинство отходов свозится на свалки, из которых 88% находится в “неудовлетворительном санитарном состоянии”. Примерно с 1972 г. в десятке городов СССР были установлены мусоросжигательные заводы I поколения, т.е. практически без воздухоочистительных устройств. Диоксиновые загрязнения, представляющие наибольшую опасность, связанные со сжиганием отходов, никак не контролировались – на это не было ни соответствующих законов, ни соответствующих приборов. Так, в г. Пятигорске по требованию СЭС был закрыт мусоросжигательный завод после того, как четверо рабочих потеряли сознание во время рабочей смены из-за газа, выделяемого отходами, сваленными на заводе.

Городская свалка Челябинска сейчас занимает площадь 85 гектаров, объем мусора оценивается в 64 млн кубометров, а высота гор достигает 37 метров. Отходы преимущественно состоят из органических остатков (35%), бумаги (20%), стекла (10%), полимерных материалов (10%). Все это образует вредный биогаз и токсичные элементы. Челябинская городская свалка работает с 1949 года. Организованная когда-то на окраине, сейчас она практически в центре города. В 1993 году ее эксплуатация должна была завершиться, но из-за отсутствия альтернативы, мусор на свалку свозят до сих пор. 

На городскую свалку ежегодно поступает свыше семисот тысяч тонн отходов. Каждый день на свалку завозится свыше двух тысяч тонн отходов. Это порядка 850-900 машин.

3. Как решить проблему отходов                                                                                    15 мин

Решить её гораздо сложнее, чем построить даже самое современное и дорогое предприятие. Таким образом, всем сегодня понятно, что необходимо комплексное управление отходами. А начинается оно с изменения взгляда на то, чем являются бытовые отходы.

Мусор сегодня – это смесь различных полезных предметов с бесполезными, токсичных с нетоксичными, горючих с негорючими, поэтому неудивительно, что полученная смесь бесполезна, токсична и плохо горит. Эта смесь представляет опасность для людей и в мусоросжигателе, и на свалке.

Гораздо проще контролировать, что попадет на свалку, чем то, что попадет со свалки в окружающую среду.

Вопрос: Какие действия необходимы для решения проблемы отходов?

Используя наводящие вопросы попытаться определить пути решения этой проблемы.

Для решения проблемы отходов необходимы следующие действия:

¨    Сбор информации кто, сколько и каких отходов производит; прогноз объема и состава потока отходов на будущее.

¨    Различные компоненты бытовых отходов не должны смешиваться между собой, а должны утилизироваться отдельно друг от друга наиболее экономичными и экологически применимыми способами.

¨    Мероприятия по сокращению количества отходов, вторичная переработка и компостирование органической части отходов.

Информация по отходам в нашей стране впервые была собрана в 1990 г, но не опубликована, осталась не востребованной.

¨    30 % отходов по весу и 50 % по объему составляют различные упаковочные материалы;

¨    13 % веса и 30 % объема упаковочных материалов составляет пластик, при том, количество пластиковых отходов удваивается каждые 10 лет.

В России не алюминий, не пластик сейчас не перерабатывается.

Вывод: отдавать предпочтение упаковке, которая может использоваться вторично или использовать минимальную упаковку.

Вопрос: Что же перерабатывается вторично?

¨    Стекло (каждая 2 бутылка).

¨    Бумага.

¨    Стальные и алюминевые банки (переплавка), аккумуляторы, батарейки.

¨    Пластик – его переработка очень дорогой и сложный процесс.

Большая часть пластиковых упаковок (1 л. 1,5 л. 2 л.) состоят из нескольких компонентов: фольги, пластика, картона или из нескольких типов пластика – такая упаковка практически не поддается вторичной переработке и зачастую не сгорает в мусоросжигательных печах.

У нас осталась еще одна группа ТБО – органические (растительного происхождения и пищевые отходы). Необходимо научиться отделять эти отходы от других категорий и складировать его в специальные контейнеры. Если в сырье попадут другие группы ТБО, компост  окажется не пригодным для дальнейшего использования.

Продукты переработки неразделенного потока отходов в лучшем случае бесполезны, а чаще всего значительно опаснее исходного материала. Поэтому от нашей грамотности и внимания зависит очень многое.

Сообщение студента  «Что можно получить из мусора»                                             5 мин

Резина и автомобильные шины обычно измельчаются в крошку на специализированных заводах, после чего применяется во многих отраслях промышленности. Из переработанной резины впоследствии производят новые автомобильные шины и резиновую обувь. Широко используется переработанная резина и в строительстве.

Повторное использование отходов из полимеров довольно сложно из-за степени его загрязнения и несоответствия вторичных полимеров качеству исходного сырья. Этот тип деятельности является очень затратным и менее выгодным, чем производство полимерного сырья из новейших материалов. Однако переработка вторсырья полимеров выгодна при дальнейшем применении их в производстве различных бетонных изделий и древесно-полимерных плит. Она производится только в том случае, если очистка и сортировка не особо важна для производства полимерной продукции. Из вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ), который использовался в производстве бутылок для напитков, получают утепляющий полиэфирный волокнонаполнитель для курток. После вторичной переработки из него изготавливают: ковры, контейнеры, поддоны, лотки для не пищевых продуктов, дверные панели, решетки и бампера для автомобилей. Стоимость полимерного вторсырья гораздо ниже исходного, что привлекает крупных поставщиков, поэтому повторная обработка сырья может быть довольно выгодна для завода по переработке вторсырья.

Из отходов электроники можно получить различные химические элементы, в том числе и драгоценные металлы. При переработке отслуживших электронных плат можно получить золото, серебро, палладий, а также, никель, железо, медь, стекло и полимеры. Отсортированный металл затем отправляется в плавильную печь, остальная часть отходов подвергается пиролизу.

4. Существующие способы утилизации   

Сжигать или перерабатывать? Неясный и спорный для ученых и экономистов вопрос.

Некоторые ученые утверждают, что сжигание промышленных отходов наиболее экологически безопасный метод.  Сторонники «сжигательного» метода утверждают, если строить мусоросжигательные заводы непосредственно вблизи ТЭЦ, то капитальные и эксплуатационные затраты будут снижены в два-три раза, по сравнению с перерабатывающими производствами.

Как аргумент в пользу сжигания приводятся данные о том, что теплоэнергетические предприятия наряду с дымовыми газами выбрасывают в атмосферу каждый год по 13 млн. тонн различных токсинов, автотранспорт выбрасывает в атмосферу 6 млн тонн токсинов, а мусоросжигательные же заводы на фоне всего этого выглядят очень даже безобидно – всего лишь 0,33 миллиона тонн токсинов в год.

Уничтожение же промышленных отходов требует разработки специальных установок, на которых отходы должны изначально проходить отбор по категориям в зависимости от своего происхождения, эпидемиологической опасности и токсичности.

Захоронение. Это самый антиэкологичный вариант. При обычной свалке из неё вытекают токсичные инфильтрационные воды, а в атмосферу попадает метан, который способствует усилению парникового эффекта (сегодня метан «берёт на себя» 20 % эффекта потепления климата). Если используется современный полигон для хранения ТБО (это «ванна» с дном и бортами из глины и полиэтиленовой плёнки, в которой уплотнённые слои ТБО пересыпаются слоями почвы), то инфильтрационные воды окружающую среду не загрязняют - их собирают и очищают. Тем не менее метан в атмосферу всё-таки попадает, а объём мусора нарастает так быстро, что через несколько лет любой полигон заполняется и нужно строить новый.

Сжигание. При сжигании ТБО на мусоросжигающих заводах удаётся уменьшить их объем и получить некоторое количество энергии. 1 т мусора может дать 400 КВт-час. Однако даже при самой совершенной технологии сжигания эти заводы загрязняют атмосферу. Кроме того, значительное количество образующейся золы требует захоронения. За последние 20 лет интерес к сжиганию мусора резко снизился. В США закрыли половину ранее построенных заводов и прекратили строить новые. В Европе также не строят мусоросжигающие заводы и постепенно закрывают имеющиеся.

Российскими учеными также был спроектирован комплекс для термического уничтожения нефтешламовых, медицинских и химических отходов производства. Данный комплекс функционирует на базе серийной установки по сжиганию отходов, которая в 2008 году была даже признана лучшим экологическим проектом.

3. Сортировка и переработка. Это самый экологичный вариант обращения с ТБО, при котором не увеличивается их объем и снижается расход первичных ресурсов. Перерабатывать ТБО выгодно, на вторичное сырьё - бумагу, стекло, пластик, алюминий, цветные металлы и др. - всегда есть спрос.

Ситуация с ТБО в России пока сложная. Планируется строительство мусороперерабатывающих предприятий, на которых будет использоваться метод гидросепарации мусора. Пока перерабатывается не более 2 %, так как сортировка мусора затруднена по разным причинам. Во-первых, значительная часть городского населения живёт в небольших квартирах с маленькими кухнями, в которых трудно разместить несколько ёмкостей для разных фракций отходов. Во-вторых, сказывается недостаточная экологическая культура населения. Несмотря на строительство специальных полигонов, к сожалению, повсеместно вокруг городов, сёл и садовых кооперативов растут несанкционированные свалки. В третьих, такие территории не огорожены, там нет специалистов, ведущих наблюдение за правильным размещением мусора. С этих «диких» свалок ветер разносит бумагу и другие лёгкие отходы. «Дикие» свалки не только уродуют ландшафт, но и представляют угрозу для здоровья людей.

В заключении хочется вспомнить одну крылатую фразу: “Хочешь изменить мир – начни с себя”.

5. Самостоятельная работа в парах.

Задание 1: Проанализировать свой собственный мусор дома, выделить группы ТБО, которые поддаются переработке и которые не перерабатываются.

Задание 2: Придумайте варианты повторного использования отслуживших свой век вещей. Это может быть всё, что угодно: от спичечного коробка до старой маминой сумки.

Выборочное заслушивание результатов работы.

6. Подведение итогов.

Литература:

Экология. Учебник для 10 (11) классов. Под ред. Черновой Н.М. (11-е изд., испр. - М.: 2007, 304с.)

Почекаева Е.И. Окружающая среда и человек. Под редакцией члена-корреспондента РАМН Новикова Ю.В. Ростов-на-Дону: Феникс, 2012.

http://asonov.com/goroda-i-strany/kobe-klyuchevoj-port-yaponii.html
http://waralbum.ru/53348/

http://vtorothodi.ru/pererabotka/pererabotka-i-vtorichnoe-ispolzovanie-otxodov-chelovechestva 

Приложение 1

Таблица: Класс опасности отхода для окружающей природной среды

Класс опасности	Степень влияния на окружающую среды	Производимое воздействие
I класс – чрезвычайно опасные	Очень высокая	Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует.
II класс – высокоопасные	Высокая	Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия.
III класс – умеренно опасные	Средняя	Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника.
IV класс – малоопасные	Низкая	Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3-х лет.
V класс – практически неопасные	Очень низкая	Экологическая система практически не нарушена.

Приложение 2

Краткое описание документа:

Данное занятии посвящено самой острой проблеме современности: промышленным и бытовым отходам и их утилизации. На занятии рассматривается классификация отходов по составу и степени воздействия на окружающую среду и возможные способы их переработки. В ходе занятия используются небольшие по объёму сообщения студентов, а также самостоятельная работа студентов в парах.