Проект "Физика и окружающая среда"

ПРОЕКТ

               Физика и окружающая среда

Посмотрим вокруг себя. Нас окружает сложный и большой мир. Это дома и улицы, люди, растения, животные, реки, поля, леса, горы. А если посмотреть на Землю из Космоса, то мы увидим зелено-голубой шар с белыми пятнами облаков на фоне черного пространства с яркими капельками звезд (рис. 2).

Связаны ли между собой процессы, происходящие на Земле, с процессами, происходящими в Космосе? Уверена, что многие от­ветят утвердительно

Если мы будем хорошо знать причину опасных явлений в окружающей среде, то сумеем найти способы их устранения. Каж­дый из нас понимает, что Земля — это наш общий дом, который нужно беречь и украшать. Об этом очень хорошо сказал фран­цузский писатель и летчик Антуан де Сент-Экзюпери в своей сказке «Маленький принц»: «Есть такое правило: встал поутру, умылся, привел себя в порядок и сразу приведи в порядок свою планету».

Теперь давайте вместе оценим, в каком состоянии находится сейчас наша планета. Сначала ответим на вопрос: а сколько людей находится на Земле? Это важно, потому что каждый из нас по-разному влияет на происходящие вокруг процессы.

В 1991 г. на Земле было более 5 млрд. человек. Много это или мало? В 1830 г. население Земли было примерно 1 млрд. Это значит, что за 160 лет население Земли увеличилось в 5 раз !  На прирост населения на 1 млрд. с 1830 г. потребовалось 100 лет, а в наше время такое же увеличе­ние численности населения происходит  11 —12 лет. Это очень быстрый рост.

.Потребности человека в 1830 г. были довольно скромными. Не было авиации, не было автомобилей, радио, телевидения, электростанций   и   многого  того,   чем   пользуется   современный человек.

. Мы берем у при­роды воду, кислород, песок, глину, руды, газ, нефть, растения, животных для обеспечения своей жизни.

Правильно ли мы используем природные ресурсы? Только 2—3% из всего, что забираем у природы, идет в дело. Остальное выбрасывается. А раз выбрасывается, то загрязняет воздух, воду, почву, растения, животных, организм человека.

Все, о чем мы говорили, можно представить в виде схемы, ,показывающей вторжение в природную среду человека.

Говоря об окружающей среде, мы имеем в виду ту часть зем­ного пространства, где существует жизнь. Ее научное название — биосфера. В биосферу входят часть атмосферы, большая часть природных вод—гидросферы и часть земной поверхности, в основном почва. Гидросфера включает в себя океаны, моря, озера, реки, подземные воды, ледники.

Рост населения ведет к расширению занимаемой   им   территории.

Посмотрите вокруг, что окружает вас: твердые тела, газы, жидкости. Это почва, камни, дома, машины, мебель, вода, воздух, газ, горящий в кухонной плите и в автомобильном двигателе.

Строение и свойства тел зависят от состав­ляющих их частиц — атомов и молекул, от того, как частицы связаны друг с другом, как движутся (рис.2).

Сталь, из которой сделан кузов автомоби­ля, состоит в основном из атомов железа, в состав оконного стекла входят атомы кремния и кислорода. Живые существа и растения (можно сказать, живые конструкции, основу которых составляют органические молекулы) состоят в основном из атомов углерода и во­дорода (см. рис). Число атомов в таких молекулах может быть и десятки, и тысячи. Важно помнить и то, что живые организмы почти на 80% состоят из воды.

Когда мы имеем дело с водой, изучая фи­зические явления, то предполагаем, что это чистая, идеальная вода, состоящая из мо­лекул Н2О. А какая вода в реке, в водопровод­ной сети? О речной воде большинство из вас скажет — мутная или грязная, а о водопро­водной— чистая. Это верно, к сожалению, по отношению к речной воде и неверно к водопроводной. Она чистая в пищевом смысле, но на самом деле это очень слабый раствор в воде многих веществ. Присутствие их в малых количествах безопасно для человека и даже полезно. Но если в воде много алюминия или фтора, это вредно и даже опасно для здоровья.

Примеси «чужих» молекул или атомов по-разному изменяют свойства тел. В технике это используется для улучшения качества материалов. Например, мягкое железо можно сделать твердым, до­бавляя в него атомы углерода. Такое железо мы называем сталью.

Для живых существ введение примесей в природную воду, воздух или почву допустимо в очень малых количествах до опре­деленного предела. Этот предел определяется санитарными норма­ми как предельно допустимая концентрация, или сокращенно ПДК. При превышении этого предела примеси становятся загряз­нителями, опасными для человека и живых существ.

Примеси в результате теплового движения молекул с течением времени распространяются в воде или воздухе, а ветры и течения разносят их на большие расстояния. Например, ядохимикаты, смытые дождем с полей у Коломны, доплывут по Оке до Нижнего Новгорода и по Волге до Астрахани. Из-за этого пропали зна­менитые осетры в Оке и намного меньше их стало в Волге, а большое число рыб поражено различными болезнями. Кроме ядохимикатов, огромное количество других вредных и ядовитых веществ сбрасывается предприятиями в реки и озера  (рис.).

Опасные примеси загрязняют воздух воду, продукты питания, а если они выше допустимого предела (ПДК) виновные могут быть оштрафованы и даже привлечены к уголов­ной ответственности.

Посмотрим на дымовые трубы предприятий и выхлопные трубы автомобилей. Во многих случаях вблизи труб виден дым. А потом он куда-то исчезает. Что с ним происходит? Дым растворяется в воздухе.. Если же дым плотный, то его шлейф тянется довольно далеко.

А что же происходит вблизи трубы работающей котельной, если дыма "не видно? Горячие газы, выбрасываемые в атмосферу, не

содержат частичек сажи. Это легко про­верить на свечке. Если у нее фитилек ко­роткий, она "горит без копоти, если длин­ный, то сильно коптит (рис.). Значит, сильно дымят трубы в том случае, если плохо отрегулированы горелки в котель­ной и происходит неполное сгорание топлива.

Дымовые газы, их правильнее назы­вать — топочные, невидимы, как и воздух. Они состоят в основном из углекислого газа и небольшого количества оксидов азота и серы. Помимо этого вместе с газа­ми из труб котельных, использующих твердое топливо, и труб цементных заводов выбрасывается большое количество пара. Часто именно шлейф пара из трубы является причиной жалоб на то, что такое предприятие отравляет все вокруг. Пар же никакого вреда не приносит, а жалобы — просто результат неграмотности.

В любом случае, дымят трубы или нет, в атмосферу выбра­сывается одинаковое количество продуктов сгорания при сжи­гании одинакового количества топлива. Только в одном случае дым виден и вызывает наше беспокойство, в другом случае дым не виден и мы спокойны. Но нужно четко понимать, что дымящие и не дымящие трубы одинаково вредны для живого мира при боль­шом количестве выбросов. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу составляет около 40 млрд. т в год.

Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей, потеплению климата из-за «парникового» эффекта.

Процесс диффузии также играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Например, можно быть уверенным, что моющие средства, слитые в канализацию в Одессе, окажутся у берегов Грузии и Турции из-за диффузии и существующих те­чений. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 9,3 трлн. т.

Загрязнение водоемов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают.

Для того чтобы в воде жили рыбы, мелкие животные, растения, помимо света необходим еще и кислород, который растворяется в во­де, попадая в нее сквозь поверхность. Кис­лород также важен и при самоочищении во­ды от органических примесей, таких, как на­воз, остатки растений и животных.  Кислород способствует их окислению и разложению на элементарные без­вредные соединения и элементы. Недостаток кислорода приводит к росту сине-зеленых водорослей и гибели многих обитателей водоемов.

Вывод ясен. Человек может повлиять своим вмешательством на  состояние вещества и на превращение его из одного состояния в другое как в лабораторных, так и в природных условиях.

Загрязнение воды нефтепродуктами и другими ве­ществами изменяет физические свойства воды и ухудшает условия жизни водных обитателей. Часть их погибает. На их месте раз­виваются сине-зеленые водоросли, препятствующие доступу све­та в воду, которым кислород не нужен. Так начинается гибель реки или озера.

.Много ли мы выливаем нефти, бензина, масел в Мировой океан? Очень много. В 1970 г. было вылито 70 млн. т, а в 2000 г. уже 190 млн. т в результате аварий танкеров, морских буровых плат­форм и нефтепроводов. Нефть, вылитая в одном месте, рас­пространяется по поверхности Мирового океана (рис.). Таким образом, главная жидкость нашей планеты — вода Мирового океана загрязняется и меняет свои свойства.

Неприятные изменения происходят и с газовой оболочкой нашей планеты — атмосферой. Атмосферный воздух состоит в основном из азота — 78%, кислорода — 21% и небольшого коли­чества других газов, в состав которых входит озон. Озона в ат­мосфере очень мало, но роль его велика. Слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона, расположенный на высоте около 25 "км, защищает все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца (рис.). В последние го­ды, начиная с 1985 г.,

наблюдается разрушение озонового слоя. Это происходит из-за выбросов в" атмосферу большого количества фреона и соединений, содержащих азот. Фреон используется в холодильниках, в баллончиках с краской, парфюмерией, в метал­лургической и химической промышленности.

Озон в результате взаимодействия с фреоном превращается в обычный кислород, через который свободно проходит ультрафиолетовое излучение, которое при длительном воздействии способно разрушать органи­ческие молекулы живых организмов и вызывать в них опасные' изменения. Наиболее разрушительное действие фреона замечено над Антарктидой, где образовалась так называемая озоновая «дыра» (рис.).

Многие страны подписали соглашение об уменьшении произ­водства фреона и о запрете на его выброс в атмосферу.

Очень опасны и пары ртути, попадающие в воздух, которые способствуют разрушению зубов, выпадению волос, пагубно вли­яют на состав крови.

Твердое состояние — это основное состояние вещества на Земле. Нас повсюду окружают твердые тела разной формы и с различными свойствами. Для нас важен вопрос об устойчивости твердых тел в окружающем мире: земной коры, почвы, растений, животных. Мы уже говорили, что состояние вещества зависит от внешних условий. Например, растения и животные чувстви­тельны к изменению солнечной радиации, температуры. При сильных колебаниях температуры некоторые из них могут погиб­нуть. Это часто случается в морозные зимы с культурными расте­ниями, поэтому многие из них требуют нашей защиты. Изменения климата, как мы уже знаем, связаны с деятельностью человека.

Твердая оболочка Земли — литосфера, точнее ее наружная часть, также испытывает воздействие человека. Особенно сильно загрязняется и разрушается почва из-за чрезмерного внесения минеральных удобрений и ядохимикатов, использования тяжелой сельскохозяйственной техники, воздействия ветров и дож­дей.

Состояние более глубоких слоев ли­тосферы нарушается шахтными выработ­ками, глубинными взрывами, сооружением высотных плотин в горах. Все это наруша­ет устойчивость пород и является причиной их сдвига, оползней и даже землетрясений.

Тела в окружающем мире взаимодей­ствуют, участвуют в превращениях из од­ного состояния в другое. Земные породы на больших глубинах плавятся под воздействием земного тепла, превращаются в жидкую магму и газы, которые при извержениях выбрасываются на поверхность Земли в атмосферу. При горении угля, древесины, нефти, при дыхании животных образуется углекислый газ. Из атмосферы углекислый газ поглощается растениями и опять переходит в твердое состояние. Растворяясь в воде, он участвует в образовании карбоната кальция, выпадаю­щего в осадок. Такие отложения называют известняками. Эти превращения представляют собой часть круговорота углерода в природе или углеродного цикла (рис.), полный цикл значи­тельно сложнее.

Все элементы в природе участвуют во множестве круговоротов. При этом происходят различные процессы и превращения.

 Благо­даря устойчивости этих круговоротов существует и развивается наш мир.

Нарушение природных круговоротов приведет к гибели жизни на Земле.

Ни для кого не секрет, что наш мир стоит на пороге экологической катастрофы. Состояние природы начинает угрожать существованию жизни на земле.

..

Вот результаты нашей экологической экспертизы.

Э к с п е р тиза  1. Каждый год на Земле возникают новые пустыни на площади около б млн. гектаров.. Каждый год Земля теряет 26 млрд тонн плодород­ного слоя пахотных земель. Каждый год на Земле уничтожаются леса на пло­щади 11 млн.

гектаров.. А от кислотных дождей ежегодно гибнет 31 млн. га леса.. Тысячи озер под воздействием кислотных дождей в некоторых странах стали биологически мертвыми.. За 50 лет на одну треть сократился список видов растений и животных на планете. Только в Европе за последние 20 лет исчезло около 17 тыс. видов растений и животных. Средиземное море лишилось своей флоры и фауны почти на треть. Появляются растения и животные-мутанты: ле­том 2006 года сообщалось о появлении водорослей-убийц, медуз-убийц.

Создается угроза существованию самого человека.

. Так, например, в России среди 7-летних детей здо­ров только каждый 4-й, а среди 17-летних - каждый 7-й.

. Половина юношей призывного возраста непригод­на к службе в армии по состоянию здоровья.

Экспертиза № 2. С 70-х годов на 50% возросла частота сердечно­сосудистых и онкологических заболеваний.

. Дети в возрасте до года умирают в России в 2 раза чаще, чем в США.

. Наши мужчины живут в среднем на 7-10 лет мень­ше, чем в развитых странах.

В некоторых регионах аллергическими заболева­ниями страдает свыше половины детского населения.

. Но прежде чем заботиться о своем здоровье, не­обходимо позаботиться об окружающей среде, о которой должен думать каждый житель планеты, города  или  села . Эта проблема  остро стоит и для нашего села.

Прежде всего поговорим об экологическом значении  леса. 30% поверхности Земли занимают леса. Их называют «лёгкими»  планеты,  так как  они –источник кислорода    в атмосфере, без которого не было бы привычной жизни на земле. Лес задерживает пыль, очищает воду при испарении, снижает шум, смягчает вредоносность ядовитых химических загрязнений. Лес снабжает людей древесиной, топливом, бумагой, каучуком, ягодами грибами, орехами. лекарствами.

 Наука постоянно увеличивает диапазон применения древесины. Из  сосновых деревьев извлекают смолу .живицу скипидар, канифоль дубильные вещества, дёготь, искусственный шёлк, бумагу и многое другое.

   Лес – один из главных регуляторов экологического равновесия биосферы. Богата лесом и наша местность. Вокруг нашего села плотным  кольцом  располагается сосновый лес. Но это только вокруг села. Внутри же лес изменился до не узнаваемости .Его беспощадно вырубают. Кругом пни да редкие деревья  Нет уже такого изобилия  ягод и грибов, что было раньше.

     На территории  села  находятся 5 пилорам. Которые работают не только в дневное время. ни в ночное. пожирая ежедневно огромное количество соснового и берёзового леса. Мы часто видим большегрузные машины, которые увозят с этих пилорам  стройматериалы в различные города и страны ближнего зарубежья.

Горы опилок и срезок находятся на территории каждой пилорамы . Под  воздействием влаги они гниют , выделяя очень вредный газ, который разрушает озоновую оболочку земного шара.                                                                                                                                                       Часто можно видеть, как  сжигают  срезки и опил  на пилорамах. Дым  стелиться  над селом. создавая облака с углекислым газом и копотью, простираясь на большие расстояния.

    Уничтожение лесов ведёт к осушению почвы , обмелению рек. усилению водной и ветряной эрозии. , может вызвать глобальную экологическую катастрофу. Сейчас во всём мире люди, озабоченные будущим планеты, бьют тревогу. Необходимо  стремится к повышению  экологической культуры всех людей в использовании лесных богатств и поведении человека в лесу.

   Но не только проблема уничтожения леса нас волнует. Нам хотелось бы навести порядок и в самом селе.

    На областном совещании по вопросам  комплексного развития сельских территорий, которое  проходило в ДК «Текстильщик» совсем недавно , обсуждались проблемы жизни человека в сельской местности. Губернатор Ульяновской области Сергей Морозов  перед главами района  и поселений области поставил задачу: до 2020 г. наладить  социальную сферу сельских территорий, сделать быт  комфортным , а привлекательность  жизни  в сельской глубинке – такой же , как в городе

       Всем хочется жить  в чистоте и уюте. Как приятно смотреть на ухоженные  дома и территории вокруг них, благоухающие цветами. Но таких домов в нашем  селе  недостаточно много. Часто можно видеть свалки мусора в оврагах  и около некоторых домов. Говорить о свалках  - неблагодарное дело. Правильнее  было бы  рассказывать о чистых  улицах. Но и молчать нельзя, так как наши улицы того и гляди окажутся  погребёнными под «эверестами» бытовых отходов и срезок с пилорам.

    Мы, обучающиеся нашей школы, очень много делаем для наведения  чистоты в селе. Проводили достаточно много экологических десантов по уборке  территории села. чистили родники, проводили  беседы  с жителями  села об уборке территории вокруг домов. Но не все нас понимают. А как хочется видеть село  чистым и ухоженным.  Для решения задачи, поставленной Губернатором  области  «Сделать село привлекательнее города» . должен подключиться каждый житель села и посёлка.