М.А.Загородникова
Учитель химии, ш-интернат №21,
п.Танхой, республика Бурятия.
Влияние
железной дороги на окружающую среду.
11 класс
«Металлы и их соединения»
(2 часа)
Задачи
Сделать процесс познания
творческим и интересным; организовать учащихся на поиск новой информации,
привить желание познавать.
Развивать
самостоятельность и творчество при решении практических задач.
Вовлечение учащихся в
исследовательскую работу.
Цели
Воспитательные:
воспитывать чувство ответственности за, окружающею среду, любовь к родному
поселку.
Развивающие: развить
умение строить логическую цепочку рассуждений, ведущую к формированию
умозаключений, и навыки исследовательской деятельности – выдвигать гипотезы,
предположения, строить прогнозы, переносить знания на новую ситуацию.
Образовательные: научить
обоснованно, доказывать свое мнение, анализировать результат опытов,
совершенствовать лабораторные умения.
Тип урока.
Комбинированный с элементами изучения нового материала.
Вид урока.
Беседа, лабораторная работа.
Оборудование и
реактивы.
Плакат по технике
безопасности, таб. Растворимость кислот, оснований и солей в воде. Штатив с
пробирками, стеклянная палочка, мерный стакан, наличие химических реактивов:
хлорид бария, марганцовокислый калий, нитрат серебра, ацетат свинца, д-р
щелочи, роданид калия, карбонат аммония, сульфидная соль, хлорид железа,
уксусная кислота, дихромат калия. Исследуемый материал (почва).
Структура урока.
I
Информационная часть (рассказывает учитель или подготовившиеся ученики).
1.
Характеристика
экологической обстановки вокруг п. Танхой.
2.
Миграция
загрязнений в атмосферный воздух, воду и почву.
3.
Основные
источники загрязнения от железнодорожного транспорта, влияние их на
жизнедеятельность людей:
А) отработанные газы;
Б) шум;
В) вибрация и электромагнитные поля.
II
Экспериментальная часть.
4. Выявление химических загрязнителей в
почве на железной дороге.
III
Выводы.
4. Итог
урока.
Эпиграф:
«Самое лучшее, что мы можем сказать сегодня
по
поводу окружающей среды, то, что люди во
всем
мире начали о ней беспокоиться…»
(Экологическая
программа новостей ООН)
Характеристика
экологической обстановки вокруг п. Танхой.
Мы
живем на берегу прекраснейшего озера. Байкал – великое творение Природы. Ему
нет равных в мире по возрасту (20 – 30млн. лет), по глубине (до 1637м – самое
глубокое озеро на Земле), по запасам пресной воды (20% всех пресных вод мира).
Вода в Байкале такая пресная, что ее вполне можно употреблять вместо
дистиллированной (правда, только в отдельных случаях). Это из-за того, что
солей в ней всего 96,4мг на литр.
Исключительность
многих физико-географических особенностей озера является причиной необычайного разнообразия
его растительного и житного мира. В этом ему нет равного среди пресноводных
водоемов мира. Открыты еще не все байкальские живые организмы. Ученые каждый
год открывают все новые виды. Это говорит о том. Как мало мы еще знаем о
Байкале и сколько тайн он еще хранит.
Разнообразие
органического мира поражает воображение, но не менее феноменально и его
своеобразие. Большинство обитателей озера не встречаются больше нигде в мире.
Но
не все благополучно в нашем озере. Многие путешественники отмечали оскудение
природы, сокращение численности и даже исчезновение некоторых видов животных
уже в начале XVIIв.
В
начале прошлого века, после появления Транссибирской магистрали, обеднение
байкальской природы резко усилилось. Вырубается тайга, сплав леса по рекам
перекрыл проход омулю, резко сократилась численность соболей, лосей, маралов и
других животных.
Уникальная байкальская вода привлекла
строителей г. Байкальска и работников целлюлозно-бумажного комбината, который
ежесуточно сбрасывает в Байкал -240 тыс.м3 промышленных стоков.
Загрязнение озера усиливают и неорганизованные туристы. Сложившаяся
социально-экономическая система региона Байкала ставит под угрозу существования
этого уникального объекта мирового значения.
Миграция
загрязнений в атмосферный воздух, воду и почву.
Количество
отходов на протяжении длительного времени увеличивалось пропорционально росту
производства и населения. В доиндустриальный период, когда в качестве сырья
использовались вещества растительного и животного происхождения (древесина,
лен, хлопок, кожа, жир и т.п.) образующие отходы вовлекались в естественный
круговорот, и сама природа обеспечивала самоочищение. Так, загрязненная мылом
сточная вода, сброшенная в реки, быстро очищалась микроорганизмами. В настоящее
время отходы химических соединений в ряде случаев не могут разолгаться и
поэтому накапливаются. Например, изделия из полиэтилена и отходы синтетических
моющих средств (стиральные порошки) в большинстве случаев не усваиваются
микроорганизмами и скапливаются в водоемах. Отрицательное воздействие
загрязнений способно проявляться на больших расстояниях от источников их
образования. Происходит перераспределение веществ между составными частями
биосферы. Например, загрязняющие вещества из атмосферы и почвы вымываются
осадками и вместе с ними поступают водоемы. Нефтепродукты частично испаряются и
загрязняют атмосферный воздух, а их нелетучие фракции смываются талыми и
дождевыми водами в реки и другие водоемы. Ветер и реки переносят загрязнения на
большие расстояния от места их эмиссии.
Из
загрязненной окружающей среды химические вещества поступают в организм человека
при дыхании, питье и с продуктами питания. В последствии загрязняются
токсичными веществами при выращивании овощей на загрязненной почве и в случаях
применения для поливок загрязненной воды, а также при откармливании скота
растениями, выращенными на загрязненной почве.
При
сжигании топлива ежегодно в атмосферу Земли выбрасываются 12млн. тонн оксидов
азота, из которых 8млн. тонн поступает от двигателей внутреннего сгорания. При
взаимодействии с парами воды оксид азота образует азотную кислоту, которая в
виде «кислотных дождей» выпадает на Землю, что ведет к зачислению почвы. В
закисленной почве возрастает мобильность токсичных тяжелых металлов (марганца,
меди, кадмия и др.) т.к. растворимость тяжелых металлов находится в прямой
зависимости от рН. Растворенные и вследствие этого легко поглощаемые растениями
тяжелые металлы являются ядами.
Сегодня
мы рассмотри одну только причину, это влияние железной дороги на экологию
поселка и пути ее решения.
Основные источники
загрязнения от железнодорожного транспорта, влияние их на жизнедеятельность
людей.
Железнодорожный транспорт оказал неоценимые услуги человечеству в развитии
земной цивилизации. Массовые перевозки пассажиров и грузов сегодня немыслимы
без использования железных дорог.
Однако
функционирование железнодорожного транспорта, как и других видов транспорта,
сопровождается значительным негативным воздействием на природу. Выражается это
в загрязнении атмосферы, водных объектов и земли, изменении химического состава
почв, образовании производственных отходов, замазученного грунта, золы, мусора,
в создании высоких уровней шума и вибрации, в ухудшении здоровья, росте
травматизма и гибели людей, животного и растительного мира, в нанесении
большого материального ущерба.
А) Отработанные газы.
Основным
источником загрязнения в поселке Танхой являются отработавшие газы дизелей
тепловозов, особенно в режиме холостого хода и при маневровых работах на
станции. В них содержится окись углерода, окись и двуокись азота, различные
углеводороды, сернистый ангидрид, сажа.
Состав
отработанных газов и их воздействие на природу и человека.
|
Диоксид
углерода
(углекислый
газ)
СО2
|
Обладает
наркотическим действием и раздражающим.
Образовывает
кислотные дожди.
|
|
Оксид
углерода
(угарный
газ)
СО
|
Ядовитый,
высокая концентрация вызывает смерть, а небольшие
дозы –
головную боль, усталость, замедление реакции, вызывает
болезни
сердца.
|
|
Оксиды
азота NxOy
(NO2)
|
Вызывает
сильное раздражение глаз, дыхательных путей и
кислотные
осадки.
|
|
Альдегиды
|
Отравляющие
вещества, поражают центральную нервную систему,
почки,
печень.
|
|
Углеводороды
СxНy
|
Вместе с
диоксидом азота под действием солнечного света вызывают
фотохимический
СМОГ, при котором воспаляются глаза, нос, горло,
возникает
удушье, обостряются заболевания. Повреждаются
растения,
разрушаются краски, резина, синтетические изделия, одежда, идет коррозия
металла.
|
|
Сернистый
газ (SO2)
|
Действует
на организм общетоксично, нарушает нервную систему,
образует
кислотные дожди.
|
|
Сажа от
дизелей.
|
Действует
на органы дыхания, но главное – адсорбирует на себе канцерогенные вещества.
|
|
Бензопирин
|
Канцерогенное
вещество, чрезвычайно опасное даже при малой
концентрации,
поскольку накапливается в организме.
|
|
Пыль
|
Особенно
асбестовая очень опасна для человека. Образуется при примени асбеста в
тормозных прокладках.
|
Б) Шум
Один
из создателей паровоза – Стефенсон радовался громкому дыханию своего детища.
Изобретатель полагал, что мощный шум, символизируя силу и скорость, привлекает
людей. Времена изменились. Сегодня идеал – скоростной локомотив, шумящий не
громче, чем старинный дилижанс на проселочной дороге.
Шум
поезда слагается из шума локомотива и вагонов. При работе тепловозов наибольший
шум отличается у выпускной трубы двигателя.
Основным
источником шума вагонов является стук колес на стыках и неровностях рельсов, а
также трение поверхности катания и гребня колеса о головку рельса.
Шумы
возникают также от ударов в ходовых частях, от дребезжания тормозных тяг,
колодок, автосцепки и др.
Высокий
уровень и среднечастотный характер колесного шума поезда по санитарной оценки
весьма не благоприятен и требует эффективных мер его снижения. Однако
применяемые на практике методы и приемы пока не дают заметного эффекта.
Шум
от поездов вызывает негативные последствия, выражается прежде всего в нарушении
сна, ощущении болезненного состояния, в изменении поведения, увеличении
употребления лекарственных препаратов и т. д.
Шум
может стать причиной стрессового состояния, характеризующегося повышением
активности центральной и вегетативной нервной систем.
Наиболее
чувствительны к шуму пожилые люди и работники умственного труда. Однако, как
правило, на фактор шума не обращают внимания. В России до сих пор нет
экологического мониторинга на шумовые загрязнения. Продолжают строить дома на
близком расстоянии от дороги, не реализуется программа мероприятий по защите от
шума квартир, зданий и жилых районов, а также подавление шума источника.
В) Вибрация и электромагнитные поля.
Источником
вибрации являются движущие поезда, механические колебания, которые они
возбуждают, особенно велики при движении по искусственным сооружениям (мост и
тд.). Так при следовании поезда через мост вибрация передается через его
основание на реку и рядом находящиеся дома.
Вибрация
как фактор экологического дискомфорта проявляется в возбуждении резонансных
колебаний элементов зданий и внутренней обстановки.
Основными
источниками электромагнитных полей являются воздушные линии электропередач и
открытые распределительные устройства. На железнодорожном транспорте имеется
ряд объектов воздействующих через электромагнитные поля на окружающую среду и
жизнедеятельность людей. К ним относятся: системы линии электропередач и сети
тягового электроснабжения при электротяге, тяговые и трансформаторные
подстанции, линии связи и телемеханики, системы электрообеспечения на подвижном
составе (в вагонах, локомотивах). Кроме того, рельсы путей, являясь обратными
проводниками тягового тока, представляют собой источник излучения
электромагнитных полей.
Общая
вибрация и сопутствующий шум усиливают токсическое действие свинца, ртути,
марганца, ацетона, мышьяка, окиси углерода, окислов азота, альдегидов,
ароматических углеводородов, фенола и др. Установлено, что состояние здоровья
рабочих при сочетанном действии химических веществ и шумовибрационного
комплекса страдает больше, чем при действии изолированного каждого из факторов
той же интенсивности. При действии всех этих веществ повышение температуры
воздуха на 10-150увеличивает токсичность в 2-3 раза.
Учитывая
то, что искусственное электромагнитное загрязнение окружающей среды происходит
с большой интенсивностью, проблема электромагнитных полей становится одной из
важнейших экологических задач современности.
Выявление химических загрязнителей в почве на железной
дороге.
(экспериментальная
работа)
Причиной загрязнения
железнодорожных путей является утечка нефтепродуктов, смазочные масла из букс и
колесных пар, а также мусор и стоки.
Ежегодно из пассажирских
вагонов на каждый километр пути выливается до 200м3 сточных вод, содержащих
патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12т. мусора.
Для определения
содержания анионов, катионов – загрязнителей в пробах почвы используют
следующие приемы исследования.
Исследуемая почва на железной
дороге.
|
Химические
соединения
|
Вредное
воздействие на организм человека
химических
соединений (избыток металлов)
|
|
S2
|
Обострение
респираторных заболеваний человека.
|
|
NH4+
|
Увеличение
концентрации нитратов в пищевых цепях.
|
|
Nа+
|
Избыток
приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции
почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена
веществ.
|
|
Cа2+
|
При
избытке возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде пыли, то
страдают органы дыхания.
|
|
Cu2+
|
Избыток
приводит к развитию болезни Вильсона, нарушению деятельности печени.
|
|
Hg2+
|
При
избытке поражает центральную нервную систему, сосредотачивается в почках,
нарушат их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта.
|
|
Pb2+
|
Избыток
вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевание мозга. Способен
заменять кальций в костях, поражает десна.
|
|
Фенол
|
При
хроническом воздействии на организм в первую очередь поражается нервная
система и печень. Вызывает гибель зародыша и его уродства.
|
|
Масла
|
Наличие
бензола, мазута, нефти и тд. Поражение нервной системы.
|
Экспериментальная
часть.
Выполняется
группами по 4 человека, каждая группа исследует по 5 веществ. Записывают
уравнения реакций. Вместе заполняется таблица №1 и подводится итог. Каждый
ученик делает вывод проделанной работы, сдают тетрадь.
Инструктивная
карточка №1
Берем 100 г. исследуемой
почвы добавляем 100 г. воды. Почву растворяем в воде, отфильтровываем. Проводим
исследования почвы и результат записываем в виде уравнений.
- Возьмите
2-3г. почвы с исследуемого участка. Приготовьте почвенную вытяжку,
поместите почву в пробирку и добавив 10 мл раствора хлорида калия. Когда
содержимое пробирки отстоится. Возьмите полоску индикаторной бумаги и
опустите ее в почвенную вытяжку. Через две секунды выньте индикаторную
бумагу, сверти ее цвет с эталоном шкалы рН (табл.№2) и определите тип почвы.
Данные занесите в таблицу №1
Шкала для определения
кислотности таб. №2
|
Высокая
кислотность
|
Умеренная
кислотность
|
Слабая
кислотность
|
Нейтральная
кислотность
|
Щелочная
среда
|
|
рН 1-2
|
рН 3-4
|
рН 5-6
|
рН 7
|
рН 8
|
2. SO42-
к 10мл пробы прибавить 1мл хлорида бария. При
содержании SO42- возникает помутнение.
3. Масла. Наличие
жирных разводов, после растворения почвы в воде.
4. Hg2+
к 10мл пробы добавить р-р щелочи сильной концентрации.
Если присутствует Hg2+ выпадает желтый осадок.
5. Pb2+
к 10мл пробы добавить 1мл 50%-ного раствора уксусной кислоты и перемешать.
Добавить 0,5мл 10%-ного раствора дихромата калия, наличии ионов свинца выпадает
желтый
осадок.
Инструктивная
карточка №2
Берем 100 г. исследуемой
почвы добавляем 100 г. воды. Почву растворяем в воде, отфильтровываем. Проводим
исследования почвы и результат записываем в виде уравнений.
1. SO32-
к 10мл пробы прибавить слабый раствор марганцовокислого калия. При содержанииSO32-
розовый цвет исчезает.
2. Са2+
прилить к 10мл пробы карбонат аммония, при наличии Са2+ появится
помутнение, а если добавить концентрированную кислоту, то начнет бурно выделяться
газ.
3. Cu2+
к 20мл пробы добавить сульфидную соль зелено-бурый осадок говорит о присутствии
Cu2+.
4. Фенол. В 5мл
пробы капнуть 2-3 капли раствора хлорида железа. Ели есть фенол, проба
окрашивается в фиолетовый цвет.
5. NH4+
к 10мл пробы добавить р-р щелочи сильной концентрации и подогреть. При наличии
NH4+
появится запах аммиака, а если подержать у пробирки смоченную в воде
индикаторную бумагу, то розовый лакмус станет синим.
Инструктивная
карточка №3
Берем 100 г. исследуемой
почвы добавляем 100 г. воды. Почву растворяем в воде, отфильтровываем. Проводим
исследования почвы и результат записываем в виде уравнений.
1. S2-
к 10мл пробы добавить нитрат серебра. Если содержится S2-,
то появится помутнение.
2. CI-
к10мл пробы добавить ацетат свинца. При наличии S2-
выпадает осадок черного цвета.
3. NH4+
к 10мл пробы добавить р-р щелочи сильной концентрации и подогреть. При наличии
NH4+
появится запах аммиака, а если подержать у пробирки смоченную в воде
индикаторную бумагу, то розовый лакмус станет синим.
4. Nа+
каплю раствора на стеклянной палочке опустить в пламя спиртовки. Если
присутствует Nа+, то
наблюдается ярко-желтое окрашивание пламени.
5. Hg2+
к 10мл пробы добавить р-р щелочи сильной концентрации.
Если присутствует Hg2+ выпадает желтый осадок.
Инструктивная
карточка №4
Возьмите 2-3г. почвы с исследуемого
участка. Приготовьте почвенную вытяжку, поместите почву в пробирку и добавив 10
мл раствора хлорида калия. Когда содержимое пробирки отстоится. Возьмите полоску
индикаторной бумаги и опустите ее в почвенную вытяжку. Через две секунды выньте
индикаторную бумагу, сверти ее цвет с эталоном шкалы рН (табл.№2) и определите
тип почвы. Данные занесите в таблицу №1
Шкала для определения
кислотности таб. №2
|
Высокая
кислотность
|
Умеренная
кислотность
|
Слабая
кислотность
|
Нейтральная
кислотность
|
Щелочная
среда
|
|
рН 1-2
|
рН 3-4
|
рН 5-6
|
рН 7
|
рН 8
|
Берем 100 г. исследуемой
почвы добавляем 100 г. воды. Почву растворяем в воде, отфильтровываем. Проводим
исследования почвы и результат записываем в виде уравнений.
1. Fе3+
к 10мл пробы добавить несколько капель концентрированного раствора
роданида калия. При наличии Fе3+
появится бледно-бурый цвет.
2. Са2+
прилить к 10мл пробы карбонат аммония, при наличии Са2+ появится
помутнение, а если добавить концентрированную кислоту, то начнет бурно
выделяться газ.
3. Cu2+
к 20мл пробы добавить сульфидную соль зелено-бурый осадок говорит о присутствии
Cu2+.
4. Фенол. В 5мл
пробы капнуть 2-3 капли раствора хлорида железа. Ели есть фенол, проба
окрашивается в фиолетовый цвет.
5. Pb2+
к 10мл пробы добавить 1мл 50%-ного раствора уксусной кислоты и перемешать.
Добавить 0,5мл 10%-ного раствора дихромата калия, наличии ионов свинца выпадает
желтый
осадок.
Выводы: все данные
сводим в общею таблицу, выясняем какие загрязняющие вещества присутствуют в
почве возле железной дороге.
Постоянно
присутствующая экологическая опасность является следствием функционирования железнодорожного
транспорта, когда уровень загрязнения воздуха, воды и земли превышает
естественный уровень.
К
таким источникам относятся:
Загрязнение
воздуха выбросами тепловозов и других транспортных средств;
Загрязнение
территорий предприятия нефтепродуктами, а также остатками перевозимых грузов и
отходов производства;
Шум
и вибрация от движения поездов, путевых машин и производственного оборудования;
Электромагнитное
излучение от воздушных линий электропередач;
Ионизирующее
излучение при перевозки радиоактивных грузов и строительных материалов с
повышенным уровнем радиации.
Особенно
опасно загрязнение среды тяжелыми металлами, поскольку они включаются в
природный круговорот веществ. В последние время все чаще выявляют очаги
аномально высоких концентраций тяжелых металлов.
И
так мы являемся свидетелями техногенного геохимического процесса
необыкновенного масштаба, когда во всевозрастающих количествах металлы
выбрасываются в атмосферу, поступают в природные воды, в почву, в человека и
другие живые организмы.
«Человек,
освобождая силы извечных равновесий вещества, сам делается в их руках игрушкой»
(М.Волошин).
Домашнее
задание.
Ваши
пути решения этих задач? (мини доклад).
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.