УРОК ПО БИОЛОГИИ "КРУГОВОРОТ СЕРЫ, ВЛИЯНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ЕГО ПРОТЕКАНИЕ. ПОСЛЕДСТВИЯ КИСЛОТНЫХ ДОЖДЕЙ "

КРУГОВОРОТ СЕРЫ, ВЛИЯНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ЕГО ПРОТЕКАНИЕ. ПОСЛЕДСТВИЯ КИСЛОТНЫХ ДОЖДЕЙ

Цель урока: систематизировать знания учащихся о соединениях серы, о месте в биогеохимическом круговороте, обеспечение восприятия и осмысления глобальной экологической проблемы «Кислотные дожди».

Задачи урока:

·        на примере круговорота химического элемента серы конкретизировать знания учащихся о важнейших соединениях серы;

·        используя интегративный подход, осуществляя экологическое воспитание и обучение, развивать у учащихся умение сравнивать, сопоставлять факты, находить аналогии, предсказывать результаты на основании теоретических рассуждений;

·        используя приёмы здоровьесберегающих технологий, способствовать формированию валеологических знаний; создавая ситуацию успеха, способствовать преодолению психологической инерции учащихся;

·        познакомить учащихся с понятием «Кислотные дожди», основными естественными и антропогенными источниками кислотообразующих выбросов, влиянием кислотных осадков на экосистемы, мерами по охране атмосферы от кислотообразующих выбросов.

·        развивать эмоциональную сферу учащихся, используя материал по географии, биологии, химии, экологии, истории, литературе.

·        подвести учащихся к осознанию важной роли каждого человека в решении экологических проблем.

Оборудование: набор природных соединений серы, спички, схемы большого и малого круговорота серы, рисунки.

Ход урока

Организационный момент

Мотивация деятельности

Учитель. Интересные факты о сере.

Она имеет жуткий запах и обладает удушающим действием на человека. Жрецы использовали ее для проведения разных обрядов и священных курений, а военные добавляли в состав различных горючих смесей.

Ни один процесс в организме не может обойтись без серы. Она является одним из главных составляющих всех существующих белков. Функции, которые возлагаются на работу серы в человеческом организме огромны. Начиная от стабильной работы нервных клеток, уравновешивания сахара в крови и общего повышения иммунитета, заканчивая ранозаживляющими и противовоспалительными действиями.

Кому-то покажется странным, а кто-то об этом давным-давно знает, однако сера содержится в массе продуктов, которые мы используем ежедневно, даже не подозревая об этом. К этому числу относятся: все бобовые, злаки и крупы, а также хлебобулочные изделия; лук, чеснок и капуста; яблоки, виноград и крыжовник; молочные продукты; рыба. Неудивительно, что до сегодняшнего дня зафиксированных случаев с дефицитом серы, ничтожно мало. Ведь что-то из перечисленного мы в любом случае употребляем в рацион питания.

Ну конечно и наш стандартный способ получения огня основан на той же сере.

Учитель. Для глубокого понимания современной экологической ситуации человеку совершенно необходимы биологические и химические знания. Внимание к круговоротам химических элементов в биосфере особенно важно, поскольку от изменений в них зависит будущее человечества. Сегодня мы определим место и взаимосвязь соединений серы в биогеохимическом круговороте.

Актуализация знаний учащихся

 В виде каких соединений химический элемент сера встречается в природе? (По ответам учащихся, которые оформлены на цветных листах, на доске начинаем составлять схему).

Схема

 Круговорот серы в природе сложен и до конца не ясен, тем не менее, интересно познакомиться с его особенностями.

Изучение нового материала

Сначала вспомним основные характеристики и свойства серы.

Сообщение учащейся.

Учитель. Существует два круговорота веществ – большой и малый. Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания сносятся потоками воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками.

Малый круговорот (часть большого) происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы, как самих этих растений, так и других организмов (как правило, животных), которые поедают эти растения (консументы).

Самостоятельная работа (построение большого и малого круговорота)

В большом, геологическом, круговороте сера переносится с океана на материки атмосферными осадками и возвращается с речным стоком обратно в Мировой океан. Одновременно ее запасы пополняются за счет вулканической деятельности и при процессах выветривания. Вулканы выбрасывают серу в виде триоксида (серного ангидрида SO₃), диоксида (сернистого газа SO₂), сероводорода Н₂S и элементарной серы. В литосфере имеются в большом количестве сульфиды различных металлов: железа, цинка, свинца, меди и др. В биосфере сульфидная сера с участием многочисленных микроорганизмов окисляется до сульфатной серы SO₄^-2, которая находится в почве и водоемах.

В малом круговороте сульфаты поглощаются растениями. Растительноядные животные получают необходимую для жизнедеятельности серу. В результате сложных превращений и видоизменений при разрушении остатков организмов, растительного опада сера попадает в почвенные воды и в илы водоемов суши, морей и океанов. При разрушении белков с участием микроорганизмов образуется сероводород, который в дальнейшем окисляется или до элементарной серы, или до сульфатов. В первом случае формируются залежи чистой серы, а во втором — залежи гипса. При разрушении последних во время добычи или выветривания сера вновь вовлекается в круговорот.

Подведение итогов круговорота серы

Учитель. Общее количество серы, вовлеченное в ее биогеохимический цикл, оценивается следующими цифрами (в год): из океана в атмосферу поступает 82 млн т, а осаждается 96 млн т. С суши в атмосферу поступает 130 млн тонн и возвращается 116 млн т. Антропогенные источники дают 46% поступления серы с суши в атмосферу, и практически все ее соединения, поступившие туда техногенным путем в виде окислов и других соединений, возвращаются на поверхность земли и оказывают губительное действие на экосистемы. Один из основных антропогенных источников соединений серы, поступающих в биосферу, — это сера извлеченных из недр нефти и угля или сера, накопленная живым веществом былых биосфер на протяжении огромного времени, возвращаемая в современную биосферу "залпом". За последние 50 лет  глобальные выбросы техногенных окислов серы увеличились в 2—3,5 раза. Такое перенасыщение способствует значительному изменению естественного круговорота серы в природе.

Промышленное загрязнение приводит к нарушению круговорота серы. Дополнительным поставщиком серы в большой круговорот являются теплоэнергетические установки, которые при сжигании минерального топлива выбрасывают сернистый газ.

Атмосфера Земли способна самоочищаться от сернистого ангидрида при выпадении атмосферных осадков. Экологическая опасность сернистого ангидрида заключается в том, что при фотохимическом окислении в присутствии диоксида азота и углеводородов сначала образуется серный ангидрид SO₃, который соединяясь с водяными парами, превращается в аэрозоли серной кислоты Н₂SO₄. Продолжительность всего цикла от момента естественных или техногенных выбросов SO₂ до удаления из атмосферы паров серной кислоты составляет до 14 суток. С воздушными потоками аэрозоли серной кислоты разносятся на значительные расстояния от источника выброса и выпадают в виде кислотных дождей.

Люблю грозу в начале мая,
Когда весенний первый гром,
Как бы резвяся и играя
Грохочет в небе голубом.
Гремят раскаты молодые,
Вот дождик брызнул, пыль летит,
Повисли перлы дождевые,
И солнце нити золотит.
С горы бежит поток проворный,
В лесу не молкнет птичий гам…
Ф.И. Тютчев 

«Кислотный дождь» – это дождь, подкисленный до рН < 5,6 (кислотно-щелочной баланс) из – за растворения в атмосферной влаге кислотообразующих веществ.

Природные источники поступления сернистого газа в атмосферу (20 миллионов тонн в год):

·                     вулканы

·                     лесные пожары

·                     выделение из океана

Природные источники оксидов азота NO₂ (700 млн. тонн в год):

·                     гроза (электрические разряды)

Антропогенные источники сернистого газа:

·                     электроэнергетика 40%

·                     металлургия, химическая промышленность и машиностроение 50%

·                     другие источники 10% (транспорт и др.)

Антропогенные источники оксидов азота:

·                     автомобили и др. моторный транспорт (сгорание топлива) 40%.

·                     электроэнергетика 25%

·                     металлургическая, химическая промышленность и машиностроение 25%

·                     прочие источники 10% (сельское хозяйство и др.)

Самостоятельная работа по вариантам

На доске представлены рисунки и фотографии естественных и антропогенных источников оксида серы и оксидов азота.

I вариант. Выберите естественные и антропогенные источники оксидов азота.

II вариант. Выберите естественные и антропогенные источники серного газа.

Подведение итогов

Из истории наблюдений за кислотными дождями

Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе и Северной Америке в 50 гг. 20 века.

В среднем кислотность осадков, выпадающих в виде дождя в Западной Европе и Северной Америке на 10 млн. км², составляла 3–4,5, а туманы нередко имели рН, равный 3–2,5.

В последние годы кислотные дожди стали наблюдаться в промышленных районах Азии, Латинской Америки и Африки.

В России наиболее высокие уровни выпадений кислотных осадков наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах: центральном, центрально-черноземном, Уральском. На локальных ареалах (до 1 тыс. км.) около металлургических предприятий, крупных ГРЭС, больших городов (Москва, Омск и др.)

Сообщение учащегося

Влияние кислотных дождей.

Ускорение коррозии мостов, плотин, зданий, металлических конструкций

Ущерб памятникам мировой архитектуры

Многие скульптуры и здания Рима, Венеции, Кельнский собор, получили за несколько последних десятилетий значительно больше повреждений, чем за предыдущее время. Под угрозой полного разрушения находятся > 50 тыс. скульптур «Города Будд» под Юньанем в Китае.

Влияние на здоровье человека

Вдыхание влажного воздуха, содержащего сернистый газ, особенно опасно для пожилых людей, страдающих сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, в тяжелых случаях может возникнуть отек легких.

Вредно это и для здоровых людей, так как сернистый газ и сульфатные частицы обладают канцерогенным действием. Диоксид азота взаимодействует с гемоглобином крови, затрудняет перенос кислорода к органам и тканям, вызывает астматические и сердечные заболевания.

Меры по охране атмосферы от кислотообразующих выбросов

1.                 Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов сернистого газа и оксидов азота.

2.                 Разработка и внедрение различных очистных сооружений.

3.                 Разработка каталитических конвертеров, преобразующих оксиды азота в молекулярный азот.

4.                 Использование электрических фильтров, вакуумных, воздушных или жидких фильтров – скрубберов, для борьбы с выбросами сернистого газа (SO₂).

5.                 Известкование водоемов, почвы.

6.                 Для защиты памятников культуры использовать покрытия из полимеров (силиконы).

7.                 Металлические изделия покрывать лаком, красками.

8.                 Очистка топлива потенциальных загрязнителей.

9.                 Внедрение безотходных технологий.

10.            Использование альтернативных источников энергии (солнечная энергия, ветер, морские приливы, термальные источники).

Закрепление изученного материала

Учащимся в парах предлагается выполнить следующие задания:

Какое влияние образующиеся кислотные осадки оказывают на экосистему (выбрать одну из предложенных): озеро, садовые участки, хвойный лес.

Предложите способы защиты выбранной экосистемы от действия кислотных дождей.

Домашнее задание

Творческое задание. В произвольной форме опишите естественные и антропогенные источники кислотообразующих выбросов своей местности.