Урок по химии на тему "Глобальные экологические проблемы"

И.А. Казарова

учитель химии и биологии

ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Урок-суд

За основу урока взят сценарий урока учителя химии И.В. Кильдиватовой (Я иду на урок химии: Книга для учителя. - М.: Издательство "Первое сентября", 1999. - 222 с.: ил.)

Урок может проводится в 11-м классе, но можно его провести и на обобщающем уроке в 9-м классе в конце года, можно проводить в качестве экологического мероприятия с приглашением младших классов в качестве зрителей.

Я проводила в 10 классе  в часы элективных занятий по химии с приглашением 8 класс в счет урока химии.  

  Основная задача такого урока - в нетрадиционной форме обобщить и расши­рить знания учащихся. Такой урок дает возможность рас­сматривать явления с различных, часто противоположных позиций, т. е. показывает школьникам окружающий мир таким, каков он есть на самом деле, со всеми его противоречи­ями. Подготовка к игре приобщает учеников к чтению допол­нительной литературы, развивает их творческие способности.

Цель занятия:

- обобщение и систематизация знаний по вопросам экологии;

- развитие системного мышления;

- развитие способностей по извлечению информации из различных источников, в том числе с помощью ИКТ;

- приобретение социального опыта (правила поведения в суде).

Оборудование. Плакаты по охране природы; высказыва­ния на отдельных плакатах (высказывания могут проецироваться на экране с помощью проектора).

        Проблемы химической экологии со­зданы самим человеком и возникли как результат длительной, а в пос­леднее столетие и чрезвычайно бурной производительной деятель­ности человечества.

В. А. Легасов

        Спасем природу — Родину спасем! Будущее Земли в опасности.

        На нас — ответственность перед настоящим и будущим.

        Кому угрожает опасность? Вам. Разве вы не видите, что перед вами весы, на одной чаше которых ваше могущество, на другой — ваша от­ветственность?

Виктор Гюго.

«Человек, который смеется»

Действующие лица: главный судья, секретарь, присяжные, обвинители, адвокаты, свидетели.

      Распределение ролей происходит примерно за неделю. Строго детерминированное поведение предполагается только у судьи и секретаря. Остальные в рамках установленной фабулы самостоятельно готовят реферативные выступления, сопровождаемые презентациями (это в основном оценивается учителем при подведении итогов урока). Приводимый далее ход урока является лишь примером, не предполагает четкого выучивания содержания.

Ход урока

  Учитель (вступительное слово).

  Основная угроза окру­жающей среде — интенсивно развивающееся производство. Воздействие различных химических веществ, выделяющихся в результате деятельности человека, нередко оказывается на грани восстановительных возможностей природы — огром­ных, но не беспредельных.

  Главная задача заключается в правильном предвидении результатов хозяйственной деятельности человека, приводя­щей к преобразованию природной среды. Кто же в ответе за природу? Порой несправедливо главной виновницей называют химическую отрасль промышленности. Не в целях ее оправдания и не отрицая возможных бед, при­чиняемых ею, а ради торжества истины и выявления всех потенциальных «виновников преступления» попытаемся оп­ровергнуть такое мнение. Это необходимо и в связи с тем, что первым и одним из самых важных шагов на пути охраны природы является правильное установление источников и ме­ханизмов образования химических загрязнений.

  Любое производство оказывает техногенное воздействие на окружающую среду. Однако нельзя забывать, что по харак­теру взаимодействия с окружающей средой, по силе давления на нее, возможным последствиям, условиям и интенсивности взаимосвязей с различными объектами окружающей среды отдельные отрасли промышленности оказывают далеко не равноценное влияние на природу и проходящие в ней процес­сы. Наибольшее воздействие оказывают предприятия черной и цветной металлургии, теплоэнергетика, целлюлозно-бумаж­ная, горнодобывающая, химическая, нефтехимическая, нефте­перерабатывающая отрасли промышленности, автотранспорт. В охране окружающей среды важная роль принадлежит хи­мии и химической технологии.

Секретарь. Встать! Суд идет!

Главный судья. В открытом судебном заседании мы слушаем дело о загрязнении окружающей среды и об эколо­гических проблемах общества. Дело состоит из двух частей. В первой — Природа обвиняет общество, человека, назначе­ние которого, как считал Ж. Б. Ламарк, как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав зем­ной шар непригодным для обитания. Во второй части Обще­ство рассматривается как сила, способная из «дикой умираю­щей» природы сделать ее приятной и живой. Своим трудом человек открывает в природе то, что она таила в лоне своем, — неведомые ее сокровища. Я призываю высокий суд объективно разобраться в этом деле, выслушав обе стороны, свидетелей, и вынести справедливый приговор.

  Суд предупреждает: вы должны говорить правду и только правду. За дачу ложных показаний свидетели и потерпевшие будут привлекаться к ответственности.

Секретарь. Приглашается Природа.

Природа. Прошло уже около 1 млн лет, как появился на Земле человек. Благодаря научно-техническим достиже­ниям он возомнил себя моим господином. И вольно или невольно стал применять ко мне давний принцип поработите­лей «Разделяй и властвуй».

Секретарь. Приглашается Общество.

Общество. Наивысшая организация жизни — это Об­щество. В древние времена, когда человек был еще собирате­лем и охотником, он находился в более гармоничном един­стве с окружающей природой и полностью зависел от нее. С развитием техники люди становились все сильнее. Они уже могли покорять и подчинять силы природы во благо себе.

Судья. Теперь послушаем свидетелей и пострадавших. Приглашаю пострадавшую — Землю-кормилицу.

Земля. Чтобы прокормиться, одеться, человек пользуется земельными, водными ресурсами. Почвы разрушаются, это ве­дет к развитию эрозии, вторичному засолению; вода и воздух загрязняются.

Свидетель. Человек ежегодно извлекает из земных недр более 100 млрд т руды, горючих и строительных материалов. Добыча полезных ископаемых приводит к изменению релье­фа Земли, образованию котловин, пустот в верхних слоях зем­ной коры.

  С у д ь я (обращается к Адвокату Природы.). Есть ли фак­ты отрицательного влияния удобрений на здоровье человека?

  Адвокат. Повышенное содержание нитритов и нитратов в пищевых продуктах приводит ко многим заболеваниям че­ловека. В нашем сельском хозяйстве в больших количествах применяются пестициды, которые используются человеком для борьбы с вредителями различных сельскохозяйственных культур и уничтожения паразитов домашних животных.

Судья (обращается к Адвокату Общества). Что делает сегодня человек, чтобы предотвратить развитие заболеваний, связанных с избыточным использованием минеральных удоб­рений и пестицидов?

Адвокат. В некоторых странах (США, Франция, Герма­ния) уменьшают применение пестицидов или полностью от них отказываются. В 1985 г. в США насчитывалось свыше 20 тыс. ферм, не применяющих не только пестициды, но и минеральные удобрения. Аналогичные примеры есть и у нас: некоторые хозяйства Краснодарского края, Омской и Полтав­ской областей отказались от применения пестицидов.

Секретарь. Приглашается свидетель Атмосфера.

Атмосфера. Источником загрязнения атмосферы явля­ются предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автомобильный транспорт и др. В атмосферу выбрасывают различные газы и пыль. Из космоса видны ды­мовые шлейфы и скопления дыма над крупными промыш­ленными районами.

  С 1900 г. использование топлива увеличилось в 10 раз. Ежегодно в атмосферу поступает более 200 млн т оксидов углерода, серы, азота.

  Выброс больших количеств СО₂ нарушает круговорот уг­лерода в природе — переход органических соединений в не­органические, и наоборот. За счет фотосинтеза

nСО₂ + mН₂О = C_nH_2mO_m + пО₂

ежегодно образуется 80 млрд т органических веществ, выде­ляется 1 • 10¹¹ т кислорода и аккумулируется в растениях 1,7 • 10²¹ кДж солнечной энергии. В атмосферу СО₂ возвраща­ется за счет процессов дыхания животных, человека и расте­ний, а также разложения их останков.

  Все увеличивающееся содержание СО₂ вызывает так назы­ваемый парниковый эффект. СО₂ свободно пропускает на Зем­лю излучение Солнца, но сильно задерживает тепловое излу­чение Земли. Слой СО₂ играет такую же роль, как стекло в парниках. За последние 100 лет средняя температура на по­верхности Земли выросла на 0,5—0,6 градуса. Дальнейшее накопление СО₂ в атмосфере может привести к изменению климата на Земле. Многие ученые полагают, что это вызовет таяние льдов и катастрофическое повышение уровня Мирово­го океана.

  Наибольшие количества SО₂ выбрасывают тепловые элек­тростанции и предприятия цветной металлургии, на которых осуществляется окислительный обжиг сульфидных руд. При растворении в капельках влаги тумана, дождя, облаков окси­ды неметаллов (в основном SО₂) образуют кислотные дожди.

        Это приводит к понижению pH осадков, вызывает рост кис­лотности водоемов, гибель их обитателей. Кислотные дожди способствуют также коррозии металлов, разрушению лако­красочных покрытий. Под губительным действием оксидов серы и азота разрушаются памятники архитектуры и многие строительные материалы.

  Сейчас в мире имеется более 500 млн автомобилей. На них приходится 60% всех вредных выбросов в атмосферу; в выхлопных газах содержится не менее 200 пагубных для здоровья компонентов (это оксид углерода (II), оксиды азота, оксид серы (IV), углеводороды, соединения свинца и др.).

  СО взаимодействует с гемоглобином крови в 200 раз ак­тивнее кислорода и снижает способность крови быть перенос­чиком О₂.

  Выхлопные газы могут быть причиной образования смога над городами. Этот процесс можно представить схемой:

NО + 1/2О₂ = NO₂.

  Под действием ультрафиолетового излучения Солнца мо­лекулы NО₂ распадаются. Образовавшийся атомарный кисло­род при взаимодействии с молекулярным кислородом обра­зует озон:

NО₂ + hv = NO + О,

О + О₂ = О₃,

hv

NО₂ + О₂                               > NO + О₃,

О₃ + NO                                > О₂ + NО₂

  Озон и атомарный кислород вступают в реакцию с углево­дородами, что приводит к образованию токсичного продук­та — смога — ядовитого загрязнения атмосферы городских районов с интенсивным автодвижением.

  В выхлопных газах содержатся также соединения свинца (РЬ — токсичный элемент), которые действуют на фермент­ные системы и обмен веществ, накапливаются в морских от­ложениях и пресной воде.

  В продуктах сгорания топлива содержится ртуть — один из опаснейших загрязнителей пищевых продуктов. Она на­капливается в организме и вредно действует на нервную сис­тему.

  Также источником загрязнения атмосферы являются ра­диоактивные элементы, попадающие в атмосферу при ядерных взрывах, авариях на атомных станциях Наиболее яркий пример негативного воздействия человека на климат Земли — возникновение озоновых дыр над Антар­ктидой и Арктикой.

  Секретарь. Приглашается свидетель Гидросфера.

  Гидросфера. Вода — бесценное богатство, без нее не­возможна жизнь на планете. Физиологическая потребность в воде одного человека за 70 лет составляет 50 т. В связи с развитием промышленности, ростом городов расход воды все увеличивается. Одновременно усиливается загрязнение воды промышленными и бытовыми отходами. Это приводит к нарушению естественных процессов самоочищения водоемов, наносит ущерб их обитателям. В современном городе на бы­товые нужды ежесуточно требуется 300—500 л воды на одно­го человека. Количество ежесуточно расходуемой человече­ством пресной воды в настоящее время равняется годовой добыче всех полезных ископаемых.

  Важным показателем качества воды является количество растворенного в ней кислорода. Кислород необходим для жизни обитателей водоемов. За счет деятельности аэробных бактерий кислород используется для окисления органичес­ких веществ останков животных и растительных организмов с образованием СО₂, Н₂О, а также небольших количеств ионов NО₃, SO₄ PO₄, которые усваиваются растениями. Тем самым осуществляется самоочищение водоема. При избытке органи­ческих веществ растворенного кислорода оказывается уже не­достаточно для деятельности аэробных бактерий. В этих усло­виях процесс разложения органических веществ выполняют анаэробные бактерии, но в результате их деятельности образу­ются уже СН₄, NH₃, H₂S, РН₃. Вода приобретает гнилостный запах, гибнет рыба и другие обитатели водоемов.

        Большой вред природным водам наносят растворенные в сточных водах минеральные удобрения, смываемые с поверх­ности почвы. Удобрения (в особенности нитраты и фосфаты) вызывают бурное разрастание сорной травы и водорослей. Это приводит к засорению водоемов и их гибели.

        Источником загрязнения воды также являются:

1) продукты гниения древесины при молевом сплаве леса;

2) горюче-смазочные вещества морского и речного флота;

3) нефть, покрывающая 1 /4 часть поверхности Мирового океана, вследствие потери ее при подводной добыче, перевозках, авариях нефтеналивных судов;

4) отходы животноводчества — один свинокомплекс на 108 тыс. голов или комплекс крупного рогатого скота на 35 тыс. голов дает загрязнение, эквивалентное отходам круп­ного города с населением 400—500 тыс. человек.

  С у д ь я (обращается к Адвокату Общества). Сознает ли человек свои ошибки?

Адвокат. Да, человек признает свои ошибки. Во многих странах проводятся работы по искусственному лесоразведе­нию. Для сохранения некоторых видов животных и растений организованы заповедники, заказники, национальные парки. Очистка от SО₂ основана, в частности, на окислении S (IV) в S (VI) с последующей утилизацией образующихся соедине­ний. При этом достигается очень высокая степень очистки. Ведутся исследования по применению микробиологических методов для очистки жидкого и твердого топлива от соедине­ний серы.

  Одним из способов кардинального решения проблемы за­щиты окружающей среды является использование водорода в качестве топлива, а также применение электрохимических топливных элементов. Быстрыми темпами совершенствуется атомная энергетика. Бытовые сточные воды обеззараживают хлором или озоном, а затем подвергают биологической очис­тке. При биохимическом окислении органических веществ образуется биомасса, которую используют для получения бел­ково-витаминного концентрата для подкормки животных.

  Очистка промышленных сточных вод весьма сложна. Уда­ление соединений металлов может быть осуществлено осаж­дением их в виде нерастворимых веществ, экстракцией орга­ническими растворителями и др.

  Наиболее надежный способ защиты водоемов основан на создании экономических рациональных замкнутых систем, обеспечивающих многократное использование воды в произ­водстве. Необходимо внедрять в производство безотходные технологии, комплексное использование сырья.

  Д. И. Менделеев считал, что «в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье». Любые отходы могут быть исполь­зованы как сырье для получения других химических продук­тов. Но пока отходы имеются в любом производстве. Сущ­ность безотходной технологии передает схема (высвечивается на слайде).

                                                                                   Потребление

                                                                                              ↑

                    Сырьевые ресурсы            →              Производство

                                                                                              ↓

                                                                                        Отходы

                                                                                                ↓

                                                                                Вторичное сырье

Этот организованный и регулируемый человеком тех­нологический круговорот сырья, продукции и отходов пред­ставляет собой замкнутую экологическую систему наподобие природной, в которой продукты жизнедеятельности одних организмов используются другими организмами, и в целом осуществляется саморегулирующийся биогеохимический кру­говорот веществ.

Главный судья. Для оглашения решения суда прошу всех встать!

Судья оглашает решение суда.

Судебное заседание объявляется закрытым.

Учитель подводит итоги урока: называет лучшие выс­тупления, при необходимости рецензирует выступления участников игры. Ученики высказывают свое отношение к этой форме урока, пожелания участников игры. Обязательно опрашивается мнение присутствующих приглашенных гостей (8 класс - мотивирование на проведение подобных занятий в будущем).

В качестве домашнего задания можно предложить уче­никам три задания.

         1. Оксид серы (IV), содержащийся в воздухе, действует на мрамор (постепенно разрушаются памятники архитектуры и произведения искусства).

Составьте уравнения реакций, имея в виду превращение мрамора в гипс.

         2. В виде каких нерастворимых солей можно удалять из сточных вод ионы: а) Со²⁺, б) РЬ²⁺, в) Zn²⁺, г) РО₄^3-, д) SO₄^2-? Составьте уравнения реакций.

          3. Утилизация фтороводорода, образующегося при пере­работке апатита, может быть осуществлена в результате взаи­модействия с раствором гидроксида натрия. Для регенерации гидроксида натрия нужно подействовать на раствор негаше­ной известью. При этом образуется также нерастворимый фторид кальция CaF₂. Составьте уравнения реакций