Проблемы экологии
В курсе химии
Средней школы
Выполнил: Погудкина Ю.А.
учитель химии
средней школы № 41
г. Белгород 2007г.
СОДЕРЖАНИЕ.
1. Введение.
2. Вопросы охраны окружающей
среды в курсе:
а) неорганической химии;
б) органической химии.
3. Экологическое воспитание во
внеурочное время.
4. Список литературы.
 |
Введение
«Человека не может не занимать природа,
он связан с ней тысячью неразрывных
связей, он сын ее»
И. Тургенев
Охрана окружающей среды в настоящее время – одна из насущных задач населения. Растет население Земли (оно достигло 6,5 млрд.). Каждому человеку требуется пища, одежда, крыша над головой. В то же время ресурсы планеты не умножаются, а иссекаются. Выбывают из оборота плодородные почвы, катастрофически быстро загрязняются воды и воздух. С каждым годом увеличиваются площади пустынь и уменьшаются площади лесов, дающих Земле кислород, стабилизирующих климат и циркуляцию вод. Повсюду дают себя знать химические загрязнения. Вырастают горы отбросов, в том числе очень опасных для здоровья людей, истощаются не возобновляемые ресурсы планеты, заметно ослаблена оздоровляющая способность Мирового океана.
Потенциальную опасность представляют промышленные токсичные отходы, накопившиеся неиспользованные и потерявшие свойства ядохимикаты, ухудшаются физико-химические свойства почв. Все это отрицательно влияет на здоровье человека и комфортность условий жизни.
Многие природные экосистемы (биогеоценозы лесов, рек и болот) утрачивают способность самоочищения, саморегулирования. Экономические проблемы многие предприятия стараются решить за счет эксплуатации природных ресурсов. Экологи, например, бьют тревогу о том, что в преддверии олимпиады заповедные уникальные территории Сочинского национального парка раскупаются для строительства объектов, не имеющих отношения к олимпиаде без проведения экологического мониторинга.
Все вместе – вырубка лесов, загрязнение атмосферы и водного бассейна, загрязнение земли химикатами – оставляет все меньше места для жизни животных. Сокращается их численность и видовой состав. Статистика такова: в начале ХХ века исчезал один вид животных за год. Сейчас один вид исчезает ежедневно. Человечество на пороге экологического кризиса. Положение столь серьезно, что нужны небывалые усилия и материальные средства, чтобы предотвратить катастрофу. «Экологическая бомба для человека столь же опасна, как и ядерная». Требуются неотложные повседневные меры по защите окружающей среды, а также совершенствование экологического образования и воспитания, прежде всего подрастающего поколения.
Немалая роль в этом деле принадлежит учителю химии.
Вопросы охраны окружающей среды
В курсе
Неорганической химии
 |
Каждая тема курса химии дает возможность учителю совершенствовать экологическое образование и воспитание учащихся прежде всего на уроках
При повторении периодического закона Д. И. Менделеева особенно подчеркиваем, что периодический закон – один из важнейших объективных законов природы. В основе его лежит положение о материальности мира, его единстве, закономерностях и познаваемости всех тех процессов и явлений, которые в нем происходят.
Подводим учащихся к мысли, что элементы образуют «первичную материю», из которой природа создала все в ней существующее. В природе все так взаимосвязано и взаимозависимо, что нарушение одной из ее частей сразу же отражается на всех остальных одновременно. Напоминаем учащимся, что в основе круговорота веществ лежит громадное количество физических, химических, биологических и других процессов, от которых зависят условия существования и развития жизни на планете «Земля».
Желательно познакомить учащихся с видами загрязнений окружающей среды и их классификацией.
 |
Обращаем внимание учащихся на важнейшие загрязнители биосферы.
Десять главных загрязнителей биосферы
При изучении темы «Растворы» мы говорим о веществе № 1 на нашей планете – о воде. Она повсюду оказалась самой уязвимой частью природы. При кажущемся обилии её пресная вода составляет 3% общих запасов и те отравляются отходами жизнедеятельности человека. Стоит ли удивляться статистике: в некоторых районах Земли 80% всех болезней населения вызваны недоброкачественной водой.
При изучении «Теории электролитической диссоциации» учащимся нужно рассказать о том, что в неживой природе образование многих осадочных пород, полезных ископаемых, миграция веществ в растворенном состоянии из одних мест в другие происходит при участии ионов; многие процессы в живых организмах связаны с процессами диссоциации. Организм функционирует нормально тогда, когда в организме поддерживается определенное соотношение ионов H+ и OH-. Только в таких условиях идут в организме сложнейшие процессы белкового, углеводного, жирового обмена. Для организма человека сдвиг pH крови больше, чем на 0,4 оказывается губительным. Приводим значения pH некоторых наиболее известных растворов с указанием соответствующей им реакцией среды.
Желудочный сок pH 1,7 (сильнокислая реакция)
Водопроводная вода pH 7,4 (слабощелочная)
Кровь человека pH 7,3 (слабощелочная)
Слюна pH 6,9 (слабокислая)
Слезы pH 7,0 (нейтральная)
Приводим pH соков некоторых плодов и овощей:
Огурец pH 6,92
Морковь pH 6,67
Картофель pH 5,92
Щавель pH 3,74
Яблоки:
Антоновка pH 2,50
Отмечаем, что почвы делятся на группы в зависимости от наличия ионов H+ и OH-, что к отдельным группам почв приспособились отдельные определенные растения, животные, микромир. Поэтому изменение условий жизни хотя бы на одной территории влечет за собой нарушение целостности других территорий, так как в природе все взаимосвязано.
В мире химических элементов и их соединений содержаться как полезные, так и опасные для биосферы и здоровья человека вещества. На это стоит обратить внимание учащихся при изучении тем 4,5,6 групп таблицы Менделеева.
Оксиды углерода, азота, серы, сероводород и т.д. – основные загрязнители атмосферы. Их источники – ТЭС, металлургические заводы, автомобильный и авиационный транспорт.
Оксиды углерода (II) воздействует и на психическое состояние человека. Соединяясь с гемоглобином крови, он снижает обеспечение тканей организма кислородом. Не является ли это одним из факторов повышения агрессивности человека в густонаселенных районах?
Указываем, что СО относят к очень опасным загрязнителям. ПДК его в рабочей зоне 200 мг/м3.
Основной источник поступления в атмосферу этого газа – двигатели внутреннего сгорания, которые отличаются очень низким КПД.
По некоторым подсчетам в атмосферу ежегодно поступает 142379 млн. т. СО. Чтобы у учащихся не сложилось мнение, что СО только накапливается в окружающей среде, следует указать, что природа, самоочищаясь, использует оксид углерода (II). Он окисляется до СО2, поглощается растениями, микроорганизмами, адсорбируется почвой и др.
Учащимся надо обязательно надо рассказать о первой помощи при отравлении бытовым угарным газом.
 |  |
Некоторые соединения неметаллов (CO2, NO2, CH4) хорошо пропускают солнечную радиацию, но задерживают тепловое излучение Земли. Их называют парниковыми газами. Накопление их в атмосфере вызывает «парниковый эффект». В результате год за годом на нашей планете становится все теплее. Возникает экологическая проблема, у которой нет границ глобальным изменениям климата.
 |
По прогнозам специалистов к 2100 году средняя температура на Земле увеличится на 6 градусов, что приведет к таянию ледников, повышению уровня мирового океана на 55 см. А это – затопление прибрежных и островных государств, их исчезновение.
Явные «поломки» климата наблюдаются слишком уж часто и повсеместно и не считаться с этим уже невозможно. Возьмем, к примеру, аналогии погоды в этом году. В январе не было не снега, ни морозов. На деревьях и кустарниках набухли почки, расцвели подснежники, а в лесах появились бродячие медведи, проснувшиеся от зимней спячки. Такая погода не наблюдалась уже около 200 лет.
 |
Изменение средних температур на поверхности Земли за последние 1000 лет.
Изучая химический элемент кремний необходимо ознакомить учащихся с экспериментальными исследованиями возникновения силикоза, вызываемого соединениями кремния. Оксид кремния SiO2 способен гидратироваться, образуя коллоидный раствор кремниевой кислоты, этот раствор является первопричиной процесса заболевания силикозом. Вдыхание кварцевой пыли вызывает первые симптомы силикоза: отдышка, боли в грудной клетке, кашель. Самым активным защитником от силикоза и других заболеваний органов дыхания является чистый воздух.
Силикатная промышленность (производство цемента; в Белгороде 2 цемзавода) дает в атмосферу большое количество мелкодисперсной фазы цемента, в результате несовершенства этого производства влага с цементом цементирует листья, прекращая газообмен. Цементное производство загрязняет окружающую среду (Hg) ртутью, т. к. она содержится в сырье, из которого получают цемент (известняки, глины, сланцы).
В теме «Азот и его соединения», рассказывая об аммиаке, как ценном химическом сырье, указываем, что NH3 загрязняет окружающую среду, т.к. включаясь в круговорот веществ может изменять среду почв и водоемов, вызывает изменения сердечной деятельности живых организмов и человека, ПДК NH3=20 мг/м3.
При изучении оксида азота (IV) подчеркиваем, что NO2 является наиболее опасным загрязнителем (ПДК – 0,085 мг/м3). Источником его поступления в окружающую среду является производство азотной кислоты, взрывчатых веществ, фотопленки, удобрений, сжигание углей торфа, сланцев. Рассказываем учащимся, что ежегодно сжигается 7 млрд. т. условного топлива, от чего ежегодный избыток азота в биосфере достиг 9 млрд. т. Азот задерживается в водах, в почве, в биомассе. Выброшенные в атмосферу оксиды азота окисляются до азотной кислоты, которая попадает в почву, водоемы, закисляет их, наносит огромный вред организмам. Повышается содержание нитратов в грунтовых и колодезных водах и их концентрация в ряде мест достигает 500-700 и даже 1350 мг/л, что в десятки раз превышает ПДК. Люди, находящихся в зонах, загрязненных оксидами азота, страдают воспалениями глаз, трахеи, бронхов. При длительном вдыхании этих газов происходит оттек легких.
Необходимо отметить, что оксиды азота представляют опасность для озоновой оболочки Земли, роль которой заключается в задержании губительных для органического мира ультрафиолетовых лучей. В верхние слои атмосферы оксиды азота попадают с выхлопными газами реактивных самолетов, ракет, а также при ядерных взрывах.
Человек всегда радовался благотворным каплям дождя, но сейчас дожди представляют собой серьезную опасность: оксиды серы и азота поступают в воздух и вызывают образование кислотных дождей, которые наносят огромный вред здоровью людей и материальным средствам. Под их влиянием гибнут водоемы вместе с их обитателями, массивы лесов превращаются в мертвую зону.
 |
При изучении фосфора (Р) следует отметить, что фосфор играет важную роль в жизнедеятельности органического мира, особенно человека. Избыток его так же, как и недостаток, отрицательно сказывается на жизнедеятельности клеток, синтезе белков, мозговой деятельности. Избыток фосфора дает производство фосфорных удобрений, химических и медицинских препаратов, рыбный промысел, ядохимикаты и т. д. Следует отметить особую ядовитость метафосфорной кислоты и ее солей в связи, с чем они используются в сельском хозяйстве как пестициды.
При изучении темы «Минеральные удобрения» сообщаем учащимся, что человек вводит в эволюционно сложившийся круговорот веществ громадное количество химических веществ. Растения усваивают всего 30-40% минеральных удобрений. Из них 1/3 часть смывается поверхностными стоками, значительная часть их с водой проникает глубоко в почву, с подземными водами попадает в водоемы, питьевые колодцы, водохранилища.
При избытке азотных удобрений увеличивается содержание нитратов в овощных культурах, зеленом корме, что снижает их биологическую ценность, вкусовые качества. Клубни картофеля, выращенные в таких условиях, содержат мало крахмала, восприимчивы к заболеваниям, плохо сохраняются.
В теме «Металлы» необходимо ознакомить учащихся с металлизацией среды; к настоящему времени человек выплавил более 20 млрд. т. железа, а весь мировой металлофонд составляет 6 млрд. т. 14 млрд. т. железа съедены ржавчиной, рассеянной в биосфере. Громадный фактор металлизации планеты – коррозия. Производство черных и цветных металлов также ведет к загрязнению атмосферы, в связи с выбросами различных газов и твердых веществ, выбросом громадного количества шлаков.
Количество металлов в результате хозяйственной деятельности человека через 50 лет в окружающей среде увеличится:
Zn и Pb – в 10 раз,
Mg и Cd – в 100 раз,
As – в 25 раз,
Sr – в 100 раз.
В результате рассеивания металлов вокруг металлургических заводов происходит недобор с полей пшеницы 20-30%, бобовых 40%, картофеля 47%, кормовой и сахарной свеклы до 35%.
Данные ВНИЦ мед. Информации
 |
В курсе неорганической химии практически отсутствует информация о роли металлов в природной среде, их негативном воздействии на человека. Тем не менее необходимо сформировать у учащихся представление о двойственной роли металлов, биологическом значении и токсическом действии, о последствии техногенного воздействия металлов и их соединений на биологические системы.
В подавляющем большинстве случаев, при переходе от легкого Ме к тяжелому, в пределах одной подгруппы, их токсичность возрастает, и убывает их содержание в биомассе.
Основные источники поступления Ме в окружающую среду – отходы металлургической промышленности, выбросы автотранспорта, сжигание топлива, химико-фармацевтическая промышленность, производство керамики, стекла, цемента, лакокрасочной промышленности, производство красителей, нефтеперерабатывающей промышленности.
Особую опасность представляют тяжелые Ме, такие как ртуть, свинец, кадмий. Они обладают мутагенными, канцерогенными свойствами, опасных для репродуктивной системы человека.
Самое опасное загрязнение – радиоактивное. Оно представляет угрозу не только ныне живущим поколениям, но и их потомкам из-за появления многочисленных мутаций.
26 апреля 1986 года произошла страшная катастрофа – авария на 4 блоке Чернобыльской АЭС. В атмосферу попало около 50 тонн ядерного топлива, что в 10 раз больше массы радиоактивных веществ от бомбы, сброшенной над Хиросимой.
Белгородская область также попала под влияние радиоактивного выброса, последствия которого сказываются на здоровье людей до сих пор.
Необходимо обратить внимание на двойственную роль микроэлементов. Микроэлементы – своеобразные катализаторы, участвуют в передаче наследственности, способствуют нормальному функционированию тех или иных органов. Но в зависимости от концентрации эти элементы могут наносить вред растениям, животным, человеку.
| микро-элемент | Норма мг/г | Недостаток (мг/кг) | Избыток (мг/кг) |
| Со кобальт | 7-30 | Авитаминоз В-12 | Угнетение синтеза витамина В-12 |
| Cu медь | 15-60 | Невызревание и полегание злаков. Усыхание верхушек плодовых деревьев | Плохое плодоношение, растения дают невсхожие семена |
| Zn Цинк | 30-70 | Карликовый рост растений и животных | Уменьшение окислительных процессов |
| В Бор | 6-30 | Отмирание точек роста стебля и корня | Энтерит у растений и животных |
Вопросы охраны окружающей среды
в курсе органической химии.
 |
Знакомство с органическими веществами, загрязняющими природу и изучение их действия на живую и неживую природу повышает химическую грамотность учащихся в обращении с веществами.
К органическим веществам, загрязняющим природу, относятся различные газы, бензол и его ядохимикаты, нефть, продукты нефтепереработки, продукты коксования каменного угля, ряд спиртов, фенолы, многие кислоты и т.д.
Скопление метана (CH4) в шахтах, бункерах, местах гниения органических веществ ведет к понижению концентрации кислорода и это опасно. У человека наблюдается интоксикация организма, сонливость, головные боли, потеря сознания и ряд других нарушений функций организма.
В разделе «Арены» обращаем внимание на отравляющие свойства бензола (С6Н6). Первые симптомы отравления: головная боль, рвота, судороги, снижение артериального давления. Подобно бензолу патологическое действие на организм оказывает толуол (С6Н5СН3).
Изучая вопросы нефтепереработки необходимо отметить, что в результате добычи, транспортировки и переработки нефти теряется большое количество нефтепродуктов, которые поступают в окружающую среду. Больше всего от этих загрязнений страдает мировой океан, куда поступает примерно 25-30 млн. т. в год. Массовая гибель планктона, продуцирующего 70% биогенного кислорода может привести к значительному нарушению его баланса в атмосфере. Нефть и нефтепродукты губительно влияют на икру рыб. Отмечены случаи массовой гибели птиц, моллюсков, морских млекопитающих. Многие токсиканты, присутствующие в нефти, являются канцерогенными веществами, они могут аккумулироваться растениями и другими организмами, действовать на органы пищеварения.
 |
Рассказывая учащимся об успехах, достигнутых в области утилизации попутных нефтяных газов, которые прежде сжигают «на факел», говорим о вреде продуктов неполного сгорания. Знакомим учащихся с достижениями в области комплексной переработки газов. Опыт газохимических комплесов, перерабатывающих природный газ, содержащий до 4% H2S, дает возможность ежегодно получать до 1 млн. т. высококачественной элементарной серы, 400 тысяч тонн смеси пропана и бутана, гелия и этана. Комплексная переработка природного газа выгодна не только в экономическом, но и в экологическом плане, т. к. предупреждает попадание в атмосферу SO2, образующегося при сгорании H2S.
Касаясь нефтепереработки, следует рассказать учащимся о получении моторного топлива, обратить внимание на то, что использование детонационно-устойчивых бензинов, лишенных тетраэтилсвинца, исключает загрязнение окружающей среды, экологически опасными соединениями свинца. При работе двигателя на высокооктановом бензине уменьшается объем СО в выхлопных газах, поскольку происходит полное сгорание топлива.
При изучении природных источников углеводородов необходимо познакомить учащихся с основными направлениями совершенствования технологического процесса: термическая подготовка шихты для коксования, увеличение единичной мощности коксовых печей; применение сухого тушения кокса с помощью инертных газов.
С ролью фенола как загрязнителя атмосферы знакомим учащихся после изучения его свойств. Попадая в растение, скапливаясь в мясе рыб, фенол с пищей попадает в организм человека. ПДК фенола в водоемах не должна превышать 0,001мг/л. Наибольший выброс фенола в окружающую среду дают производство пластмасс, коксохимическое и анилинокрасное производство. Чтобы предотвратить выброс фенола в окружающую среду, газы, содержащие фенол, подвергают каталитическому окислению.
Среди веществ-загрязнителей особо опасными являются ядохимикаты. Они используются не только на полях в сельском хозяйстве, они нашли широкое применение в быту в борьбе с переносчиками инфекционных заболеваний человека и животных, с членистоногими в бытовых условиях. При обработке ядохимикатами гибнут растения, животные, может погибнуть человек. Последствия действия ядохимикатов на генный аппарат еще недостаточно установлены, но исследования показывают, что их действие на организм наносит большой вред здоровью человека.
При изучении учащимися галогенопроизводных углеводородов необходимо указать на их роль в разрушении озонового слоя Земли. Это фреоны – хладагенты, аэрозоли, распылители и т.д. В атмосфере фреоны разлагаются с выделением оксидов хлора и губительно действуют на молекулы озона. Поэтому следует обратить внимание учащихся на понимание необходимости ограничения их использования.
 |
В нашей стране принимаются меры соблюдения необходимых технологических требований при производстве, при применении и транспортировке ядохимикатов. Ведется изучение механизма и скорости распада ядохимикатов в окружающей среде, а также продуктов их превращения, изучения токсичности ядохимикатов, чтобы обеспечить их безопасность для окружающей среды.
Чтобы преодолеть огромный разрыв между существующей технологией и требованиями охраны окружающей среды, необходима всемирная ее экологизация. Недостаточно просто создавать производство, выбрасывающие в окружающую среду безвредные вещества; любое вещество, попавшее в биосферу, «не на том месте, не в том количестве и не в то время, когда и сколько их должно быть», неизбежно кажутся ее загрязнителями.
Экологизация в идеале означает создание промышленности, которая была бы изолирована от среды жизни. Настоящая техносфера не должна воздействовать на естественные процессы, текущие в не ее.
Отодвигание задач охраны живой природы на второй план противоречит созданию адекватных условий жизни человека на нашей планете.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Земля – наш общий дом. Это маленький шар во Вселенной, единственное место, где есть человек. Страны – бедные и богатые, маленькие и большие, люди – обитатели хижин и небоскребов, тундр и тропических лесов – все мы на одном корабле. У нас нет иной Земли, кроме нашей. Пусть живет в нас и в наших детях неугасимая любовь к природе, преклонения перед каждой травинкой, речушкой, родником.
Не допустим экологической катастрофы, которая обернется гибелью всего живого на Земле. Спасать нашу планету надо уже сегодня!
«Берегите эти земли, эти воды,
Даже малую былиночку любя
Берегите всех зверей внутри природы,
Убивайте лишь зверей внутри себя».
Е. Евтушенко
 |
Рекомендуемая литература:
Журнал «Химия в школе», Химия (еженедельное приложение к газете «1 сентября»).
Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Куршаков С.В., Юнусбаев Б.Х. Хрестоматия по экологии: Кн. Для учителя; Суравегина И.Т., Сенкевич В.М., Как учить экологии; Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экологическая азбука школьника; Польские химические олимпиады. Сборник задач. Хомченко П.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы; Гаврусейко Н.П. Задания для самостоятельной работы учащихся по органической химии; Гаврусейко Н.П. Задания для самостоятельной работы учащихся по химии (9-й кл.); Гаврусейко Н.П. Сборник самостоятельных и контрольных работ по химии; А.Н. Петин Экология 2005 г.
 |