Т.Н. АФАНАСЬЕВА,
Г.Л. МАРШАНОВА,
К.И. ПОЛОНСКАЯ,
Л.В. СТРАХОВА,
школа No 1016, г. Москва

Окончание. См. No 18/2002

Чистый воздух

Интегрированный урок для 8-го класса

Эволюция атмосферы Земли

Учитель биологии. Нашей планете уже 4,5 млрд лет. А всегда ли атмосфера Земли имела такой состав, какой она имеет сегодня?
Учащийся. В первобытной атмосфере не было кислорода. Она состояла из ядовитых газов CH₄, CO₂, NH₃, N₂ и паров H₂O. (Учитель помещает карточки с формулами на доску.)
Учитель. Какие вы знаете организмы, которым для дыхания не нужен кислород?
Учащийся. Существуют бактерии, которым для дыхания не нужен кислород. Это самые древние организмы на Земле.
Учитель. Когда же начал изменяться состав атмосферы?
Учащийся. Состав атмосферы начал изменяться около 2,5 млрд лет назад, когда появились первые цианобактерии. Они сами себе стали создавать питательные вещества, и как побочный продукт стал выделяться кислород.
Учитель. Как называется этот процесс?
Учащийся. Этот процесс называется фотосинтезом. (Учитель помещает на доску карточку с термином.)
Учитель. Прошли еще миллионы лет, и на Земле зашумели леса, которые и сейчас обогащают атмосферу кислородом. (Помещает на доску карточку с изображением хвойных и лиственных деревьев.)

Взаимосвязь важнейших процессов биосферы – фотосинтеза и дыхания

Учитель биологии. Каким уравнением реакции можно описать процесс фотосинтеза?
Учащийся (записывает на доске уравнение)

.

Учитель. Назовите основной фотосинтезирующий орган.
Учащийся. Это лист (на доску прикрепляется карточка).
Учитель. В каком органоиде клетки происходит фотосинтез?
Учащийся. Фотосинтез протекает в хлоропластах (схема на доске).
Учитель. Ученые подсчитали, что за 300 лет растения суши и океана могут использовать для фотосинтеза весь углекислый газ атмосферы. Почему же этого не происходит? Каким образом в атмосферу возвращается углекислый газ и на какие процессы расходуется кислород?
Учащийся. Кислород в природе затрачивается на дыхание, гниение, горение. (На доске учитель помещает карточки с тремя терминами.)
Учитель. Напишите уравнения реакций, которые иллюстрируют эти процессы. (К доске приглашаются двое учеников.)
Учащийся (записывает на доске уравнение).

Процесс дыхания происходит в митохондриях и сопровождается накоплением энергии в этом органоиде. (На доске – схема строения митохондрии и общая реакция биологического окисления:

Учитель. Итак, в процессе фотосинтеза из атмосферы удаляется углекислый газ, а в процессах дыхания и гниения возвращается. Установившееся в ходе эволюции планеты равновесие между этими двумя газами стало нарушаться, особенно во второй половине XX в., когда стало усиливаться влияние человека на природу. Пока природа справляется с нарушениями этого равновесия благодаря воде океана и его водорослям. Но надолго ли хватит сил у природы?

Антропогенные загрязнители атмосферы и их влияние на здоровье человека

Учитель физики. В 1680 г. несколько членов Лондонского королевского общества были приглашены на обед, который давали известный ученый профессор Роберт Бойль и его ученик и друг Дени Папен. Там впервые гостей угощали отличным рагу, приготовленным в специальной кастрюле, названной в честь ее изобретателя «папеновым котлом». Это был прообраз современной кастрюли-скороварки, в которой процесс варки идет при повышенном давлении. В 1763 г. появились двигатели Ползунова и Уатта, имевшие КПД 2–3%. Со временем паровые двигатели стали устанавливать на паровозах, судах и автомобилях.

В 1885 г. Даймлер получил патент на применение бензинового двигателя на транспорте. В 1892 г. Рудольф Дизель запатентовал конструкцию нового двигателя. «Мир поехал». Скорость, автомобили, деньги. Что будет сгорать в двигателях: уголь или нефть? Началась настоящая война между нефтяными и угольными магнатами. Тем временем строились новые автомобильные заводы, новые дороги, росло количество сжигаемого топлива. Однако КПД двигателей не превышал 44%. А куда же расходуются остальные 56% энергии топлива? Ответ очевиден: на нагревание воздуха. Кроме того, при неполном сгорании топлива в различных энергетических установках образуются вредные и ядовитые соединения, которые также выбрасываются в атмосферу.

Учитель химии. Поговорим об основных загрязнителях атмосферного воздуха в России.
Количество машин непрерывно растет, особенно в крупных городах, соответственно, растет выброс в воздух вредных веществ. «На совести» автомобилей 60% выбросов вредных веществ в городе! (На доске появляется карточка «Основные загрязнители воздуха».)
Какие еще источники антропогенного загрязнения атмосферы России вам известны? Если помните, приведите соответствующие цифры.
Учащиеся. Предприятия теплоэнергетики России выбрасывают в атмосферу до 30% загрязнителей, а еще 30% – вклад промышленности (черная и цветная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, химическая промышленность и производство строительных материалов). (В ходе ответов учащихся учитель размещает на доске соответствующие карточки.)
Учитель химии. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым, он мало изменяется с течением времени. В настоящее время глобальный характер приобрела проблема антропогенного загрязнения атмосферы. (На доску вывешивается плакат. На нем диаграмма, иллюстрирующая масштабы загрязнения воздуха природными (31–41%) и антропогенными (59–69%) источниками.)
Какие же вещества-загрязнители, опасные для всего живого, попадают в атмосферу? Это кадмий, свинец, ртуть, мышьяк, медь, сажа, меркаптаны, фенол, бензапирен, хлор, серная и азотная кислоты и другие вещества. (Карточки на магнитах с соответствующими химическими формулами и названиями веществ учитель размещает на доске.) Некоторые из названных мною веществ мы будем изучать в дальнейшем, узнаем их физические и химические свойства и поговорим о таящейся в них разрушительной силе для нашего здоровья.

Схема. Влияние атмосферных загрязнений на человека

Масштабы экологического загрязнения планеты, России, Москвы

Учитель географии. В каких странах мира воздух наиболее загрязнен выхлопными газами транспорта?
Учащиеся. Наибольшая опасность загрязнения атмосферы выхлопными газами угрожает странам с мощным автопарком. Например, в США на автотранспорт приходится примерно 1/2 всех вредных выбросов в атмосферу (до 50 млн т ежегодно). Автопарк Западной Европы ежегодно выбрасывает в воздух до 70 млн т вредных веществ, причем в Германии, например, 30 млн автомобилей дают 70% общего объема вредных выбросов. В России положение усугубляется тем, что автомашины, находящиеся в эксплуатации, соответствуют экологическим нормам только на 14,5%.
Загрязняет атмосферу и воздушный транспорт шлейфами выхлопов от многих тысяч самолетов.
Учитель географии. Согласно экспертным оценкам, в результате деятельности мирового автопарка (а это около 500 млн двигателей) в атмосферу ежегодно поступает одного только углекислого газа 4,5 млрд т.
Учитель биологии. Чем же опасны эти загрязнители? Тяжелые металлы – свинец, кадмий, ртуть – оказывают вредное влияние на нервную систему человека, угарный газ – на состав крови; сернистый газ, взаимодействуя с водой дождей и снегов, превращается в кислоту и вызывает кислотные дожди. Каковы же масштабы этих загрязнений?
Учащиеся. Главные регионы распространения кислотных дождей – США, Западная Европа, Россия. В последнее время к ним следует отнести и промышленные районы Японии, Китая, Бразилии, Индии.
Учитель географии. С распространением кислотных осадков связано понятие трансграничности – расстояние между районами их образования и районами выпадения может составлять сотни и даже тысячи километров. (Примеры этих явлений показаны синими стрелками на карте мира.)
Учащиеся. Например, главный «виновник» кислотных дождей на юге Скандинавии – промышленные районы Великобритании, Бельгии, Нидерландов и Германии. В канадские провинции Онтарио и Квебек кислотные дожди переносятся из соседних районов США. На территорию России эти осадки переносятся из Европы западными ветрами.
Учитель географии. Ребята по литературным источникам ознакомились с состоянием атмосферы в разных регионах и выявили страны мира и районы с высоким уровнем суммарного загрязнения воздуха. Послушаем их.
Учащиеся. Неблагополучная экологическая ситуация сложилась на северо-востоке Китая, в тихоокеанском поясе Японии, в городах Мехико, Сан-Паулу, Буэнос-Айрес. В России в 1993 г. в 231 городе с общим населением 64 млн человек содержание вредных веществ в воздухе превышало нормы. В 86 городах 40 млн человек проживают в условиях, когда загрязнения превышают нормы в 10 раз. Среди этих городов Брянск, Череповец, Саратов, Уфа, Челябинск, Омск, Новосибирск, Кемерово, Новокузнецк, Норильск, Ростов (выходит учащийся и на карте отмечает их флажками).
По количеству вредных выбросов первое место в России занимает Уральский регион. Так, в Свердловской области состояние атмосферы не отвечает нормам на 20 территориях, где проживает 60% населения. В г. Карабаше Челябинской области медеплавильный завод ежегодно выбрасывает в атмосферу по 9 т вредных соединений на каждого жителя. Частота заболеваний раком здесь составляет 338 случаев на 10 тыс. жителей.
Тревожная ситуация сложилась также в Поволжье, на юге Западной Сибири, в Центральной России. В Ульяновске больше, чем в среднем по России, люди страдают заболеваниями верхних дыхательных путей. Заболеваемость раком легких с 1970 г. выросла в 20 раз, в городе зарегистрирован один из самых высоких уровней детской смертности в России.
В г. Дзержинске на ограниченной территории сосредоточено большое количество химических предприятий. За последние 8 лет здесь произошло 60 выбросов сильнодействующих ядовитых веществ в атмосферу, приводивших к чрезвычайным ситуациям, в ряде случаев повлекших за собой гибель людей.
В Поволжье до 300 тыс. т сажи, золы, копоти, оксидов углерода обрушиваются на жителей городов ежегодно.
Учитель географии. Все это, к сожалению, так. На карте видно, что критическая ситуация сложилась в наиболее густонаселенных районах. А чист ли воздух в Москве, в городе, где мы с вами живем?
Учащийся. Москва занимает 15-е место среди городов России по суммарному уровню загрязнения атмосферного воздуха.

Схема. Парниковый эффект

Исследовательская работа учащихся

Обсуждение результатов и выводы о состоянии атмосферы в районе Ново-Переделкино.
Учитель биологии. Экологическое состояние воздуха в нашем районе мы с вами попробовали изучить сами в рамках проекта «Чистый воздух». Результаты экологических исследований и выводы представят руководители творческих групп.
Первый учащийся. Наша группа изучала кислотность осадков. Мы собирали свежевыпавший снег и измеряли кислотность талой воды с помощью индикаторной бумаги. Показатель кислотности всех проб составил от 6 до 7 единиц. Это соответствует чистой дождевой воде. Это значит, что в период исследования (2 недели) в атмосферном воздухе не было сернистого газа.
Второй учащийся. Мы изучали загрязнение воздуха твердыми частицами. Для этого на балконах своих квартир вывешивали карточки с липкой лентой на двое суток. Прозрачную липкую ленту мы рассматривали под микроскопом и убедились, что загрязнение твердыми частицами в эти два дня в нашем районе было незначительное. Мы предположили, что воздух очистил снег, который был очень сильным накануне.
Третий учащийся. Мы обследовали деревья вокруг школы и обнаружили на стволах листоподобные лишайники. Они имеют повышенную чувствительность к сернистому газу. Их наличие свидетельствует о том, что воздух в нашем районе достаточно чистый.
Учитель биологии. О результатах изучения состояния воздуха в школе по проекту «Экология школы» расскажет наш гость, ученик 9-го класса. (Ученик представляет результаты своих исследований на графике и диаграмме.)
Учитель биологии. Итак, проблем много, среди них есть проблемы глобальные и есть проблемы локальные. Можем ли мы что-то сделать для их решения?
Учитель химии. Я верю, что ваше поколение сможет внедрить во все отрасли промышленности новые технологии – безотходные, не загрязняющие воздух, почву, природные воды.
Учитель географии. Я надеюсь, что вы сможете использовать энергию Солнца, ветра, волн, приливов и отливов, тепло Земли и сделаете эти источники энергии традиционными.
Учитель биологии. Не будем ждать завтра! Подумаем, что может сделать сейчас каждый из нас! Есть ли у вас какие-нибудь предложения?
Учащиеся. Нужно экономить бумагу – для каждого листа бумаги срубают дерево.
– Нужно экономить воду – на ее очистку тратится энергия.
– Нужно экономить электроэнергию.
– Будем носить в школе сменную обувь – будет чище воздух.
– Будем беречь зеленые насаждения и газоны в своем районе.
– Будем ухаживать за посадками вокруг школы, сажать новые саженцы.
– Нужно это рассказывать всем знакомым, чтобы они делали то же.
Учитель химии. Праву человека на охрану здоровья соответствует гражданская обязанность бороться за чистоту атмосферы.

Береги свою планету!

Есть одна планета-сад
В этом космосе холодном.
Только здесь леса шумят,
Птиц скликая перелетных.
И стрекозы только тут
В речку смотрят удивленно.
Здесь в траве живет беспечно
Стрекотун-певун кузнечик,
Юный ветер, хулиган,
Щекочет старый океан,
Грациозные дельфины
Вальс танцуют и поют,
В общем, счастливо живут.
Здесь лишь утро золотое,
Воздух нежно-голубой,
Дышится легко и вволю.
Забываем мы порой –
Воздух дан в аренду нам,
Он один на всех землян.
Чтобы жизнь торжествовала,
Охранять нам воздух надо.
Береги свою планету,
Ведь другой на свете нету!

Г.Маршанова