Современное состояние и охрана атмосферы

Современное состояние и охрана атмосферы
В последние годы объемы и скорость выбросов в атмосферу превосходят
возможности биосферы к их разбавлению и нейтрализации.
Оборудова ние: с хе мы «Строение атмосферы» и «Круговорот кислорода и
углерода в природе», таблица «Основные загрязнители атмосферы»; гербарий,
иллюстрирующий устойчивость растений к разным видам загрязняющих веществ.
Ход урока:
I. Значение атмосферы. Строение и состав атмосферы; относительное
динамическое равновесие газов в атмосфере. Изменение состава атмосферы.
Взаимосвязь процессов, протекающих в атмосфере.
Работа в малых группах с материалами учебника и выполнение предложенных
ниже заданий.
Задание 1. Назовите основные функции (значение) атмосферы.
Примерный образец ответа учащихся.
А. Зашита от воздействия космического и ультрафиолетового излучения.
Пробить «броню» атмосферы могут лишь метеориты с массой, равной десяткам и
сотням тонн; мелкие метеориты сгорают в атмосфере, не достигая поверхности
Земли.
Б. Поддержание общего теплового режима: не будь атмосферы, Солнце
раскаляло бы поверхность нашей планеты до +100 с С днем, а ночью Земля
остывала бы до -100°С, а двухсотградусный перепад температур губителен для
живых организмов.
В. Атмосфера содержит кислород, необходимый для дыхания большинству
организмов, углекислый газ, используемый растениями для фотосинтеза, а также
водяные пары.
Г. Подвижность воздушных масс позволяет осуществлять пассивный полет
микроорганизмам, пыльце растений и многим животным.
Задание 2. Перечислите глобальные экологические проблемы, связанные с
изменением баланса газов и загрязнением атмосферы.
Примерный образец ответа учащихся.
A. Разрушение озонового слоя.
Б. Загрязнение и запыление атмосферы.
B. Выпадение кислотных дождей.
Г. Усиление «парникового эффекта» (повышение температуры на планете).
Задание 3. В каменном веке, в ледниковый период, люди влачили жалкое
существование, а во времена Римской империи, когда климат был теплый,
цивилизации расцветали. Африка была житницей планеты. Когда викинги
впервые увидели Гренландию, они назвали ее «зеленой страной». Может быть,
потепление климата принесет нам
пользу? Почему ученые говорят о
большой опасности «парникового эффекта»?
Примерный образец ответа учащихся.
А. Опасно не само потепление климата, а скорость его нарастания.
В ходе обсуждения заданий преподаватель сообщает о том, что ежегодно в мире
сжигается около 9 млрд. т. условного топлива, в результате в окружающую среду
выбрасывается более 20 млрд. т. углекислого газа и более 700 млн. т. других
соединений. Если так будет продолжаться и дальше, то к середине XXI в.
концентрация углекислого газа удвоится, средние глобальные температуры
повысятся на 1,5-2°С (по максимуму — в крайних широтах, в средних — в два раза
меньше). Уровень Мирового океана в связи с потеплением может повыситься от 35
до 60 см. И не только за счет таяния льдов, как думают многие, но и за счет
расширения воды. Следует также обратить внимание на то, что экологические
проблемы нельзя отделить от экономических: никто точно не знает, каковы могут
быть результаты общего потепления климата, однако понятно, что оно окажет
воздействие на земледелие. В частности, сократятся плошали, где можно выращивать
такие культуры, как пшеницу, пострадают земли, которые сегодня используются
только благодаря орошаемому земледелию.
II. Естественное и искусственное загрязнение атмосферы. Основные
загрязнители атмосферы.
/. Рассказ учителя или сообщения учащихся.
Загрязнение — привнесение в окружающую среду или возникновение в ней
самой новых, обычно нехарактерных для нее физических, химических,
информационных или биологических факторов, оказывающих на ее состояние
вредное воздействие.
Учеными установлено, что отдельно взятые вещества, загрязняющие воздух,
обычно менее опасны, чем их смеси. Химические реакции, протекающие
непосредственно в воздухе, приводят к возникновению дымных туманов —
смогов. Эти явления наблюдаются при большом количестве пыли и газов,
выбрасываемых в воздух города или при длительном существовании
антициклональных условий погоды, когда загрязнители скапливаются в приземном
слое атмосферы. Известно несколько типов смогов.
A.
Влажный смог обычен для стран с морским климатом, где очень
часты туманы и высока относительная
влажность.
Это способствует
смешиванию загрязнителей и их химическому взаимодействию, в результате
чего в 100-200-метровом слое воздуха образуется ядовитый грязно-желтый туман,
основ ной компонент которого — SO 2 .
Б. Сухой смог образуется в городах, где воздух сухой (около 70 % влажности).
Он скапливается в атмосфере в виде синеватой дымки. В ряде городов не редок
фотохимический смог. Аля его возникновения необходим яркий солнечный свет,
который вызывает сложные фотохимические превращения в смеси углеводородов и
оксидов азота, содержащихся в автомобильных выбросах. В ходе этих реакций
образуются новые вещества, значительно превышающие по своей токсичности
исходные атмосферные загрязнители.
B. Арктический смог возникает в Арктике и Субарктике при
низких
температурах и антициклоне. В этом случае
выбросы даже небольшого
количества
загрязняющих веществ приводят к появлению густого тумана,
состоящего из мельчайших кристалликов льда и серной кислоты.
2. Демонстрация опыта «Загрязнение воздуха».
Оборудование: свеча, спички, фарфоровая чашка.
Ход опыта. Учитель зажигает свечу и просит учащихся рассказать о том, что
они видят (пламя и потоки горячего воздуха, иногда — дымок). Затем над пламенем
свечки около минуты учитель держит чистую фарфоровую чашку (расстояние между
кончиком пламени и дном чашки — 2-3 см). На дне чашки появляется копоть,
которую учащимся предлагается рассмотреть и потрогать. Копоть — вещества,
образующиеся в результате сгорания топлива (в данном случае — парафина и
стеарина, из которых сделана свеча). Частицы копоти оседают на поверхности зданий,
листьях растений, попадают в легкие человека.
3. Продолжение рассказа преподавателя..
Согласно статистическим данным 2002 г., в России действовало 29 тыс.
предприятий, выбрасывающих в атмосферу вредные вещества. Таких
предприятий больше всего в Ростовской (794), Тюменской (781), Московской
(769), Кемеровской (698), Ленинградской (642) областях, Удмуртской республике
(673); в Москве (479), Санкт-Петербурге (392), Ростове-на-Дону (168). Несмотря на
большое число «грязных» производств, выбросы вредных веществ в атмосферу
несколько уменьшились за последние годы за счет спада производства, частично за
счет совершенствования технологий, внедрения малоотходных производств.
Загрязнение атмосферы не признает границ, поэтому самостоятельно справиться
с проблемой охраны воздуха одна страна, особенно в густонаселенных регионах
(Евразия, Северная и Южная Америка), не в состоянии.
Воздушные потоки переносят загрязняющие вещества на большие расстояния.
Уже обрел признание термин «трансграничный перенос». Так, например, плохой
репутацией пользуется Великобритания — крупнейший в Европе производитель
сернистого газа. Почти треть его переносится в другие страны, особенно скандинавские. Вызванные этим загрязнением кислотные дожди уже уничтожили 15%
строевого леса в Швеции и Норвегии, а Голландия, имеющая незначительное число
источников загрязнения, расплачивается таким же по масштабу ущербом, как
«коптящие небо» соседи.
В поисках выхода по улучшению состояния атмосферы в Германии оснащают
автомобили каталитическими нейтрализаторами, уменьшающими загрязненность
выхлопных газов. Но ««соседи» по континенту заяви ли, что новые, более жесткие
нормы токсичности выхлопных газов причинят ущерб их автомобильной
промышленности. Другой возможный выход — ограничение скорости движения на
автострадах до 60 км/ч, при которой содержание окислов азота в выхлопных газах
уменьшается на 18%, но этот вариант не устраивает автомобилистов.
Дискуссия.
Обсуждение мероприятий по снижению вредного влияния автомобильного
транспорта (перспективы развития автотранспорта в интересах зашиты
окружающей среды).
Примерный образец ответа учащихся.
А. совершенствование конструкции автомобилей;
Б. повышение уровня технического обслуживания и совершенствование
систем и методов контроля за техническим состоянием машин;
В. перевод автомобилей на другие виды топлива;
Г. создание новых, «чистых» с экологической точки зрения автомобилей.
Педагог может дополнить ответы следующей информацией:
В последние десятилетия в России осуществляется частичный перевод автомобильного
транспорта на природный газ (каждая тысяча газобаллонных автомобилей экономит на
грузовых перевозках 12 тыс. т бензина, на пассажирских — 38 тыс. т). Экологически
чистое топливо получают при переработке сахарного тростника и других растений. В
ряде стран мира обращаются к идее создания «чистого» автомобиля — электромобиля.
Основные загрязнители атмосферы:
Виды загрязнителей
Основные
источники Возможное влияние на
загрязнения
состояние биосферы
Сернистый газ
Сжигание каменного угля. Изменение климата.
Металлургия
Образование кислотных
осадков. Обострение
респираторных заболеваний
человека. Болезни растений.
Разъедание стройматериалов, тканей.
Усиление коррозии
металлоконструкций
Взвешенные частицы,
Разработка полезных
Изменение климата и
содержащие тяжелые
ископаемых. Вспашка
состояния озонового слоя.
металлы
почвы. Металлургия
Увеличение концентрации
Оксиды азота
Сжигание топлива.
Транспорт.
Азотсодержащие минеральные удобрения
Углекислый газ
Сжигание топлива.
Транспорт
Сжигание топлива.
Транспорт
Угарный газ
Полициклические
углеводороды (бензопирен)
Химическая промышленность. Сжигание топлива.
Транспорт. Курение
Фторхлорпроизводные
углеводородов
Холодильная промышленность. Производство
аэрозолей
Естественный и
искусственный фон
Радиация
тяжелых металлов в цепях
питания
Изменение климата и
состояния озонового слоя.
Образование кислотных
осадков. Увеличение концентрации нитратов в
пищевых цепях. Усиление
коррозии. Образование
смога. Чрезмерное разрастание водной
растительности
Изменение климата.
Парниковый эффект
Изменение климата.
Нарушение теплового
баланса атмосферы
Изменение климата и
состояния озонового слоя.
Негативное влияние на
здоровье человека
Разрушение озонового слоя
планеты. Изменение
климата
Злокачественные
новообразования и
генетические мутации у
организмов
III. Меры по охране атмосферы.
Фронтальная весела.
Учитель предлагает школьникам назвать примеры, которые нужно предпринять
для охраны атмосферы.
Примерный образец ответа учащихся.
А. предупреждение выбросов предприятий;
Б. снижение негативного влияния выхлопных газов автомобилей,
использование экологически чистого топлива, создание нового экологически чистого
вида транспорта (электромобиль, солниемобиль);
В. создание и внедрение безотходных технологий, в том числе замкнутых
производственных циклов, преимущество которых в сходстве с природными
процессами; многократном использовании воздуха.
Задание:
1. Выберите правильный ответ. В атмосфере Земли содержится 20,95%:
а) азота;
б) кислорода;
в) углекислого газа;
г) углеводородов;
д) аргона.
2. Подумайте, почему в крупных городах главные автомобильные магистрали
необходимо проектировать параллельно, а не перпендикулярно направлению
основных ветров (В этом случае ветер выдувает с приземного слоя вредные
автомобильные выбросы и уменьшает их концентрацию на дорогах).
3. Объясните, почему в черте города заболеваемость деревьев выше, а
продолжительность их жизни меньше, чем в близлежащей сельской местности (Это
связано с повышенным содержанием вредных соединений в атмосфере и почве города;
сильной запыленностью, которая ухудшает фотосинтез; нарушением воздухо- и водообмена в
почве при строительстве дорог и укладке асфальта; засоленностью почвы; механическими
повреждениями растений; с отсутствием в почве нужного количества элементов питания изза нарушения круговорота элементов.).
4. Выберите правильные ответы. Парниковый эффект, вызванный увеличением в
атмосфере углекислого газа, приводит к:
а) понижению температуры нижних слоев атмосферы;
б) повышению температуры нижних слоев атмосферы;
в) таянию вечных снегов и затоплению низменных участков земли;
г) отравлению организмов;
д) увеличению радиационного фона на земле.
5. Расчеты, проведенные учеными, говорят о том, что в ближайшие 150-180 лет
количество атмосферного кислорода сократится на одну треть по сравнению с его
современным содержанием. Какие виды человеческой деятельности способствуют
сокращению доли кислорода в атмосфере? (Возрастающие темпы сжигания топлива
(угля, газа, нефтепродуктов, торфа и др.; сокращение площади загрязнение водоемов и
гибель водных растений.)
6. Выберите правильный ответ. Причина возникновения «озоновых дыр»:
а) увеличение выбросов в атмосферу углекислого газа;
б) увеличение выбросов в атмосферу пыли;
в) увеличение выбросов в атмосферу фреонов;
г) уменьшение в атмосфере доли кислорода.
7. Некоторые ученые предполагают, что к 2025 г. повышение средней глобальной
температуры составит 2,5° С, а к 2050 — 3-4° С. Вследствие каких процессов это может
произойти и каков прогноз последствий для России?