ВСТУП
2.1 Кругообіг води
2.2 Поверхневі води
2.3 Грунтові води
2.4 Вода в житті людини
2.5 Проблеми з водою
2.6 Особлива тема: прісна вода та її дефіцит
2.6.1 Загальні обсяги водоспоживання
2.6.2 Водоспоживання промисловими підприємствами
2.6.3 Водоспоживання в сільському господарстві
2.6.4 Водоспоживання в житлово-комунальному господарстві
2.6.5 Техногенне забруднення поверхневих вод
2.6.6 Контроль рівня забруднення водного басейну
2.6.7 Шляхи подолання дефіциту прісних водних ресурсів
Глава 3. Методичні особливості висвітлення екологічної проблематики теми «Гідросфера»
3.1 Про способи формування інтересу до процесу пізнання
3.2 Використання засобів наочності при вивченні води і розчинів
3.3 Інтегрований урок на тему: «Вода - унікальна речовина природи»
3.4 Урок на тему: «Вода - основа життя на Землі»
3.5 Позакласний захід на тему: «Де вода, там і життя»
Обговорення результатів. Висновки
Актуальність. Тема гідросфера для людини буде актуальна завжди, тим більше в сучасних умовах погіршення її якості, що пов'язано з екологічною безграмотністю.
І отже метою роботи є можливість екологічного виховання учнів у рамках теми «Гідросфера», у шкільних курсах природничого циклу.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні завдання:
- Аналіз шкільних програм і підручників, а також іншої літератури, що відображає екологічні та прикладні аспекти теми «Гідросфера», в курсах природничих дисциплін
- Огляд сучасних екологічних проблем пов'язаних з гідросферою.
- Складання і реалізація планів-конспектів навчально-виховних заходів на тему «Гідросфера» з екологічної складової.
- Апробувати серед учнів 10-х класів МОУ СЗШ № 32 м. Нальчика деякі форми організації елективних занять;
Об'єкт дослідження Навчально-виховна робота з теми «Гідросфера» з учнями 8 класу РДЕБЦ і 10-11 МОУ СЗШ № 32.
Предмет дослідження. Можливості екологізації теми «Гідросфера» в шкільних курсах природничого циклу.
Гіпотеза. Впровадження екологічних аспектів при вивченні теми «Гідросфера» допоможе підвищити якість освіти та рівень екологічної освіченості учнів.
За тематичним планування за підручником Л.С. Гузєєв, В.В. Сорокіна і Р.П. Суровцевої [2] на вивчення теми «Вода. Водні розчини », необхідно шість годин. Тут зачіпаються такі аспекти як: Вода в природі, одержання води, фізичні властивості води, вода-розчинник, розчинення - фізико-хімічний процес, способи вираження кількісного складу розчину, приготування розчинів з певною масовою часткою розчиненої речовини і заданої молярною концентрацією, розчинність речовин, хімічні властивості води, стисло розглянуті стадії очистки стічних вод.
У підручнику О. С. Габрієляна [3] вода взагалі не відокремлюється в окрему тему, зате наводиться практична робота: «Аналіз грунту і води», де виробляється визначення прозорості води і інтенсивності запаху.
Дані навчальні посібники відповідають програмі навчальної дисципліни «Хімія» Міносвіти Російської Федерації, призначені для учнів 8 класів.
Додаткова освітня програма «Основи гідробіології», розрахована на учнів 8-9 класів, є розробкою А.М. Хатухова і А.В. Якимова [4]. У ній на краєзнавчому матеріалі даються загальні відомості про гідросферу, процесах, пов'язаних з водою, а також водних мешканців та аспектах моніторингу якості води.
Підручник Н.М. Чернової, В.М. Галушина і В.М. Константинова «Екологія» [5] для 10-11 класів є спеціалізованим посібником з екології, тут викладаються основні закономірності функціонування екологічних систем і біосфери в цілому. Вода розглядається, як одна з середовищ життя, особливу увагу приділено раціональному використанню та охороні водних ресурсів, зокрема, причин дефіциту прісної води, основним заходам з охорони водних ресурсів, очищення стічних вод. Навчальний посібник відповідає програмі навчальної дисципліни «Екологія» Міносвіти Російської Федерації, призначений для студентів і школярів старших класів, але, на мій погляд, має деякі недоліки - приділяється всього 2 години на вивчення цієї теми, чого явно не вистачає для формування цілісного уявлення про гідросферу , учнями. Доцільніше було б супроводжувати кожен розділ даної теми експериментом, який проводили самі учні.
Комплексний додатковий освітня програма «Загальна біологія», розрахована на учнів 10-11 класів і складена на основі підручника Н. Грін, У. Стаут, Д. Тейлор Біологія Т.1-3 [6], включає в себе тему «Транспорт у рослин », на вивчення якої відводиться п'ять годин. У ній розглядаються такі розділи, як «Водний режим рослин», «Транспірація і пересування води в листі», «Підйом води по ксилемі», «Поглинання води і мінеральних речовин корінням і їх транспорт».
Таким чином, у представленій літературі добре розглядається питання про власне гідросфері і місце води в життєдіяльності організмів. У той же час у ній украй мало дається матеріалу про охорону води. Тому виникає потреба викладу у другому розділі сучасних екологічних проблем, пов'язаних з гідросферою.
Виходячи з літературного огляду в першому розділі, можна зробити висновок, що кожна дисципліна розглядає воду докладно, але екологічні проблеми освітлені погано, тому виникла потреба викладу сучасних екологічних проблем пов'язаних з гідросферою.
РОЗДІЛ 2.
СУЧАСНІ ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ, ПОВ'ЯЗАНІ З ГІДРОСФЕРИ
2.1 Кругообіг води
Рис. 1. Схема кругообігу води в природі
Основним кліматичним фактором є кількість і частота опадів, а також екологічна ситуація в регіоні. Випадають опади несуть з собою певну кількість нерозчинених частинок, таких як пил, вулканічний попіл, пилок рослин, бактерії, грибкові спори, а іноді і більш великі мікроорганізми. Океан є джерелом різних солей, розчинених у дощовій воді. У ній можна виявити іони хлориду, сульфату, натрію, магнію, кальцію і калію. Промислові викиди в атмосферу також «збагачують» хімічну палітру, в основному за рахунок органічних розчинників і оксидів азоту і сірки, що є причиною випадання «кислотних дощів». Вносять свою лепту і хімікати, вживані в сільському господарстві.
До числа геологічних чинників належить структура русла річок. Якщо русло утворене вапняковими породами, то вода в річці, як правило, прозора і жорстка. Якщо ж русло з непроникних порід, наприклад граніту, то вода буде м'якою, але каламутною за рахунок великої кількості зважених часток органічного та неорганічного походження.
У цілому поверхневі води характеризуються відносною м'якістю, високим вмістом органіки і наявністю мікроорганізмів.
1) Якість дощової води (кислотність, насиченість солями і т.д.).
2) Якість води в підводному резервуарі. Вік такої води може досягати десятків тисяч років.
3) Характер шарів, через які проходить вода.
4) Геологічна природа водоносного шару.
У найбільш значних кількостях у грунтових водах міститися, як правило, кальцій, магній, натрій, калій, залізо і в меншій мірі марганець (катіони). Разом з поширеними у воді аніонами - карбонатами, гідрокарбонатами, сульфатами і хлоридами - вони утворюють солі. Концентрація солей залежить від глибини. У найбільш «старих» глибоких водах концентрації солей настільки велика, що вони мають виразно солонуватим смаком. До цього типу належить більшість відомих мінеральних вод. Найбільш якісну воду отримують з вапнякових шарів, але глибина їх залягання може бути досить великою, і добуріться до них - дорого. Грунтові води характеризуються досить високою мінералізацією, жорсткістю, низьким вмістом органіки і практично повною відсутністю мікроорганізмів.
2.4 Вода в житті людини
Вода - на перший погляд найпростіше хімічна сполука двох атомів водню і одного атома кисню - є, без усякого перебільшення, основою життя на Землі. Не випадково вчені в пошуках форм життя на інших планетах сонячної системи стільки зусиль направляють на виявлення слідів води.
Сама по собі вода не має живильної цінності, але вона є неодмінною складовою частиною всього живого. У рослинах міститься до 90% води, у тілі ж дорослої людини її 60-65%, але це «усереднено» від загальної маси тіла. Якщо ж говорити більш детально, то кістки - це всього 22% води, однак мозок - це вже 75%, м'язи - теж 75% води (у них знаходиться близько половини всієї води тіла), кров складається з води на 92%.
Першочергова роль води в житті всіх живих істот, і людини в тому числі, пов'язана з тим, що вона є універсальним розчинником величезної кількості хімічних речовин, тобто фактично є тим середовищем, в якій і протікають усі процеси життєдіяльності.
Ось лише невеликий і далеко не повний перелік «обов'язків» води в нашому організмі.
Вода:
- Чи регулює температуру тіла.
- Зволожує повітря при диханні.
- Забезпечує доставку живильних речовин і кисню до всіх клітин тіла.
- Захищає і буферизує життєво важливі органи.
- Допомагає перетворювати їжу в енергію.
- Допомагає живильним речовинам засвоюватися органами.
- Виводить шлаки і відходи процесів життєдіяльності.
Певне і постійне утримання води - ось необхідна умова існування живого організму. При зміні кількості споживаної води і її сольового складу порушуються процеси травлення і засвоєння їжі, кровотворення та ін Без води неможливе регуляція теплообміну організму з навколишнім середовищем і підтримка температури тіла.
Людина надзвичайно гостро відчуває зміну змісту води у своєму організмі і може прожити без неї всього декілька діб. При втраті води в кількості менш 2% ваги тіла (1 - 1,5 л ) З'являється почуття спраги, при втраті 6-8% наступає стан напівнепритомності, при 10% - галюцинації, порушення ковтання. Втрата 10-20% води небезпечна для життя. Тварини гинуть при втраті 20-25% води.
У залежності від інтенсивності роботи, зовнішніх умов (у т.ч. клімату), культурних традицій людина сумарно (разом з їжею) вживає від 2 до 4 л води на добу. Середньодобове ж споживання становить близько 2 - 2.5 л . Саме з цих цифр виходить Всесвітня Організація Охорони Здоров'я (ВООЗ) при розробці рекомендацій щодо якості води.
У світі існує мало регіонів, не порушених проблемами втрати потенційних джерел постачання прісною водою, погіршення якості води і забруднення поверхневих і підземних джерел. Основні проблеми, що негативно впливають на якість води річок і озер, виникають, в залежності від обставин, з різним ступенем гостроти в результаті невідповідної очищення побутових стічних вод, слабкого контролю за скиданням промислових стічних вод, втрати і руйнування водозбірних площ, нераціонального розміщення промислових підприємств, збезлісення, безконтрольною залежний системи землеробства і нераціональних методів ведення сільського господарства. Це призводить до вимивання поживних речовин і пестицидів. Порушується природний баланс водних екосистем, і виникає загроза для живих прісноводних ресурсів.
У різних обставин на водні екосистеми впливають також проекти освоєння водних ресурсів з метою розвитку сільського господарства, такі, як греблі, схеми перекидання річкових стоків, водогосподарські споруди та іригаційні проекти. Ерозія, замулення, збезлісення і опустелення приводять до зростання деградації земель, а створення водосховищ у деяких випадках негативно позначається на екосистемах. Багато з цих проблем виникають внаслідок екологічно руйнівних моделей розвитку і відсутності розуміння проблем громадськістю та відповідних знань про охорону ресурсів поверхневих і підземних вод.
Ступінь впливу на навколишнє середовище та здоров'я людини піддається вимірюванню, хоча в багатьох країнах методи здійснення такого контролю є вельми неадекватними або взагалі не розроблені. Широко поширене нерозуміння взаємозв'язків між освоєнням, управлінням, раціональним використанням і очищенням водних ресурсів і водними екосистемами. Там, де це можливо, винятково важливо здійснювати профілактичні заходи, з тим щоб уникнути згодом дорогих заходів з відновлення, очищення та освоєння нових водних ресурсів.
У більшості випадків вода, що надходить із свердловини, а часто і з муніципальної водопровідної системи, потребує попередньої обробки, метою якої є доведення якості води до діючих нормативів.
Судити про якість води та її відповідність або невідповідність встановленим нормам можна тільки на підставі максимально повного хімічного і бактеріологічного аналізу. Тільки на основі аналізу можна робити остаточний висновок про ту проблему чи комплексі проблем, з якими доведеться мати справу.
Основні неприємності з водою, з якими доводиться стикатися користувачам, наступні.
Наявність у воді нерозчинених механічних частинок, піску, суспензій, іржі, а також колоїдних речовин. Їх присутність у воді призводить до прискореного абразивного зносу сантехніки і труб, а також до їх засмічення.
Присутність у воді розчиненого заліза і марганцю. Така вода спочатку прозора, але при відстоюванні або нагріві набуває жовтувато-бурого забарвлення, що є причиною іржавих патьоків на сантехніці. При підвищеному вмісті заліза вода також набуває характерного «залізистий» присмак. Глава 1. Огляд навчально-методичних посібників з екологічних проблем гідросфери
Глава 2. Сучасні екологічні проблеми, пов'язані з гідросферою2.1 Кругообіг води
2.2 Поверхневі води
2.3 Грунтові води
2.4 Вода в житті людини
2.5 Проблеми з водою
2.6 Особлива тема: прісна вода та її дефіцит
2.6.1 Загальні обсяги водоспоживання
2.6.2 Водоспоживання промисловими підприємствами
2.6.3 Водоспоживання в сільському господарстві
2.6.4 Водоспоживання в житлово-комунальному господарстві
2.6.5 Техногенне забруднення поверхневих вод
2.6.6 Контроль рівня забруднення водного басейну
2.6.7 Шляхи подолання дефіциту прісних водних ресурсів
Глава 3. Методичні особливості висвітлення екологічної проблематики теми «Гідросфера»
3.1 Про способи формування інтересу до процесу пізнання
3.2 Використання засобів наочності при вивченні води і розчинів
3.3 Інтегрований урок на тему: «Вода - унікальна речовина природи»
3.4 Урок на тему: «Вода - основа життя на Землі»
3.5 Позакласний захід на тему: «Де вода, там і життя»
Обговорення результатів. Висновки
Введення
Ще 350 років тому англійський письменник Томас Фуллер з сумом зауважив: «Воду ми починаємо цінувати не раніше, як висохне колодязь». Неоціненною є роль води в житті і діяльності людини. Існуючи в трьох агрегатних станах, вода є основою розвитку геологічної історії планети, виникнення і продовження біологічного життя на Землі. Чиста вода-необхідна умова благополучного існування всього живого.Актуальність. Тема гідросфера для людини буде актуальна завжди, тим більше в сучасних умовах погіршення її якості, що пов'язано з екологічною безграмотністю.
І отже метою роботи є можливість екологічного виховання учнів у рамках теми «Гідросфера», у шкільних курсах природничого циклу.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні завдання:
- Аналіз шкільних програм і підручників, а також іншої літератури, що відображає екологічні та прикладні аспекти теми «Гідросфера», в курсах природничих дисциплін
- Огляд сучасних екологічних проблем пов'язаних з гідросферою.
- Складання і реалізація планів-конспектів навчально-виховних заходів на тему «Гідросфера» з екологічної складової.
- Апробувати серед учнів 10-х класів МОУ СЗШ № 32 м. Нальчика деякі форми організації елективних занять;
Об'єкт дослідження Навчально-виховна робота з теми «Гідросфера» з учнями 8 класу РДЕБЦ і 10-11 МОУ СЗШ № 32.
Предмет дослідження. Можливості екологізації теми «Гідросфера» в шкільних курсах природничого циклу.
Гіпотеза. Впровадження екологічних аспектів при вивченні теми «Гідросфера» допоможе підвищити якість освіти та рівень екологічної освіченості учнів.
РОЗДІЛ 1.
ПЕРЕГЛЯД НАВЧАЛЬНО-методичних посібників з ЕКОЛОГІЧНИХ ПРОБЛЕМ ГІДРОСФЕРИ
У шкільному підручнику Г.Є. Рудзітіса і Ф.Г. Фельдмана «Гідросфера» [1] розглядається в рамках теми: «Вода. Розчини », на вивчення якої відводиться чотири години, увага приділяється складу води, поширеності у природі, фізичним і хімічним властивостям, поверхнево розглянуті стадії очистки стічних вод.За тематичним планування за підручником Л.С. Гузєєв, В.В. Сорокіна і Р.П. Суровцевої [2] на вивчення теми «Вода. Водні розчини », необхідно шість годин. Тут зачіпаються такі аспекти як: Вода в природі, одержання води, фізичні властивості води, вода-розчинник, розчинення - фізико-хімічний процес, способи вираження кількісного складу розчину, приготування розчинів з певною масовою часткою розчиненої речовини і заданої молярною концентрацією, розчинність речовин, хімічні властивості води, стисло розглянуті стадії очистки стічних вод.
У підручнику О. С. Габрієляна [3] вода взагалі не відокремлюється в окрему тему, зате наводиться практична робота: «Аналіз грунту і води», де виробляється визначення прозорості води і інтенсивності запаху.
Дані навчальні посібники відповідають програмі навчальної дисципліни «Хімія» Міносвіти Російської Федерації, призначені для учнів 8 класів.
Додаткова освітня програма «Основи гідробіології», розрахована на учнів 8-9 класів, є розробкою А.М. Хатухова і А.В. Якимова [4]. У ній на краєзнавчому матеріалі даються загальні відомості про гідросферу, процесах, пов'язаних з водою, а також водних мешканців та аспектах моніторингу якості води.
Підручник Н.М. Чернової, В.М. Галушина і В.М. Константинова «Екологія» [5] для 10-11 класів є спеціалізованим посібником з екології, тут викладаються основні закономірності функціонування екологічних систем і біосфери в цілому. Вода розглядається, як одна з середовищ життя, особливу увагу приділено раціональному використанню та охороні водних ресурсів, зокрема, причин дефіциту прісної води, основним заходам з охорони водних ресурсів, очищення стічних вод. Навчальний посібник відповідає програмі навчальної дисципліни «Екологія» Міносвіти Російської Федерації, призначений для студентів і школярів старших класів, але, на мій погляд, має деякі недоліки - приділяється всього 2 години на вивчення цієї теми, чого явно не вистачає для формування цілісного уявлення про гідросферу , учнями. Доцільніше було б супроводжувати кожен розділ даної теми експериментом, який проводили самі учні.
Комплексний додатковий освітня програма «Загальна біологія», розрахована на учнів 10-11 класів і складена на основі підручника Н. Грін, У. Стаут, Д. Тейлор Біологія Т.1-3 [6], включає в себе тему «Транспорт у рослин », на вивчення якої відводиться п'ять годин. У ній розглядаються такі розділи, як «Водний режим рослин», «Транспірація і пересування води в листі», «Підйом води по ксилемі», «Поглинання води і мінеральних речовин корінням і їх транспорт».
Таким чином, у представленій літературі добре розглядається питання про власне гідросфері і місце води в життєдіяльності організмів. У той же час у ній украй мало дається матеріалу про охорону води. Тому виникає потреба викладу у другому розділі сучасних екологічних проблем, пов'язаних з гідросферою.
Виходячи з літературного огляду в першому розділі, можна зробити висновок, що кожна дисципліна розглядає воду докладно, але екологічні проблеми освітлені погано, тому виникла потреба викладу сучасних екологічних проблем пов'язаних з гідросферою.
РОЗДІЛ 2.
СУЧАСНІ ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ, ПОВ'ЯЗАНІ З ГІДРОСФЕРИ
2.1 Кругообіг води
Як ми пам'ятаємо зі шкільних уроків природознавства, вода знаходиться в постійному русі (рис. 1). Випаровуючись із поверхні водойм, грунту, рослин, вода накопичується в атмосфері і, рано чи пізно, випадає у вигляді опадів, поповнюючи запаси в океанах, річках, озерах і т.п.
Рис. 1. Схема кругообігу води в природі
Таким чином, кількість води на Землі не змінюється, вона тільки змінює свої форми - це і є кругообіг води в природі. З усіх випадаючих опадів 80% потрапляє безпосередньо в океан. Для нас же найбільший інтерес представляють решту 20%, що випадають на суші, так як більшість використовуваних людиною джерел води поповнюється саме за рахунок цього виду опадів. Спрощено кажучи, у води, що випала на суші, є два шляхи. Або вона, збираючись у потічки, річечки і річки, потрапляє в результаті в озера і водосховища - так звані відкриті (або поверхневі) джерела водозабору. Або вода, просочуючись через грунт і підгрунтові шари, поповнює запаси грунтових вод. Поверхневі і грунтові води і складають два основних джерела водопостачання. Обидва цих водних ресурсу взаємопов'язані і мають як свої переваги, так і недоліки в якості джерела питної води [1-5].
2.2 Поверхневі води
Якість поверхневих вод залежить від поєднання кліматичних і геологічних факторів.Основним кліматичним фактором є кількість і частота опадів, а також екологічна ситуація в регіоні. Випадають опади несуть з собою певну кількість нерозчинених частинок, таких як пил, вулканічний попіл, пилок рослин, бактерії, грибкові спори, а іноді і більш великі мікроорганізми. Океан є джерелом різних солей, розчинених у дощовій воді. У ній можна виявити іони хлориду, сульфату, натрію, магнію, кальцію і калію. Промислові викиди в атмосферу також «збагачують» хімічну палітру, в основному за рахунок органічних розчинників і оксидів азоту і сірки, що є причиною випадання «кислотних дощів». Вносять свою лепту і хімікати, вживані в сільському господарстві.
До числа геологічних чинників належить структура русла річок. Якщо русло утворене вапняковими породами, то вода в річці, як правило, прозора і жорстка. Якщо ж русло з непроникних порід, наприклад граніту, то вода буде м'якою, але каламутною за рахунок великої кількості зважених часток органічного та неорганічного походження.
У цілому поверхневі води характеризуються відносною м'якістю, високим вмістом органіки і наявністю мікроорганізмів.
2.3 Грунтові води
Значна частина випадає дощової води, а також тала вода, просочується в грунт. Там вона розчиняє містяться в грунтовому шарі органічні речовини і насичується киснем. Глибше знаходяться піщані, глинисті, вапнякові шари. У них органічні речовини здебільшого фільтруються, але вода починає насичуватися солями та мікроелементами. У загальному випадку, на якість грунтових вод впливають кілька факторів:1) Якість дощової води (кислотність, насиченість солями і т.д.).
2) Якість води в підводному резервуарі. Вік такої води може досягати десятків тисяч років.
3) Характер шарів, через які проходить вода.
4) Геологічна природа водоносного шару.
У найбільш значних кількостях у грунтових водах міститися, як правило, кальцій, магній, натрій, калій, залізо і в меншій мірі марганець (катіони). Разом з поширеними у воді аніонами - карбонатами, гідрокарбонатами, сульфатами і хлоридами - вони утворюють солі. Концентрація солей залежить від глибини. У найбільш «старих» глибоких водах концентрації солей настільки велика, що вони мають виразно солонуватим смаком. До цього типу належить більшість відомих мінеральних вод. Найбільш якісну воду отримують з вапнякових шарів, але глибина їх залягання може бути досить великою, і добуріться до них - дорого. Грунтові води характеризуються досить високою мінералізацією, жорсткістю, низьким вмістом органіки і практично повною відсутністю мікроорганізмів.
2.4 Вода в житті людини
Вода - на перший погляд найпростіше хімічна сполука двох атомів водню і одного атома кисню - є, без усякого перебільшення, основою життя на Землі. Не випадково вчені в пошуках форм життя на інших планетах сонячної системи стільки зусиль направляють на виявлення слідів води.
Сама по собі вода не має живильної цінності, але вона є неодмінною складовою частиною всього живого. У рослинах міститься до 90% води, у тілі ж дорослої людини її 60-65%, але це «усереднено» від загальної маси тіла. Якщо ж говорити більш детально, то кістки - це всього 22% води, однак мозок - це вже 75%, м'язи - теж 75% води (у них знаходиться близько половини всієї води тіла), кров складається з води на 92%.
Першочергова роль води в житті всіх живих істот, і людини в тому числі, пов'язана з тим, що вона є універсальним розчинником величезної кількості хімічних речовин, тобто фактично є тим середовищем, в якій і протікають усі процеси життєдіяльності.
Ось лише невеликий і далеко не повний перелік «обов'язків» води в нашому організмі.
Вода:
- Чи регулює температуру тіла.
- Зволожує повітря при диханні.
- Забезпечує доставку живильних речовин і кисню до всіх клітин тіла.
- Захищає і буферизує життєво важливі органи.
- Допомагає перетворювати їжу в енергію.
- Допомагає живильним речовинам засвоюватися органами.
- Виводить шлаки і відходи процесів життєдіяльності.
Певне і постійне утримання води - ось необхідна умова існування живого організму. При зміні кількості споживаної води і її сольового складу порушуються процеси травлення і засвоєння їжі, кровотворення та ін Без води неможливе регуляція теплообміну організму з навколишнім середовищем і підтримка температури тіла.
Людина надзвичайно гостро відчуває зміну змісту води у своєму організмі і може прожити без неї всього декілька діб. При втраті води в кількості менш 2% ваги тіла (1 -
У залежності від інтенсивності роботи, зовнішніх умов (у т.ч. клімату), культурних традицій людина сумарно (разом з їжею) вживає від 2 до
2.5 Проблеми з водою
Запаси прісної води являють собою єдиний ресурс. Розраховане на тривалу перспективу освоєння світових ресурсів прісної води вимагає цілісного підходу до використання цих ресурсів і визнання взаємозалежності між елементами, що складають запаси прісної води і визначають її якість.У світі існує мало регіонів, не порушених проблемами втрати потенційних джерел постачання прісною водою, погіршення якості води і забруднення поверхневих і підземних джерел. Основні проблеми, що негативно впливають на якість води річок і озер, виникають, в залежності від обставин, з різним ступенем гостроти в результаті невідповідної очищення побутових стічних вод, слабкого контролю за скиданням промислових стічних вод, втрати і руйнування водозбірних площ, нераціонального розміщення промислових підприємств, збезлісення, безконтрольною залежний системи землеробства і нераціональних методів ведення сільського господарства. Це призводить до вимивання поживних речовин і пестицидів. Порушується природний баланс водних екосистем, і виникає загроза для живих прісноводних ресурсів.
У різних обставин на водні екосистеми впливають також проекти освоєння водних ресурсів з метою розвитку сільського господарства, такі, як греблі, схеми перекидання річкових стоків, водогосподарські споруди та іригаційні проекти. Ерозія, замулення, збезлісення і опустелення приводять до зростання деградації земель, а створення водосховищ у деяких випадках негативно позначається на екосистемах. Багато з цих проблем виникають внаслідок екологічно руйнівних моделей розвитку і відсутності розуміння проблем громадськістю та відповідних знань про охорону ресурсів поверхневих і підземних вод.
Ступінь впливу на навколишнє середовище та здоров'я людини піддається вимірюванню, хоча в багатьох країнах методи здійснення такого контролю є вельми неадекватними або взагалі не розроблені. Широко поширене нерозуміння взаємозв'язків між освоєнням, управлінням, раціональним використанням і очищенням водних ресурсів і водними екосистемами. Там, де це можливо, винятково важливо здійснювати профілактичні заходи, з тим щоб уникнути згодом дорогих заходів з відновлення, очищення та освоєння нових водних ресурсів.
У більшості випадків вода, що надходить із свердловини, а часто і з муніципальної водопровідної системи, потребує попередньої обробки, метою якої є доведення якості води до діючих нормативів.
Судити про якість води та її відповідність або невідповідність встановленим нормам можна тільки на підставі максимально повного хімічного і бактеріологічного аналізу. Тільки на основі аналізу можна робити остаточний висновок про ту проблему чи комплексі проблем, з якими доведеться мати справу.
Основні неприємності з водою, з якими доводиться стикатися користувачам, наступні.
Наявність у воді нерозчинених механічних частинок, піску, суспензій, іржі, а також колоїдних речовин. Їх присутність у воді призводить до прискореного абразивного зносу сантехніки і труб, а також до їх засмічення.
Жорсткість, яка визначається кількістю розчинених у воді солей кальцію і магнію. При їх високому вмісті можливі випадання осаду і поява білястих розлучень на поверхні ванни, миття і т.д. Солі кальцію і магнію, звані також солями жорсткості, є причиною виникнення всім добре відомої накипу.
Порівняно нешкідлива в чайнику, накип, відкладаючись на стінках водонагрівальних пристроїв (бойлерів, колонок тощо), а також на стінках труб в лінії гарячої води, порушує процес теплообміну. Це призводить до перегріву нагрівальних елементів, перевитрати електроенергії і газу. Відкладення накипу є причиною до 90% аварій водонагрівачів.
Наявність у воді неприємного присмаку, запаху і кольору. На ці три параметри, які прийнято називати органолептичними показниками, можуть впливати знаходяться у воді органічні речовини, залишковий хлор, сірководень.
Бактеріологічна забрудненість. Викликана наявністю у воді різних мікробів або бактерій. Деякі з них можуть становити безпосередню загрозу здоров'ю і життю людини, але навіть порівняно безпечні бактерії в процесі своєї життєдіяльності виділяють органічні речовини, які не тільки впливають на органолептичні показники води, але і, вступаючи в хімічні реакції (наприклад, з хлором), здатні створювати отруйні і канцерогенні з'єднання.
Природно, що наведений вище список не вичерпує всього різноманіття проблем, що виникають з водою, проте знайомить нас з основними з них.
2.6 Особлива тема: прісна вода та її дефіцит
Проблеми, пов'язані з водою як найважливішим природним ресурсом, обумовлені не тільки нерівномірним характером розподілу річкового стоку по окремих регіонах і країнах, але і зростанням населення Землі і, отже, зростанням споживання прісної води населенням, промисловістю, сільським господарством і супроводжуючим його антропогенним та техногенним забрудненням всіх компонентів гідросфери [5, 9-11]. Це призвело до серйозної світової екологічної проблеми - дефіциту чистої прісної води.
2.6.1 Загальні обсяги водоспоживання
Обсяг світового споживання прісної води за останнє сторіччя збільшився на порядок, причому найбільше зростання припадає на останню чверть століття. В даний час щорічне світове споживання прісної води становить 5-6 тис. км 3, або більше 10% ресурсів прісної води на Землі. У Російській Федерації в останні п'ять років річне споживання становить 90-100 км 3, або близько 2% світового водоспоживання. Напруженість з прісною водою виникає, перш за все, в тих регіонах і країнах, де швидкість споживання прісної води вище швидкості відновлення її запасів. У ряді регіонів Росії забір води з водних джерел в середній за водністю рік досягає 50% від ресурсів прісної води даного регіону і навіть більше. Узагальнена структура водоспоживання в Росії така: промисловість - 54%, сільське господарство - 23%; комунально-побутове господарство - 23%.
Прісну воду використовують на промислових підприємствах, багато її споживає сільськогосподарське виробництво, вода питної якості витрачається на комунально-побутові потреби населення. Споживання прісної води у світі і в Росії показано на діаграмі (рис. 2).
SHAPE \ * MERGEFORMAT
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
У світі |
У Росії |
Сільське господарство (60 і 22%) |
Промисловість (30 і 54%) |
Побутові потреби (6 і 17%) |
Водосховища (4 і 17%) |
Рис. 2. Використання прісної води у світі і в Росії,% [9] |
2.6.2 Водоспоживання промисловими підприємствами
Витрата води на потреби промислового виробництва дуже великий. Вода - компонент більшості промислових технологій і енергетичних установок. Наприклад, для виплавки 1 т чавуну, переробки його в сталь і прокат споживається до
Висока водомісткість галузей хімічної промисловості, що виробляють каучук, капрон і інші синтетичні матеріали.
Видобуток нафти і переважна більшість нафтохімічних процесів її переробки пов'язані з використанням великих обсягів води. Відомо, що всього 30% нафти надходить у свердловини самопливом, подальша видобуток можливий лише при закачуванні в сусідню свердловину пари або води. Обсяг води, що використовується при російською технологією нафтовидобутку, дуже великий: понад 1000 млн. м 3 на рік. Одночасно відбувається значне забруднення поверхневих водойм через скидання підприємствами нафтовидобутку стічних вод, більше половини яких не очищені. На нафтопереробних заводах, що працюють за старою технологією, витрачається до 10 -
Дуже водоємних технологічні процеси у вугільній промисловості - гідровидобутку вугілля в гідрошахтах і гідромеханізовані вскришкі на розрізах, а також мокре збагачення вугілля на збагачувальних фабриках. Середній обсяг водоспоживання об'єктами вугільної промисловості в Росії становить понад 3000 млн. м 3 на рік, при цьому підприємства галузі скидають у поверхневі водойми забруднену воду (81% всіх промислових стічних вод, які потребують очищення) з великим вмістом шкідливих, у тому числі і канцерогенних, речовин і елементів. Відзначимо, що скидання в поверхневі водойми шахтних вод, які також забруднені, взагалі не передбачає їх очищення.
Великий витрата води безпосередньо на електроенергетичних установках - ТЕС і АЕС: в середньому для отримання 1 кВт × год електроенергії потрібно до
2.6.3 Водоспоживання в сільському господарстві
Великий споживач прісної води - сільське господарство. Зрошення - один із засобів збільшення обсягу сільськогосподарської продукції, оскільки для вирощування зеленої маси, цвітіння і плодоношення рослинам потрібно дуже багато води. Так, для отримання
Ще одна з причин скорочення запасів прісної води - зменшення водоносности річок, пов'язане з вирубкою лісів і осушенням боліт.
Будівництво гребель на рівнинних річках та водосховищ при ГЕС призводить до підсумку не до поповнення запасів води, а до їх зменшення. Вода водоймищ заболачівается, прилеглі до них землі засоляются, знижується їх родючість, і як наслідок зростають витрати води на виробництво сільськогосподарської продукції та витрати на відновлення грунту.
2.6.4 Водоспоживання в житлово-комунальному господарстві
Як випливає з діаграми (рис. 3), витрати на господарсько-питне постачання населення Росії майже в 3 рази перевищують відповідний світовий показник. Встановлена ВООЗ норма витрати води на одного міського жителя становить 200 л на добу. Витрата води на одного жителя в Лондоні дорівнює 170 л / добу, в Парижі - 160 л / сут.
За даними Держкомстату Росії, при середньому рівні питомого водоспоживання (на одну особу) у Російській Федерації на господарсько-питні та комунально-побутові потреби, рівному 272 л / добу, в Москві цей показник становить 539 л / добу, в Челябінській області - 369 л / добу, Магаданської - 359 л на добу, Камчатської - 353 л / сут.
2.6.5 Техногенне забруднення поверхневих вод
Одна з головних причин дефіциту прісної води на Землі - її забруднення. Аномальні властивості води визначають потенційну можливість накопичення в ній найрізноманітніших забруднюючих речовин, у тому числі патогенних мікроорганізмів.
Розглянемо ситуацію з забрудненням поверхневих водойм суші в Росії. Екологічний моніторинг стану навколишнього природного середовища в Російській Федерації зазначає, що якість води більшості водних об'єктів не відповідає нормативним вимогам; обсяги нормативно очищених стічних вод, що надходять у поверхневі водойми, не перевищують 10% від загального обсягу стічних вод у ці природні об'єкти.
За окремим річковим об'єктів ситуація критична. Близько 1 / 3 населення Росії використовує для пиття воду з природних джерел (головним чином з річок) без проходження її через очисні споруди. Про якість такої води можна судити по ситуації зі скиданням забруднених вод у басейни Кубань, Єнісей, Волга (рис. 3).
Кубань: щорічний забір води з річки на всі потреби становить 1,8 км 3, або 74% від середньобагаторічного річного стоку, при цьому 100% скидання стічних вод у річку забруднені.
Єнісей: середньорічний обсяг скинутих вод становить 3,9 км 3, з цього обсягу вимагають очищення 2,34 км 3, а обсяг неочищених і недостатньо очищених скинутих вод становить 2,329 км 3, тобто очищені до нормативних показників менше 0,5%.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Єнісей |
1,46 |
0,33 |
1,01 |
1,31 |
1,71 |
8,93 |
Рис. 3. Скидання забруднених вод у басейни річок Росії, км 3 [9, 10]
Волга: середньорічний забір свіжої води становить 41% від водозабору в Росії, або 14% від річного річкового стоку басейну річки. Обсяг скинутих вод після промислового, сільськогосподарського та побутового використання - 22 км 3, майже половина його (10,6 км 3) - забруднені води, що не відповідають вимогам за санітарно-хімічними та бактеріологічними показниками, що містять шкідливі речовини (феноли, нафтопродукти, канцерогенні важкі метали, пестициди та ін.) Обсяг забруднених стічних вод, що скидаються в басейн Волги, становить останнім часом більше 30% від загального обсягу стічних вод, що утворюються на території Росії. Басейн Волги - джерело питного водопостачання щільно населеного регіону європейської частини Росії, але ефективність очисних споруд тут вкрай низька. Забір води в селах і селищах йде безпосередньо з річки, минаючи всякі очисні споруди. Каскад водосховищ вздовж річки різко сповільнив швидкість течії води, знизив її здатність до самоочищення. Рівень забруднення води волзьких водосховищ протягом ряду років залишається досить високим, якість води оцінюється від «забрудненої» до «надзвичайно забрудненої» (терміни екологічної експертизи).
У цілому по Росії з усього обсягу стічних вод, що надходять через комунальні мережі у поверхневі водні об'єкти, понад 90% скидаються забрудненими через вкрай незадовільний технічний стан діючих систем водопостачання і каналізації: 60% очисних споруд перевантажені, 40% споруд експлуатуються більше 25 років і потребують термінової реконструкції.
Як показує еколого-геохімічне картування, зміна хімічного складу природних вод за рахунок антропогенних стоків у ряді промислово урбанізованих та сільськогосподарських регіонів у Росії настільки значно, що ці води придбали різко аномальні геохімічні властивості. У зв'язку з цим підземні води стають практично єдиним джерелом господарсько-питного водопостачання. Проте становище з цим джерелом чистої води посилюється тим, що придатні для пиття, культурно-побутових потреб і для багатьох галузей промисловості і сільськогосподарського виробництва підземні води залягають у верхній частині артезіанських басейнів та інших геологічних структур, найбільш схильних до забруднення.
Небезпечний вид забруднення водойм - стоки, що несуть теплове забруднення, навіть якщо в них немає хімічних забруднювачів. Така тепла вода надходить у водойми із систем охолодження, наприклад, ТЕС і ТЕЦ. Концентрація розчиненого у воді кисню - лімітуючого фактора для біоценозів (спільнот живих організмів) водних екосистем - з підвищенням температури води знижується.
Дослідження, проведені за кордоном і в Росії, виявили позитивну кореляційний зв'язок між ступенем забруднення питної води і здоров'ям людини. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, вживання питної води, забрудненої нітратами і нітритами, канцерогенними іонами важких металів, радіонуклідами та іншими шкідливими речовинами, стало причиною 40% захворювань людей, а основна причина більшості епідемій - вживання води, зараженої вірусами і мікробами.
2.6.6 Контроль рівня забруднення водного басейну
Надійна оцінка і прогноз стану водної системи - дуже важке завдання, тому що на цю систему впливають численні мінливі в часі антропогенні забруднювачі, при попаданні яких у водойми відбуваються складні фізико-хімічні і мікробіологічні процеси.
В екологічному моніторингу водних об'єктів важлива характеристика рівня їх забруднення - концентрація С (мг / л) шкідливих речовин, що містяться у водоймі. Зазвичай цю величину оцінюють в одиницях гранично допустимих концентрацій (ГДК). [1, 11]. Наприклад, в околицях Звенигорода під Москвою, де ведеться інтенсивне городництво із застосуванням підвищених доз органічних добрив, було встановлено, що вода в колодязях містить до 180 мг / л нітратів. ГДК нітратів для питної води становить 45 мг / л. У даному випадку забруднення колодязної води нітратами досягає 4 ГДК.
Значення ГДК різних забруднюючих речовин визначають для питної та технічної води, а також для води рибно-господарських водойм. При встановленні ГДК якого-небудь речовини розглядають три ознаки шкідливості: общесанітарний, органолептичний, санітарно-токсикологічний.
Під загальносанітарного шкідливістю розуміють вплив шкідливих речовин у стічних водах на процеси природного самоочищення водойм від забруднення їх побутовими або промисловими стічними водами.
Органолептична шкідливість визначає зміну властивостей води, які виявляються органами почуттів (неприємний запах, колір, присмак, підвищена температура, жорсткість) і яке обмежує можливості використання води.
Під санітарно-токсикологічної шкідливістю розуміється вплив які у воді речовин на здоров'я людини при використанні цієї води для водопостачання населення.
ГДК того або іншого шкідливого речовини встановлюють за тією ознакою шкідливості, якому відповідає найменша порогова концентрація (за лімітуючими ознакою шкідливості).
Якщо у водойму надходить кілька речовин з однаковим лімітуючим ознакою шкідливості, то екологічна чистота водойми визначається виконанням умови:
З 1 / ГДК 1 + С 2 / ГДК 2 + ... + С n / ГДК n £ 1,
або
S (C n / ГДК n) £ 1,
де C n - концентрація в мг / л, ГДК n - ГДК відповідної речовини [...].
Промислові та побутові стічні води містять забруднювачі, які розкладаються, окислюючись розчиненим у воді киснем. Загальний рівень забруднення в цьому випадку визначається біологічної та хімічної потребою в кисні.
Біологічна потреба води в кисні (БПК), мг / л - маса кисню в стічній воді, яка необхідна водним організмам для окислення органічних і неорганічних речовин частини, що знаходяться в 1 л цієї води. Біологічному окисленню піддаються тільки ті компоненти, які організми можуть використовувати для своєї життєдіяльності. Процес біологічного окислення тривалий, тому величини БПК забезпечуються індексами, що означають час окислення в добі, наприклад БПК 10 або БПК 5. Всі БПК прагнуть до деякої величиною - повної біологічної потреби в кисні - БПК П, значення якої для рибно-господарських і господарсько-питних водойм становить 3 мг / л.
Хімічна потреба в кисні (ГПК), мг / л - маса кисню, який потрібний для хімічного окислення органічних і неорганічних речовин, що знаходяться в 1 л стічної води. Для визначення ГПК в якості окислювача зазвичай використовують гарячий кислий розчин дихромата калію K 2 Cr 2 O 7. Хімічне окислення більш повне, ніж біологічне, тому ГПК більше БПК П. Величини ГПК важливі для визначення характеристики промислових стічних вод, які, як правило, більш забруднені, ніж побутові стічні води. Порядок значень ГПК наступний: для порівняно чистої води ГПК = 10-20 мг / л, для брудних стічних вод ГПК = 1000 мг / л і більше.
Відношення величин БПК П і ГПК називається біохімічним показником (БХП). Ця величина завжди менше одиниці, по ній можна судити про можливість і ступеня очищення стічних вод біологічним шляхом: для побутових стічних вод, найбільш повно очищаються біологічним шляхом, БХП = 0,5; для промислових стічних вод БХП на порядок менше (0,05) .
Аналітичні методи контролю якості води потребують величезних матеріальних витрат. Труднощі контролю за надходженням забруднювачів у водойми зростає, коли джерела забруднення не точкові (завод або фабрика), а неточечние - тисячі гектарів полів, з яких відбувається змив добрив та хімікатів.
2.6.7 Шляхи подолання дефіциту прісних водних ресурсів
В даний час проблема охорони та збереження чистоти прісних вод планети особливо актуальна через зростаючого дефіциту прісної води у зв'язку з зростанням населення планети, величезними витратами на потреби промисловості й сільського господарства [12]. Основні напрями раціонального водокористування, спрямованого на подолання дефіциту чистої води і збереження природних джерел чистої прісної води, показані на схемі 1.
Як вже зазначалося, в даний час 60% світового водозабору чистої прісної води йде на зрошення майже 300 млн га землі. Однак недосконалість систем зрошення призводить до того, що до 50% прісної води в них витрачається даремно. Ці втрати включають непродуктивне випаровування, фільтрацію з каналів і глибинне просочування води і стають порівнянні з водоспоживанням об'єктами промисловості.
Ефективний шлях економії води в промисловому виробництві - створення оборотних систем водопостачання, розробка методів маловодних і безводних («сухих») технологій, зокрема, в хімічному виробництві. Впровадження «сухих» технологій в нафтопереробній промисловості дозволяє знизити витрати води майже у 100 разів.
Природна вода має здатність до самоочищення, але при сильному забрудненні воно не відбувається через порушення внутрішньоводного біологічних процесів. У цьому випадку необхідно застосовувати спеціальні заходи з очищення стічних вод.
Небезпечний вид забруднення водойм - стоки, що несуть теплове забруднення, навіть якщо в них немає хімічних забруднювачів. Така тепла вода надходить у водойми із систем охолодження, наприклад, ТЕС і ТЕЦ. Концентрація розчиненого у воді кисню - лімітуючого фактора для біоценозів (спільнот живих організмів) водних екосистем - з підвищенням температури води знижується.
Дослідження, проведені за кордоном і в Росії, виявили позитивну кореляційний зв'язок між ступенем забруднення питної води і здоров'ям людини. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, вживання питної води, забрудненої нітратами і нітритами, канцерогенними іонами важких металів, радіонуклідами та іншими шкідливими речовинами, стало причиною 40% захворювань людей, а основна причина більшості епідемій - вживання води, зараженої вірусами і мікробами.
2.6.6 Контроль рівня забруднення водного басейну
Надійна оцінка і прогноз стану водної системи - дуже важке завдання, тому що на цю систему впливають численні мінливі в часі антропогенні забруднювачі, при попаданні яких у водойми відбуваються складні фізико-хімічні і мікробіологічні процеси.
В екологічному моніторингу водних об'єктів важлива характеристика рівня їх забруднення - концентрація С (мг / л) шкідливих речовин, що містяться у водоймі. Зазвичай цю величину оцінюють в одиницях гранично допустимих концентрацій (ГДК). [1, 11]. Наприклад, в околицях Звенигорода під Москвою, де ведеться інтенсивне городництво із застосуванням підвищених доз органічних добрив, було встановлено, що вода в колодязях містить до 180 мг / л нітратів. ГДК нітратів для питної води становить 45 мг / л. У даному випадку забруднення колодязної води нітратами досягає 4 ГДК.
Значення ГДК різних забруднюючих речовин визначають для питної та технічної води, а також для води рибно-господарських водойм. При встановленні ГДК якого-небудь речовини розглядають три ознаки шкідливості: общесанітарний, органолептичний, санітарно-токсикологічний.
Під загальносанітарного шкідливістю розуміють вплив шкідливих речовин у стічних водах на процеси природного самоочищення водойм від забруднення їх побутовими або промисловими стічними водами.
Органолептична шкідливість визначає зміну властивостей води, які виявляються органами почуттів (неприємний запах, колір, присмак, підвищена температура, жорсткість) і яке обмежує можливості використання води.
Під санітарно-токсикологічної шкідливістю розуміється вплив які у воді речовин на здоров'я людини при використанні цієї води для водопостачання населення.
ГДК того або іншого шкідливого речовини встановлюють за тією ознакою шкідливості, якому відповідає найменша порогова концентрація (за лімітуючими ознакою шкідливості).
Якщо у водойму надходить кілька речовин з однаковим лімітуючим ознакою шкідливості, то екологічна чистота водойми визначається виконанням умови:
З 1 / ГДК 1 + С 2 / ГДК 2 + ... + С n / ГДК n £ 1,
або
S (C n / ГДК n) £ 1,
де C n - концентрація в мг / л, ГДК n - ГДК відповідної речовини [...].
Промислові та побутові стічні води містять забруднювачі, які розкладаються, окислюючись розчиненим у воді киснем. Загальний рівень забруднення в цьому випадку визначається біологічної та хімічної потребою в кисні.
Біологічна потреба води в кисні (БПК), мг / л - маса кисню в стічній воді, яка необхідна водним організмам для окислення органічних і неорганічних речовин частини, що знаходяться в
Хімічна потреба в кисні (ГПК), мг / л - маса кисню, який потрібний для хімічного окислення органічних і неорганічних речовин, що знаходяться в
Відношення величин БПК П і ГПК називається біохімічним показником (БХП). Ця величина завжди менше одиниці, по ній можна судити про можливість і ступеня очищення стічних вод біологічним шляхом: для побутових стічних вод, найбільш повно очищаються біологічним шляхом, БХП = 0,5; для промислових стічних вод БХП на порядок менше (0,05) .
Аналітичні методи контролю якості води потребують величезних матеріальних витрат. Труднощі контролю за надходженням забруднювачів у водойми зростає, коли джерела забруднення не точкові (завод або фабрика), а неточечние - тисячі гектарів полів, з яких відбувається змив добрив та хімікатів.
2.6.7 Шляхи подолання дефіциту прісних водних ресурсів
В даний час проблема охорони та збереження чистоти прісних вод планети особливо актуальна через зростаючого дефіциту прісної води у зв'язку з зростанням населення планети, величезними витратами на потреби промисловості й сільського господарства [12]. Основні напрями раціонального водокористування, спрямованого на подолання дефіциту чистої води і збереження природних джерел чистої прісної води, показані на схемі 1.
Як вже зазначалося, в даний час 60% світового водозабору чистої прісної води йде на зрошення майже 300 млн га землі. Однак недосконалість систем зрошення призводить до того, що до 50% прісної води в них витрачається даремно. Ці втрати включають непродуктивне випаровування, фільтрацію з каналів і глибинне просочування води і стають порівнянні з водоспоживанням об'єктами промисловості.
Ефективний шлях економії води в промисловому виробництві - створення оборотних систем водопостачання, розробка методів маловодних і безводних («сухих») технологій, зокрема, в хімічному виробництві. Впровадження «сухих» технологій в нафтопереробній промисловості дозволяє знизити витрати води майже у 100 разів.
Природна вода має здатність до самоочищення, але при сильному забрудненні воно не відбувається через порушення внутрішньоводного біологічних процесів. У цьому випадку необхідно застосовувати спеціальні заходи з очищення стічних вод.
Скорочення споживання свіжої води |
Скорочення питомої водоспоживання |
Удосконалення технологій виробництв |
Автоматизація виробничих процесів |
Боротьба з витоками води |
Природоохоронне законодавство |
Оборотні системи водопостачання |
Безводні і маловодні процеси |
Очищення стічних вод |
Облаштування водоохоронних зон |
ОСНОВНІ ЗАХОДИ ЩОДО Раціональне водокористування |
Схема 1 |
Очищення стічних вод - дуже складний з точки зору технології, дорогою з точки зору економічних витрат, але, безумовно, необхідний процес, який повинен передувати скидання забруднених стічних вод.
Методи очищення стічних вод можна підрозділити на механічні, хімічні, біологічні та фізико-хімічні (схема 2).
Механічне очищення застосовують для виділення зі стічних вод нерозчинних мінеральних та органічних домішок як попередній етап з метою підготовки до наступних, більш глибоким методами очищення. Для цього використовують різні грати, піщані та інші фільтри, відстійники.
Основні способи хімічного очищення - нейтралізація і окислення. Нейтралізацію проводять з метою зниження значень Рн кислих стоків до близьких до нейтральних, наприклад пропускаючи воду через солі вапняку, крейди або доломіту (СаСО 3 × MgCO 3). При цьому протікають такі реакції:
2HNO 3 + CaCO 3 = Ca (NO 3) 2 + H 2 O + CO 2;
2HNO 3 + MgCO 3 = Mg (NO 3) 2 + H 2 O + CO 2;
Схема 2
Механічний метод |
Хімічний метод |
нейтралізація |
Фізико-хімічний метод |
коагуляція |
флотація |
решітки |
Біологічний метод |
Аеробне окислення |
Анаеробне відновлення |
ОСНОВНІ МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД |
фільтри |
відстій |
окислення |
сорбційне поглинання |
іонний обмін |
Окислення застосовують для знешкодження стічних вод, що містять токсичні домішки. В якості окислювачів використовують хлор, хлорне вапно, озон (руйнує при нормальній температурі багато органічних речовин і домішки; виходить при електричним розряді в повітрі або кисні) та інші окислювачі. Поряд з хлоруванням і озонуванням стічних вод широко застосовують електрохімічне окислення (електроліз стічної води).
Біологічне очищення здійснюється співтовариством мікроорганізмів, які мають масу організмів (водорості, бактерії). Її застосовують для очищення стічних вод від органічних забруднювачів, використовуються мікроорганізмами в якості їжі.
Фізико-хімічні методи очищення використовують зазвичай у поєднанні з іншими методами. Додаючи в стічну воду спеціальні коагулянти (солі алюмінію, заліза, магнію, вапно та інші речовини), можна отримати великі частки шкідливих речовин, які осідають на дно. Спеціальні сорбенти (штучні і природні пористі матеріали, наприклад активоване вугілля) поглинають розчинені у воді органічні речовини. Флотація - спосіб відділення твердих частинок або крапель рідини від стічної води, заснований на різній змочуваності (шкідливі домішки збираються в пінному шарі і віддаляються). Іонними методами очищення можна витягати з стічних вод цінні домішки, а також радіоактивні речовини.
Збереженню запасів чистої води сприяє облаштування водоохоронних зон, а також розвиток законодавства про використання і охорони водних ресурсів з жорсткими економічними заходами щодо водоспоживачів. Це має сприяти напрямку капіталовкладення в будівництво очисних споруд, використання більш досконалих технологічних процесів, знижують водоспоживання і зменшують обсяги забруднень.
У Законі України «Про охорону навколишнього природного середовища» вперше в нашій країні встановлений і законодавчо закріплений економічний механізм охорони навколишнього середовища.
«Водний кодекс Російської Федерації» регулює відносини в галузі використання і охорони водних об'єктів з метою забезпечення прав громадян на чисту воду та сприятливе водне середовище; підтримки оптимальних умов водокористування, а якість поверхневих і підземних вод у стані, що відповідає санітарним та екологічним нормам; захисту водних об'єктів від забруднення, засмічення і виснаження.
Економія, ефективність і екологічна спрямованість у сфері виробничої діяльності та правильна поведінка людей допоможуть зберегти на Землі чисту воду, необхідну для існування людства.
Аналіз результатів двох глав дозволив спланувати і здійснити низку навчально-виховних заходів як у РДЕБЦ, так і в МОУ СЗШ № 32.
РОЗДІЛ 3.
Методичні особливості висвітлення екологічної проблематики теми «Гідросфера»
3.1 Про способи формування інтересу до процесу пізнання
Вірний спосіб пробудження у школярів інтересу до придбання знань з хімії - створення ліричного емоційного настрою за допомогою художнього слова, музики, живопису [6-8].
Тому необхідно по можливості починати урок не з традиційного оголошення теми, а з прикладів практичного застосування досліджуваних речовин, пояснення їх значення в житті, побуті. Можна використовувати різноманітні ілюстрації, репродукції, фотографії, продемонструвати роботи учнів (альбоми, моделі, прилади, малюнки).
Наведу урок по темі «Вода - основа життя на Землі», в ході якого використані деякі прийоми створення емоційного настрою.
Починаю урок з музики. Підкреслюю значення води таким висловом І.В. Петрянова: «Хіба вола - це тільки рідина, налита в склянку? Океан, що покриває майже всю планету, всю нашу чудову Землю, в якій мільйони років тому зародилося життя, - це вода ».
Звертаю увагу учнів на те, що не випадково люди складають про воді вірші, пісні, пишуть картини, запечатляются красу водойм.
Пропоную відгадати такі загадки:
· Під землею ходить, на небо дивиться. (Роднік.)
· Що видно, коли нічого не видно? (Туман.)
· Увечері додолу злітає, ніч на землі перебуває, вранці знову летить (Роса.)
· Без крил летять, без ніг біжать, без вітрила пливуть. (Дождь.)
· Не кінь, а біжить, не ліс, а шумить? (Река.)
Розповідаючи про знаходження води в природі, використовую глобус і наголошую, що більша його площа має блакитний колір, що позначає річки та озера, моря та океани. Наводжу статистичні дані про поширення води в природі, демонструючи слайди.
Формулюю висновок: Вода є найпоширенішим речовиною на Землі.
Розповідаю про синтез води, доповнюючи віршами. Демонструю схему «Склад молекул води». Розповідаю про фізичні властивості води. (Високі теплоємність, поверхневий натяг, теплота плавлення), організую бесіду з наступних питань: «Кажуть, що вода - перевертень. Чому її так називають? ». Демонструю схему «Агрегатні стани води», пояснюю чому вода на нашій планеті знаходиться в трьох агрегатних станах. Показ схему складу гідросфери. Розповідаю про хімічні властивості води. Повідомляю про роль води в процесі фотосинтезу. Демонструю таблицю, в якій зазначено, що кров людини складається з води на 90%, м'язи - на 75%, кістки - на 28%, склоподібне тіло очі - на 99%. Підкреслюю, що вода - обов'язковий компонент кожної клітини. Ні одна жива істота не може обійтися без води. Зневоднення організму на 12-15% призводить до порушення обміну речовин, а втрата 25% води - до загибелі організму.
Повідомляю, що в організмах йде постійне оновлення води. У кактуса вода повністю оновлюється в протягом 28 років, черепахи - 1 рік, верблюда - 3 місяці, людини - 1 місяць. Без води людина може прожити 3 дня, в той час як без їжі - 30-50 днів.
Демонструю схему «Кругообіг води в природі», повідомляю, що на частку прісної води припадає лише 3% її загальних запасів.
Після цього переходжу до питань економного витрачання води і дбайливого ставлення до неї.
3.2 Використання засобів наочності при вивченні води і розчинів
У початкових класах при вивченні предметів природничого циклу - природознавства та природознавства - учні вперше знайомляться з деякими поняттями і хімічними процесами, але, на жаль, це не завжди дозволяє їм засвоїти матеріал з першого пред'явлення і на належному рівні.
Аналіз навчально-методичної літератури показує, що з багатьох досліджуваних тем даних предметів можна простіше і доступніше вести процес навчання, і надійною підмогою в цій справі виявляються опорні схеми (ОС) [13, 14].
опорні схеми можна використовувати при підготовці і проведенні уроків, переслідуючи мету - засвоєння учнями знань і уявлень з наступних питань: «Три фізичні стану речовини», «Як відбувається процес переходу речовини з одного стану в інший», «Очищення води».
ОС 1. Дана схема являє собою свого роду таблицю. Стовпці - різні агрегатні стани води, а рядки - критерії, за якими вони розрізняються.
У першому рядку показано різницю в розташуванні частинок (молекул): у рідкій формі вони знаходяться близько один до одного і повільно переміщаються в певному обсязі; в газоподібному - вони далеко один від одного і рухаються досить швидко; у твердій - частки упаковані досить щільно і їх рух зводиться до коливань.
У другому рядку порівнюється об'єм: в рідкому стані вода має постійний обсяг (у якій би посудина не налили
У твердому стані вода, як і в першому випадку, має постійний обсяг. Якщо взяти кубик льоду об'ємом 1 дм 3, або
У третьому рядку порівнюється форма, яку приймає речовина в тому чи іншому агрегатному стані. У рідкому вигляді вода завжди приймає форму судини, в який її наливають. Газ у вільному стані не має постійної форми, наприклад, пара над каструлею з киплячою водою набуває форму хмари, а в повітряній кулі - форму кулі. У твердої речовини форма постійна, наприклад, крижана фігура буде зберігати свою форму до тих пір, поки не зміниться температура повітря (поки не настане потепління), і лід не почне танути.
ОС-1
ОС - 2. Дана схема побудована на побутових прикладах, вона складається з двох частин: перша - це перетворення води в пару і навпаки, друга - це перетворення води в лід і назад у воду (ОС-2). Водопровідну воду набирають у чайник і доводять до кипіння. На чайник встановлюють догори дном банку (краще трилітрову). У банку гаряча пара охолоджується і конденсується на стінках у вигляді крапель води, які стікають назад у чайник. Такий «кругообіг води» може тривати до тих пір, поки температура води буде відповідати температурі кипіння.
Замерзання - процес, зворотний закипанню. У каструлю набирають воду і виносять її взимку на вулицю або поміщають в морозильну камеру холодильника при температурі нижче О ° С. Перш ніж перейти в твердий стан, вода пройде наступні стадії: охолодження, затвердіння й, нарешті, замерзання. Потім каструлю поміщають в тепле приміщення, де температура вище О ° С або нагрівають. Поступово лід почне плавитися і переходити в рідку форму - воду. Ці приклади демонструють оборотність перетворень одного агрегатного стану в інше.
ОС - 2. Умовні позначення: 1 - нагрівання, 2 - кипіння, 3 - охолодження; 4 - конденсація; 5 - затвердіння: 6 - замерзання; 7 - плавлення
ОС - 3. Схему очищення води умовно ділять на сім стадій, на кожній з яких відбувається очищення води від певного виду забруднення, крім сьомій стадії (ОС-3).
Стадія I. Схематично відображає співвідношення солоної 1 і прісної 2,3,4 води на Землі. Гуртком зазначено кількість прісної води
ОС-3. Умовні позначення: 1 - солоні води океанів, морів, озер, солоні підземні води, 2 - води льодовиків Антарктиди, арктичних островів та гірських районів; 3 - підземні прісні води, 4 - прісні поверхневі води; 5 - грати; б - відстійник; 7 - суспензія; 8 - хімічні елементи, що містяться у воді (від Н до Bi); 9 - хвороботворні бактерії; 10 - осад; 11 - коагулянт А1 2 (SО 4) 3; 12 - пісок SiO 2; 13 - хлор Сl або озон О 3; 14 - водосховище; 15 - кран
Її потрібно берегти, тому що її порівняно мало! Проходячи через грати 5, вода піддається первинному очищенні (звільняється від великих механічних забруднювачів), потім вона потрапляє у відстійник 6.
Стадія II. Під дією сили тяжіння частина зважених часток осідає на дно, утворюючи осад 10, але вода повністю ще не очищена і містить біологічні забруднювачі - це хвороботворні бактерії 9, і дрібні механічні забруднювачі - суспензію 7, а також хімічні домішки 8. «Брудна вода », зображена на схемі темним кольором, переходить в наступну стадію, але все ж таки частково очищена вона міняє інтенсивність своєї забарвлення і світлішає.
Стадія III. Вода стає менш каламутною і піддається коагуляції:
Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca (HCO 3) 2 = 2Al (OH) 3 ¯ + +3 CaSO 4 + 6CO 2.
Для цього у воду додають коагулянт - Al 2 (SO 4) 3 з ємності 11. У результаті хімічної реакції утворюється Al (OH) 3 (спочатку у вигляді дрібних колоїдних частинок, потім вони об'єднуються в більші пластівці). На його поверхні адсорбуються зважені домішки і осідають на дно ємності у вигляді нового осаду, але вже в меншій кількості. Вода стає ще чистішим, що можна помітити по зменшенню «інтенсивності» фарбування відстійника 6 і зменшення вмісту хімічних домішок 8.
Стадія IV. На цій стадії вода проходить через фільтр 12 - пісок, каталізатор, адсорбент. З хімічних елементів у воді залишаються лише необхідні організму, але в ній ще присутні біологічні забруднювачі 9.
Стадія V. Вода проходить біологічну очистку - хлорування чи озонування 13, в результаті чого гине основна частина біологічних забруднювачів.
Стадія VI. Чиста, готова до вживання вода надходить у водозабір 14, звідки з водопроводу потрапить в житлові будинки і на підприємства 15 - Використану воду називають стічними водами.
Стадія VII. Стічні води через очисні споруди потрапляють у грунтові води і процес починається заново.
Продовжити отримання відомостей про воду можна, розглянувши одне з найважливіших її властивостей - здатність розчиняти різні речовини.
На практиці і тут виявилося зручним використання опорних схем, які допомагають структурувати інформацію і систематизувати знання. На практичному занятті демонстрація численних дослідів часом не вкладається в дитячій свідомості належним чином, тому наочне закріплення отриманих відомостей за допомогою опорних схем допомагає усунути цю проблему.
Починаємо урок з демонстрації розчинення у воді речовин, що знаходяться в різних агрегатних станах. При цьому вводимо такі поняття, як «розчинення», «розчинник», «розчинні речовини», і даємо необхідні пояснення.
ОС -4. Вода - розчинник
Досить швидкому розумінню матеріалу, що вивчається можуть сприяти приклади, з якими учні зустрічаються в побуті практично кожен день: поява бульбашок вуглекислого газу в мінеральній воді після її відкупорювання; приготування розсолу для засолювання, наприклад, огірків; використання 9%-ного розчину оцтової кислоти при маринуванні ( ОС-4).Перший приклад дозволяє пояснити розчинення у воді газу (оксид вуглецю (IV)), другий - твердої речовини (хлориду натрію), третій - рідини (крижаної оцтової кислоти).
Щоб обговорювати особливості процесу розчинення, необхідно ввести нові поняття: «фізичне явище», «хімічне явище» або «хімічна реакція» (ОС-5). Використовуємо приклади явищ, які також добре знайомі учням з повсякденного життя.
При розгляді хімічних явищ проводимо хімічні реакції,
ОС-5.
Фізичні та хімічні явища, що супроводжуються різними ознаками:
1) виділення газу (взаємодія оцту (СН 3 СООН і соди (NaHCO 3));2) виділення теплоти (горіння сірники);
3) поява запаху (горіння гуми);
4) зміна забарвлення (іржавіння цвяха);
5) випадання осаду (пропускання вуглекислого газу (СО 2) через вапняну воду (Са (ОН) 2).
Серія дослідів, зображених на ОС-6, дозволяє закріпити вміння розрізняти фізичні та хімічні явища і довести, що їх швидкість залежить від умов проведення досліду.
Стадія 1. В один стакан з водою наливаємо крижану оцтову кислоту, а в іншій - насипаємо гідрокарбонат натрію (харчову соду). Акцентуємо увагу учнів на тому, що вони спостерігають розчинення.
Змішуємо отримані розчини і з'ясовуємо, чи відбувається хімічна реакція. Звертаємо увагу учнів на інтенсивність виділення бульбашок газу.
Стадія 2. Знову готуємо розчин оцтової кислоти, але тепер, по-перше, насипаємо в нього соду, а по-друге, перемішуємо вміст склянки. Відзначаємо більш інтенсивне протікання хімічної реакції.
Стадія 3. Змінимо умови і будемо на тверду соду, насипану гіркою, доливати розчин оцтової кислоти. Спочатку реакція йде бурхливо, але поступово її швидкість сповільнюється.
Стадія 4. Поступимо аналогічно попереднім досвідом, але будемо перемішувати ложечкою суху соду і розчин оцтової кислоти, збільшуючи тим самим поверхню зіткнення реагуючих речовин. Реакція прискорюється.
Такий підхід до вивчення води і розчинів необхідно реалізувати через його максимальної ефективності як на самому початку навчання, так і при переході до більш складних темах, де також потрібно істотне експериментальне забезпечення роботи вчителя.
3.3 Інтегрований урок на тему: «Вода - унікальна речовина природи»
Мета уроку: дати цілісне уявлення про воду з точки зору природничих наук (біології, хімії, фізики, географії, екології).
Обладнання:
ілюстративний матеріал; кристалізатор з холодною водою;
голка;
дистильована вода;
мінеральна вода;
лакмусовий папір.
Дійові особи:
вчитель;
учні 10-го класу в ролі біолога, ботаніка, зоолога, географа, фізика, хіміка, еколога.
Вчитель:
Необхідна складова частина всього живого - Вода! У тебе немає ні смаку, ні кольору, ні запаху; тебе не опишеш, тобою насолоджуєшся, не розуміючи, що ти таке. Ти не просто необхідна для життя, ти і є саме життя. З тобою у всій істоті розливається блаженство, яке не поясниш тільки нашими п'ятьма почуттями ... Ти найбільше у світі багатство ...
Антуан де Сент-Екзюпері
Географ:
Вода - найпоширеніша на Землі речовина. Майже 3 / 4 поверхні земної кулі покрито водою, що заповнює всі природні водойми і утворює океани, моря, річки та озера. Багато води знаходиться в газоподібному стані у вигляді пари в атмосфері; величезними масами снігу і льоду лежить вода круглий рік на вершинах високих гір і в полярних країнах. Не тільки на поверхні землі, але і в її надрах знаходиться вода, що просочує грунт і різні гірські породи, утворюючи грунтові води, що дає початок джерел і ключів. Водна оболонка планети - гідросфера.
Вода відіграє визначальну роль у геологічній історії Землі, у формуванні клімату і погоди, в кругообігу речовин, у фізіологічній і біологічної сферах життя.
- У північних морях водорості ростуть краще, ніж у морях південних морів. Чому? (У холодній воді розчиняється більше кисню, який необхідний для дихання).
Еколог:
Середня глибина Світового океану
Ботанік:
Вода часто виступає в якості лімітує фактора для наземних організмів. Вологість грунту в значній мірі обумовлює зміну рослинних поясів з півночі на південь. За здатністю переносити нестачу води рослини поділяються на ксерофіти (висока витривалість - кактус, ялівець, сосна), мезофіти (середня витривалість - ясен, береза), гідрофіти (низька витривалість - рогіз, латаття, ряска).
Існують адаптації у рослин до посушливих умов середовища: опушення листя, перетворення їх на колючки, потовщення стебел і листя, довге коріння, раннє цвітіння.
Необхідно відзначити, що розмноження у багатьох рослин (водоростей, мохів, хвощів, плаунів, папоротей) відбувається за участю води.
Вчитель:
- Як можна вирішити проблему заболочування? (Посадити вологолюбні рослини).
- Мох витримує великі морози і сильну спеку, зростає при слабкому освітленні, але дуже має потребу у воді. Чому? (Мох всмоктує воду ризоидами - зелений мох або нижньою частиною стебла - сфагнум, при нестачі вологи розвиток моху затримується, і рослина гине. До того ж вода потрібна для розмноження мохів).
- Яке рослина піднімається з води зі сходом сонця і знову опускається на дно після заходу сонця? (Латаття, водяна лілія).
Зоолог:
А у тварин пристосування, до посухи наступні: перечекати в норах спеку, літня сплячка в слизовому коконі (дощовий черв'як) і в норах (ховрашок), накопичити жир, який, розщеплюючись, дає воду (верблюди, гризуни), здійснювати міграції.
Необхідно відзначити, що в багатьох тварин розмноження відбувається у воді (риби, земноводні).
Вчитель:
- Який гризун будує дамби на річках? (Бобр).
- Де раки зимують? (У ямах на дні річки).
- Яке тварина здатна випити
Біолог:
Вода - розчинник. Полярність молекул води робить її прекрасним розчинником для інших полярних сполук. Речовини, що розчиняються у воді, називаються гідрофільними, не розчиняються - гідрофобними. До перших відносяться цукру, спирти, альдегіди, амінокислоти, азотисті основи; до других - жирні кислоти, холестерин і деякі інші. Проміжне становище займають амфіпатіческіе з'єднання, наприклад ліпіди.
Транспортна функція. Пересування по організму води з розчиненими в ній речовинами дозволяє переносити останні, доставляючи їх до різних частин організму. Вода бере участь у видаленні непотрібних продуктів з організму.
Вода - термостабілізатор і терморегулятор. Висока теплоємність води дозволяє їй пом'якшувати вплив на організм значних перепадів температури в навколишньому середовищі. Крім того, у води висока теплопровідність, що дозволяє організму підтримувати однакову температуру у всьому його обсязі.
Здатність молекул води при випаровуванні відносити з собою значні кількості тепла (висока теплота випаровування), охолоджуючи організм, використовується при потовиділенні у ссавців, теплової задишці у крокодилів і транспірації у рослин, запобігаючи перегрів.
Вода - реагент. Вода служить не тільки середовищем протікання хімічних реакцій, але і бере участь в багатьох з них. Так, освіта біополімерів з мономерів супроводжується утворенням молекул води, а розщеплення полімерів (гідроліз) її витратою. У процесі фотосинтезу Н 2 О служить джерелом водню.
Структурна функція. Цитоплазма клітин містить від 60 до 95% води, і саме вона надає клітинам їх нормальну форму. У рослин вода визначає тургисцентного клітин, а у деяких тварин виконує опорні функції, будучи гідростатичним скелетом (голкошкірі, круглі черв'яки та ін.) (Досвід: в першу склянку з чистою водою опустити нарізану картоплю, а в другій склянку нарізану картоплю опустити в солону воду. Спостерігаємо, що в другому склянці картопля стає м'яким, так як відбувається явище осмосу).
У людини:
Основним джерелом втрати тепла є потовиділення 80%. Протягом доби через шкіру виділяється
Людина без їжі може прожити місяць, без води - близько тижня. Чим це можна пояснити? (Оскільки всі життєві процеси в організмі йдуть у водно - сольових розчинах. Вода виділяється з організму з сечею, потом, через шкіру, із залишками неперетравленої їжі, при диханні).
Вчитель:
- Чому павук-водомеркі може бігати по поверхні води?
Фізик:
Лапки павука-водоміра не змочуються водою і тому як би відштовхуються від неї, не порушуючи поверхневого шару.
(Досвід: у кристалізатор з холодною водою потрібно опустити тонку голку. В результаті досвіду спостерігаємо, що голка тримається на поверхні води).
Необхідно вказати фізичні характеристики води. Вода має найвищу теплоємність (4,284 кДж / кг * К) серед рідин.
Вчитель:
- А як це може впливати на нас із вами?
Фізик:
Вода займає близько 75% поверхні Земної кулі. Вона повільно нагрівається, акумулюючи тепло, а потім також повільно остигає, віддаючи накопичене тепло, тому завжди поблизу великих водойм не такі різкі перепади температур вдень і вночі, як на континенті, а особливо в пустелі.
Наприклад, Северодвінську взимку завжди тепліше на 1-3 ° С ніж в Архангельську, а влітку навпаки прохолодніше, хоча відстань між цими містами лише
Вчитель:
- А яку особливість води можна назвати самою дивною для життя на землі?
Фізик:
Щільність води в міру охолодження зростає не монотонно до 0 ° С (температури замерзання), а має максимум при +4 ° С і потім дещо зменшується. При замерзанні густина різко зменшується і становить для льоду 0,91 г / см 3. Це означає, що лід легше води, отже, він плаває. Це дозволяє закрити водойму щільно, як кришкою каструлю. З життєвого досвіду вам відомо, що каструля, закрита кришкою остигає повільніше, ніж відкрита. Річки, озера і моря затягнуті льодом остигають повільно, і до дна промерзнути не встигають навіть за довгу зиму на Півночі, ще треба врахувати, що найважча вода при температурі + 4 ° С. Крім того вода є поганим провідником тепла. (Показати досвід з кип'ятінням води, коли на дні пробірки лід). Все це дає можливість рослинам і іншим живим організмам благополучно перезимувати. При цьому не треба забувати, що лід має більшу питому теплоту плавлення (в 13,5 рази більше, ніж у свинцю), тому вода при замерзанні виділяє велику кількість теплоти, яка передається навколишньому середовищу, тому ми часто в морозні дні можемо бачити птахів на льоду.
Вчитель:
- А чому вода розчиняє речовини?
Хімік:
В силу високої полярності молекул води вода є розчинником інших полярних сполук, не маючи собі рівних.
Молекули води не лінійні - кут між зв'язками дорівнює 104 ° 27 '.
Зв'язки ковалентних, полярні, тобто деякий позитивний заряд несуть атоми водню, а негативний - атом кисню. Внаслідок цього пов'язаний атом кисню здатний притягати атом водню сусідньої молекули з утворенням водневого зв'язку, що істотно підвищує загальну енергію зв'язку. Т.ч. молекули у воді асоційовані. У кристалах льоду водневі зв'язки ще сильніше.
Ваговий склад води виражається такими числами: 11,11% водню і 88,89% кисню. Звідси найпростіша формула води буде Н 2 О.
Відома важка і легка вода. При електролізі звичайної води, що містить поряд з молекулами Н 2 О також незначна кількість молекул D 2 О, утворених важким ізотопом водню, розкладанню піддаються переважно молекули Н 2 О. тому при тривалому електролізі води залишок поступово збагачується молекулами D 2 О.
Важка вода гірше розчиняє солі, ніж звичайна вода. Важка вода отримала практичне застосування в якості уповільнювача реакцій в ядерних реакторах.
Вчитель:
- Буває, що, набираючи воду про запас, наші бабусі кладуть на дно відра срібну ложку. Навіщо? (Іони срібла вбивають мікроорганізми, і вода довше не псується).
- Що ви знаєте про структурування води?
Хімік:
Хімічні властивості води визначаються її складом і будовою.
Молекулу води можна зруйнувати тільки зовнішнім впливом. Вода починає помітно розкладатися тільки при 2000 ° С (термічна дисоціація) або під дією ультрафіолетового випромінювання (фотохімічна дисоціація). На воду також діє радіоактивне випромінювання. При цьому утворюється водень і пероксид водню Н 2 О 2.
Луги і лужноземельні метали розкладають воду з виділенням водню при звичайній температурі, а магній і цинк - при кип'ятінні. Залізо реагує з водяною парою при червоному калі.
Вода є однією з причин корозії - іржавіння металів.
Благородні метали з водою не реагують.
Вода взаємодіє з багатьма неметалами.
Н 2 О + О ® Н 2 О атомарний кисень перетворює воду в пероксид водню.
Вода «горить» в струмені фтору.
Багато солі та інші речовини гідролізуються водою.
Вчитель:
У Московському Кремлі з першої половини XVI ст. до 30 років XVIII ст. функціонував водогін зі свинцевими трубами і резервуарами. У цей же період спостерігався високий рівень дитячої смертності та спадкових каліцтв членів царської сім'ї. Поясніть причини цих явищ. (Свинець, розчинений у водопровідній воді, здатний викликати отруєння, накопичуватися в тканинах, руйнувати статеві клітини).
Еколог:
Природна вода ніколи не буває абсолютно чистою. Найбільш чистою є дощова вода, але і вона містить різні домішки, які захоплює з повітря (розчинені гази, пил, мікроорганізми). Просочуючись крізь верхні шари землі, вода розчиняє по дорозі різні речовини. Тому колодязна, ключова, річкова і озерна вода завжди містить розчинені речовини (0,01 - 0,05%). Морська вода містить до 4% розчинених речовин, головну масу яких складає кухонна сіль.
Хімік:
Вода, яка містить велику кількість солей кальцію і магнію, називається жорсткою на відміну від м'якої води, наприклад дощової, в якій розчинених речовин небагато. Жорстка вода дає мало піни з милом.
(Досвід: взяти 3 пробірки, в першу налити сік, в другу дистильовану воду, в третю мінеральну воду. У кожну пробірку опустити індикаторну папірець. У результаті спостерігаємо, що в першій пробірці рН = 2, у другій рн = 5,5, у третій рн = 7,5).
Еколог:
Крім розчинних домішок, природна вода завжди містить у зваженому стані тверді частинки піску, глини, залишки рослин і тварин, а також всілякі мікроорганізми. Серед останніх можуть бути і хвороботворні, які, потрапляючи в організм людини і тварин, викликають різні захворювання.
Щоб звільнити воду від зважених у ній часток, її піддають фільтруванню крізь шар якого-небудь пористого речовини, наприклад вугілля, обпаленої глини і т.п. при фільтруванні води у великому масштабі користуються виключно фільтрами з піску і гравію. Фільтри затримують також велику частину бактерій. Для знезараження питної води її хлорують. Цілком чисту воду, що не містить також і розчинених речовин, отримують шляхом перегонки (дистиляції).
Вчитель:
- Назвіть природні фільтри в природі. (Пісок, вапняк).
- Ви перебуваєте в поході, і місцеві джерела води викликають у вас сумнів. Як убезпечити себе за допомогою простих і надійних засобів? (Можна заразитися різними інфекційними та глистовими захворюваннями. Простий спосіб уникнути цього - кип'ятіння води).
- Не секрет, що сьогодні водопровідна вода містить велику кількість домішок. Одні люди цю воду відстоюють, інші кип'ятять. Хто правий? (Водопровідну воду відстоювати потрібно обов'язково, незалежно від того, чи будете ви її кип'ятити).
Еколог:
Вода - це унікальна речовина природи, яке необхідно захищати!
Чистими повинні бути води
Океанів, моря, річок.
І про це має пам'ятати
Кожен розумна людина.
Вчитель:
Узагальнення вивченого матеріалу у вигляді фронтального опитування. Домашнє завдання.
На альбомному аркуші відобразіть унікальність води в природі. (Творче завдання).
3.4 Урок на тему: «Вода-основа життя на Землі»
Цілі уроку:- активізувати всі знання учнів про воду, отримані при вивченні фізики, біології, географії, хімії;
- Обговорити значимість води в природі і в житті людини, а також екологічні питання;
Обладнання: глобус; таблиця по зоології «Тварини - мешканці водойм»; схеми: «Агрегатний стан», «Вміст води в організмі людини», «Будова гідросфери», «Кругообіг води в природі»; малюнок «Фотосинтез»; магнітофонні записи; слайди .
Починаємо урок з музики. Звучить «Панорама» з балету П. І. Чайковського «Спляча красуня». Дзюркотливі музика у виконанні арфи викликає в уяві дітей образ води. Може бути підібрана та інша музика: дзюрчання весняних струмків з першого концерту для фортепіано Е. Гріга, з балету А. Глазунова «Раймонда», ревучий океан з «Шехерезади» М. А. Римського-Корсакова
Вчитель: Про роль води в природі яскраво і точно сказав академік І. В. Петрянов: «Хіба вода - це тільки рідина, що налита в склянку? Океан, що покриває майже всю планету, всю нашу чудову Землю, в якій мільйони років тому зародилося життя, - це вода ».
Хмари, хмари, туман, що несуть вологу всьому живому на земній поверхні, - це теж вода.
Безкрайні крижані пустелі полярних областей, сніг, покриває майже половину планети, - і це вода. Безмежно різноманіття життя. Вона всюди на нашій планеті. Але життя є тільки там, де є вода. Ні живої істоти, якщо немає води.
Проведемо невелику розминку. Відгадайте загадки.
1. Під землею ходить,
На небо дивиться. (Роднік.)
2. Що видно, коли нічого не видно? (Туман.)
3. Увечері додолу злітає,
Ніч на землі перебуває,
Вранці знову летить. (Роса)
4. Без крил летять, Без ніг біжать,
Без вітрила пливуть. (Облака.)
5. Не кінь, а біжить,
Не ліс, а шумить. (Річка)
6. Приходив - стукав по даху,
Ішов - ніхто не чув. (Дождь.)
Давайте подивимося на глобус. Наша планета названа Землею за явною непорозуміння: на сушу припадає 1 / 4 її території, а все інше - Вода! Правильно було б назвати її планета Вода!
Знаходження в природі:
3 / 4 земної кулі
97% океани і моря
3% озера, річки, підземні води
70% містять тваринні організми
90% містять огірки, кавуни
65% маси тіла людини
Учитель формулює висновок: Вода є найпоширенішим речовиною на Землі. Немає такого мінералу, гірської породи, організму, до складу якого не входила б вода.
Вчитель: Ким, коли і за допомогою, яких методів був встановлений якісний і кількісний склад молекули води?
Лавуазьє довірено,
Щоб було все перевірено,
З Лапласом виконував експеримент.
Всі проаналізував,
Він воду синтезував
І довів: вона не елемент.
Для доказу того, що вода не елемент, а також дня підтвердження складу води Лавуазьє і хімік Жак Меньє в1787г. здійснили знамениті досліди по розкладанню води.
Роботи продовження
Він бачить в розкладанні
Води в стовбурі, нагрітому до червоного.
І це шлях єдиний,
Для затвердження істини:
На гази розкладається вона.
В основі вивчення якісного і кількісного складу речовини лежать два методи: синтез і аналіз. Давайте згадаємо сутність цих методів.
1787 Лавуазьє
Синтез Аналіз
Про склад води прекрасні рядки написав Юхим Ефімовскій.
З атомів світ створювала Природа
Два атома легких взяла Водню,
Додала атом один Кисню,
І вийшла частка Води,
Море Води, Океани і Крижини.
Схема. «Склад молекули води»
М (н 2 о) = 18 г / моль
Давайте згадаємо фізичні властивості води. При нормальних умовах вода - рідина. Не має запаху, кольору, смаку, прозора, не отруйна. При +100 ° С (і тиску 1013 кПа) - кипить, при О ° С - замерзає. При нагріванні і замерзанні вода розширюється, а при охолодженні стискається. При температурі +4 ° С щільність води дорівнює 1 г / см. При охолодженні щільність води збільшується, поки температура не досягне +4 ° С, потім щільність знову стає менше. Тому у великих водоймах вода з температурою +4 ° С опускається на дно, а більш холодна - знаходиться ближче до поверхні. І хоча взимку поверхню водоймища скута льодом, на дні температура завжди дорівнює +4 ° С. Це властивість води дозволяє рибі зимувати в замерзлих водоймах. Лід має меншу щільність, ніж рідка вода, тому що його кристалічна решітка містить порожнечі. Тому взимку лід знаходиться на поверхні води, що дуже важливо для мешканців водойм взимку.
Вода має винятково велику теплоємність, тому вона повільно нагрівається і повільно остигає. Завдяки цьому водні басейни регулюють температуру на нашій планеті.
Земля давно б охолола і стала млявою, якщо б не вода Земна вода поглинає і виділяє багато тепла, тим самим "вирівнюючи" клімат. А від космічного холоду оберігають молекули води, розсіяні в атмосфері. Один поет написав про краплі дощу:
Вона жила і по склу текла.
Але раптом її морозом зв'язали,
І нерухомої крижинки крапля стала,
І у світі поменшало тепла.
Яка помилка тут допущено?
Поет забув закон збереження і перетворення енергії. Зменшилася внутрішня енергія краплі води. При замерзанні крапля води виділяє тепло.
Кажуть, що вода - перевертень. Чому її так називають?
Учні згадують, що вода може знаходитися у твердому, рідкому і газоподібному станах. У газоподібному стані вода знаходиться в атмосфері, а в рідкому і твердому - в гідросфері.
(Робота зі схемою)
Схема «Агрегатні стани води»
Завдяки чому вода на нашій планеті може перебувати в трьох агрегатних станах? Це пояснюється середньою відстанню від Землі до Сонця, рівним 149, 6 млн. км. Якби відстань від Землі до Сонця складало менше 134 млн. км, то вся вода океанів, морів і річок випарувалася б. Збільшення відстані між Землею і сонцем до 166 млн. км і більше призвела б до того, що рідкої води на нашій планеті не залишилося б - вона повністю перетворилася б у лід.
Давайте згадаємо, з яких частин складається гідросфера.
(Робота зі схемою).
Ми розглянули фізичні властивості води, склад гідросфери, а тепер давайте згадаємо її хімічні властивості. Хімічні властивості речовин виявляється у їх взаємодії з іншими речовинами:
I.
II. Зі складними речовинами:
III. Газована вода - це розчин оксиду вуглецю.
У природі при мінералізація джерел здійснюється та ж реакція.
А в живих клітинах вода і вуглекислий газ беруть участь в іншій, куди більш складною і важливою реакції.
Цей процес відбувається в рослинних клітинах і називається фотосинтезом. При фотосинтезі сонячна енергія запасається в органічних речовинах. Вихідними сполуками для фотосинтезу служать вуглекислий газ і вода. В якості побічного продукту фотосинтезу утворюється молекулярний кисень.
Енергія сонячного світла
6СО 2 + 6Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + 6О 2
Це прояв загального закону збереження енергії - енергія сонячного світла переходить в енергію органічних речовин.
Які ще життєво важливі процеси, крім фотосинтезу, відбуваються в рослинах за участю води? Рослинам необхідно охолодження. Тому їм доводиться постійно випаровувати воду - в результаті відбувається виділення теплової енергії.
Вода - хороший розчинник. Вода - найсильніший інертний розчинник. Це пов'язано з двополюсної структурою молекули води (диполь). Під дією диполів води зв'язку між атомами і молекулами на поверхні занурених в неї речовин слабшають в 80раз.
Вода - розчинник та переносник всіх речовин, що беруть участь у життєдіяльності, і в першу чергу поживних речовин. Саме завдяки воді в організмі відбуваються складні хімічні реакції. Вона забезпечує виведення з організму продуктів обміну, захищаючи його від шкідливого накопичення.
Водний обмін - важлива функція організму, що забезпечує принцип сталості внутрішнього середовища організму.
Всі основні процеси життєдіяльності у тварин, як і у рослин, тісно пов'язані з водою. Вода становить 60% і більше від маси тіла тварин Цитоплазма клітин, кров, слина, шлунковий сік містять воду. Вода, випаровуючись, сприяє охолодженню тіла. Вода є середовищем існування не тільки для рослин, а й для тварин. У воді живуть риби, молюски, раки і багато інших тварин.
Життя людини також залежить від води. Вода становить більше половини маси тіла людини (65%). Вона входить до складу крові, травних соків, сліз і інших рідин. (Робота зі схемою.)
Схема. «Вміст води в організмі людини»
Скловидне тіло очі людини
99%
Зубна емаль Кров
0,2% 90%
Людина
Кістки М'язи
22% 75%
Жирова тканина
29%
Вода бере участь у всіх процесах життєдіяльності людини: здійснює транспортування поживних речовин і кисню, виводить продукти розпаду, бере участь у диханні і терморегуляції і т.д. Для забезпечення нормального існування людина повинна споживати води приблизно в 2 рази більше, ніж поживних речовин. Втрата 12-15% води призводить до порушення обміну речовин, а втрата 25% води - до загибелі організму. Залежно від клімату добова потреба людини у воді становить 2,5-6л. Якщо добову потребу людини прийняти за 2,5 л , А тривалість життя - за 70 років, виходить, що за все життя людина споживає 60 т. води.
В організмах йде процес оновлення води, в кактуси, наприклад, вода повністю оновлюється в протягом 28 років, у людини - за 1 місяць, у черепахи - за 1 рік, у верблюда - за 3 місяці. Без води людина може прожити 3-5 днів, в той час як без їжі - 30-50 днів.
Висновки:
1. Вода входить до складу всіх живих клітин всіх організмів.
2. Вода є добрим розчинником.
3. У водному розчині проходять життєво важливі хімічні процеси
4. Вода бере участь у всіх процесах життєдіяльності організмів: диханні, обміні речовин і ін
5. Вода є середовищем існування для багатьох організмів.
6. Присутність води в живих організмах підтверджує єдність живої і неживої природи.
Вода є не тільки важливою складовою живих організмів, але і важливим компонентом природи. Життя неможлива без круговороту води.
Давайте згадаємо, як відбувається кругообіг води в природі.
(Робота зі схемою.)
Схема. «Кругообіг води в природі»
Так відбувається кругообіг води в природі. При цьому вона переходить з одного стану в інший, переміщується по земній кулі з одних регіонів в інші. Головні сили, які здійснюють цей кругообіг, - сонячне тепло і сила тяжіння. Під впливом тепла вода випаровується, а при нестачі тепла - конденсується з пари.
Населення земної кулі кожну добу споживає 7 млрд. м води. Вода - це єдине багатство нашої планети, що не має замінників. Для своїх потреб людина використовує тільки прісні поверхневі і підземні води, які вимагають попереднього очищення.
На частку прісної води припадає лише 3% її загальних запасів. Більшість прісної води (85%) знаходиться на полюсах Землі у вигляді льодовиків і айсбергів. У XVI ст. королева Англії Єлизавета I оголосила премію за винахід дешевого способу опріснення морської води. Вона поки що нікому не вручена. В даний час для опріснення 1 км (Тобто 1 мільярда тонн) морської води потрібно 7 млн. т умовного палива або 2,8 т ядерного пального.
Чи можна дощову воду вважати дистильованої? Незважаючи на те, що в основі отримання дистильованої і дощової води лежать одні і ті ж процеси: випаровування і конденсація, дощова вода не є дистильованої, тому що при проходженні через шар атмосфери вона збагачується пилом, оксидами SО 2, CO 2 і іншими речовинами, які не тільки розчиняються в ній, а й вступають у реакцію. Так, наприклад, виникають кислотні дощі.
Вода, яка зберігається в срібних посудинах, має лікувальні властивості. Це було відомо ще в Стародавній Індії срібні стрижні занурювали у воду, яку потім використовували для обмивання ран. Пізніше в обрядах хрещення дітей застосовувалася «свята вода». У воду до хрещення опускали срібний хрест і витримували його там деякий час. При контакті срібла з водою деяка кількість іонів срібла переходить в розчин, а вони згубні для мікроорганізмів.
Велика кількість прісної води використовується в промисловості і сільському господарстві. У результаті запаси чистої прісної води зменшуються. Недолік її вже зараз відчувається в багатьох країнах. Однак це не тому, що запаси води виснажуються. Над водою нависла загроза забруднення. Заводи і фабрики, електростанції споживають воду і одночасно забруднюють її різними відходами. Зі стічними водами підприємств у ріки й озера потрапляють різні отруйні речовини. Все живе гине в такій воді. Вона отруює повітря, стає джерелом важких захворювань. Воду треба берегти! Це треба зрозуміти і запам'ятати кожному. Берегти воду - це означає берегти життя, здоров'я, красу навколишньої природи.
3.5 Позакласний захід на тему: «Де вода, там і життя»
Цілі:
1.Сістематізація знань учнів про воду;
2.Развитие пізнавального інтересу;
3.Воспітаніе екологічної культури.
Вчитель: Вода. Дивовижна, парадоксальна, загадкова, незбагненна ... Вона була і залишається музою, джерелом натхнення не тільки поетів, художників, композиторів, але й учених-філософів, єство - випробувачів, які багато років розгадують таємниці цього великого створіння природи. 22 березня оголошено Міжнародним Днем Води. І цей день відзначається не тому, що на Землі багато води, а тому, що вона все частіше вимагає захисту.
Сьогодні ми з вами проведемо інтелектуально-пізнавальну гру «Де вода, там і життя», в ході якої ви зможете показати свої знання в даній області.
У грі беруть участь дві команди. Кожній команді необхідно придумати назву і вибрати капітана.
Приступаємо до виконання конкурсних завдань.
1. ЩО? ДЕ? КОЛИ?
Хто і коли вперше здійснив синтез води? (А. Лавуазьє в 1785г.)
Який повітря важче - сухий або вологий (сухий, тому що молекулярна маса води менше молекулярної маси повітря)
Чому яйце не тоне в солоній воді? (Тому що щільність солоної води більше, ніж прісної, значить більше і виштовхуюча сила.)
Чи можна висушити білизну на морозі? (Можна, оскільки лід теж випаровується).
У якому органі людини міститься найбільша кількість води і в якому - найменше? (Склоподібне тіло очі - 99%, зубна емаль-0, 2%)
Назвіть вісім найменувань стану води, прийняті в метеорології (Пар, лід, сніг, туман, іній, град, хмари, хмари).
Який водоспад вважається найпотужнішим у світі? (Ніагарський)
Чому сталева голка не тоне в абсолютно чистій воді? (Її утримують сили поверхневого натягу води).
2. Виберіть правильну відповідь.
1.Началом харчових ланцюгів у водних екосистемах є:
а) риби
б) ікра риб
в) планктон +
г) личинки риб
2. Евтрофікація викликається:
а) кислотними дощами
б) стічними водами +
в) вітрової ерозією
г) розливами нафти
3. Головним винуватцем хімічного забруднення води є:
а) водна ерозія
б) вітрова ерозія
в) людина +
г) гниття рослин
4. Придатна для пиття вода повинна мати рН:
а) 4
б) 5
в) 7 +
г) 9
5. Біоіндикатором забрудненої води є:
а) аїр болотний
б) водяний горіх
в) ряска +
г) кубушка
6. Причиною обміління малих річок є:
а) сівозміни
б) глибока оранка
в) вирубка лісів +
г) будівництво доріг
7. Найкращий метод очищення води від забруднення органічними
речовинами:
а) механічний
б) хімічний
в) біологічний +
г) фізичний
8. У середньому на одного жителя Росії на добу витрачається води:
а) 120л.
б) 150л.
в) 170л. +
г) 200л.
9. Цунамі - це:
а) вітер
б) хвиля +
в) сильна злива
г) великий град
10. Біологічний метод очищення води від забруднення заснований на використанні:
а) риб
б) рослин
в) мікроорганізмів +
г) торфу
3. РЕКОРДИ.
Найдовша річка в світі? (Ніл)
Найдовша річка Європи? (Волга)
Найбільший океан? (Тихий)
Найменший океан? (Північний Льодовитий)
Найглибше озеро світу? (Байкал)
Материк, на якому міститься 80% прісної води? (Антарктида)
Найбільш повноводна ріка планети? (Амазонка)
Найдовша річка Євразії? (Янцзи)
4. АСОЦІАЦІЇ.
Вгадай слово, використовуючи логічний ряд.
Землетрус, хвиля, швидкість, небезпека, руйнування. (Цунамі)
Випаровування, хмари, опади, річка. (Кругообіг води)
Вітер, вода, пляшка, лист. (Течії)
Гори, висота, уступ, вода, гуркіт, видовище. (Водопад)
Вода, солоність, частка речовини. (Проміле)
Океан, корабель, лід, гора, небезпека. (Айсберг)
5. ЗНАЄТЕ ВИ?
З висоти великої зриваючись,
Грізно він реве
І, об каміння розбиваючись,
Пеною встає. (Водопад)
У вогні не горить, у воді не тоне. (Лід)
Увечері народиться, ніч живе, вранці вмирає. (Роса)
Росте вона вниз головою,
Не влітку зростає, а зимою. (Бурулька)
У морях і річках живе,
Але часто по небу літає,
А як набридне їй літати,
На землю капає знову. (Вода)
Кругом вода, а з питвом біда.
Хто знає, де це буває? (У морі)
Вранці намиста заблищали,
Всю траву собою заслала.
А пішли шукати вдень -
Шукаємо, шукаємо, не знайдемо. (Роса)
Він без рук, він без ніг
Із землі пробитися зміг.
Нас він влітку в самий спеку,
Крижаний напуває водою. (Джерело)
Взимку гріє, навесні тліє,
Влітку вмирає, восени оживає. (Сніг)
6. ЗНАЙДИ ВІДПОВІДНІСТЬ.
Кожному терміну підбери відповідну ухвалу.
Гідробіонти.
Нейстон.
Планктон.
Нектон.
Бентос.
А. Активно плаваючі тварини, здатні долати значні відстані.
Б. Організми, що живуть у воді.
В. Сукупність організмів, що мешкають у поверхневої плівки води, що прикріплюються до неї згори або знизу.
Г. Сукупність організмів, що мешкають на грунті або в грунті водойм.
Д. Організми, що населяють товщу води і не здатні протистояти перенесенню течіями.
Відповіді: 1 - Б, 2 - В, 3 - Д, 4 - А, 5 - Г.
7. ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ. НАГОРОДЖЕННЯ ПЕРЕМОЖЦІВ.
Вчитель:
Людина, запам'ятай назавжди:
Символ життя на Землі - Вода!
Заощаджуй її і бережи -
Ми адже на планеті не одні!
32 г . Нальчика. А саме: 10 «РН» (експериментальний), 10 «б» і 10 «в» (контрольний) класи та у 8 класі на базі ГОУ ДОД РДЕБЦ м. Нальчика.
В експериментальному класі при розкритті теми «Гідросфера» були проведені уроки, наведені в розділі 3. Уроки проводилися з акцентом на наукові та екологічні аспекти, які закріплювалися у процесі формулювання, аналізу та подальшого вирішення цілей і завдань уроку.
Діагностику знань школярів проводили на контрольному заході з перевірки залишкових знань після вивчення блоку «Гідросфера» з використанням спеціально розроблених тестів по темі проведених експериментальних занять.
Діаграма 1. Результати тестування
\ S
Результати досліджень показали, що після проведення занять у навчальної групи помітно збільшилося «співпереживання», з'явилося більш екологічне ставлення до світу, зацікавленість в отриманні інформації у сфері захисту гідросфери, що говорить на користь формування пізнавального інтересу і самовідповідальності.
На основі проведеної роботи можна зробити наступні висновки:
1. Аналіз шкільних підручників і програм показав, що екологічні аспекти теми «Гідросфера» в шкільних курсах природничо-наукового циклу висвітлено недостатньо.
2. Розглянуто основні екологічні проблеми, пов'язані з гідросферою.
3. Показана можливість встановлення і використання зв'язків з екологічними та науковими аспектами при проведенні занять з теми «Гідросфера» за допомогою проведення уроків і позакласних заходів;
4. Розв'язано задачу наповнення теми «Гідросфера» науковими та екологічними знаннями шляхом використання наочних посібників, завдань, завдань, тестів;
5. Доведено, що уроки, доповнені прийомами дослідження, позитивно впливають на рівень осмислення учнями теоретичних питань курсу природознавства і сприяють формуванню наукового світогляду;
6. Проведено апробацію розроблених занять у школі № 32 г . Нальчика;
7. Оцінено рівень сформованості знань і пізнавальної активності при вивченні заданої теми за розробленими методичними підходами;
8. Виявлено, що вивчення теми «Гідросфера» з опорою на наукові та екологічні аспекти дозволяє помітно підвищити рівень знань, наукової та екологічної культури, впевненості у своїх здібностях школярів.
А в живих клітинах вода і вуглекислий газ беруть участь в іншій, куди більш складною і важливою реакції.
Цей процес відбувається в рослинних клітинах і називається фотосинтезом. При фотосинтезі сонячна енергія запасається в органічних речовинах. Вихідними сполуками для фотосинтезу служать вуглекислий газ і вода. В якості побічного продукту фотосинтезу утворюється молекулярний кисень.
Енергія сонячного світла
Це прояв загального закону збереження енергії - енергія сонячного світла переходить в енергію органічних речовин.
Які ще життєво важливі процеси, крім фотосинтезу, відбуваються в рослинах за участю води? Рослинам необхідно охолодження. Тому їм доводиться постійно випаровувати воду - в результаті відбувається виділення теплової енергії.
Вода - хороший розчинник. Вода - найсильніший інертний розчинник. Це пов'язано з двополюсної структурою молекули води (диполь). Під дією диполів води зв'язку між атомами і молекулами на поверхні занурених в неї речовин слабшають в 80раз.
Вода - розчинник та переносник всіх речовин, що беруть участь у життєдіяльності, і в першу чергу поживних речовин. Саме завдяки воді в організмі відбуваються складні хімічні реакції. Вона забезпечує виведення з організму продуктів обміну, захищаючи його від шкідливого накопичення.
Водний обмін - важлива функція організму, що забезпечує принцип сталості внутрішнього середовища організму.
Всі основні процеси життєдіяльності у тварин, як і у рослин, тісно пов'язані з водою. Вода становить 60% і більше від маси тіла тварин Цитоплазма клітин, кров, слина, шлунковий сік містять воду. Вода, випаровуючись, сприяє охолодженню тіла. Вода є середовищем існування не тільки для рослин, а й для тварин. У воді живуть риби, молюски, раки і багато інших тварин.
Життя людини також залежить від води. Вода становить більше половини маси тіла людини (65%). Вона входить до складу крові, травних соків, сліз і інших рідин. (Робота зі схемою.)
Схема. «Вміст води в організмі людини»
Скловидне тіло очі людини
99%
0,2% 90%
22% 75%
Жирова тканина
29%
Вода бере участь у всіх процесах життєдіяльності людини: здійснює транспортування поживних речовин і кисню, виводить продукти розпаду, бере участь у диханні і терморегуляції і т.д. Для забезпечення нормального існування людина повинна споживати води приблизно в 2 рази більше, ніж поживних речовин. Втрата 12-15% води призводить до порушення обміну речовин, а втрата 25% води - до загибелі організму. Залежно від клімату добова потреба людини у воді становить 2,5-6л. Якщо добову потребу людини прийняти за
В організмах йде процес оновлення води, в кактуси, наприклад, вода повністю оновлюється в протягом 28 років, у людини - за 1 місяць, у черепахи - за 1 рік, у верблюда - за 3 місяці. Без води людина може прожити 3-5 днів, в той час як без їжі - 30-50 днів.
Висновки:
1. Вода входить до складу всіх живих клітин всіх організмів.
2. Вода є добрим розчинником.
3. У водному розчині проходять життєво важливі хімічні процеси
4. Вода бере участь у всіх процесах життєдіяльності організмів: диханні, обміні речовин і ін
5. Вода є середовищем існування для багатьох організмів.
6. Присутність води в живих організмах підтверджує єдність живої і неживої природи.
Вода є не тільки важливою складовою живих організмів, але і важливим компонентом природи. Життя неможлива без круговороту води.
Давайте згадаємо, як відбувається кругообіг води в природі.
(Робота зі схемою.)
Схема. «Кругообіг води в природі»
Так відбувається кругообіг води в природі. При цьому вона переходить з одного стану в інший, переміщується по земній кулі з одних регіонів в інші. Головні сили, які здійснюють цей кругообіг, - сонячне тепло і сила тяжіння. Під впливом тепла вода випаровується, а при нестачі тепла - конденсується з пари.
Населення земної кулі кожну добу споживає 7 млрд. м води. Вода - це єдине багатство нашої планети, що не має замінників. Для своїх потреб людина використовує тільки прісні поверхневі і підземні води, які вимагають попереднього очищення.
На частку прісної води припадає лише 3% її загальних запасів. Більшість прісної води (85%) знаходиться на полюсах Землі у вигляді льодовиків і айсбергів. У XVI ст. королева Англії Єлизавета I оголосила премію за винахід дешевого способу опріснення морської води. Вона поки що нікому не вручена. В даний час для опріснення
Чи можна дощову воду вважати дистильованої? Незважаючи на те, що в основі отримання дистильованої і дощової води лежать одні і ті ж процеси: випаровування і конденсація, дощова вода не є дистильованої, тому що при проходженні через шар атмосфери вона збагачується пилом, оксидами SО 2, CO 2 і іншими речовинами, які не тільки розчиняються в ній, а й вступають у реакцію. Так, наприклад, виникають кислотні дощі.
Вода, яка зберігається в срібних посудинах, має лікувальні властивості. Це було відомо ще в Стародавній Індії срібні стрижні занурювали у воду, яку потім використовували для обмивання ран. Пізніше в обрядах хрещення дітей застосовувалася «свята вода». У воду до хрещення опускали срібний хрест і витримували його там деякий час. При контакті срібла з водою деяка кількість іонів срібла переходить в розчин, а вони згубні для мікроорганізмів.
Велика кількість прісної води використовується в промисловості і сільському господарстві. У результаті запаси чистої прісної води зменшуються. Недолік її вже зараз відчувається в багатьох країнах. Однак це не тому, що запаси води виснажуються. Над водою нависла загроза забруднення. Заводи і фабрики, електростанції споживають воду і одночасно забруднюють її різними відходами. Зі стічними водами підприємств у ріки й озера потрапляють різні отруйні речовини. Все живе гине в такій воді. Вона отруює повітря, стає джерелом важких захворювань. Воду треба берегти! Це треба зрозуміти і запам'ятати кожному. Берегти воду - це означає берегти життя, здоров'я, красу навколишньої природи.
3.5 Позакласний захід на тему: «Де вода, там і життя»
Цілі:
1.Сістематізація знань учнів про воду;
2.Развитие пізнавального інтересу;
3.Воспітаніе екологічної культури.
Вчитель: Вода. Дивовижна, парадоксальна, загадкова, незбагненна ... Вона була і залишається музою, джерелом натхнення не тільки поетів, художників, композиторів, але й учених-філософів, єство - випробувачів, які багато років розгадують таємниці цього великого створіння природи. 22 березня оголошено Міжнародним Днем Води. І цей день відзначається не тому, що на Землі багато води, а тому, що вона все частіше вимагає захисту.
Сьогодні ми з вами проведемо інтелектуально-пізнавальну гру «Де вода, там і життя», в ході якої ви зможете показати свої знання в даній області.
У грі беруть участь дві команди. Кожній команді необхідно придумати назву і вибрати капітана.
Приступаємо до виконання конкурсних завдань.
1. ЩО? ДЕ? КОЛИ?
Хто і коли вперше здійснив синтез води? (А. Лавуазьє в 1785г.)
Який повітря важче - сухий або вологий (сухий, тому що молекулярна маса води менше молекулярної маси повітря)
Чому яйце не тоне в солоній воді? (Тому що щільність солоної води більше, ніж прісної, значить більше і виштовхуюча сила.)
Чи можна висушити білизну на морозі? (Можна, оскільки лід теж випаровується).
У якому органі людини міститься найбільша кількість води і в якому - найменше? (Склоподібне тіло очі - 99%, зубна емаль-0, 2%)
Назвіть вісім найменувань стану води, прийняті в метеорології (Пар, лід, сніг, туман, іній, град, хмари, хмари).
Який водоспад вважається найпотужнішим у світі? (Ніагарський)
Чому сталева голка не тоне в абсолютно чистій воді? (Її утримують сили поверхневого натягу води).
2. Виберіть правильну відповідь.
1.Началом харчових ланцюгів у водних екосистемах є:
а) риби
б) ікра риб
в) планктон +
г) личинки риб
2. Евтрофікація викликається:
а) кислотними дощами
б) стічними водами +
в) вітрової ерозією
г) розливами нафти
3. Головним винуватцем хімічного забруднення води є:
а) водна ерозія
б) вітрова ерозія
в) людина +
г) гниття рослин
4. Придатна для пиття вода повинна мати рН:
а) 4
б) 5
в) 7 +
г) 9
5. Біоіндикатором забрудненої води є:
а) аїр болотний
б) водяний горіх
в) ряска +
г) кубушка
6. Причиною обміління малих річок є:
а) сівозміни
б) глибока оранка
в) вирубка лісів +
г) будівництво доріг
7. Найкращий метод очищення води від забруднення органічними
речовинами:
а) механічний
б) хімічний
в) біологічний +
г) фізичний
8. У середньому на одного жителя Росії на добу витрачається води:
а) 120л.
б) 150л.
в) 170л. +
г) 200л.
9. Цунамі - це:
а) вітер
б) хвиля +
в) сильна злива
г) великий град
10. Біологічний метод очищення води від забруднення заснований на використанні:
а) риб
б) рослин
в) мікроорганізмів +
г) торфу
3. РЕКОРДИ.
Найдовша річка в світі? (Ніл)
Найдовша річка Європи? (Волга)
Найбільший океан? (Тихий)
Найменший океан? (Північний Льодовитий)
Найглибше озеро світу? (Байкал)
Материк, на якому міститься 80% прісної води? (Антарктида)
Найбільш повноводна ріка планети? (Амазонка)
Найдовша річка Євразії? (Янцзи)
4. АСОЦІАЦІЇ.
Вгадай слово, використовуючи логічний ряд.
Землетрус, хвиля, швидкість, небезпека, руйнування. (Цунамі)
Випаровування, хмари, опади, річка. (Кругообіг води)
Вітер, вода, пляшка, лист. (Течії)
Гори, висота, уступ, вода, гуркіт, видовище. (Водопад)
Вода, солоність, частка речовини. (Проміле)
Океан, корабель, лід, гора, небезпека. (Айсберг)
5. ЗНАЄТЕ ВИ?
З висоти великої зриваючись,
Грізно він реве
І, об каміння розбиваючись,
Пеною встає. (Водопад)
У вогні не горить, у воді не тоне. (Лід)
Увечері народиться, ніч живе, вранці вмирає. (Роса)
Росте вона вниз головою,
Не влітку зростає, а зимою. (Бурулька)
У морях і річках живе,
Але часто по небу літає,
А як набридне їй літати,
На землю капає знову. (Вода)
Кругом вода, а з питвом біда.
Хто знає, де це буває? (У морі)
Вранці намиста заблищали,
Всю траву собою заслала.
А пішли шукати вдень -
Шукаємо, шукаємо, не знайдемо. (Роса)
Він без рук, він без ніг
Із землі пробитися зміг.
Нас він влітку в самий спеку,
Крижаний напуває водою. (Джерело)
Взимку гріє, навесні тліє,
Влітку вмирає, восени оживає. (Сніг)
6. ЗНАЙДИ ВІДПОВІДНІСТЬ.
Кожному терміну підбери відповідну ухвалу.
Гідробіонти.
Нейстон.
Планктон.
Нектон.
Бентос.
А. Активно плаваючі тварини, здатні долати значні відстані.
Б. Організми, що живуть у воді.
В. Сукупність організмів, що мешкають у поверхневої плівки води, що прикріплюються до неї згори або знизу.
Г. Сукупність організмів, що мешкають на грунті або в грунті водойм.
Д. Організми, що населяють товщу води і не здатні протистояти перенесенню течіями.
Відповіді: 1 - Б, 2 - В, 3 - Д, 4 - А, 5 - Г.
7. ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ. НАГОРОДЖЕННЯ ПЕРЕМОЖЦІВ.
Вчитель:
Людина, запам'ятай назавжди:
Символ життя на Землі - Вода!
Заощаджуй її і бережи -
Ми адже на планеті не одні!
ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ. ВИСНОВКИ
В експерименті брали участь учні 10 класів (вибіркова сукупність становила 74 особи) МОУ СЗШ №В експериментальному класі при розкритті теми «Гідросфера» були проведені уроки, наведені в розділі 3. Уроки проводилися з акцентом на наукові та екологічні аспекти, які закріплювалися у процесі формулювання, аналізу та подальшого вирішення цілей і завдань уроку.
Діагностику знань школярів проводили на контрольному заході з перевірки залишкових знань після вивчення блоку «Гідросфера» з використанням спеціально розроблених тестів по темі проведених експериментальних занять.
Діаграма 1. Результати тестування
Результати досліджень показали, що після проведення занять у навчальної групи помітно збільшилося «співпереживання», з'явилося більш екологічне ставлення до світу, зацікавленість в отриманні інформації у сфері захисту гідросфери, що говорить на користь формування пізнавального інтересу і самовідповідальності.
На основі проведеної роботи можна зробити наступні висновки:
1. Аналіз шкільних підручників і програм показав, що екологічні аспекти теми «Гідросфера» в шкільних курсах природничо-наукового циклу висвітлено недостатньо.
2. Розглянуто основні екологічні проблеми, пов'язані з гідросферою.
3. Показана можливість встановлення і використання зв'язків з екологічними та науковими аспектами при проведенні занять з теми «Гідросфера» за допомогою проведення уроків і позакласних заходів;
4. Розв'язано задачу наповнення теми «Гідросфера» науковими та екологічними знаннями шляхом використання наочних посібників, завдань, завдань, тестів;
5. Доведено, що уроки, доповнені прийомами дослідження, позитивно впливають на рівень осмислення учнями теоретичних питань курсу природознавства і сприяють формуванню наукового світогляду;
6. Проведено апробацію розроблених занять у школі №
7. Оцінено рівень сформованості знань і пізнавальної активності при вивченні заданої теми за розробленими методичними підходами;
8. Виявлено, що вивчення теми «Гідросфера» з опорою на наукові та екологічні аспекти дозволяє помітно підвищити рівень знань, наукової та екологічної культури, впевненості у своїх здібностях школярів.