Материал опубликовала

Методист МКУ ДО Оричевского Дома творчества

Россия, Кировская обл., п. Оричи

Материал размещён в группе «Учебный фильм - окружающий мир, естествознание, краеведение»

#9 класс #Экология #ФГОС #Методические разработки #Урок #Учитель-предметник #Педагог дополнительного образования #Школьное образование #Любой УМК

Урок №47. Проблема разрушения озонового слоя

Методическое пособие уроков с видеоматериалами

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный.

Цель:

- осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные:

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

УУД

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание необходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных сообществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, преобразовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товарищей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать - понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь - определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Проблема разрушения озонового слоя

Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на кли-
мат и защищающей все живое на Земле от избытка ультрафиолетового излучения Солнца, является озоносфера. Озоновый слой образовался на Земле, по современным данным, 570-400 млн. лет назад. Основная масса озона находится на высотах от 10 до 50 км, а его максимум - на высоте 20-25 км. В слое озоносферы озон находится в очень разреженном состоянии. Если бы можно было провести такой фантастический эксперимент и собрать все количество озона, содержащегося в атмосфере, при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 20°С, то толщина этого
слоя составила бы всего 2,5-3 мм.

Количество озона в атмосфере определяется балансом реакций его образования и разложения. В среднем в атмосфере Земли ежесекундно образуется и исчезает около

100 т озона.

Почему так важно поглощение озоном жесткого ультрафиолетового излучения (УФ)? Даже при небольшом повышении дозы УФ у человека появляются ожоги на коже. Ученые установили, что увеличение числа случаев заболевания раком кожи, а также болезней глаз, приводящих к слепоте, связано с ростом интенсивности УФ-радиации. Биологическое действие УФ-радиации обусловлено высокой чувствительностью нуклеиновых кислот, которые могут разрушаться, что приводит к гибели клеток или возникновению мутаций. Биологические эффекты, вызывающие изменения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, пока не до конца изучены, однако имеющиеся данные заставляют относиться к проблеме очень серьезно.

Резкое усиление научного и общественного интереса к проблеме озонового слоя произошло в начале 70-х годов, когда почти одновременно в научных журналах появились статьи американского ученого Гарольда Джонстона и немецкого - Пауля Крутцена. Тема обеих статей была одинаковой - угроза озоновому слою Земли в результате хозяйственной деятельности человека. А уже в 1985 году мир узнал о глобальной экологической проблеме «озоновых дыр».

В журнале «№1иге» («Природа») появилась статья английского ученого Дж. Фарма- на, в которой он утверждал, что содержание озона над Антарктидой систематически уменьшается. Основанием для такого заключения послужили наблюдения за общим содержанием озона, проведенные на английской антарктической станции Халли- Бэй.

В чем же причина появления «озоновых дыр» над Северным и Южным полюсами?

Ответить на этот вопрос не так просто, тем более, что ученые узнали о их существовании совсем недавно. Есть разные варианты объяснений и прогнозов, но большинство ученых сходится в одном: главными виновниками являются хлорфтор углеводороды (фреоны).

Попытаемся разобраться в механизме образования и разрушения озонового слоя.

Образовавшиеся радикалы либо соединяются между собой, образуя снова молекулярный кислород:

О + О —> О2,

либо взаимодействуют с молекулой кислорода, образуя молекулу озона:

О + Ог —> О3.

Образовавшийся озон под влиянием внешних условий либо разрушается (диссоциирует):

Оз + Ьу -> Ог + О’,

либо, будучи химически активными, радикал кислорода и молекула Оз взаимодействуют между собой с образованием молекулярного кислорода:

О + Оз —> Ог + Ог.

Такую схему поведения азота в естественных условиях предложил в 1930 г. английский геофизик С. Чепмен.

Сезонный характер изменения концентрации озона (по И. Л. Каролю)

Существенное влияние на состояние озона в атмосфере оказывает наличие загрязнителей, например, оксидов азота или соединений хлора и др.

Выделяют три цикла разрушения озона: азотный, водородный и хлорный .

Азотный цикл О + N02 -> 02 +N0 (1)

N0 + Оз ->N02 + 02 (2)

О + Оз —> О2 + О2 (3)

Водородный цикл О + Н02 -> ОН + 02 (1) ОН + Оэ -> Н02 +02 (2)

О + Оз -> 02 + 02

С1 + Оз -> СЮ +02 (1) О + СЮ' -» С1

О+ Оз —> 02 + 02

Обратите внимание, что в первых двух реакциях каждого из циклов (1,2) озон реагирует с веществом (частицей), которое в ходе химических реакций никуда не исчезает, так как если в первой реакции(1) оно вступает в процесс, то во второй реакции (2) оно образуется в первоначальном состоянии.

Подобные вещества в науке называются катализаторами: они ускоряют реакцию, при этом сами в ходе реакции не расходуются. Отсюда следует, что все реакции разрушения озона каталитичелитические. В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств N02, НО2 и С1 может длительное время влиять на баланс озона.

Механизм разрушения молекул озона

Источниками веществ - виновников разрушения озонового слоя в первую очередь являются все более развивающиеся гражданская авиация и химические производства. Применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях привело к тому, что миллионы тонн хлорфторметанов поступают в нижние слои атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием УФ-из- лучения разрушаются, выделяя фтор и хлор, которые активно вступают в процессы разрушения озона

Когда фреон впервые был синтезирован свыше 60 лет назад, химики не могли нарадоваться на свое детище: безвредный, нетоксичный, инертный, дешевый газ. Теперь молекулы этого газа называют «убийцами». По данным американских ученых, фреоны в 20 ООО раз превосходят СОг в создании «парникового» эффекта. Особенно разрушителен для озона хлор: каждый его атом способен уничтожить 100 000- молекул озона! Это при том, что некоторые фреоны-долгожители, попадая в атмосферу, могут существовать в ней 70-100 лет.

Способ измерения общего содержания озона (ОСО) был предложен еще в 20-е годы английским ученым Дж. Добсоном, разработавшим и построившим для этой цели специальный прибор - спектрофотометр, получивший потом его имя. Регулярные измерения ОСО спектрофотометром Добсона были начаты в конце 20-х годов в отдельных обсерваториях, но широкое развитие сеть наземных озонометрических станций получила лишь во время Международного геофизического года в 1957-1958 гг. Исследования ОСО проводятся и в нашей стране, например, в Главной геофизической обсерватории, на ее полевой обсерватории в поселке Воейково под Санкт-Петербургом.

Наиболее полную картину глобального распределения ОСО дают его измерения со спутников, впервые начатые в 70-е годы прибором ТОМЗ на американском спутнике «Нимбус-7». Благодаря этому в 80-е годы ученые узнали, как именно распределяется озон над южным полушарием, и прежде всего характер и особенности поведения антарктической «озоновой дыры».

Единица Дж. Добсоном

Выяснилось, в частности, что сезонное изменение концентрации озона состоит в том, что она максимальна в конце зимы - начале весны, а минимальна осенью.

Существуют ли регулярные изменения содержания озона с периодом больше года? Оказывается, существуют. Ученые наблюдают изменение содержания озона с периодом 26 месяцев. Не прав да ли, странный период? Его трудно связать с каким-либо природным циклом на Земле или на Солнце. И все же 26-месячная периодичность в земной атмосфере существует. Это явление носит название квазидвухлетних (от лат. диам - якобы, как будто) колебаний.

Длинноволновая характеристика озоновой проблемы (по И. Л. Каролю)

Более долгопериодные изменения содержания озона, видимо, связаны с солнечной активностью, и в первую очередь с известным 11-летним циклом (часто называемым циклом солнечных пятен).

Важной особенностью озона является его способность поглощать жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца в интервале длин волн 200-320 нм.

Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как мы знаем, в атмосфере много, поэтому такое излучение не доходит даже до нижних слоев стратосферы. Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, проникало бы сквозь тропосферу. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности Земли.

Область спектра с длиной волны 200-400 нм не зря называется биологически активным, ультрафиолетом (БАУ). Медики установили, что один джоуль БАУ вызовет в человеческом организме более сильные изменения, чем, например, тот же джоуль жесткого излучения (рентгеновского, у-лучей и т. д.). По данным ученых США, в случае истощения озонового слоя человечеству грозит, как минимум, резкий рост заболеваемости раком кожи и глазными болезнями, приводящими к слепоте. Вместо 500 тыс. случаев заболевания раком, которые прогнозируются учеными США в ближайшие 50 лет, им могут заболеть 12 млн. человек.

Широкое движение «зеленых» во всем мире, принятие Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и действия международной организации ВМО (Всемирная метеорологическая ассоциация) привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции об охране озонового слоя. В конвенции провозглашалась общая цель участвующих в ней 44 стран: сохранение озонового слоя и консультации по предотвращению действий, наносящих ему ущерб. Конкретные мероприятия по защите озонового слоя предусматривались в Протоколе к Конвенции, принятом в сентябре 1987 г. в Монреале (Канада).

В июне 1990 г. в Лондоне.на собрании представителей стран, подписавших Монреальский протокол, были приняты поправки, существенно усилившие ограничения на фреоны.

В 1992 г. представители 91 страны собрались в Копенгагене на очередную конференцию по озоновому слою с целью ускорить полное прекращение производства фреонов. Были приняты решения уже к 1996 г. полностью прекратить производство наиболее опасных фреонов, а до 2030 г. - всех остальных. Было также выделено 240 млн. долларов для помощи развивающимся странам с тем, чтобы они прекратили производство фреонов до 2010 г. В случае выполнения принятых решений уже с 2000 г. содержание хлора в стратосфере начнет сокращаться, а около 2040 г. две части на миллиард частей воздуха придут к норме.

Вопросы и задания

1.Какую роль играет озоновый слой в создании благоприятных условий для жизнедеятельности организмов на Земле?

2.Объясните химический механизм образования и разрушения озона.

3.По каким основным направлениям развивается международное сотрудничество по защите озонового слоя Земли?

Разрушение озонового слоя