Урок Озоновый щит планеты Земля

Тема урока: «Озоновый щит» планеты
Земля».

Цель урока: формирование
экологической культуры личности и экологической
ответственности на основе ноосферного мышления.

Задачи урока:

  • продолжить формирование познавательного
    интереса к предмету и ценностного отношения к
    живому миру, развитие умений систематизировать,
    выделять главное и существенное,
  • устанавливать причинно-следственные связи,
  • сформировать представление об «озоновом щите»
    и «озоновой дыре».

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: компьютерная
презентация по теме урока (Приложение).

ХОД УРОКА

1. Организационный этап

Вступление-приветствие, объявление темы урока,
постановка цели и задач урока.

2. Изложение нового материала

Вся история человеческой цивилизации –
история взаимоотношений человека и природы.
Проблема взаимоотношений человека и природы
возникла еще на заре человеческой цивилизации
10–15 тысяч лет тому назад.
Сейчас антропогенные изменения окружающей среды
таковы, что можно говорить об их глобальном и
катастрофическом характере, как по масштабам,
так и по последствиям.
Атмосфера имеет исключительное значение для
живых организмов Земли, являясь средой обитания
большинства из них. При этом наибольшее значение
для живых организмов имеет постоянный состав
воздуха (атмосферы), сформировавшийся в ходе
геобиоэво-люции Земли.
Другая важная функция атмосферы и особенно
входящего в ее состав озонового слоя – защита
живых организмов от вредного воздействия
солнечной и космической радиации. Именно после
формирования озонового слоя в атмосфере жизнь на
Земле вышла на сушу.
Что же такое озоновый слой? Это присутствующий в
слабой концентрации в стратосфере озон, который
поглощает жесткое коротковолновое солнечное
излучение, губительное для живых организмов.
Область наибольшей концентрации озона в
атмосфере достаточно локальна и расположена на
высоте 25 км, поэтому говорят об озоновом слое или
озоновом щите. Если весь озон «распределить» у
поверхности Земли при нормальных температуре и
давлении, то получится газовый слой толщиной
всего 3 мм.
Озон образуется в результате процесса
фотодиссоциации кислорода:

O2 + hv = O2 (возбужденная
молекула);
O2 + O2 = O3 + O (образование).

Образовавшиеся молекулы существуют недолго.
Происходит обратная реакция фоторазложения
озона, которая и представляет собой поглащение
озоном коротковолновых фотонов:

О3 + hv = О2 + О (разложение).

Следовательно, в стратосфере существует цикл
озона – сбалансированное образование и
разложение, описываемое уравнениями выше.
Для нас, живущих на Земле, главная «заслуга»
озона состоит в том, что он, «жертвуя собой»,
поглощает лучи с длинной волны 240-260 нм и, таким
образом не допускает высокоэнергетические
фотоны Солнца к Земле. В истории нашей планеты
лишь с накоплением достаточного количества
озона в стратосфере смогла спокойно оформляться
и эволюционировать жизнь на Земле.
Проблема, связанная с озоном состоит из двух
аспектов:

  1. Озон – фактор, обеспечивающий биологически
    безопасный уровень УФ-излучения у поверхности
    Земли, поддерживающий в стабильном состоянии
    климат планеты, контролирующий содержание
    некоторых загрязнителей в атмосфере.
  2. Содержание озона уменьшается в озоновом слое
    под действием антропогенных загрязнителей
    атмосферы.

Очевидно, что эти два аспекта взаимосвязаны и
необходимо решать проблему сохранения и защиты
озонового слоя с тем, чтобы, в конечном счете
защитить себя.
Снижение концентрации стратосферного озона
очень опасно. А именно этот процесс сейчас
происходит при активном содействии человека.
Рассмотрим, каким образом разрушается «озоновый
щит» и образуется «озоновая дыра».
Впервые «озоновая дыра» была обнаружена в 1975
году над Антарктидой. Под «дырой» не следует
понимать то, что в данной области совсем нет
озона. Его слой истончается, и защитный эффект
поглощения фотонов УФ-области спектра
ослабевает. Почему концентрация озона так
заметно снижается именно над полюсами? Это
связано с атмосферными полярными вихрями, низкой
температурой и стратосферными облаками,
состоящими из кристалликов льда, являющихся
катализаторами реакций хлорного цикла.
В результате хозяйственной деятельности
человека, в атмосферу попадают различные
загрязняющие вещества, в том числе те, которые
разрушают озоновый слой.
В середине 70-х годов американские химики М.Молина
и Ш.Роуленд установили, что исчезновение озона
происходит в результате химических реакций
инициируемых хлорфторуглеводородами.
В повседневной жизни они известны под названием
фреоны и представляют собой синтетические
химические вещества, производство которых
началось еще в 1930-е годы и которые широко
применяются в качестве охлаждающих сред,
пропелентов в аэрозолях, растворителей и
пенообразующих реагентов в огнетушителях и ряде
строительных материалов. Первоначально фреоны
быстро завоевали популярность в связи с тем, что
они химически инертны, практически не вступают в
химические реакции и поэтому не токсичны для
живых организмов. Однако эта «инертность» по
мере их накопления в атмосфере обернулась злом:
попадая беспрепятственно без изменений в
стратосферу и подвергаясь там УФ-облучению, они
распадаются с высвобождением атомарного хлора

CF2Cl2 + hv = CF2 + Cl + Cl,

который выполняет роль катализатора при
распаде озона:

Cl + O3 = ClO + O2
ClO + O2 = Cl + O2

Хлорфторуглеводороды и галогены накапливаются
в тропосфере, постепенно поднимаясь вверх; при
этом время их диффундирования составляет
десятки лет, поэтому мы являемся в этом смысле
заложниками ошибок прошлых лет.
Другой причиной разрушения озонового слоя
является появление в атмосфере оксидов азота.
Разрушение озонового слоя в результате
присутствия оксидов азота происходит по схеме
так называемого азотного цикла:

NO + O3 = NO2 + O2
NO2 + O = NO + O2.

Монооксид азота присутствует в стратосферном
слое как обязательный его компонент, но в низкой
концентрации. Однако в последнее время активное
использование сверхзвуковых транспортных
самолетов привело к тому, что концентрация стала
увеличиваться как раз на высотах «озонового
щита».
Сльскохозяйственная деятельность человека тоже
приводит к увеличению содержания монооксида
азота в атмосфере. На почвах, обработанных
нитратными удобрениями, анаэробныебактерии
восстанавливают нитрат-ионы до молекулярного
азота и оксида N2O
в качестве побочного продукта. Культивируемые
земли «дышат» этим оксидом, который, уходя в
стратосферу, реагирует там с атомами кислорода:

N2O + O = 2 NO.

Большую опасность для озонового слоя
представляют ядерные взрывы в атмосфере, когда в
высоко температурной области взрыва образуется
колоссальное количество оксидов азота.
Таким образом, для спасения «озонового щита»
человечеству необходимо срочно решить следующие
проблемы:

  • ограничение использования хлорфторуглеродов и
    поиск экологически безопасных их заменителей;
  • сокращение числа полетов сверхзвуковых
    транспортных самолетов на другие, летающие на
    более низких высотах и совершенствовать
    авиационные двигатели;
  • сокращение использования азотных удобрений,
    введение более прогрессивных способов
    возделывания сельскохозяйственных и
    окультуриваемых земель;
  • прекратить испытание ядерного оружия в
    атмосфере.

Как видно, ответы достаточно просты и очевидны,
но одновременно и сложны, поскольку проблема
имеет сложные социально-экономические и
политические аспекты. Для ее успешного решения
необходима благоприятная обстановка доверия и
мира, международное сотрудничество.

3. Закрепление знаний. Контроль

Ответы на вопросы.

ВЕРНО ИЛИ НЕВЕРНО, ЧТО:

  1. Антропогенные обмен веществ носит линейный
    незамкнутый характер: отходы и отработанные
    изделия не используются в качестве сырья и
    служат источником загрязнения окружающей среды.
  2. Озоновый слой, расположенный на высоте 25 км,
    поглощает большую часть жесткого
    коротковолнового излучения, идущего на Землю и
    губительного для белковых соединений живых
    организмов.
  3. Стоимость затраченных ресурсов и разрушенных
    экосистем может быть достаточно точно
    сопоставима с затратами на предотвращение
    загрязнения.
  4. Человек не может изменить свой образ жизни и
    стремления, а общество в целом сократить
    отрицательное воздействие на природу в целях
    защиты воздуха и воды.

ЗАПОЛНИТЕ ПРОПУСКИ:

  1. _______ – неустойчивый и химически активный газ,
    содержащий в молекуле три атома кислорода;
    образуется на больших высотах в результате
    воздействия солнечной радиации на молекулярный
    кислород.
  2. ________ _________ – присутствующий в слабой
    концентрации в стратосфере ________, поглощающий
    жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца и
    уменьшающий уровень губительной радиации,
    которая достигает поверхности Земли.
  3. ___________, более известные в повседневной жизни как
    _______, представляют собой класс синтетических
    химических веществ, которые широко применяются в
    качестве охлаждающих средств, пропеллентов в
    аэрозолях, пенообразующих реагентов.
  4. _______ _______ – продукты сгорания топлива самолетов,
    способствующие разрушению озонового слоя;
    насыщают атмосферу в результате ядерных взрывов
    и широкого применения азотных удобрений.
  5. Наибольшее значение для живых организмов Земли
    ________ состав атмосферы, сформировавшийся в ходе
    геобиоэволюции.

ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ:

1. Сегодня ученые полагают, что разрушение
озонового слоя вызвано:

а) увеличением интенсивности УФ-излучения
Солнца;
б) фреонами и галогенами;
в) углекислым газом;
г) «зимней воронкой» над южным полюсом.

2. Исследователи обеспокоены разрушением
озонового слоя в Арктике, поскольку:

а) в Арктике используют гораздо больше фреонов
и других газов;
б) численность населения Северного полушария
гораздо выше по сравнению с численностью
населения Южного полушария;
в) существуют проекты промышленного развития
Арктики;
г) разрушение озонового слоя происходит здесь по
тем же причинам, что и над Южным полюсом.

3. Факторы, наиболее тесно связанные с
увеличением «озоновой дыры» над Антарктидой, –
это:

а) ее изолированность от антропогенных
воздействий;
б) низкие температуры и присутствие в атмосфере
кристаллов льда;
в) влияние магнитного полюса;
г) использование пестицидов в Южном полушарии;
д) интенсивное загрязнение атмосферы в Бразилии
и Аргентине.

4. Факторами, способствующими сохранению
защитного озонового экрана, являются:

а) предотвращение утечек фреонов из
холодильников и кондиционеров;
б) предотвращение лесных пожаров и
совершенствование методов борьбы с ними;
в) запрещение ядерных испытаний;
г) производство автомобильных авиационных
двигателей с более эффективным использованием
топлива.

4. Подведение итогов

5. Домашнее задание

– Спасибо, мне было очень приятно с вами
работать.

Следующий: