Занятие "Экологические проблемы современного города"
план-конспект занятия (6, 7, 8, 9, 10 класс)

ЗАНЯТИЕ 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО ГОРОДА

Цель занятия: формирование естественнонаучной грамотности учащихся через анализ экологических проблем современного города.

Задачи:

1. развитие экологического мышления учащихся через обсуждение в группе экологических проблем городов Кузбасса, России, мегаполисов мира;
2. формирование экологической грамотности учащихся через проведение анализа основных экологических проблем города Новокузнецка и путей их решения;
3. воспитание экологической ответственности учащихся путем выполнения практических заданий и обсуждения в группе их результатов.

Оборудование: тетради, ручки, ноутбук, телевизор, электронная презентация к занятию.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Демографическая проблема человечества с точки зрения экологии

Население планеты постоянно увеличивается. В начале сельскохозяйственной революции 10000 лет до н.э. на Земле проживало 10 млн. человек. В начале новой эры население составляло уже 100-250 млн. человек. В настоящее время на Земле живет чуть более 8 млрд. человек. Особенно быстро растет население Азии, Африки, Латинской Америки. Ежегодно население планеты увеличивается на 75 млн. человек. Считается, что каждую секунду на Земле рождается три человека.

Вместе с ростом населения растут и потребности человеческого общества в продовольствии, одежде, предметах быта, жилье, транспортных средствах и других благах. Все это требует развитие производства, которое связано с расширением использования природных ресурсов, с негативным воздействием на окружающую среду. Одновременно страдает здоровье населения городов. Здоровье человека в современном обществе – это индикатор состояния окружающей среды.

Промышленные предприятия сосредоточены в городах, стремительно растет число жителей города, то есть происходит процесс урбанизации. В среднем по России в городах проживает около 70 % населения страны. В индустриально развитой Японии в городах проживает до 80 % населения страны.

Вместе с ростом урбанизации происходит постарение населения Земли, то есть увеличение доли пожилых людей относительно всего населения. Этот процесс характерен для развитых стан мира, включая Россию. Меньше стареет население Африки, там самая большая доля детей от численности всего населения.

Рост городов как экологическая проблема человечества

Развитие городов – процесс объективный. Первым городом на Земле считается Иерихон, который появился в Палестине около 9 тысяч лет назад. Его размеры были невелики по современным меркам и составляли 3,5 га, в городе проживали 2-3 тысячи жителей. В VII веке до н.э. самым многочисленным городом был Вавилон, в котором проживал 1 млн. человек, город занимал площадь в 10 га.

В VIII - VII веках до н.э. греками были выработаны основные принципы градостроения. В центре греческого города, обычно, на холме, располагался акрополь с храмами и общественными сооружениями. Вокруг акрополя размещались жилые и ремесленные кварталы и рыночная площадь. Греки при строительстве города учитывали рельеф местности, микроклимат, поэтому строили города под защитой гор от сильных ветров, выбирали территорию с небольшим уклоном для улучшения стока, организовывали террасы для земледелия.

Крупнейшим мегаполисом Древнего мира был Рим, в нем проживало до 1 млн. человек в IV веке до н.э. В крупных городах Римской империи действовали водопровод и канализация, были мостовые.

Первые русские города появились в VIII –Х веках как крепости для защиты населения от вражеских нашествий.

В 2000 году крупнейшим городом в мире стал Токи о с населением в 28 млн. человек, в настоящее время в нем проживает до 40 млн.

Наиболее значимым событием современности является рост городов. Города – это неотъемлемая часть экологии, так как они занимают 2% территории суши, но потребляют ¾ мировых ресурсов. Считается, что к 2025 году городское население будет составлять 2/3 от всего населения Земли. В современном мире более 50 стран имеют степень урбанизации, превышающую 70%. Стопроцентная урбанизация зафиксирована в Сингапуре и Кувейте, 97% - В Бельгии и Макао.

Интенсивно увеличивается количество город-гигантов, образовавшихся в результате роста и дальнейшего слияния (агломерации) небольших населенных пунктов вокруг главного центрального города – мегаполиса.

В Японии агломерации городов от Токио до Осаки образовали мегаполис Токайдо с численностью населения 60 млн. человек; на восточном побережье США 25 агломераций от Бостона до Вашингтона образовали мегаполис Босваш с населением более 40 млн. человек.

Особыми чертами крупного города являются: плотная многоэтажная застройка, развитие транспорта и связи, преобладание застроенной части территории над зелеными насаждениями, концентрация источников загрязнения окружающей среды, рост плотности населения.

Современные градостроители должны ставить перед собой цели, весьма отличные от целей градостроителей в предыдущие века: поднять будущий город ввысь для минимального расхода территории поверхности суши, предоставив возможность разбить в городе парки и скверы, создать зоны отдыха.

Городские экосистемы

Городские экосистемы представляют собой совокупность всего населения города, животных и растения в домах горожан, в скверах, парках и дворах, а также промышленные предприятия, транспорт, средства коммуникации, санкционированные и несанкционированные стихийно возникшие мусорные свалки, садовые товарищества и частный сектор.

Эти экосистемы отличаются от типичной природной экосистемы. В городских экосистемах отсутствует основное свойство природной экосистемы, такое как способность к саморегуляции и круговороту веществ и энергии. В городской экосистеме снижена роль редуцентов и продуцентов. Существование городов невозможно без постоянного притока энергии. Городские экосистемы гетеротрофны, так как доля солнечной энергии, которую поглощают растения, мала по сравнению с огромным количеством энергии, поступающей в город от электростанций, использующих уголь, газ, атомное топливо. Кроме энергии, город потребляет огромное количество воды.

Главная особенность городских экосистем в том, что в них невозможно экологическое равновесие. Человек должен сам регулировать как потребление городом энергии и ресурсов, так и количество отходов, поступающих в атмосферу, воду и почву. Рост городов во всем мире определяется, в первую очередь, темпами развития промышленности и транспорта.

Экологические проблемы современного города:

1. напряженность кислородно-углеродного баланса воздуха; в городах наблюдается тенденция снижения концентрации кислорода в атмосфере и росте концентрации углекислого газа;
2. интенсивное антропогенное загрязнение всех сред жизни (атмосферы, гидросферы, литосферы);
3. городская среда насыщена физическими загрязнителями: наблюдается шумовое загрязнение, электромагнитное, тепловое и другие виды;
4. городские жители испытывают повышенный уровень психологической стрессовой нагрузки в эмоциональной сфере при сниженном уровне физической активности.

Загрязнение атмосферы города

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 20-30 раз больше ядовитых газов (угарный газ, аммиак, оксиды азота, сероводород и сернистый газ), чем над сельской местностью. Причина такого явления в том, что города являются промышленными центрами с высоким уровнем концентрации предприятий тяжелой, химической, пищевой промышленности. На природную среду в городе оказывает влияние целый ряд техногенных факторов: отходы в виде газов, пыли, транспортных выхлопов, теплового загрязнения при работе предприятий и обогреве жилищных комплексов.

Основные загрязнители атмосферы города – углекислый, сернистый, угарный газ и оксиды азота. В среднем на 500 тысяч населения во время отопительного сезона выбрасывается 150 т сернистого газа, 100 т оксидов азота в сутки. Кроме этого, в воздух попадает пыль и зола, содержащая силикаты, сульфаты, карбонаты, фосфаты и соли щелочных металлов.

С увеличением размеров городов повышается доля от автомобильного загрязнения. В целом выбросы автотранспорта значительно более токсичны, чем выбросы от промышленных источников. Кроме угарного газа, оксидов азота и сажи, работающий автотранспорт выделяет в окружающую среду более 200 веществ и соединений, в их число входит свинец, тяжелые металлы, бензапирен (канцероген), летучие углеводороды. Положение усугубляется наличием в городе пробок и заторов на дорогах. Известно, что на холостом ходу двигатель выделяет в 3-4 раза больше вредных веществ, чем при работе в оптимальном режиме.

Промышленные выбросы не так токсичны, но они сильно снижают прозрачность атмосферы. В целом в крупном промышленном городе на каждого жителя приходится около 50 кг промышленных выбросов ежедневно.

Мелкая пыль является загрязнителем воздуха и может принести не меньше проблем, чем другие загрязнители атмосферы. Пыль свободно проникает в легкие человека, вещества в пыли могут обладать мутагенным и канцерогенным потенциалом. Пыль может содержать на своей поверхности большое количество микроорганизмов, в том числе и болезнетворных.

Лидером среди российских городов по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу является Норильск (более 3 млн. т в год). Пятно загрязненного снега вокруг этого города прослеживается из космоса на расстоянии в сотни км.

С любым загрязнителем, доза которого невелика, организм человека может справиться. Но существуют некоторые пороговые величины, при которых концентрация вредных веществ такова, что они отрицательно влияют на здоровье человека. Такие пороговые величины называются предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Экологи и медики составляют таблицы ПДК для различных загрязняющих веществ атмосферы, воды и почвы. Для каждого источника загрязнения установлены предельно допустимые выбросы (ПДВ).

Загрязнение водных ресурсов

Проблема водоснабжения города всегда является актуальной и сложной. Города потребляют в 10 раз больше воды в расчете на одного жителя, чем сельские районы. Объемы сточных вод достигают 1 куб. метр в сутки на одного человека.

Сточные воды представляют мощный источник химического загрязнения окружающей среды – водоемов, подземных водных горизонтов. Сточные воды, попадая в реки, разносятся вокруг городов на многие десятки и сотни километров.

Понятие «сточные воды» включает в себя бытовые и промышленные сточные воды. Бытовые сточные воды содержат фекалии, остатки пищи, моющие средства, поэтому они содержат в себе токсичные вещества в достаточно большом количестве. Промышленные сточные воды содержат в себе еще больше токсичных веществ. При попадании в водоем без предварительной очистки такие воды могут вызвать гибель всех обитателей водоемов, включая растения и микробиоту. Промышленные сточные воды характеризуются высокой температурой, возможным содержанием нефтепродуктов, резкими перепадами поступления (сбросов) в окружающую среду.

Интенсивная откачка подземных артезианских вод и ограниченное их пополнениеп ведет к образованию под крупными городами депрессионных воронок, что создает опасность провалов, приводит к деформации зданий.

Загрязнение подземных вод – актуальная проблема, потому что естественное их обновление в процессе водообмена происходит в течение сотен и тысяч лет в отличие от рек, где время водообмена не превышает нескольких месяцев.

Загрязнение почвы в городах

Городские почвы (урбоземы) отличны от естественных почв по химическому составу и водно-физическим свойствам. Они переуплотнены, могут быть насыщены строительным мусором, бытовыми отходами. Естественный почвенный покров на большей территории города уничтожен или сильно деформирован, кроме парков.

Особый вклад в ухудшение химических свойств почв вносит применение зимой солей в целях быстрого освобождения дорог от снега. Для это чаще всего используют хлористый натрий. В результате в городах и вдоль автомагистралей появляются такие же засоленные почвы, как в степях или на морском побережье.

Городские почвы, кроме почв лесопарков, имеют повышенное содержание тяжелых металлов, особенно в верхних (0-5 см) слоях, которое в 4-6 превышает фоновое. Загрязнение почвы тяжелыми металлами приводит к уничтожению микрофлоры, потере плодородия, возникновению техногенных пустынь. Почва становится мертвой при содержании в ней 2-3 грамм свинца на 1 кг грунта. По факту в некоторых промышленных зонах страны содержание свинца составляет 10-15 грамм на 1 кг грунта.

Из-за регулярной уборки растительных остатков (листового опада) снижается плодородие городских почв, что обрекает городские растения на «голодное существование» и неполноценное питание. Бедная почвенная микрофлора снижает плодородие городских земель. В почвах городов практически нет дождевых червей. Экологические функции городских почв ослаблены не только из-за сильного загрязнения, но и из-за уплотнения, оно затрудняет газообмен в системе «почва-атмосфера».

Микроклимат города

В крупных городах формируется особый климат, который в летний зной близок к климату скалистой пустыни. Летом и в Москве, и в Новокузнецке температура на поверхности асфальта может достигать 45-50 ⸰С, поэтому в городах создается «эффект духовки». В безветренные дни над городом на высоте 100-150 метров может образоваться слой температурной инверсии, который задерживает загрязненные массы воздуха над территорией города. В результате теплового загрязнения над крупными городами формируются острова тепла, над которыми устанавливается своеобразная циркуляция воздушных масс – городские бризы.

Пыль, выброшенная промышленными предприятиями, автотранспортом, ТЭЦ резко повышает содержание в атмосфере ядер конденсации (частиц серы, соединений азота), абсорбирующих капельки воды. Поэтому в крупных городах больше облачных, пасмурных дней, выпадает больше осадков, чем за пределами города. Запыленная атмосфера города сдерживает поток ультрафиолетовых лучей, что в свою очередь приводит к росту концентрации болезнетворных бактерий в воздухе. В городах у населения чаще фиксируются бронхиты, рак легких, простудные и инфекционные заболевания.

Загрязнение визуальной среды

Зрительное загрязнение охватывает визуальную среду – архитектуру, цветовую гамму зданий, ландшафты, озеленение, рекламу, витрины, чистоту улиц. В городах много однотипных жилых кварталов, малопривлекательных зданий и сооружений, вызывающих раздражение у человека.

Роль зеленых насаждений в городских экосистемах

Зеленая растительность насыщает атмосферу кислородом и выполняет роль фильтров, задерживает распространение пыли и вредных веществ. На листьях растений в черте города скапливается большое количество вредных веществ, поэтому опавшую листву нельзя сжигать, так как вредные вещества при сгорании вместе с дымом вновь попадают в атмосферу.

Растения вырабатывают фитонциды – вещества, убивающие бактерии. Растения снижают концентрацию тяжелых ионов в атмосфере. Большую роль растения играют в улучшении микроклимата города. Они снижают высокие летние температуры, повышают влажность воздуха, задерживают пыль, являются механической преградой сильным ветрам, уменьшают воздействие шума, создают благоприятную визуальную среду.

Зеленые насаждения в городе оказывают положительное влияние на психику человека. Необычайно важно горожанам охранять старые садово-парковые комплексы, создавать новые зеленые зоны.

Общие выводы

Характерной особенностью современной жизни является стремительный рост урбанизации.

В настоящее время архитекторы должны проектировать застройку городов с учетом всех особенностей геологической и экологической среды, оптимизировать городскую среду старых городов за счет зеленых зон парков, дворов, создания гетерогенной визуальной среды.

Вопросы для обсуждения в группе

1. Что такое городская экосистема, и как регулируется ее функционирование?
2. Дайте характеристику микроклимату нашего города в летнее и зимнее время года.
3. Обсудите в группе визуальную экологическую среду нашего города.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Задание учащимся: ответить на вопросы анкеты, обобщить результаты и обсудить в группе.

Уважаемые жители города Новокузнецка!

Учащиеся Станции юных натуралистов проводят социологическое исследование с целью выявления главных экологических и социально-экологических проблем нашего города.

Просим Вас ответить на наши вопросы!

Анкета

1. Укажите, пожалуйста, свой пол и возраст _______________________________________

2. Любите ли вы наш город:

А) да                                                Б) нет                               В) затрудняюсь ответить

3. В каком районе города Вы проживаете: _______________________________________

4. В каком районе города Вы хотели бы жить: ______________________________________

5. Какой район Вы считаете самым красивым и удобным для жизни: _____________________________________________________________________________

6.  Хотели бы Вы переехать в другой город? Если «Да», укажите, где бы Вы хотели жить: _____________________________________________________________________________

7. Какие места в городе Новокузнецке (памятники, архитектурные ансамбли) Вы считаете культурным достоянием нашего города:

1) _____________________________________________________________________________

2) _____________________________________________________________________________

3) _____________________________________________________________________________

8. На какие недостатки в благоустройстве города Вы больше всего обращаете внимание (пронумеруйте от 1 до 7 по степени важности лично для вас):

А) Недостаточно хорошо организована работа городского пассажирского транспорта

Б) Недостаточно хорошо работает сфера услуг (ремонтные мастерские, торговля, медицинское обслуживание)

В) Мало внимания уделяется благоустройству города (ремонт дорог, домов, парков и дворов);

Г) Недостаточно хорошо организована система проведения досуга

Д) Недостаточно высокий уровень работы правоохранительных органов (высокий уровень дорожно-транспортных происшествий, общая криминальная ситуация в городе)

Е) Экологическое состояние воздушного бассейна и водных ресурсов

Ж) Недостаточно внимания уделяется сохранению памятников и созданию новых

З) Свой вариант ответа ________________________________________________________

9. Укажите район города, в котором Вы не хотели бы жить ни при каких обстоятельствах:

А) Центральный район

Б) Кузнецкий район

В) Орджоникидзевский район (Новобайдаевка, Байдаевка)

Г) Орджоникидзевский район (Абашево)

Д) Куйбышевский район (Ближнее Куйбышево)

Е) Куйбышевский район (Дальнее Куйбышево)

Ж) Заводской район

З) Новоильинский район

10. Что лично Вы готовы сделать для своего города:

А) принимать участие в субботниках

Б) принимать участие в благоустройстве своего подъезда, дома, двора

В) хорошо учиться, заниматься спортом, побеждать в конференциях и спортивных соревнованиях

Г) принимать участие в волонтерской деятельности по оказанию помощи людям, попавшим в трудную жизненную ситуацию

Д) Рассказать друзьям из других стран и городов о своем любимом городе

Е) написать очерк о городе и разместить его в Интернете, газете, журнале

Ж) свой вариант ответа ________________________________________________________

Благодарим за помощь в проведении исследования!

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

1. Подведение итогов занятия.
2. Ритуал прощания.