Методическая разработка полевых занятий по ландшафтоведению в школьном курсе географии и экологии.
методическая разработка по географии (6, 7, 8 класс)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Городского округа Балашиха

«Средняя общеобразовательная школа № 3 имени И.А.Флерова»

Данное пособие является

интеллектуальной собственностью.

Использование и копирование материала

только с согласия автора.

При разработке пособия использованы рекомендации

к.г.н. В. И. Зубова

Автор разработки: Н.А. Шаповал,

преподаватель географии и экологии.

2017 - 2018 г.г.

Пояснительная записка.

Проблема экскурсий и полевых занятий в учебно-воспитательном процессе не нова и вместе с тем она остается актуальной и в настоящий момент времени.

К сожалению, в последнее время наблюдается снижение роли практической деятельности как одной из ведущих форм познания природы. Результатом такого отношения стал серьезный разрыв между теоретическими знаниями и практическими умениями школьников. Учащиеся в недостаточной степени владеют методами исследования, методикой наблюдений, серьезные затруднения вызывают у них выявление и установление причинно-следственных связей и т.п.

В силу своей специфики, экологические и географические практикумы способны восполнить пробел в теоретической и практической подготовке школьников: формируемые и развиваемые в процессе изучения естественных наук знания и умения географического, биологического, природоохранного характера, а также научно-познавательной и исследовательской направленности имеют самостоятельное прикладное значение. Их роль не ограничивается областью применения учебных предметов «экология»и «география».

Для того, чтобы представить систему знаний учащихся о целостности природы и отобрать природные объекты с целью их комплексного изучения в ходе проведения экскурсий, необходимо выделить ведущие идеи курса экологии и географии, которые позволили бы интегрировать знания учащихся о природе и вокруг которых целесообразно группировать фактический материал.

В содержании комплексных практикумов, целью которых является формирование мировоззрения о целостности природы, должны быть освещены вопросы особенности внешнего строения, поведения, развития организмов, зависящие от конкретных условий окружающей среды; связи организмов с неживой природой, характер этих связей; биотические связи организмов; прямое и косвенное влияние антропогенного фактора на органический мир и неживую природу.

Выбор объектов изучения также должен быть обоснован.

Так, например, водоем, парк, природное окружение школы подвержены интенсивному воздействию со стороны человека. Последствия этого воздействия учащиеся могут наблюдать при качественном и количественном определении степени антропогенного воздействия. Эти объекты не предполагают дальних поездок и повсеместно доступны. Учащиеся знакомы с данными биогеоценозами из жизни. Предоставляется возможность применения теоретических знаний на практике.

Реализуется идея краеведческого принципа обучения. На конкретном местном материале учащиеся не только получают новые знания, но и практикуют их (фенологические наблюдения, проведение мониторинга, природоохранная деятельность и т.д.).

Предоставляются возможности для реализации межпредметных связей (выявление географических особенностей местности и их влияние на условия обитания организмов, учет численности биологических ресурсов, оценка экологического состояния исследуемого биогеоценоза и т.д.).

В ходе экскурсий и практических работ на местном материале учащиеся знакомятся с экологической ситуацией своей местности, с методами научного познания, учатся делать выводы и обобщения, выявлять взаимосвязи между факторами среды, что, в конечном итоге, будет способствовать формированию мировоззрения о целостности природы. 

Данная разработка-практикум призвана научить школьников освоению методики проведения исследований в природных комплексах и экосистемах и развить оценочные суждения по результатам этих исследований.

Цель практикума – интегрировать учащихся в исследовательскую и проектную деятельность, направленную на изучение изменения элементов ландшафта и состояния окружающей среды.

Главным видом деятельности школьников является самостоятельная исследовательская работа, связанная с наблюдением, измерением, моделированием процессов, протекающих в окружающей среде. Основной формой организации полевых занятий является работа в малых группах по 3-5 человек. Это позволяет эффективнее использовать учебное время, выполняя несколько работ параллельно.

Очень важным представляется подведение итогов полевого исследования. Таким образом, исследование перетекает в проектный этап, учащиеся приобщаются к научной и проектной деятельности, необходимой для формирования энциклопедических знаний, интеллекта и экологической культуры.  

Тема: Микроклиматические наблюдения.

Перед началом работы на местности необходимо освежить знания учащихся по следующим вопросам:

• Погода,
• Климат,
• Основные характеристики погоды и климата,

• Приборы и материалы

Аспирационный психрометр, шест диаметром около 5 см, длиной 230—240 см, чашечный анемометр, ленточка-вымпел, компас, секундомер, журнал для записи наблюдений.

• Цель работы

Описание микроклиматических особенностей различных участков типичных местных природных комплексов.

• Задачи работы

Изучение особенностей суточного хода температуры и влажности на различных элементах типичных природных комплексов и сравнение их с нормальными ходами этих же характеристик по данным метеорологической площадки.

• Информация для учителя

В зависимости от оснащенности школы метеорологическим оборудованием учитель может сократить программу наблюдений на точках, исключив наблюдения за влажностью (при отсутствии аспирационного психрометра) и за скоростью ветра (при отсутствии чашечного анемометра).

Подготовительный этап.

Микроклиматические наблюдения ведутся в приземном слое воздуха высотой 1,5—2 м и на поверхности почвы. Эти слои воздуха характеризуются большими амплитудами температуры и влажности воздуха в зависимости от высоты, малыми скоростями ветра, сильной зависимостью от неоднородности подстилающей поверхности.

Точки для микроклиматических наблюдений следует располагать на элементах типичного для вашей местности природного комплекса. Ими могут быть речные долины, балки, овраги, побережье  озера, водохранилища и.т.д.

Программа микроклиматических наблюдений включает в себя измерение температуры и влажности воздуха на высотах 20 и 150 см., направлением и скоростью ветра на высоте 200см., осадками, облачностью и другими атмосферными явлениями.

• Для наблюдений за температурой и влажностью воздуха используют аспирационные психрометры. Психрометры размещают на шесте ( шест устанавливают так, чтобы его высота над поверхностью почвы составляла 190 см). На вбитые в шест гвозди подвешивают психрометры в горизонтальном положении на высотах 20 и 150 см.
• Скорость ветра определяют при помощи чашечного анемометра, направление ветра – вымпелом. Анемометр на время наблюдений закрепляется на верхний торец шеста. У основания анемометра привязывается лёгкая ленточка – вымпел длиной не менее 50 см, для определения направления  ветра.

ПРИМЕЧАНИЕ: Имеет смысл организовать 2-3 точки наблюдения, где учащиеся будут сменять друг друга каждые два часа, сразу после проведения наблюдений.

Результаты наблюдений заносятся в журнал.

• Порядок проведения наблюдений.

• Наблюдения за температурой и влажностью воздуха.

За 4 минуты летом и за 30 минут зимой смачивают ткань на правом термометре психрометра, ключом заводят вентилятор,   подвешивают  термометр на шест и в срок делают отсчеты.

Наблюдения ведут в следующем порядке:

1. смачивают и заводят психрометры последовательно, начиная с нижнего прибора (вначале на высоте 20 см, затем на 150 см);
2. 2) через 3 минуты в такой же последовательности делают первый отсчет по каждому психрометру (сухому и смоченному термометрам), сразу же записывая отсчеты;
3. быстро отсчитывают сначала десятые доли, а потом целые градусы по термометрам;
4. потом вентиляторы психрометров дополнительно заводят в том же порядке и через 2 минуты делают вторичные отсчеты и записывают их;
5. Затем, если погода сухая, теплая, термометры вновь смачивают (днем одного смачивания хватает на 8—10 минут) и заводят, через 3 минуты делают третий отсчет.

Образец страницы журнала микроклиматических наблюдений.

Адрес станции (точки)_______________Дата________________Время____________________

Если имеется только один психрометр, им пользуются для измерений на всех высотах, последовательно перемещая его снизу вверх три раза.

При наблюдениях необходимо соблюдать следующие условия:

1. солнечные лучи не должны попадать на резервуары термометров;
2. прибор располагают так, чтобы ветер не уменьшал скорость прокачки воздуха вентилятором;
3. наблюдатель должен подходить к прибору с подветренной стороны;
4. если во время отсчетов скорость ветра более 3 м/с, необходимо надевать на головку прибора ветровую защиту;
5. запрещается браться руками за предохранительные трубки.

• Наблюдения за скоростью и направлением ветра.

Анемометр устанавливается на шесте так, чтобы его ось была вертикальной, а плоскость циферблата располагалась параллельно направлению ветра. После установки анемометра измерения следует проводить через 1—2 минуты, для того чтобы скорость вращения анемометра пришла в полное соответствие со скоростью ветра.

Перед наблюдением необходимо выключить счетчик и записать в дневник показания всех стрелок (тысячи и сотни на двух малых циферблатах, десятки и единицы на большом).

При положении малых стрелок между делениями следует брать меньшее деление.

Записав показания стрелки при выключенном счетчике, одновременно с секундомером включают счетчик анемометра, который должен работать в течение 10 минут. После этого одновременно с секундомером выключается счетчик прибора и делается запись нового положения стрелок.

По данным отсчетов анемометра вычисляют скорость ветра.

Для этого вычитается из конечного отсчета (NK) начальный (NH) и, разделив разность на число секунд (t, с), получаем число делений в 1 с (V, дел./с): V= (NK - NH) / t .

Для того чтобы по числу делений в 1 с определить скорость ветра, следует использовать паспорт прибора, в котором указывается перевод показаний счетчика данного анемометра в скорость ветра с точностью до 0,1 м/с.

Направление ветра определяется с помощью компаса и по вымпелу. В промежутке между наблюдениями по приборам ведут записи по облачности и другим атмосферным явлениям.

• Обработка данных микроклиматических наблюдений.

В полевом дневнике строится глазомерный профиль, на который наносятся точки наблюдений (см. рис 1). По данным журнала строятся графики суточного хода температуры (показания сухого термометра психрометра) и влажности для каждой точки на разных высотах, а также для метеорологической площадки. Данные метеорологической площадки характеризуют погоду и климат вашей местности в целом. Данные точек наблюдения характеризуют микроклиматические особенности различных элементов природного комплекса. Поэтому для выявления этих различий следует сравнить графики хода температуры и влажности точек наблюдения с соответствующими данными метеоплощадки. Описание этих различий должны содержаться в выводах работы.

• Оформление отчётных материалов.

Учащиеся заполняют журналы наблюдений для каждой точки и метеоплощадки с графиками суточного хода температуры и влажности на разных высотах для точек, а также с графиками хода температуры и влажности для метеоплощадки; выводы с описанием микроклиматических особенностей изученных элементов природного комплекса ( по точкам ) и сравнением с типичными данными метеорологической площадки.

Тема: Природный комплекс как целостная система.

• Что надо вспомнить

• Что такое природно-территориальный комплекс (ПТК),
• Из каких компонентов состоит ПТК.

• Приборы и материалы

Крупномасштабная карта или план изучаемой территории, отчеты работ на экологической тропе.

• Цель работы

Изучение взаимосвязей в типичных для вашей местности природных комплексах.

• Задачи работы

Построение комплексного профиля через типичные ПТК с описанием их компонентов.

• Порядок выполнения работы.

Начинать работу надо с выбора линии профиля на крупномасштабной карте или плане изучаемой местности. Она должна проходить через наиболее типичное сочетание природных комплексов вашей местности. Линия профиля должна состоять из точек, на которых проводится описание природных комплексов. Точки выбираются на местности по следующему принципу: как только изменяется один из компонентов ПТК (характер рельефа, увлажнения, растительности и почв), так сразу организуется новая точка. Точки наносятся на карту.

Учащиеся на местности проходят по линии профиля, выбирают и описывают точки по плану:

а) адрес точки;

б) форма или элемент формы рельефа;

в) горные породы, слагающие поверхностные слои;

г) тип почв;

д) тип растительности.

На каждой точке учащиеся должны отмечать, как изменение одного компонента природных комплексов влияет на изменения других. После прохождения маршрута на листе миллиметровой бумаги нужно построить линию профиля. Профиль вычерчивают в прямоугольной системе координат по нанесенным на линию профиля точкам (которые описывались на местности). По вертикальной оси откладывают абсолютные высоты. Они считываются с горизонталей по карте; для более точного построения на профиль следует наносить каждую точку, в которой линия профиля пересекает горизонталь. В случае отсутствия карты с горизонталями по вертикальной оси откладывают относительные высоты, которые замеряются на местности нивелиром или прикидываются на глаз. По горизонтальной оси откладывают в масштабе (он обычно совпадает с масштабом карты или плана) расстояния между точками. Вертикальный масштаб берут обычно в 5-10 раз крупнее горизонтального. Под линией профиля обозначают элемент формы рельефа, тип горных пород, слагающих поверхностные слои, тип почвы, тип растительности. Для этого привлекают материалы предыдущих  работ на местности.

На линии профиля условными значками показывают растительность. Можно обозначать растительность так, как это принято на планах местности (см. учебник 6 класса). Или использовать определенную гамму цветов:

фиолетовый - темнохвойные леса,

коричневый - сосновые,

бирюзовый - березовые,

серо-зеленый  - хвойно-широколиственные леса,

темно-зеленый - широколиственные леса,

голубой - болота,

бледно - зеленый - пойменные луга,

желтый - пашня,

оранжевый - другие сельскохозяйственные угодья.

Под чертежом профиля дают маршрутное описание смены природных комплексов с указанием причин (естественные или вызванные деятельностью человека). Именно здесь должны быть выводы о причинно-следственных связях между компонентами природных комплексов  ( см.рис.2 ).

• Оформление отчетных материалов.

В результате работы должны быть представлены полевые дневники, где описаны различные природные комплексы и как они сменяют друг друга, карта или план местности с нанесенными на нее линией профиля и описанными точками, комплексный профиль с маршрутным описанием природных комплексов.

• Пример описания.

Спускаясь с вершины горы, линия проходит через горелые и сухостойные леса. Затем через полосу кустарника вступает в смешанный лес. Здесь преобладают сосна и береза. Под ними формируются дерново-подзолистые почвы. После леса линия профиля спускается вниз в долину реки Голубая. Вокруг реки располагаются пойменные и низинные луга, ниже по течению реки распространены болота. Почвы здесь глеевые пойменных лугов. Далее линия поднимается вверх от реки, пересекает линию связи, и останавливается на 150-й горизонтали на склоне холма.

Масштаб горизонтальный: 1: 5000, масштаб вертикальный; 1: 200                                 Рисунок 2. 

Воздействие хозяйственной деятельности человека

на местные природные комплексы (9 класс).

Тема: Изучение воздействия хозяйственной деятельности человека на рельеф.

• Что надо вспомнить

• Что такое рельеф,
• формы рельефа,
• рельефообразующие процессы и основные типы форм рельефа, ими создаваемые,
• естественные и искусственные (антропогенные) формы рельефа.

• Приборы и материалы

Лопата, геологический молоток, рулетка, угломер (эклиметр), простейший нивелир, полевой дневник, план или карта изучаемой местности.

• Цель работы

Оценить степень измененности человеком рельефа типичных природных комплексов.

• Задачи работы

Составить описания антропогенных форм рельефа, составить картосхему антропогенной измененности рельефа.

Подготовительный этап.

Известно, что рельеф создается при взаимодействии эндогенных и экзогенных сил Земли. Но с момента превращения человечества, по выражению В. И. Вернадского, в «геологическую силу в биосфере», рельеф земной поверхности существенно преобразуется в ходе хозяйственной деятельности человека.

Можно говорить о новом явлении - геотехноморфогенезе (термин Л. Л. Розанова) - едином целостном процессе изменений и преобразований твердой земной поверхности техногенными (антропогенными) и природными (эндогенными и экзогенными) силами. В результате исторического процесса геотехноморфогенеза возникает новое понимание современного рельефа как совокупности первичных (природных) и вторичных (измененных, новообразованных, искусственных) форм рельефа, а также рельефоидов (инженерных сооружений, в том числе домов, заводов и т. д.). Таким образом, все процессы и формы рельефа, возникшие при участии человека, можно разделить на техногенные - возникшие или протекающие при непосредственном участии человека, и техноплагенные (от латинского plaga - толчок) - стихийно создающиеся или развивающиеся за счет природных сил, спровоцированные человеком.

• Информация для учителя

Предлагается два варианта выполнения работы.

Первый предусматривает наличие крупномасштабного плана исследуемой территории, составленного самими учащимися в ходе предыдущих работ на местности. Используя навыки, полученные на предыдущих практикумах, они подробно описывают на местности выбранную антропогенную форму рельефа.

Второй вариант основан на работе со среднемасштабной картой района. Он предусматривает изучение большей по площади территории. Наличие навыков по предыдущим практикумам не обязательно.

Порядок выполнения работы.

• Первый вариант. Нужно обойти исследуемую территорию с крупномасштабной картой или планом и нанести в условных знаках (рис. 3) техногенные формы и элементы рельефа.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ФОРМ РЕЛЬЕФА.

1. карьер                                             6. дамбы, насыпи

2. выемки песка                                7. вскрышные работы

3. выемки гравия                              8. участки заселения

4. проседания                                    9. сильно преобразованная поверхность

над выработками

5. горная выработка, шахта

                                                                                                                            Рисунок 3.

Пересчитать формы рельефа, созданные различными техногенными силами. Выделить наиболее распространенные по размерам и по занимаемой площади формы рельефа.

Описать по плану наиболее типичную для вашей местности форму рельефа. Сделать вывод о степени измененности рельефа вашей местности хозяйственной деятельностью человека.

• Второй вариант. Учащимся нужно разделиться на группы и со среднемасштабной топографической картой обойти территорию. За каждой из групп закреплен свой квадрат карты. Нанести в условных знаках (рис. 3) техногенные рельефа, описывая и классифицируя их. На основании составленной карты и описаний в полевом дневнике подсчитывается количество форм разного происхождения и выделяются преобладающие по размерам и занимаемой площади. В заключение необходимо сделать вывод о степени измененности рельефа местных природных комплексов.

В обоих вариантах выводы составляются по плану:

• Указать наиболее распространенные по размерам и площади антропогенные формы  рельефа, с учетом классификации в приложении 2.
• Описать те виды хозяйственной деятельности, которые привели к появлению таких форм.
• По картам или плану примерно определить процент земной поверхности, измененной человеком.

• Указать, насколько сильно это сказывается на других компонентах и на естественных природных комплексах в целом.

Оформление отчетных материалов

• Крупномасштабная карта или план с нанесенными в условных знаках техногенными формами рельефа;
• описание типичной техногенной формы рельефа в полевых дневниках; выводы о степени измененности рельефа местности;
• количественная информация о различных видах техногенных форм, в том числе и на единицу площади (количество форм на км2).

Тема : Изучение воздействия хозяйственной деятельности человека на водные объекты.

• Что надо вспомнить

• Роль воды в природном комплексе и хозяйственной деятельности человека,
• что относится к водам суши,
• виды загрязнения поверхностных и подземных вод,
• проблема снабжения питьевой водой, оценка качества питьевой воды.

• Приборы и материалы

Полевые дневники, карта или план местности, термометр, индикаторная бумага или рН-метр, серная кислота (30% -ный раствор), перманганат калия (0,01н. раствор), хлорид бария (10%-ный раствор), соляная кислота (25%-ный раствор), нитрат серебра (10%-ный раствор), химические пробирки, колбы 500 мл, мерный цилиндр.

• Цель работы

Оценить качество поверхностных вод, степень и источники загрязнения их промышленными и иными выбросами.

• Задачи работы

Оценить с помощью физико-химических методов содержание в воде наиболее распространенных загрязнителей природно-антропогенного происхождения, соотнести эти значения с предельно допустимыми концентрациями (ПДК)

• Подготовительный этап.

«Вода — это кровь ландшафта», — сказал известный географ А. А. Борзов. Вода имеет огромное значение, поскольку является одним из основных «переносчиков» вещества и энергии между компонентами природных комплексов. Жизнь и хозяйственная деятельность человека во многом зависят от количества и качества воды в том или ином регионе. Качество воды для тех или иных целей оценивается через систему ПДК (предельно допустимых концентраций) веществ как природного происхождения, так и привнесенных человеком. Для оценки содержания веществ в воде используется экспресс-метод сравнительной колориметрии (от английского colour — цвет). Суть метода заключается в сравнении цвета пробы с добавленным к ней реактивом со шкалой эталонов. Эталоны могут быть представлены в разном виде: это могут быть нанесенные на бумагу определенная цветовая гамма, заранее приготовленные пробирки с определяемым загрязнителем и добавленным реактивом или просто качественное описание.

• В данной работе обязательно определить следующие показатели:

а)         температуру воды;

б)         прозрачность воды;

в)        запах воды;

г)          содержание органических веществ в воде (окисляемость воды);

д          наличие сульфатов;

е)        наличие хлоридов.

• Информация для учителя:

Все анализы позволяет выполнить стандартно оснащенный школьный кабинет химии. Для большей эффективности при проведении практикума и усвоении учащимися межпредметных связей имеет смысл проводить эту работу вместе с учителем химии.

При наличии дополнительного оборудования и реактивов можно расширить набор определяемых показателей:

а) наличие взвешенных нерастворимых веществ;

б) определение жесткости воды;

в) наличие нитратов.

Порядок выполнения работы.

Для получения наиболее полной информации о качестве пресных вод местных природных комплексов стоит наметить несколько (3 - 4) источников воды различного типа (например, река, родник, озеро, пруд или запруда, колодец). На каждом объекте надо выбрать место для отбора проб. Оно должно быть легкодоступно, находиться вдали от дорог, мостов, сбросов сточных вод и других технических объектов.

• Отбор проб.

При отборе проб воды используют посуду из бесцветного химически стойкого стекла или полиэтилена. Посуда перед этим должна быть тщательно вымыта дистиллированной водой. При отборе проб посуду заливают полностью и закрывают крышкой так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха. На посуду прикрепляют этикетку, на которой указывают название объекта, дату и время отбора.

Между отбором пробы и ее анализом может пройти не больше 4 часов.

• Методики анализа.

• Определение температуры воды.

Измерение температуры воды можно проводить с помощью любого термометра, важно при этом достичь постоянства показания термометра. При использовании ртутного термометра необходимо хранить его в футляре, а на резервуар со ртутью надеть отрезок резиновой или силиконовой трубки. От температуры воды зависят многие параметры состояния водоемов и водотоков: содержание в воде растворенного кислорода, скорость протекания биологических и физико-химических процессов и, в конечном итоге, видовое разнообразие.

Кроме того, при изучении водотоков, протекающих по территориям промышленных агломераций, разность температуры воды на разных участках дает информацию о существующих промышленных или бытовых выбросах в реки и озера (особенно в зимний период).

• Определение прозрачности воды.

Прозрачность воды характеризует фотосинтетическую активность в водоеме. В стеклянный цилиндр (можно просто в бутылку белого прозрачного стекла) налить исследуемую воду так, чтобы высота составляла 20 см, и дать ей отстояться 25 минут.

• Оценивают прозрачность по следующим характеристикам:

а) вода сильно мутная;

б) слабопрозрачная (слегка мутная);

в) прозрачная;

г) очень прозрачная.

• Определение запаха воды.

Наливают в колбу воду, плотно закрывают пробкой и оставляют на несколько часов. Затем открывают и нюхают. Запах может быть землистый, сероводородный, гнилостный, болотный, аммиачный, резиновый, хлорный и др.

• Оценивают запах по следующей шкале:

1 балл - нет запаха, 2 балла - чуть заметный запах, 3 балла - устойчивый (вода для питья непригодна),

4 балла - сильный запах.

• Определение окисляемости воды.

Данный показатель дает возможность судить о количестве органических веществ в воде. Органика окисляется в воде, в результате вода обедняется кислородом, кроме того, на субстрате начинают развиваться синезеленые и красно-коричневые водоросли.

Для ориентировочного определения окисляемости налейте в пробирку 10 мл воды (предварительно отфильтрованной), добавьте 0,5мл 30%-ной серной кислоты и 1 мл 0,01%-ного раствора перманганата калия. Смесь перемешайте и оставьте на 20 минут при температуре 20 °С или на 40 минут при температуре 10 °С.

Если после этого раствор остался ярко-розовым, то окисляемость кислорода примерно 1 мг/л, лилово-розовым - 2 мг/л, слабо-лилово-розовым 4, бледно-лилово-розовым - 6,  бледно-розовым - 8,  розово-желтым - 12, желтым - 16 мг/л и выше.

Предельно допустимая величина окисляемости кислорода - 15-20 мг/л зимой и 20-30 - летом.

• Экспресс-метод определения сульфатов в воде.

В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, добавляют три капли 10% -ного раствора хлорида бария и три капли 25% -ного раствора соляной кислоты. Пробирку не взбалтывают. По объему выпавшего осадка оценивают содержание сульфатов:

слабая муть через несколько минут -1-10 мг/л;

слабая муть сразу -10-100 мг/л;

сильная муть -100-150 мг/л;

большой осадок, который сразу садится на дно, - 500 мг/л.

ПДК для сульфатов - 500 мг/л.

Содержание сульфатов в водах обусловлено естественным выщелачиванием горных пород. В водоемах северной и центральной части России содержание сульфатов небольшое, в южных же районах воды более минерализованы. Сульфаты в большом количестве попадают и со сточными водами.

• Экспресс-метод определения хлоридов в воде.

К 5 мл исследуемой воды добавляют 2—3 капли 30% -ной азотной кислоты и три капли 10% -ного раствора нитрата серебра.

Слабая муть указывает на содержание хлоридов 1—10 мг/л; сильная муть – 10-50 мг/л; хлопья, оседающие не сразу - 50-100 мг/л; большой объемистый осадок - более 100 мг/л.

ПДК для хлоридов в воде питьевого водоснабжения составляет 350 мг/л.

Содержание хлоридов в водах также обусловлено естественным выщелачиванием горных пород. Водоемы северной и центральной части России содержат небольшое количество хлоридов (не более 10—15 мг/л), в южных же районах воды более минерализованы. Большое количество хлоридов поступает со сточными водами.

• Дополнительные анализы.

• Определение взвешенных нерастворенных веществ.

Оборудование: воронки химические, фильтры обеззоленные бумажные, аналитические весы

(точность взвешивания 0,1 мг), электроплитка, мерный цилиндр.

Чистый фильтр взвешивают на весах. С помощью мерного цилиндра определяют объем пробы. Затем фильтр складывают вчетверо, отгибают и помещают в воронку, слегка смоченную дистиллированной водой, чтобы фильтр прилип к ней. Воронку вставляют в банку. Затем маленькой струйкой наливают в фильтр исследуемую воду. По мере фильтрации добавляют воду, стараясь самую мутную часть слить в конце фильтрования, чтобы не забить фильтр осадком раньше времени. Профильтрованную воду оставляют для дальнейших испытаний. Фильтр снимают и высушивают на электроплитке. В сухом виде его взвешивают на весах. Масса взвесей определяется как разность масс чистого и грязного фильтра.

Мутность в мг/л вычисляется как частное от деления массы взвесей (в мг) на объем пробы (в л). При сбросе сточных вод содержание взвешенных веществ не должно повышаться более чем на 1 мг/л.

• Определение нитратов.

Оборудование: колбы на 50 мл (12—14 шт.), колба на 1 л, фарфоровые чашки (9 шт.), водяная баня. Реактивы:

1. Сегнетова соль, 30% -ный раствор.
2. Салицилат натрия, 0,5%-ный раствор. Применяют свежеприготовленным.
3. Гидроксид натрия, 10% -ный раствор.
4. Сульфат серебра, раствор. В дистиллированной воде растворяют 4,4 г сухого сульфата серебра и доводят объем до 1 л.
5. Нитрат калия.
6. Серная кислота, 1,84 г/см3.
7. Дистиллированная вода.

Ход определения.

А. Приготовление шкалы эталонов.

Растворяют 0,163 г нитрата калия (сухого) в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л. Для консервации добавляют 1 мл хлороформа. В 1 мл содержится 0,1 мг нитратов. Рабочий раствор готовят из основного, разбавив в 10 раз. В 1 мл содержится 0,01 мг нитратов.

В фарфоровые чашки вносят 0-0,2-0,5-1-15-20 мл рабочего раствора, что соответствует содержанию нитратов 0-0,002-0,005-0,01-0,15- 0,2 мг, добавляют по 1 мл 0,5% -кого салицилата натрия и выпаривают на кипящей водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 мл серной кислоты 1,84 г/см3, тщательно растирают его стеклянной палочкой и оставляют на 10 минут. Затем добавляет 5—10 мл дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл. Прибавляют 7 мл 10%-ного гидроксида натрия, доводят объем дистиллированной водой до 50 мл и перемешивают. Шкала пригодна для использования 1 месяц.

Б. Анализ.

В фарфоровую чашку помещают 10 мл исследуемой воды, добавляют 8—10 капель сегнетовой соли и 1 мл 0,5% -ного салицилата натрия и выпаривают досуха на кипящей водяной бане. После охлаждения сухой остаток обрабатывают, как указано выше. Полученный раствор сравнивают со шкалой эталонов. Если окраска колеблется между двумя эталонами, берут среднее арифметическое между ними. Если окраска окажется интенсивнее самого крайнего эталона, то определение повторяют, но исследуемую воду разбавляют в 2,4 и более раз, пока окраска не будет в пределах шкалы. Только тогда отсчет по эталону нужно будет умножить на соответствующий коэффициент разбавления.

Концентрацию нитратов (X) (в мг/л) рассчитывают по формуле: X = (А х 1000) / F; где А - содержание нитратов, найденное по шкале; V - объем воды, взятой на определение.

ПДК для нитратов - 45 мг/л.

Результаты всех анализов заносятся в итоговую таблицу.

Таблица 1.  Результаты гидрохимического опробования

После заполнения таблицы записываются выводы, в которых указывается степень загрязнения водоема и указываются предполагаемые и явные источники загрязнения.

• Оформление отчетных материалов

В результате работы у учащихся должны быть полевые дневники с краткими описаниями объектов и точек отбора проб, заполненная таблица и выводы по ней.

Тема: Изучение воздействия хозяйственной деятельности человека на местные ландшафты.

• Что надо вспомнить

• Что такое природный комплекс,
• структура природного комплекса, взаимосвязи в природном комплексе,
• виды воздействия хозяйственной деятельности человека на компоненты природных комплексов.

• Приборы и материалы

Полевые дневники, компас, карта или план изучаемой территории, отчетные материалы предыдущих работ.

• Цель работы

Оценка степени антропогенной измененности местных природных комплексов.

• Задачи работы

Описание и определение видов воздействия человека на различные компоненты ПТК, составление карты воздействий, выделение ПТК с различной антропогенной нагрузкой и измененностью.

• Подготовительный этап.

Перед выходом на маршрут нужно ознакомиться со следующей информацией:

1. По справочной и краеведческой литературе установить, какие природные комплексы существовали в вашей местности до того, как человек начал воздействовать на их структуру в процессе хозяйственной деятельности.
2. На карте или плане необходимо выделить те хозяйственные объекты,  которые загрязняют окружающую среду: заводы, электростанции, железные и автомобильные дороги, места очистки и сброса сточных вод, карьеры, отвалы горных пород и.т.д.  Для большей наглядности на карте их обозначают разными цветами или обводят цветным контуром.

Для составления такой карты целесообразно привлечь результаты предыдущих работ, особенно связанных с рельефом и поверхностными водами.

Таблица 2

Обозначения источников воздействия на различные компоненты природных комплексов

3. На составленной карте нанести линию маршрута так, чтобы он по возможности проходил через наибольшее количество выделенных объектов или в непосредственной близости от них.

• Порядок выполнения работы.

В маршрут отправляются с составленной картой, на которой нанесена линия маршрута. На местности точки описания выбирают в тех местах, где наблюдаются изменения одного или нескольких компонентов природного комплекса, связанные с антропогенным воздействием. Выбранную точку наносят на карту, в полевых дневниках записывают ее адрес.

Затем описывают характер воздействия по плану-

а) какие компоненты подверглись антропогенному изменению или воздействию;

б) продолжается ли это воздействие в момент наблюдения, если нет, то было ли оно единовременным или повторяется регулярно;

в) к каким изменениям привело указанное воздействие;

г) привели ли эти изменения к трансформации других компонентов или природного комплекса в целом.

Особое внимание следует обращать на редкие, уникальные природные комплексы, местные памятники природы.

• Обработка собранной информации.

На основании описаний по точкам на карте обозначаются природные комплексы с различными видами антропогенных воздействий. Сначала выделяются границы таких комплексов, затем они закрашиваются в различные цвета, причем косой штриховкой показывают природные комплексы, находящиеся под постоянным антропогенным влиянием (такие, как сельскохозяйственные угодья, карьеры и т. д.).

Особо выделяются созданные человеком природные комплексы (табл. 3).

Таблица 3.

Обозначения природных комплексов с различными антропогенными воздействиями

Составленная таким образом карта анализируется. По ней в процентах от общей площади территории примерно оцениваются размеры природных комплексов с различными видами антропогенного воздействия.

Указывается процент неизмененных и слабо измененных ПТК (зеленый цвет на карте). На основании таких чисел, полевых описаний воздействий и состояния неизмененных природных комплексов делается вывод об общей степени измененности местных природных комплексов.

Можно считать, что в сильной степени подверглись антропогенному воздействию те природные комплексы, 50% площади которых изменены в той или иной степени; средняя степень воздействия -30-50%; слабая -10-30% ; несущественная - меньше 10%.

Однако эти критерии нуждаются в уточнении и могут быть изменены.

• Оформление отчетных материалов

В результате работы у учащихся должны быть полевые дневники с описаниями антропогенных воздействий; карта степени измененности местных природных комплексов с нанесенными источниками воздействия; анализ карты с выводами об общей антропогенной нагрузке на исследуемую территорию.

Приложение.

Классификация техно-морфологических воздействий на рельеф

(по Л. Л. Розанову)

1. Техногенные  морфологические воздействия на земную поверхность.

Приводящие к понижению отметок рельефа

• Целесообразные.

Созидающие:

- открытая разработка месторождений полезных ископаемых;

- сооружение (устройство) котлованов, траншей, канав, дорожных и фортификационных выемок, каналов, прудов;

- создание профильных выемок взрывными работами.

Трансформирующие:

- срезка возвышенностей, уступов и других положительных форм рельефа в связи с вертикальной планировкой территорий, при жилищно-промышленном, транспортном строительстве, благоустройстве, для сельского хозяйства;

- расширение, углубление речных русел, уничтожение кос, отмелей, островов;

- сооружение прорезей на дне речных долин;

- разработка торфяных залежей.

• Нецелесообразные.
  Нежелательные:

- унос (вынос) части почвы с урожаем картофеля, корнеплодов;

- изъятие гравийно-галечного материала морских пляжей;

Негативные:

- образование воронок от взрывов в мирное и военное время, кратеров от ядерных взрывов, траншей от аварийных работ, от взрывов на действующих трубопроводах.

Приводящие к повышению отметок рельефа

• Целесообразные

Созидающие:

- постройка монументальннх объектов, гражданских, промышленных комплексов, энергетических, гидротехнических,   транспортных,   инженерно-защитных и других сооружений;

- рефулирование (намыв) искусственных террас,
стройплощадок, пляжей, островов;

- насыпка бугров, холмов и других положительных форм

Трансформирующие:

- возведение дорожных насыпей, земляных плотин, валов, дамб;

- подсыпка (насыпка) грунта в связи со строительством, благоустройством, промышленным и сельскохозяйственным освоением территорий; складирование резервного грунта;

- засыпка оврагов, балок, котлованов, западин, долин рек и ручьев и других отрицательных форм рельефа;

- накопление культурных слоев, асфальтирование, бетонирование, мощение поверхностей;

- создание бетонных «одежд» на речных откосах;

- отвалы землечерпания (выправительные сооружения) на прирусловых отмелях и отмелых частях
русла на перекатах.

• Нецелесообразные

Нежелательные:

- формирование   водохранилищ,   шлакохрани-лищ.

Негативные:

- отсыпка горных пород в отвалах, терриконах
из подземных и открытых выработок;

- создание свалок промышленных, строительных и бытовых отходов.

2. Техноплагенные морфологические воздействия на земную поверхность.

Приводящие к понижению отметок рельефа

• Нецелесообразные

Нежелательные:

- вспашка и прочие виды сельскохозяйственной обработки земель, провоцирующие плоскостную и линейную эрозию, развевание почв;

- поливы земель, способствующие ирригационной эрозии, просадкам в лёссовых массивах;

- функционирование   водохранилищ,   сопровождающееся размывом и переформированием их берегов;

- сооружение плотин, приводящее к размыву дна и берегов рек в нижнем бьефе гидроузлов;

- разработка прорези на перекате под большим углом к берегу, приводящая к его интенсивному размыву;

- создание и функционирование каналов, сопровождающиеся деформациями их откоса, оврагообразованием;

- выемка горных пород и полезных ископаемых открытым способом, приводящая к оползням, осыпям, обвалам, оплывинам, солифлюкции, промоинам, оврагам, размыву на бортах карьеров, а также к оседанию поверхности вокруг них;

- добыча нефти, природного газа, откачка воды, вызывающая оседания поверхности, возникновение карстово-суффозионных провалов;

- подземное строительство, сопровождающееся мульдами проседания, провальными воронками на поверхности;

- жилищно-промышленное   строительство,   порождающее просадки, термоусадки, солифлюкцию при оттаивании многолетнемерзлых пород, просадки в лёссах;

- статические нагрузки инженерных сооружений, отвалов горных пород, приводящие к

гравитационному уплотнению (сжатию) грунтов и оседанию поверхности;

- вывоз снега и образование «снежных свалок» (около больших городов), таяние которых

активизирует линейную эрозию, оврагообразование;

- устройство автодорог, побуждающее линейную эрозию, оврагообразование, оползни подрезанных склонов;

- строительство   бун,   молов   (задерживающих вдольбереговой поток наносов), оживляющих разрушение прибоем морских берегов;

- постройка плотин на реках, задерживающих ранее выносимый в море материал, что приводит к разрушению прибоем морских берегов.

Негативные:

- подземная добыча твердых полезных ископаемых, влекущая сдвижение пород, проседание поверхности;

- неорганизованный (незарегулированный) сброс шахтных сточных вод, порождающий линейную эрозию, оврагообразование;

- мокрые технологические процессы, утечки воды из водонесущих сетей в районах развития лёссовых пород, приводящие к просадкам поверхности, к оползням на крутых склонах;

- горячие технологические процессы в районах распространения многолетнемерзлых грунтов,
вызывающие образование термокарстовых воронок, канав, котловин, лощин, чаш протаивания под сооружениями;

- механическое сведение растительного покрова, побуждающее эрозию почв, оврагообразование;

- подрезывание склонов, приводящее к оползням на крутых откосах;

- возникшие от взрывов в военное и мирное время воронки,  способствующие развитию линейной эрозии;

- взрывные работы (горные, промышленные и другие), дающие оседание поверхности вследствие уплотнения грунтов, а также оползни, обвалы, осыпи;

- подземные   ядерные взрывы, провоцирующие землетрясения, которые вызывают трещины, провалы, обвалы, осыпи, оседание поверхности.

Приводящие к повышению отметок рельефа

• Нецелесообразные

Нежелательные:

- добыча природного газа, сопровождаемая образованием куполов выпирания, конусов выброса песка;

- орошение земель, побуждающее гидратационное набухание глинистых пород и поднятие поверхности;

- функционирование водохранилищ, сопровождающееся их заиливанием   (заносом), повышением дна рек в зоне подпора;

- отработка россыпей драгами, приводящая к переотложению аллювия, образованию дражных отвалов и других положительных форм рельефа в долинах рек;

- вырубка лесов и распашка земель, способствующие возрастанию бассейновой эрозии и обусловливающие усиление внерусловой аккумуляции, что приводит к повышению поверхности пойм, первых надпойменных террас, склонов речных долин.

Негативные:

- инфильтрация воды из искусственных водоемов, утечка воды из водонесущих сетей, подпор
грунтовых вод подземными сооружениями, приводящие к гидростатическому выпиранию грунтов.

Используемая литература:

1. Алексеев С.В. «Изучаем экологию экспериментально» - Спб.: ГУМП. – 1993;
2. Колобовский Е.Ю. «Изучаем ландшафты России» - Ярославль: Академия развития. – 2004;
3. Плавильщиков В.А. «Школьные походы в природу» - М.: Просвещение, 1954;
4. Полянский И.И. «Почва в школьном изучении» - М.Л., 1927;