Методическая разработка "Нарушение экологического равновесия гидросферы"
методическая разработка по обж (8 класс) на тему

Правительство Санкт-Петербурга

Комитет по образованию

ГБОУ дополнительного профессионального образования

(повышение квалификации) специалистов

Санкт-Петербургская академия постдипломного педагогического образования

Методическая   разработка

по  теме:

Нарушение  экологического  равновесия

гидросферы

Санкт-Петербург

2012 год

Содержание:

Стр.

Глава I.

1. Нарушение экологического равновесия гидросферы……………………………2

1. Цели

2. Задачи

3. Актуальность

2. Изменение состава гидросферы (водной среды)…………………………………3

3. Заключение………………………………………………………………………...18

Глава II.

4. Методика преподавания. Тема урока «Нарушение экологического равновесия гидросферы». (Обобщение и систематизирование знаний учащихся о гидросфере в игровой форме для учащихся 8-х классов)……….….…………...20

Список литературы…………………………………………………………………24

Приложения………………………………………………………………………….25

Нарушение экологического равновесия гидросферы

Цели:

• сформировать представление о гидросфере, выяснить ее состав;
• сформировать представление о мировом круговороте воды;
• раскрыть значение воды в природе и жизни людей.

Задачи:

• выявить универсальную ценность воды на планете Земля;
• раскрыть значимость гидросферы (водной среды);
• ориентировать учащихся на необходимость охраны гидросферы.

Актуальность

     Вода и жизнь – понятия неразделимые. Поэтому работа по данной теме может быть огромной, включающей все возможные проблемы. Я же рассматриваю лишь некоторые из них, особенно актуальные.

     Загрязнение атмосферы, принявшие крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды – важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

Изменение состава гидросферы (водной среды)

     Вода занимает особое место в жизни всех живых существ на Земле. Без нее жизнь невозможна. Она входит в состав любого организма, от одноклеточного до высокоорганизованного. Тело взрослого человека примерно на 65% состоит из воды, а кровь и лимфа — более чем на 90%.

     На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

     Какая у нас вода?

     Известны три агрегатных состояния воды: жидкое, твердое и газообразное. Особое значение для жизнедеятельности человека имеет жидкая форма воды. Абсолютно чистая в химическом отношении вода (т. е. без каких-либо примесей химических веществ и взвешенных частиц) в природе не встречается. Проходя через атмосферу, вода и снег поглощают из нее химические вещества, пылевые частицы и микроорганизмы. Оседая на поверхности Земли, вода стекает в различные водоемы: реки, озера, моря. На своем пути она дополнительно вбирает в себя различные вещества. Получается своеобразный химический раствор, состав которого очень сложен.

     Водой покрыто более 71% всей поверхности Земли. Однако большая ее часть сосредоточена в океанах и морях. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. Она содержит значительное количество минеральных солей и других веществ и без соответствующей очистки мало пригодна для использования в производстве, сельском хозяйстве и в быту. Мы даже называем пресной воду с содержанием растворенных солей до 1г. на литр. Откуда же берется и почему никогда не иссякает этот мировой родник пресной воды?

     Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды.

     Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

     Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод – 85% – сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10-12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

     Для человека важны физико-химические качества воды: мутность, цветность (окраска), запах и вкус. Они определяют ее органолептические свойства (от слова «орган» и греческого leptikos — выбирающий), т. е. свойства, которые выявляются и оцениваются при помощи органов чувств.

     Доброкачественная питьевая вода должна отвечать всем требованиям органолептики. Она должна быть прозрачной, бесцветной, без запаха, иметь приятный вкус и не содержать микроорганизмов, вызывающих инфекционные заболевания. Наиболее благоприятная температура питьевой воды 7—12°С.

     Пресная вода — это вода рек и озер. Ее не так много, и распределена она неравномерно: есть территории, где воды достаточно, а в некоторых местностях ее не хватает. В России особого недостатка воды нет, однако это не означает, что ее можно использовать бесконтрольно: естественные запасы воды не безграничны.

     Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

     Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь  1км очищенной сточной воды "портит" 10км речной воды, а не очищенной – в 3-5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

     Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

     Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни, и составляет от 3 до 700л в сутки на одного человека.

     Вода в организме любого биологического существа выполняет очень много функций: в ней растворяются химические вещества, которые оно получает из пищи; в воде проходят все известные биологические реакции; испаряясь через легкие и кожу, она регулирует тепловой режим; с водой выводятся вредные вещества. Без воды невозможно приготовить пищу, ее используют для водных процедур и уборки территории и помещений.

     Главные потребители пресной воды — население, промышленность и сельское хозяйство.

     Вследствие антропогенного воздействия природная вода также обычно загрязнена различными веществами. Можно выделить следующие проявления и причины ухудшения качества природных вод под влиянием хозяйственной деятельности людей:

• загрязнение пресных вод серной и азотной кислотами из атмосферы, увеличение содержания в них сульфатов и нитратов;
• увеличение содержания кальция, магния, кремния в подземных и речных водах вследствие вымывания и растворения этих веществ подкисленными дождевыми водами;
• увеличение содержания тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка;
• увеличение содержания в поверхностных и подземных водах солей в результате их поступления со сточными водами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов;
• увеличение содержания органических соединений, прежде всего биологически стойких (пестицидов, продуктов их распада и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ);
• уменьшение содержания кислорода, прежде всего в результате увеличившегося расхода воды на окислительные процессы;
• уменьшение содержания прозрачности воды в водоемах (в загрязненных водах размножаются вирусы и бактерии — возбудители инфекционных заболеваний);
• загрязнение радиоактивными изотопами.

     Развитие промышленности и расширение сельскохозяйственной деятельности, увеличивающие загрязнение воды рек и озер химическими отходами, сделали очень острой проблему сохранения водных ресурсов и организации контроля за их использованием и очисткой.

     В течение последних десятилетий создано огромное количество водохранилищ, в результате чего оказались затопленными плодородные земли. Из-за регулирования стоков рек уменьшилась скорость их течения (в Волге — в 12 раз, в Москве-реке — в 16 раз и т. д.). Следствием этого стало зарастание мелководий. Строительством дамбы на р. Неве защитили Санкт-Петербург от наводнений, вызываемых нагонными ветрами, но при этом возникла острая проблема питьевой воды. Перераспределение значительной части речных стоков привело к возникновению многих других экологических проблем.

На качество воды, ее состав и свойства негативно влияют сточные воды.

     Сточные воды — это воды, использованные на хозяйственные, технические или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения промышленных осадков или поливки улиц.

     Они представляют особую опасность для здоровья населения, так как, кроме прочего, часто являются источником распространения тяжелых инфекционных заболеваний (брюшного тифа, холеры, дизентерии, болезни Боткина, полиомиелита и др.). Помимо опасных микроорганизмов такая вода может содержать яйца и личинки глистов.

     Сточные воды подразделяют на бытовые, атмосферные, или ливневые, и производственные.

     Бытовые сточные воды образуются в результате жизнедеятельности человека, имеют сравнительно постоянный состав, содержат около 60% органических и около 40% минеральных веществ и обычно направляются на городские (районные) станции очистки.

     Атмосферные сточные воды образуются в результате стока осадков с тех или иных территорий непосредственно в водные объекты или в системы ливневой канализации. Состав этих вод может быть чрезвычайно разнообразным. В них могут присутствовать твердые частицы (песок, камень, стружка, пыль, сажа, остатки растений и пр.), нефтепродукты (масла, бензин, керосин и пр.), удобрения и др. В некоторых водотоках атмосферные сточные воды составляют около 30% и более всех поступающих в них сточных вод.

     Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в различных технологических процессах. При этом около 90% забранной на производственные нужды воды возвращается обратно в водоемы с различной степенью загрязнения. Основные загрязняющие вещества — механические взвеси (песок, окалина, металлическая стружка, пыль, флюсы, волокна хлопчатника и пр.), минеральные масла и другие нефтепродукты, неорганические кислоты и их соли, щелочи и неорганические соли тяжелых металлов.

     Уровень загрязнения воды ежегодно увеличивается. Из года в год специалисты отмечают отрицательную динамику санитарного состояния водных объектов в местах питьевых водозаборов. Все большее количество проб из числа исследованных не отвечает гигиеническим нормам по санитарно-химическим и микробиологическим показателям.

     Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общая величина речного стока составляет 46 тыс. км воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает до      2 млн. т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно, переносится через атмосферу.

     Среди веществ, загрязняющих подземные воды, преобладают нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.

     Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти – углеводороды (до 98%) –  подразделяются на 4 класса:

а) Парафины  –  (до 90% от общего состава) – устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины  –  (30 - 60% от общего состава) – насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды  –  (20 - 40% от общего состава) –  ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

г) Олефины (алкены)  –  (до 10% от общего состава) – ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

     Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. От 2 до 4% водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962 – 1979 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние года, начиная с 1964 года, пробурено более 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

     Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности, которая  вначале может составлять несколько сантиметров.

     В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Такая пленка полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую  –  "нефть в воде"  –  и обратную  –  "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодны для употребления в пищу из-за неприятного запаха и вкуса.

     Все компоненты нефти – токсичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, которые вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы, например бензпирен. Сейчас получены многочисленные доказательства наличия мутагенных эффектов загрязненной морской среды. Бензпирен активно циркулирует по морским пищевым цепочкам и попадает в пищу людей.

      Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды, играющем особенно важную роль для различных сторон жизни океана. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Претерпевают изменения процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, меняется отражательная способность (альбедо).

     К неорганическим и органическим веществам также относятся соединения тяжелых металлов (это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора.), нефтепродукты, пестициды (ядохимикаты), синтетические детергенты (моющие средства), фенолы. Они поступают в водоемы с отходами промышленности, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Многие из них в водной среде либо вообще не разлагаются, либо разлагаются очень медленно и способны накапливаться в пищевых цепочках. Увеличение донных осадков относится к одному из гидрологических последствий урбанизации. Их количество в реках и водоемах постоянно возрастает из-за эрозии почв в результате неправильного ведения сельского хозяйства, сведения лесов, а также зарегулированности речного стока. Это явление приводит к нарушению экологического равновесия в водных системах, пагубно действует на донные организмы.

     Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:

• инсектициды  –  для борьбы с вредными насекомыми;
• фунгициды и бактерициды  –  для борьбы с бактериальными болезнями растений;
• гербициды  –  против сорных растений.

     Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы:

• хлорорганические
• фосфорорганические
• карбонаты.

     Хлорорганические инсектициды получаются путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ (дуст) и его производные. Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к разрушению под воздействием факторов внешней среды. В водной среде часто встречаются производные ДДТ. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания, твердых отходах на свалках.

     К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон РН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять РН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0. Тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале РН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2015 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженная японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Минамата.

     Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.

     По своему токсичному действию в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или в моллюсках соединения метилированной ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей. Вспомним хотя бы печально известную болезнь "минамато", получившую название от японского залива, где так резко проявилось отравление местных жителей ртутью. Она унесла немало жизней и подорвала здоровье многим людям, употреблявшим в пищу морские продукты из этого залива, на дне которого накопилось немало ртути от отходов близлежащего комбината.

     Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и самым пагубным образом влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т.е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воде, меняются в широких пределах – от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организмов. Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных, планктонных и других организмах.

     Масштабы загрязнения продуктов морей и океанов так велики, что во многих странах установлены санитарные нормы на содержание в них тех или других вредных веществ. Интересно отметить, что при концентрации ртути в воде, только в 10 раз больше ее естественного содержания, загрязнение устриц уже превышает норму, установленную в некоторых странах. Это показывает, как близок тот предел загрязнения морей, который нельзя переступить без вредных последствий для жизни и здоровья людей.

     Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток.

     В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал,  –  на 11–20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю  –  на 23%, к Аральскому  –  на 33%. Уровень Арала упал на 12,5м.

     Ограниченные и даже скудные во многих странах запасы пресных вод значительно сокращаются из-за загрязнения. Обычно загрязняющие вещества разделяют на несколько классов в зависимости от их природы, химического строения и происхождения.

     Органические материалы поступают из бытовых, сельскохозяйственных или промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно и количество отходов невелико, то аэробные бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные остатки. В противном случае деятельность аэробных бактерий подавляется, содержание кислорода резко падает, развиваются процессы гниения при содержании кислорода в воде ниже 5 мг на 1литр, а в районах нереста  –  ниже     7 мг многие виды рыб погибают.

     Болезнетворные микроорганизмы и вирусы содержатся в плохо обработанных или совсем не обработанных канализационных стоках населенных пунктов и животноводческих ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают различные эпидемии, такие, как вспышки сальмонеллиоза, гастроэнтерита, гепатита и др. В развитых странах в настоящее время распространение эпидемий через общественное водоснабжение происходит редко. Могут быть заражены пищевые продукты, например овощи, выращиваемые на полях, которые удобряются шламами после очистки  бытовых сточных вод (от нем. Schlamme – буквально грязь). Водные беспозвоночные, например устрицы или другие моллюски, из зараженных водоемов служили часто причиной вспышек брюшного тифа. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека, но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

     Питательные элементы, главным образом соединения азота и фосфора, поступают в водоемы с бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Увеличение содержания нитритов и нитратов в поверхностных и подземных водах ведет к загрязнению питьевой воды и к развитию некоторых заболеваний, а рост этих веществ в водоемах вызывает их усиленную эвтрофикацию (увеличение запасов биогенных и органических веществ, из-за чего бурно развиваются планктон и водоросли, поглощая весь кислород в воде).

     Например, чрезвычайная экологическая ситуация в результате необдуманных действий людей сложилась в районе Аральского моря. Воду рек Амударьи и Сырдарьи, питающих Аральское море, стали чрезмерно использовать для орошения засушливых районов Средней Азии. В итоге нарушился естественный водный баланс моря, оно стало мелеть, площадь его сильно уменьшилась, вода отступила на десятки километров. Вместо дышащей свежестью поверхности моря, десятков рыболовецких предприятий, сотен больших и малых судов, бороздящих моря, растущих населенных пунктов люди получили песчаные и солевые бури, болезни, ржавеющие на дне отступившего моря останки судов, умирающие города и посёлки. В этой ситуации можно говорить о кризисе или даже о гибели экосистемы Аральского моря. Некогда благодатный район, дававший большое количество рыбы, возможность жить и трудиться десяткам тысяч людей, превратился в район экологического бедствия.

     Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. Многие обитатели рек, озер или водохранилищ гибнут, развитие других подавляется.

     Еще несколько десятилетий назад загрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно чистой природной среде. Сейчас картина изменилась, образовались сплошные массивы загрязненных территорий.

     Ухудшается состояние поверхностных вод. В России природные воды оказались наиболее подверженными деградации, так как в них поступает огромное количество загрязняющих веществ от промышленных и сельскохозяйственных комплексов, расположенных в верховьях и среднем течении больших рек.

     Важным показателем нарушения состояния экосистем является изменение числа высших таксонов – рыб. Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом. Растет биомасса микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морских водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого типа. В Каспийском, Черном, Балтийском морях за последние 10-20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз. В Японском море сущим бедствием стали "красные приливы", следствие эвтрофикации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли, а затем исчезает кислород в воде, гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.

     Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.

     Каким можно ожидать ближайшее будущее для Мирового океана, для важнейших морей?

     В целом для Мирового океана ожидается на ближайшие 20 – 25 лет рост его загрязнения в 1,5 – 3 раза. Соответственно этому будет ухудшаться и экологическая ситуация. Концентрации многих токсических веществ могут достигнуть порогового уровня, затем наступит деградация естественной экосистемы. Ожидается, что первичная биологическая продукция океана может понизиться в ряде крупных районов на 20 – 30% по сравнению с нынешней.

     Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.

     Вода — один из самых важных элементов среды обитания человека. Ее значение в нашей жизни невозможно  переоценить. Самоочищение же воды происходит очень медленно и трудно. Вот почему сохранение естественных источников воды в первозданном виде, защита их от всевозможного загрязнения — одна из приоритетных задач экологии в наше время. Задача эта имеет прямое отношение к выживанию человека.

Заключение.

     Вода – один из самых важных элементов среды обитания человека. Ее значение в нашей жизни невозможно переоценить.

     Еще два – три десятилетия тому назад количество источников воды и качество воды было вполне достаточным для нормального обеспечения населения. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. В связи с бурным ростом промышленного и жилищного строительства воды стало не хватать, а ее качество резко упало.

     Сокращение водных ресурсов определяется тремя основными причинами:

• истощение водных ресурсов из-за влияния человека на биосферу
• резкое возрастание потребности в воде
• массированное загрязнение водных источников.

     Загрязнение воды приводит к тому, что в ней гибнут живые организмы и, прежде всего, рыба. Эту воду нельзя применять в пищу без особой очистки. Источником естественного загрязнения являются паводки, размыв берегов, загрязнение атмосферными осадками. Но больше всего вред источникам воды наносит сам человек. В реки, озера, водоемы выбрасываются вредные отходы промышленности, бытовой мусор и фекальные воды, удобрения, навоз, нефтепродукты, тяжелые металлы и многое другое. Главный загрязнитель – промышленные сточные воды, отходы и сбросы. В отдельных районах России (Урал, Кузбасс, Красноярск, города на Волге) они составляют до 70 – 800/0. Самые неблагополучные в этом смысле предприятия химии, нефтехимии, нефтепереработки, целлюлозно-бумажной отрасли. Еще одним серьезным загрязнителем является сельское хозяйство: в воду попадают химикаты, применяемые для подкормки растений, борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, удобрения.

     По характеру загрязнение может быть различным, но в любом случае это приводит к обеднению флоры и фауны.

     Самоочищение же воды происходит очень медленно и трудно. Вот почему сохранение естественных источников воды в первозданном виде, защита их от всевозможного загрязнения – одна из приоритетных задач экологии в наше время.

     Надо помнить, что загрязнение источников питьевой воды, ухудшение ее качества представляет большую опасность для здоровья населения, нередко является причиной возникновения инфекционных заболеваний.

     Охрана природы – задача нашего века, проблема, ставшая социальной и актуальной в современном мире. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы еще успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

     Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надежные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработаем новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.

II. Методика преподавания

Тема урока:

Нарушение экологического равновесия гидросферы

(Обобщение и систематизирование знаний учащихся о гидросфере

в игровой форме для учащихся 8-х классов)

Цели:

• сформировать представление о гидросфере, выяснить ее состав;
• сформировать представление о мировом круговороте воды;
• обобщить и систематизировать знания учащихся о гидросфере;
• раскрыть значение воды в природе и жизни людей.

Задачи:

• продолжить формирование приемов учебной работы в группах;
• выявить универсальную ценность воды на планете Земля;
• раскрыть значимость гидросферы (водной среды);
• ориентировать учащихся на необходимость охраны гидросферы и проиллюстрировать последствия воздействия человека на природу.

Оборудование:

• физическая карта России;
• экран, проектор;
• доклады учащихся об обитателях гидросферы;
• карточки с заданиями;
• таблицы;
• жетоны.

Ход урока:

   I.   Объявление темы и цели урока, представление команд, объяснение правил проведения игры.

     Сегодня мы совершим путешествие по гидросфере и узнаем, какое значение имеет гидросфера для обитателей нашей планеты.

     Ученики класса разбиваются на команды, которые придумывают название и атрибуты своим командам. Так как гидросфера разноцветная, то и названия должны включать цвет.

     Капитаны команд отвечают за качество подготовки участников и распределяют очередность ответов между ними. За каждый правильный ответ команда получает жетон. Чья команда набирает большее количество жетонов, выигрывает.

1 конкурс – «Викторина»

1. Что такое «гидросфера»?
2. Перечислите части гидросферы (работа с таблицей).

Каждой команде раздаются таблицы, которые они должны заполнить.

3. Изменения гидросферы – …?
4. Где соленость воды наиболее высокая, а где – наиболее низкая? Каковы причины ее изменения?
5. Каспийское… – это что?
6. Описать мировой круговорот воды.
7. Что такое «морена»?
8. Почему цунами не опасны в открытом океане?
9. Дать определение понятию «река».
10. Перечислите основные свойства воды.
11. Назовите виды ледников.
12. Что такое «Гольфстрим»?
13. Каковы причины возникновения волн?
14. Чем материк отличается от острова?
15. Что такое «соленость»?
16. Почему бессточное озеро может стать соленым?
17. Что такое «айсберг»?
18. Что такое сточные воды?
19. Причины ухудшения качества воды?
20. Антропогенные изменения – что это?
21. Чем страшна пленка нефти толщиной всего в одну молекулу на поверхности океана?

2 конкурс – «Пять подсказок»

     Ответы на задания этого конкурса требуют от учащихся сообразительности, эрудиции, умения логически мыслить и рассуждать. Предлагаю угадать объект с помощью подсказок. Всего подсказок пять, и я зачитываю их по очереди. Ответы принимаю после каждой подсказки. Если команда правильно ответила после первой подсказки, она получает 5 баллов, после второй – 4 балла, после третьей – 3 балла, после четвертой – 2 балла, после пятой – 1 балл.

• 1-я подсказка – это озеро расположено в Европе.
• 2-я подсказка – это прекрасное ледниково-тектоническое озеро.
• 3-я подсказка – в годы Великой Отечественной войны его называли «дорогой жизни».
• 4-я подсказка – оно находится на северо-западе Восточно-Европейской равнины.
• 5-я подсказка – рядом с ним расположено Чудское озеро.

(Ответ: Ладожское озеро.)

3 конкурс – «Ассоциации»

     Командам необходимо угадать слово, используя логический ряд и пояснить ход своих рассуждений. Задания данного типа способствуют развитию мышления, учат детей находить взаимосвязи между различными объектами и процессами, а также очень нравятся детям.

1. Землетрясение, волна, скорость, опасность, разрушения. (Цунами)
2. Испарение, облака, осадки, река, море. (Мировой круговорот воды)
3. Ветер, вода, бутылка, письмо. (Течение)
4. Горы, высота, уступ, вода, грохот, зрелище. (Водопад)
5. Ливневые, атмосферные, бытовые, представляют особую опасность для здоровья населения. (Сточные воды)
6. Океан, корабль, лед, гора, опасность. (Айсберг)
7. Самоочищение, загрязнение, жизнь. (Вода)

4 конкурс – «Кроссворды»

     Команды обмениваются кроссвордами, которые подготовили дома по данной теме.

5 конкурс – «Плакаты по теме урока»

     Защита плакатов по теме «Нарушение экологического равновесия гидросферы» капитанами команд.

   II.   В конце урока подводятся итоги и выставляются оценки.

Список литературы:

1. В.И. Артамонов «Растения и чистота природной среды», – М.: Наука, 1986г.
2. С.Н. Вангородский, М.И. Кузнецов, В.Н. Латчук, В.В. Марков «Основы безопасности жизнедеятельности», 8кл.: учебник для общеобразовательн. учреждений – М.: Дрофа, 2010г.
3. Джон Куллини «Леса Моря», – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1981г.
4. Ю.А. Израэль, Ф.Я.Ровинский «Берегите биосферу», – М.: Педагогика, 1987г.
5. А.Н. Павлов «Пространственно-временная структура гидросферы». Монография, – СПб.: РГГМУ, 2007г.
6. В.В. Плотников «На перекрестках ЭКОЛОГИИ», – М.: Мысль, 1985г.
7. Ю.А. Хотунцев «Человек, технология, окружающая среда», – М.: Устойчивый мир, 2001г.

Приложения:

Водные ресурсы

Сточные воды

Очистные сооружения