Исследовательская работа "Чистый воздух"

Чистый воздух

Исследовательская работа для учеников 7 класса

Оглавление

Введение. Актуальность экологической проблемы на Земле становится во главу угла, так как по последним данным учёных через 50 лет на Земле не останется ни одного здорового человека, если люди не задумаются о чистоте окружающей среды.

1. Что такое атмосфера. Свойства воздуха.

2. Эволюция атмосферы Земли.

3. Антропогенные загрязнители атмосферы.

4. Масштабы экологического загрязнения планеты. Как сохранить воздух чистым.

5. Из истории курения.

6. Заключение.

Введение

В начале учебного года в нашей школе проходил цикл классных часов по здоровому образу жизни. Мне было дано задание подготовить сообщение о вреде курения. Посмотрев в Интернете предложенные материалы, почитав журналы о здоровье и по экологии, я заинтересовалась проблемой курильщиков, так как большинство взрослых мужчин среди моих родственников курят. Изученные материалы повергли меня в шок, насколько эта привычка вредна для здоровья, я предполагала, но открыла для себя много нового. Тем более на уроках физики, химии, биологии часто затрагиваются проблемы чистоты окружающей среды. Я решила доказать сверстникам, что курение вредит не только их здоровью, но и окружающей среде. Обратившись к педагогам, я получила консультации по способам определения чистоты воздуха. Проведя некоторые опыты и наблюдения, я собрала необходимый материал, с которым выступила перед одноклассниками. Результат превзошёл мои ожидания, и я решила продолжить работу по этой проблеме. Так я собрала материал для выступления на конференции. Тема моего выступления « Чистый воздух».

Да будет чудо из чудес:

Голубая гладь озёр

И чистота небес!
Что такое атмосфера. Свойства воздуха

Древние греки думали, что окружающий нас воздух – это испарившаяся вода, поэтому назвали оболочку, окружающую Землю, атмосферой. Наша атмосфера имеет толщину 1000 км. Атмосфера оказывает давление на поверхность Земли и на все тела, расположенные в атмосфере. Э. Торричелли сказал: «Мы живём на дне воздушного океана». Атмосфера - очень тонкая прослойка газов и мелких твёрдых частиц, которые окружают Землю. Атмосфера не имеет национальных границ. А это значит, что на воздух в одном регионе могут оказывать сильное влияние действия, предпринимаемые в другом. Из чего же состоит воздух? Что такое воздух? То, чем мы дышим? Стихия? Ветер? Нечто однородное? Сложное соединение?

Давайте вспомним, как было доказано, что воздух- это смесь газов. А всегда ли атмосфера имела такой состав? Ведь нашей планете уже более 4,5 млрд лет! Первобытная атмосфера не имела кислорода, она состояла из ядовитых газов. Только 2,5 млрд лет назад, когда появились первые цианобактерии, они стали создавать себе питательные вещества, а как побочный продукт стал выделяться кислород.

Ещё 200 лет тому назад воздух считался элементарным веществом, и до середины 18 века представления учёных о составе воздуха оставались не более как гениальными догадками. Учёные разных стран и разных эпох занимались проблемой изучения состава воздуха. Наиболее существенный вклад в решение этой задачи внесли Роберт Бойль, Михаил Васильевич Ломоносов, Карл Шееле, Джозеф Пристли, Антуан Лавуазье, Генри Кавендиш, Уильям Рамзай.

Карл Шееле склонен был думать, что атмосферный воздух состоит главным образом из двух видов воздуха- «огненного», поддерживающего дыхание и горение, и «испорченного», не поддерживающего горение. Джозеф Пристли независимо от Шееле пытался выяснить, какие виды воздуха могут выделиться из химических веществ при их нагревании. Нагревая оксид ртути, учёный получил кислород и исследовал его свойства. Пристли выяснил, что кислород поддерживает горение. Открытый газ Пристли назвал дефлогистированным воздухом, а кислородом его стали называть позднее, с «подачи» А. Лавуазье. Французский учёный Лавуазье установил, что весь воздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота, неживого газа, который по мнению учёного не поддерживает, а вредит жизни. Кавендиш установил, что кроме кислорода и азота в воздухе есть ещё какие-то газы, на долю которых приходится 1/120 всего объёма воздуха. Лишь 100 с лишним лет спустя Рамзай, воспроизведя опыты Кавендиша, открыл инертные газы в составе воздуха. Вот такой нелёгкий путь предшествовал открытию состава воздуха.

Сегодня же любой школьник легко и правильно ответит, что такое воздух.

Воздух- это смесь газов, образующих атмосферу и создающих атмосферное давление. Давайте вспомним, как было доказано, что воздух- это смесь газов. Мы знаем, что учёные разных стран и разных эпох занимались этой проблемой.

В соответствии с современными представлениями в состав воздуха входят кислород, азот, углекислый газ, гелий, неон, аргон, криптон, ксенон

Диаграмма1 « Состав атмосферного воздуха»

Можно заметить, что сумма всех долей не дотягивает до 100%. Как разрешить эту проблему? Оказывается, в воздухе есть переменные составные чести, на долю которых и приходится 0,03%, чего как раз не хватает до 100%.

Что мы знаем о переменных составных частях? В атмосфере могут присутствовать оксиды азота, серы, угарный газ, аммиак, элементарная сера, сероводород, вода и пыль.

Какими путями эти вещества попадают в атмосферу? Какую роль они играют?

Эти вещества попадают в атмосферу естественным путём. Вода в составе воздуха определяет его влажность. У остальных веществ роль отрицательная, они являются загрязнителями атмосферы.

При извержении вулканов в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород и элементарная сера. Пылевые бури способствуют появлению в воздухе пыли. Попаданию оксидов азота в атмосферу способствуют грозовые электрические разряды, во время которых азот и кислород воздуха реагируют друг с другом, и деятельность почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота из нитратов, а также лесные пожары, горение торфяников. Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных газообразных соединений серы.

Эволюция атмосферы

А всегда ли атмосфера имела такой состав? Ведь нашей планете уже 4,5 млрд лет. Первобытная атмосфера не имела кислорода. Она состояла из ядовитых газов и паров воды. Оказывается, существуют бактерии, которым для дыхания не нужен кислород. Это самые древние организмы на Земле. Состав атмосферы начал меняться

2,5 млрд лет назад, когда появились первые цианобактерии. Они сами стали создавать себе питательные вещества, а как побочный продукт стал выделяться кислород. Этот процесс назвали фотосинтезом. Прошли ещё миллионы лет, и на Земле зашумели леса, которые обогатили атмосферу кислородом.

Учёные подсчитали, что за 300 лет растения суши и океана могут использовать для фотосинтеза весь углекислый газ атмосферы. Почему этого не происходит? Каким образом в атмосферу возвращается углекислый газ и на какие процессы расходуется кислород? Кислород затрачивается на три процесса в природе: дыхание, гниение и горение. В процессе фотосинтеза из атмосферы удаляется углекислый газ, а в процессах дыхания и гниения - возвращается. В ходе эволюции планеты установилось равновесие между этими двумя газами. Оно стало особенно нарушаться во второй половине 20 века, когда усилилось влияние человека на природу. Пока что природа справляется с нарушениями этого равновесия благодаря воде океана и его водорослям.

Антропогенные загрязнители атмосферы

Однажды, в 1680 году несколько членов Лондонского королевского общества были приглашены на обед, который устроили профессор Роберт Бойль и его ученик и друг Дени Папен. Гостей там угощали отличным рагу, приготовленным в специальной кастрюле, названной в честь её изобретателя « папеновым котлом». В 1763 году изобретён паровой двигатель Ползункова и Уатта. Затем паровые двигатели стали устанавливать на первых машинах и судах. В 1885 году Готлиб Даймлер получил патент на применение бензинового двигателя на транспорте, в 1892 году Рудольф Дизель получает патент на двигатель собственной конструкции.

Мир « поехал»! Скорость… Автомобили… Деньги… Что будет сгорать в автомобиле - уголь или нефть? Строятся новые автомобильные заводы, дороги. Однако максимальный коэффициент полезного действия двигателей только 44%. А что с остальными 56%? В воздух!!! А сколько же машин сейчас? Сколько вредных веществ они выбрасывают в атмосферу? «На совести» автомобилей 60% выбросов вредных веществ в городе!

На долю предприятий теплоэнергетики России приходится 3% загрязнителей атмосферы, ещё 37% это вклад чёрной и цветной металлургии, нефтедобычи, нефтепереработки, химической промышленности.

Какими же веществами- загрязнителями, очень опасными для всего живого, пополняется наша атмосфера? Это кадмий, свинец, ртуть, мышьяк, медь, сажа, фенол, хлор, серная и азотная кислоты и другие вещества.

Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым, он мало отличается с течением времени. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием по видам и источникам. В настоящее время эта проблема приобрела глобальный характер.

Диаграмма 2 «Основные загрязнители атмосферы»

Основные загрязнители атмосферы

природные 31 – 41%

антропогенные 59 – 69%

Эта диаграмма настолько красноречива, что в дополнительных комментариях не нуждается.

Масштабы экологического загрязнения планеты.

Как сохранить воздух чистым

Люди в процессе своей жизнедеятельности загрязняют окружающую среду. Промышленные предприятия, автомобили, дымящие свалки выбрасывают в атмосферу огромное количество веществ, многие из которых очень ядовиты. По прогнозам экологов в результате неумеренного сжигания нефти и угля лет через пятьдесят на Земле не останется здоровых людей.

Ключ к долголетию - чистый воздух, поэтому, чтобы увеличить продолжительность жизни людей необходимо искать пути сохранить воздух чистым. Учёные установили, что после ужесточения требований по содержанию вредных веществ в выхлопных газах, в течение двенадцати лет средняя продолжительность жизни увеличилась на 1-2 года. Большую роль в сохранении воздуха чистым играют растения. Леса-лёгкие планеты, они главный источник кислорода. Необходимо защищать их от бесконтрольной вырубки и уничтожения. Сейчас в опасности численность тропических лесов. Ежеминутно площади экваториальных лесов снижаются на 23 гектара.

Большой вклад в загрязнение воздуха вносят горящие свалки. При горении бытовых отходов выделяются ядовитые и опасные для здоровья вещества. Чтобы ограничить этот источник загрязнения необходимо бороться с образованием стихийных свалок, запрещать сжигание бытовых отходов и даже опавшей листвы. Один из выходов – строительство мусороперерабатывающих заводов.

Не менее трети общего загрязнения атмосферы приходится на долю автотранспорта. Автомобили сжигают огромное количество топлива, выбрасывая с выхлопными газами вредные и ядовитые вещества. Эту проблему можно решить переходом на новые стандарты использования автомобильного транспорта. Ещё одним значительным шагом по сохранению чистоты атмосферы может стать строительство очистных сооружений на промышленных предприятиях.

Также негативное влияние на атмосферу оказывают различные вещества, применяемые в быту – аэрозоли. Поэтому надо использовать только те средства, на которых имеется маркировка о том, что они безопасны для окружающей среды.

Наибольшая опасность загрязнения выхлопными газами грозит всем странам, которые обладают мощным автопарком. В России положение усугубляется тем, что машины, находящиеся в эксплуатации, соответствуют экологическим нормам только на 14,5%. Сходное влияние оказывает на атмосферу и воздушный транспорт.

Согласно экспертным оценкам, в результате деятельности мирового автопарка, в атмосферу ежегодно поступает только углекислого газа 4,5 млрд тонн, а также другие вредные вещества. Чем же опасны эти загрязнители? Тяжёлые металлы (свинец, кадмий, ртуть) оказывают влияние на нервную систему; угарный газ - на состав крови; сернистый газ при взаимодействии с водой превращается в кислоту и в виде кислотных дождей выпадает на Землю.

Чтобы ознакомиться с состоянием атмосферы в разных регионах, я нашла и изучила литературные источники, пользовалась ресурсами Интернет. Выяснилось, что неблагополучная экологическая ситуация сложилась в Китае, Японии, Мехико, Сан-Паулу, Буэнос-Айресе. В России, в крупных городах содержание вредных веществ в атмосфере порой превышает норму в десятки раз ( Брянск, Саратов, Уфа, Челябинск, Омск, Норильск, Ростов, Москва и другие). По количеству вредных выбросов первое место в России занимает Уральский округ.

Таблица 1 (из Интернета)

Выбросы в атмосферу главных загрязнителей в мире и в России

Вещества,	Диоксид серы млн. т.	Оксиды азота млн. т.	Оксид углерода млн. т.	Твердые частицы млн. т.	Всего млн. т.
Суммарный мировой выброс	99	68	177	57	401
Россия (с учетом всех источников)	12%	5,8%	5,6%	12,2%	13,2%

Экологическое состояние воздуха в нашем Кинель- Черкасском районе я попробовала изучить на примере родного села Кабановка. Консультации по способам определения чистоты воздуха я получила от учителя химии нашей школы Таинкиной Л.А.

1 эксперимент « Изучение кислотности осадков».

Проводился в течение 2 недель.

Для этого я собрала свежевыпавший снег и измерила кислотность снеговой воды с помощью индикаторной бумаги. Показатель кислотности составил от 6 до 7 единиц. Это соответствует по шкале чистой дождевой воде. Значит, в период исследования в атмосфере не было сернистого газа.

2 эксперимент «Изучение загрязнения воздуха твёрдыми частицами». Проводилось в течение 2 дней.

Для этого эксперимента я около дома вывешивала карточки с липкой лентой на двое суток, потом эту прозрачную ленту я рассматривала под электронным микроскопом и убедилась, что загрязнение твёрдыми частицами за эти дни было незначительным. Предполагаю, что воздух очистился снегом, выпавшим накануне.

3 эксперимент « Обследование деревьев вокруг школы на предмет лишайников».

При обследовании деревьев вокруг школы, я обнаружила на их стволах лишайники, чувствительные к сернистому газу. Это свидетельствует о том, что воздух в нашем селе достаточно чистый.

Не смотря на это - проблем много. Есть проблемы глобальные, есть локальные (малые). Можем ли мы что-то сделать? Ведь мы не директора заводов, не конструкторы двигателей, не политики. Не будем ждать до завтра! Подумаем, что может сделать каждый из нас сейчас!

Итак, моё предложение: бороться с курильщиками! Да, вы не ослышались! Попробую убедить вас, что курильщики наносят непоправимый вред не только своему здоровью, но и окружающей среде - нам с вами!

Из истории курения.

В Англии табак был известен издавна. Впервые он попал в страну 1565 г., однако, на протяжении почти двух десятилетий его использовали исключительно в лечебных целях.

Своё название растение получило в честь провинции острова Гаити- Тобаго. В 1492 году испанцы, прибывшие на Кубу, увидели людей, которые вдыхали дым, образующийся при сжигании листьев этого растения. Поверив в целебную силу табака, Колумб вывез семена в Европу. Курение стало быстро распространяться по планете. Причём, употребляли табак разными способами - жевали, нюхали, курили. Табак начал победоносное шествие по странам и континентам.

Слово «никотин» произошло от имени французского посланника в Лиссабоне

Жана Нико, который во второй половине 16 века преподнёс Марии Медичи эту « всеисцеляющую» травку для лечения мигрени. К началу XVII века курение становится светской привычкой богачей, так как в то время считалось, что оно способствует здоровью. В Россию он был завезён в 1585 году. В царском указе от 1649 года «повелено» частных торговцев табаком пороть, резать носы, ссылать в дальние города. А уже в 1697 году торговля табаком и курение в России были Петром Первым разрешены.

Табак-яд, в нём содержится более 4000 химических соединений, из них более 50 - канцерогены.

Курящие ежегодно « выкуривают» в атмосферу 720 тонн синильной кислоты, 384000 тонн аммиака,108000 тонн никотина, 6000000 тонн дёгтя, более 550000 тонн угарного газа.

Диаграмма 3. «Выбросы» продуктов курения в атмосферу

Таблица 2( из Интернета)

Вредно ли курение?
В мире курит (количество человек)	1300000000
От пристрастия к табаку в конце 20-го века умирало ежегодно (количество человек)	3000000
Из них умирали от пассивного курения (количество человек)	30000
В начале 21-го века от курения уже умерли (количество человек)	3500000
Ежедневно умирает от курения (количество человек)	10000

Перед современным человечеством стоит проблема выживания на Земле. Человеческое общество на протяжении своего существования проводило последовательную деятельность по созданию и улучшению условий своей среды обитания. Среда, созданная человеком, порой вредна для животных, растений, она становится опасной для самого человека. Поэтому, среди современных проблем, стоящих перед нами, выделяется одна - проблема ухудшения качества внешней среды. А одним из факторов окружающей среды является состояние атмосферного воздуха.

Табачный дым, окутывающий Землю, задерживает ультрафиолетовые лучи, что отрицательно сказывается на температурном режиме атмосферы. В среднем 25% всех видов веществ, содержащихся в табаке, сгорает и разрушается в процессе курения; 50% уходит в окружающую среду, 20% попадает в организм курильщика и только 5% остаётся в фильтре сигареты.

Диаграмма 4 Распределение количества вредных веществ при выкуривании сигареты

Меня очень интересовал вопрос : какой вклад в дело загрязнения воздуха вносят ученики- курильщики? В результате социологического опроса я получила следующие данные.

Таблица 3

Классы	Количество курильщиков	Количество сигарет за сутки
2	1	1
5	1	2
6	1	2
7	1	10
8	1	15
9	5	70

Всего 10 100

В нашей школе 115 человек; из них 10 человек - 7 % курят постоянно, пробовали курить-22 человека -19%.

Диаграмма 5 Статистика курящих в Кабановской школе в 2010 году

При этом, каждый курильщик, выкуривая по 20 сигарет в день, за год сжигает 117000 см² бумаги, которой бы хватило на издание книги в 300 страниц. Если бы от вредной привычки курить отказались бы 10 человек, то можно из сбережённой бумаги сделать мини- библиотеку. Мировая статистика свидетельствует о том, что ежегодно люди выкуривают 3600 миллиардов сигарет, а за 1 секунду на Земле выкуривается 300 000 сигарет и папирос. То есть наблюдается прямая зависимость между количеством курильщиков и вредом, наносимым ими окружающей среде.

Таблица 4 (из Интернета)

Страшная статистика курящих курящих некурящих Во сколько раз страдают курящие чаще, чем некурящие умирают от сердечно-сосудистых заболеваний, % 70 30 2,3 смертей от хронического бронхита и энфиземы 75 25 3,0 смертей от рака гортани,% 98 2 49,0 смертей от рака лёгких,% 96 4 24,0 хронических болезней бронхов и лёгких,% 90 10 9,0 хронических болезней органов пищеварения,% 86 14 6,1

Для профилактики никотиновой зависимости среди подростков нашей школы, мы участвовали в « Соревновании классов, свободных от курения». Это была весёлая игровая и познавательная программа для детей и взрослых. Ребята проводили в селе акции обмена сигарет на сладости, готовили презентации для малышей, публикации в СМИ: « Сказка про то, как колобок закурил» и историю в комиксах « Цапля закурила». По результатам этого конкурса ребята получили дипломы «Центра поддержки демократических молодёжных инициатив» и были поощрены поездкой в «KrazyPark».

В своём классе мы тоже провели классный час о вреде курения, на котором был поставлен наглядный опыт, демонстрирующий влияние табачного дыма на лёгкие человека.

Оборудование: пластиковая бутылка на 1/3 заполненная ватными комочками, в отверстие пробки вставлена сигарета.

Рис.1

Опыт. Пластиковая бутылка сжимается, пробка ввинчивается и поджигается сигарета. Бутылку больше не сжимать. Она постепенно принимает прежний объём и дым устремляется вовнутрь. Вскоре дым осядет и можно будет на ватных комочках рассмотреть дёготь и копоть.

На этот же классный час мы пригласили учителя химии, которая продемонстрировала опыты по определению вредных веществ в табачном дыме. Вот суть этих опытов.

Опыт №1. «Наличие аммиака»

В сигаретном дыме имеется большое количество аммиака, который в малых количествах остаётся на фильтре, а в основном уходит в лёгкие.

Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду, поэтому при добавлении к нему фенолфталеина образуется малиновое окрашивание.

Опыт № 2 «Определение кислотной среды»

До полутора десятка кислот входит в состав табачного дыма. Чтобы доказать это, мы воспользуемся простым опытом: добавим к настою фиолетовый лакмус. О наличие кислой среды свидетельствует изменение фиолетового цвета лакмуса на красный.

Опыт №3 « Оксид азота IV и азотная кислота»

Наличие этих двух смертоносных соединения доказывает опыт с белком куриного яйца ( с белком человеческого организма происходит то же самое).

При добавлении белка к настою, происходит его свёртывание и пожелтение.

Эти опыты не оставил равнодушными никого. Мальчики нашего класса твёрдо решили не курить!

Я предлагаю:

…Экономить воду - на её очистку тратится электроэнергия.

…Экономить бумагу - для её изготовления рубят деревья.

… Носить в школе сменную обувь - будет чище воздух.

… Беречь зелёные насаждения.

… Сажать вокруг школы новые деревья.

… Бороться с курением.

… Рассказывать знакомым, чтобы они делали так же.

Заключение

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

1. Возможное потепление климата «парниковый эффект».

2. Нарушение озонового слоя.

3. Выпадение кислотных дождей.

Не будем ждать до завтра! Подумаем, что мы можем сделать сегодня, каждый из нас.

Право человека знать, чем он дышит, следовательно, есть право на здоровье, а значит, есть гражданская обязанность бороться за чистоту атмосферы. Человек ответственен за те знания, которые получает.

Береги свою планету!

Есть одна планета- сад

В этом космосе холодном.

Только здесь леса шумят,

Птиц скликая перелётных,

И стрекозы только тут

В речку смотрят удивлённо.

Здесь в траве живёт беспечно

Стрекотун- певун кузнечик.

Юный ветер- хулиган

Щекочет старый океан.

Грациозные дельфины

Вальс танцуют и поют,

В общем, счастливо живут.

Здесь лишь утро золотое,

Воздух нежно- голубой,

Дышится легко и вволю.

Забываем мы порой:

Воздух дан в аренду нам,

Он один на всех землян.

Чтобы жизнь торжествовала,

Охранять нам воздух надо.

Береги свою планету,

Ведь другой на свете нет.

Галина Маршанова

Список использованной литературы.

1. Перевод с болгарского, Генкова Л.Л.,Славков Н.Б. Почему это опасно?-М. Просвещение, 1989г.

2. ЛоранскийД.Н., Лукьянов В.С. Азбука здоровья: Книга для молодёжи. – М.: Профиздат, 1990г.

3. Деларю В.В. Губительная сигарета. – М.: Медицина, 1989г.

4. Журнал « Пробудись» от 22 июля 1997г.

5. Журнал « Здоровье» от 5 сентября 1990г.

6. Ресурсы Интернет ( http://yandex.ru)

17