Сборник методических указаний для студентов по выполнению практических занятий по дисциплине Экология

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

ИНСТИТУТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

Методические аспекты проведения практических занятий по экологии со студентами в Саратовском областном химико-технологическом техникуме

(ЭКОЛОГИЯ)

Научный консультант:

д.б.н., проф. Тырнов В.С.

Рецензент д.б.н., проф. Болдырев В.А.

Выполнил слушатель: Капранова О.А.

САРАТОВ 2012

Отзыв

научного руководителя на квалификационную работу слушателя курсов повышения квалификации Капрановой Ольги Александровны, выполненную на тему: «Методические аспекты проведения практических занятий по экологии со студентами в Саратовском областном химико-технологическом техникуме»

(направление – экология)

В условиях современного экологического кризиса актуальной задачей становится экологическое образование. В первую очередь это касается школьников и студентов, которые в процессе своей трудовой деятельности будут применять полученные знания на практике и придерживаться экологической этики.

В ходе проведения занятий в промышленной зоне Заводского района г. Саратова студенты на практике убеждаются в том, какое влияние оказывает деятельность человека на среду своего обитания. В связи с этим у них возникает желание противостоять этому и принять участие в активной деятельности по защите окружающей среды.

Во время выполнения квалификационной работы слушатель О.А. Капранова проявила себя как работоспособный и эрудированный специалист. Данные практические занятия используются в течение чтения курса по экологии в СОХТТ. Данная работа полностью соответствует требованиям, предъявляемым к подобным квалификационным работам.

Зав. кафедрой генетики

д.б.н., профессор В.С. Тырнов

Рецензия

на квалификационную работу слушателя факультета повышения квалификации преподавателей естественных наук

СГУ им. Н.Г. Чернышевского преподавателя Саратовского областного химико-технологического техникума Капрановой Ольги Александровны

«Методические аспекты проведения практических занятий по экологии со студентами в Саратовском областном химико-технологическом техникуме»

(направление – экология)

В настоящее время экологическое образование и воспитание является одним из актуальных направлений развития системы образования и воспитания в целом. Без экологического просвещения невозможно формирование общественного экологического сознания.

Автором предложен сборник практических занятий по дисциплине «Экология» для студентов Базисного учебного плана среднего профессионального образования. Все занятия проводятся на территории, прилегающей к ООО «Саратоворгсинтез», ТЭЦ-2. Так как занятия проводятся в промышленной зоне Заводского района, что повышает интерес студентов к решению острых экологических проблем нашего города.

Таким образом, представленная автором квалификационная работа имеет важный региональный компонент изучения дисциплины «Экология».

Работа построена по традиционному плану и включает в себя введение, методические указания к проведению практических занятий, заключение и список использованных источников.

Принципиальных замечаний по работе нет. По своему содержанию, оформлению и актуальности работа Капрановой О.А. соответствует требованиям, предъявляемым к квалификационным работам.

Рецензент доктор биологических

наук, профессор В.А. Болдырев

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Практическое занятие № 1 4

Практическое занятие № 2 6

Практическое занятие № 3 9

Практическое занятие № 4 14

Практическое занятие № 5 17

Практическое занятие № 6 20

Заключение 24

Список использованных источников 25

ВВЕДЕНИЕ

К последней четверти ХХ и начале XI века развитие мировой экономики подвело человеческое общество к необходимости радикально изменить отношение к окружающей среде. Рубежной датой можно считать 70-е годы прошлого века, когда человечество, с одной стороны, впервые почувствовало ограниченность природных ресурсов, с другой, – экологическая ситуация в наиболее развитых государствах стала столь тяжелой, что игнорировать проблему дальше было уже невозможно.

Современный этап развития человечества – это эпоха экологического кризиса, когда обостряются противоречия между природой и человеком. Знание экологических закономерностей становится необходимым для всей деятельности человека, а экологическое образование и воспитание молодежи приобретает статус социального заказа общества педагогической науке и практике.

Предлагаемые ниже практические занятия разработаны для студентов, обучающихся по Базисному плану учебной дисциплины «Экология» среднего профессионального образования.

Целью данной работы является повысить интерес студентов к решению острых экологических проблем, усилить их желание принять участие в активной деятельности по защите окружающей среды, а также разнообразить лекционный материал по данной дисциплине экскурсиями в небольшие уголки природы промышленной зоны Заводского района г. Саратова.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

ТЕМА: ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ ОРГАНИЗМА К СРЕДЕ ОБИТАНИЯ

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Выявление связей организмов с условиями среды обитания.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Каждый организм живет в конкретных условиях, которые в процессе эволюции влияли на облик организма и процессы его жизнедеятельности. Поэтому можно сказать, что организмы являются живыми отражениями собственного прошлого. Разнообразие организмов отражает различия тех условий, в которых проходили их жизнь и развитие.

Часть окружающей природы, оказывающая прямое или косвенное воздействие на живые организмы, называется средой их обитания. Конкретный участок среды, занятый теми или иными видами, называют местообитанием.

Воздействие среды на организм осуществляется через экологические факторы: абиотические (проявление свойств неживой природы), биотические (влияние живой природы) и антропогенные (разнообразные проявления деятельности человека).

Комплекс абиотических факторов характеризует каждое место обитания организма (биотоп).

В процессе эволюции у организмов появляются приспособительные признаки, которые обеспечивают им преимущества в ходе естественного отбора. Приспособления выражены во внешнем и внутреннем строении, физиологических и биохимических процессах, поведенческих реакциях. Зная условия существования организма, можно предсказать некоторые его признаки, и наоборот, анализируя ряд признаков, можно представить естественные условия существования организма.

ЗАДАНИЯ:

• выполните любые два задания из трех;

• сделайте вывод по работе;

• устно ответьте на контрольные вопросы.

Задание 1: «Приспособительные признаки птиц – обитателей разных биотопов»

1.1. Используя таблицы, видеоматериалы, выберите среди животных:

• птиц парков и садов __________________________________________________________________________________________________________________________;

• птиц леса __________________________________________________________________________________________________________________________;

• околоводных птиц __________________________________________________________________________________________________________________________;

• птиц открытых пространств __________________________________________________________________________________________________________________________.

1.2 Заполните таблицу, используя таблицы, видеоматериалы.

Таблица 1.2

Приспособительные признаки птиц – обитателей разных биотопов

2.1 Освещенность влияет на анатомическое строение листьев. Даже у одной особи, например, на одном кусте сирени (см. рис. 2.1), листья, выросшие на свету (световые листья), отличаются от теневых листьев.

[pic]

А Б

Рис. 2.1: А – поперечные разрез светового листа сирени; Б – поперечный разрез теневого листа сирени при том же увеличении.

2.2 Рассмотрите рисунок.

2.3 Чем отличается внутреннее строение светового листа от теневого?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

2.4 Прочитайте текст. Из скобок выберите и подчеркните признаки, характерные для световых листьев.

Световые листья (толще, тоньше, грубее, нежнее) теневых. Они имеют (более, менее) толстую кутикулу, (более, менее) толстостенную кожицу, (хорошо, плохо) развитые механические и проводящие ткани. Хлоропластов в клетках световых листьев (больше, меньше), чем теневых, но они (мельче, крупнее) и имеют более (светлую, темную) окраску. Устьиц у световых листьев на единицу поверхности (больше, меньше), чем у теневых. (Больше, меньше) и суммарная длина жилок. Интенсивность дыхания намного (меньше, больше) у теневых листьев, чем у световых.

2.5 Растут два дуба-одногодки: один – в чаще леса, а другой – на опушке. Какой из них будет выше?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 3: «Приспособленность растений к водному режиму»

3.1 В Бразилии, в местностях, где часто бывают засухи, встречаются деревья с бочкообразными стволами. Каково значение этих стволов для растения?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2 Листья с восковым налетом испаряют в сутки на 1 см² поверхности 3,6 г воды. Листья без воскового налета испаряют в сутки с такой же поверхности 4,03 г воды. Каково значение воскового налета на листьях в жизни растений? Преимущественно какие растения его имеют?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

3.3 В аквариуме, кроме рыбок, есть водные растения: валлиснерия, элодея и другие. Они украшают аквариум, но вынутые из воды теряют форму. Почему водные растения имеют мягкие, гибкие стебли?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Обработка результатов и вывод (при обработке результатов наблюдений обратите внимание на то, в каких признаках проявляются приспособительные особенности у птиц; какую роль они играют для сохранения видов; каково значение появления приспособительных признаков для становления видового многообразия в природе): ____________________________________________________________________________________________________________________________________

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что называется средой обитания организма?

2. Что называется местообитанием организма?

3. Посредством чего среда оказывает влияние на организм?

4. Какие экологические факторы среды вы знаете?

5. Как связаны между собой внешнее, внутреннее строение организма с условиями его существования?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

ТЕМА: СНЕГ – ИНДИКАТОР ЧИСТОТЫ ВОЗДУХА

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Оценка экологического состояния атмосферы по чистоте снежного покрова в различных районах города.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения почвы и воды. При образовании снежного покрова из-за процессов сухого и влажного выпадения примесей концентрация загрязняющих веществ в снегу оказывается на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Поэтому измерения их содержания могут производиться более простыми методами с высокой степенью надёжности. Средняя продолжительность снежного покрова в нашей местности составляет около 5 месяцев. Он появляется преимущественно в конце ноября, а начинает разрушаться в середине марта. Загрязнение снежного покрова нитратами и сульфатами представляет особый интерес в связи с тем, что эти компоненты могут быть причиной “кислотных выпадений”.

Одной из экологических проблем является повышение кислотности окружающей среды. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 200 млн. т твердых частиц (пыль, сажа и др.), сернистого газа (SO2), 700 млн. т оксида углерода (II), 150 млн. т оксидов азота, что в сумме составляет более 1 млрд. т вредных веществ.

В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снежного покрова. Так вблизи котельных, работающих на угле, железных дорог, сетей, обслуживаемых тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном серосодержащем топливе, а также ряда специфичных промышленных предприятий следует ожидать повышенное содержание серы. Антропогенные источники содержания соединений азота − автотранспорт, теплоэнергетика, промышленные предприятия. Информативным является показатель величины pH снеговых вод. В обычном (незагрязненном) состоянии он изменяется от 5.5 до 5.8. Вблизи металлургических заводов около ТЭЦ, котельных, как правило, pH снега имеет более высокие значения, то есть означает слабощелочную или щелочную среду, что связано, по-видимому, с выпадением зольных частиц, содержащих соединения гидрокарбонатов калия, кальция, магния, повышающих pH снеговой воды.

Вдоль автомобильных трасс, в местах выбросов промышленными предприятиями продуктов сгорания с преобладанием оксидов серы, азота, углерода, наблюдается повышенное содержание хлорид ионов, за счет посыпания улиц смесью (песок + хлорид натрия).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Колориметрическое определение нитрат-иона

Ход определения: в фарфоровую чашку помещают 10 мл пробы, прибавляют 1 мл раствора салицилата натрия и выпаривают на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 мл серной кислоты и оставляют на 10 минут. Содержимое чашки разбавляют дистиллированной водой, переносят количественно в мерную колбу объёмом 50 мл, прибавляют 7 мл 10 N раствора NaOH, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. После охлаждения до комнатной температуры вновь до­водят до метки и окрашенный раствор колориметрируют при l =400 нм. По значению оптической плотности из калибровочного графика находят концентрацию нитрат иона.

2. Определение хлорид-иона

Определение хлорид-ионов основано на реакции осаждения хлоридов нитратом серебра:

Ag⁺ + С1^- → AgCI↓

При малых концентрация хлорид-ионов выпадение осадка не происходит, а возникает помутнение раствора.

Ход определения: в мерную колбу на 50 мл приливают объем пробы, затем приливают 5 мл 2 N Н2SO4 + 5 мл 0,05 М AgNO3, через 10 минут измеряют значение оптической плотности при l=400 нм. По значению оптической плотности из калибровочного графика находят концентрацию хлорид-иона.

3. Определение сульфат-ионов

Определение сульфат-ионов основано на реакции осаждения их хлоридом бария:

SО4^2- + Bа²⁺ → BaSО4¯.

В определенных пределах концентрации сульфатов образуется белая муть.

Ход определения: в мерную колбу на 50 мл приливают объем пробы, затем приливают 0.5 мл 1М НС1 и 5 мл 10% BaCl2, через 10 минут измеряют значение оптической плотности при l=400 нм. По значению оптической плотности из калибровочного графика находят концентрацию сульфат-ионов.

4. Определение гидрокарбонатов

Ход определения: в коническую колбу наливают 50мл воды приливают 5 капель метилоранжа и титруют 0,1 N HCI, до перехода окраски от желтой до оранжевой, по объему HCI рассчитывают концентрацию НСО3 ^-.

5. Определение pH

Ход определения: снеготалую воду наливают в стаканчик и проводят измерение рН на иономере И-500, предварительно прокалиброванного по стандарт-титрам.

6. Определение взвешенных веществ и сухого остатка

Наличие нерастворимых веществ определяют путем фильтрования, высушивания осадка на фильтре и взвешивания. Общее солесодержание талой воды находят путём прибавления к 500 мл профильтрованной талой воды 5мл 10%-ного раствора соляной кислоты с последующим выпариванием до сухого остатка и взвешиванием.

ЗАДАНИЕ: отобрать 7-10 проб снега в различных местах города, провести их анализ, занести результаты в таблицу.

Таблица «Результаты анализа проб снега»

в-ва, мг/л

Сухой остаток, мг/л

Сульфат-ионы, мг/л

Нитрат-ионы, мг/л

Хлорид-ионы, мг/л

pН

ВЫВОД: проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы об экологическом состоянии атмосферы города Саратова.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Почему снег является индикатором чистоты воздуха?

2. Методика определения нитрат-ионов.

3. Методика определения хлорид-ионов.

4. Методика определения сульфат-ионов.

5. Методика определения гидрокарбонатов.

6. Методика определения рН.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

ТЕМА: ФЕНОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

ЦЕЛЬ:

• провести весенние фенологические наблюдения;

• самостоятельно составить дневник весенних фенологических наблюдений на примере фенологических наблюдений за осенью;

• заполнить составленный дневник фенологических наблюдений.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Фенологические наблюдения – наблюдения за сезонными явлениями и процессами в жизни растений и животных и предсказание сроков их наступления. При проведении фенологических наблюдений регистрируют даты наступления фаз развития дикорастущих и культурных растений. Например, распускание почек деревьев и кустарников, их цветение, плодообразование. Регистрируют сроки прилёта и отлёта птиц, появления различных видов насекомых и др. Фенологические наблюдения дают информацию о динамике развития растительного и животного мира в течение годичного цикла в сопоставлении с гидрометеорологическими условиями.

В России первые фенологические наблюдения стали проводиться в 1721 по указу Петра I; со 2 й половины XIX в. они приобрели организованный характер (осуществлялись сетью пунктов).

Фенологи делят год на сезоны и подсезоны. Сезонов четыре  [link] Весна в европейской части России делится на четыре периода: снеготаяние, оживление весны, разгар весны и предлетье. Общая черта сезона  нарастание солнечного тепла, заметное прогревание земной поверхности и воздуха.

Снеготаяние продолжается от первых проталин в поле до зацветания серой ольхи и орешника-лещины. В эту пору разрушается, а затем и пропадает снеговой покров, начинают очищаться ото льда водоемы, у кленов и берез наблюдается сокодвижение; как непременное событие фенологи отмечают прилет грачей, чаек, уток-крякв, скворцов и жаворонков. Время тока у оседлых промысловых птиц  глухарей и тетеревов. После зимнего оцепенения пробуждаются холодовыносливые насекомые: гренландские мухи, комары-толкуны, муравьи, бабочки (крапивница и крушинница), появляются пауки. В центре Русской равнины конец периода приходится на 16-20 апреля.

Начало оживления весны совпадает с зацветанием мать-и-мачехи, а конец  с облиствением березы и пылением вяза. В этом периоде тепло еще неустойчиво, часты заморозки. Окончательно освобождаются от льда водоемы, подсыхает почва, распутица исчезает. Кругом все больше оживающих растений: зазеленели озими, местами на суходолах показалась травка, выдвигает листья крыжовник. Пылят красные вербы, а к концу периода зацветают осины и ранние ивы. Наблюдают вылет шмелей, урчание травяной лягушки, а также прилет журавлей, дроздов, вальдшнепов (вторая группа странствующих пернатых). Ранее прилетевшие птицы приступают к устройству гнезд, к кладке и насиживанию яиц. Возобновляют жизнедеятельность дождевые черви. Проносятся первые грозы. Рыболовы отмечают нерест окуня, ерша, щуки, леща, язя и жереха.

Настает разгар весны. Подсезон этот менее подвержен колебаниям, на Русской равнине он обыкновенно продолжается около 22 суток: от зеленения берез до зацветания рябины и лиловой сирени. В разгар весны происходит облиствение деревьев и кустарников, подергиваются цветами фруктовые сады, на яровых полях открывается посевная. Густеет, подымается травостой  срок выгона скота на пастбища. Отмечается прилет насекомоядных пернатых. В лесах и прирусловых зарослях несмолкаем гомон певчих птиц. Все жарче дни, заметно теплеют ночи, вероятность заморозков невелика. Зацветают: лекарственный одуванчик, земляника, крыжовник, красная смородина, черника, черемуха, европейская купальница, ландыш, красный клевер, летний дуб, костяника. В это время запевает соловей, отмечают первый крик иволги, коростеля-дергача и бой перепела. На полях сажают картофель. Нерестится подуст, плотва, ерш, елец, завершают икрометание окунь, язь и жерех.

Последний подсезон весны  предлетье. На европейской части России продолжается от 20 до 22 суток, период перехода от весны к лету. Фенологический индикатор начала  зацветание рябины и обыкновенной сирени, конец знаменуется зацветанием местных видов шиповника (коричного, майского или иглистого). В начале предлетья полностью облиствляются деревья, заканчивается цветение фруктовых пород, выметываются луговые злаки: мятлики, овсяницы, ежа, щучка и др. На озимом клине выколашивается рожь. На мокрых лугах и возле болот расцветают желтая кубышка и незабудка, на верховых лугах и опушках расцветают развесистый колокольчик, нивяник-поповник и тысячелистник. Прибытие последнего эшелона пернатых: коростелей, камышевок, садовых славок, иволг и сорокопутов-жуланов. Птичьи песни не стихают от зари до зари. В предлетье у боровой и водоплавающей дичи появляются выводки. Резко умножается мир насекомых (вылетают стрекозы, слепни, отрождаются многочисленные сельскохозяйственные вредители). Рыболовы отмечают жор язя, особенно в пору вылета стрекозы.

ЗАДАНИЯ:

• Изучить пояснения к работе;

• рассмотреть предложенный пример составления дневника наблюдения;

• составить собственные дневник фенологических наблюдений за сезоном года – весной;

• заполнить составленный дневник фенологических наблюдений;

• ответить на контрольные вопросы;

• оформить отчет о практическом занятии.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1 Что такое фенологические наблюдения?

2 С какой целью их проводят?

3 На какие сезоны фенологи делят год?

4 Когда впервые начали организованно проводить фенологические наблюдения?

5 На какие подсезоны делится весна?

Пример: Дневник фенологических наблюдений. Осень

Период сезона

Сезонные явления. Программа фенологических наблюдений

Наблюдения за гидрометеоро-логическими явлениями

Дата

Наблюдения за растениями

Дата

Наблюдения за животными

Дата

Осень

1 Начальная осень (первоосенье)

Установление среднесуточной температуры воздуха ниже 15 °С (с какого дня)

Начало раскраски листвы. Первые желтые листья на:

- Черемухе;

- Рябине;

- Тополе;

- Осине.

• Уборка картофеля

• Начало созревания плодов рябины

• Первые пролетные стаи гусей;

• Отлет

- белых трясогузок,

- овсянок;

• Последние ласточки;

• Кочевки грачей и скворцов по полям;

• Начало гона у косуль.

2 Золотая осень

• Первый заморозок в воздухе (определяется в утренние часы по наличию инея или появлению ледяной корки на мелких лужах);

• Первый заморозок на почве.

• Начало листопада – день опадения первых по-осеннему раскрашенных листьев.

• Полная раскраска листвы - отмечается датой, когда все листья приобрели осеннюю окраску. Небольшое количество зеленоватых листьев в расчет не принимается.

- Липа

- Рябина

- Черемуха

- Тополь

- Береза

- Осина

• Массовый отлет вальдшнепов,

- гусей,

- лебедей

- уток,

- грачей;

• Появление первых зимующих птиц (снегирей);

• Конец рева оленей.

3 Глубокая осень (голая осень)

• Последние кучевые облака;

• Среднемесячная температура

- сентябрь

- октябрь

- ноябрь

• самый теплый день

- сентябрь

- октябрь

- ноябрь

• самый холодный день

- сентябрь

- октябрь

- ноябрь

• Окончание листопада – день, когда кроны деревьев или кустарников полностью обнажились. Небольшая часть листьев на вершинах крон в расчет не принимается.

- Липа

- Рябина

- Черемуха

- Тополь

- Береза

- Осина

• Пролет последних

- чаек,

- овсянок;

• Начало второй волны появления зимующих птиц:

- чечеток,

- пуночек,

- свиристелей;

• Уход сусликов и сурков на зимнюю спячку в норы.

4 Предзимье

Установление среднесуточной температуры ниже 0 °С (с какого дня)

• Окончание листопада у:

- Лиственницы

- Сирени

• Зимние стаи птиц;

• Кочевка птиц к населенным пунктам.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

ТЕМА: АВТОТРАНСПОРТ – ОСНОВНОЙ ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ ВОЗДУХА

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Ознакомление с основными видами антропогенных загрязнений окружающей среды и методами их экспрессного анализа.

ОБОРУДОВАНИЕ:

• Бумага

• Пишущие принадлежности

• Калькулятор

• Часы

• Рулетка

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота NOx (смесью оксидов азота NO и NO2) и угарным газом (СО), содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NOx от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NOx можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме прогрева.

Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных газов, за определенный промежуток времени.

К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3-10% об.), углеводороды – несгоревшее топливо (до 3% об.) и оксиды азота (до 0,8% об.), сажа.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются:

• количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

• нормы расхода топлива автотранспортом (см. таблицу 1);

• значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (см. таблицу 2).

Таблица 1 Средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города

Таблица 2 Значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего

1 Выберите участок автотрассы вблизи места жительства, учебы или отдыха длиной 0,5-1 км, имеющий хороший обзор.

2 Измерьте шагами длину участка (l, м), предварительно определив среднюю длину своего шага.

3 Определите количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в какой-либо период времени в течение 30 минут, при этом заполняйте таблицу 3 (для примера в таблице заполнена строка «Легковые автомобили».

Таблица 3

4 Рассчитайте общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

Li = Ni ∙ l,

где Ni – количество автомобилей каждого типа за 1 час;

i – обозначение типа автотранспорта;

l – длина участка, км.

Полученный результат занесите в таблицу 3.

5 Рассчитайте количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:

Qi = Li ∙ Yi,

значения Yi возьмите из таблицы 1.

Полученный результат занесите в таблицу 4.

Определите общее количество сожженного топлива каждого вида (∑Q) и занесите результат в таблицу 4.

Таблица 4

Таблица 5

1 Рассчитайте:

1. массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле [pic] ;

2. объем чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды.

Результаты запишите в таблицу 6.

Таблица 6

ВЫВОД:___________________________________________________________________________________________________________________________

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

6. Какие компоненты-загрязнители представляют наибольшую экологическую опасность?

7. Какими мерами можно снизить загрязнение воздуха выхлопными газами автомобилей?

8. Назовите пути миграции загрязнений выхлопными газами из воздуха в другие объекты окружающей среды (какие, каким образом, при каких условиях?).

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

ТЕМА: ВОДОЁМ В ГОРОДЕ

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Оценка экологического состояния водоема по величинам определяемых показателей воды. Ознакомление с методами экспресс-анализа загрязнений водоемов.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Первичную оценку качества воды в водоеме проводят, определяя ее температуру и органолептические характеристики. Определение температуры воды необходимо для контроля тепловых загрязнений водоемов, поэтому проводить измерение следует в нескольких точках, отстоящих друг от друга на несколько сот метров. Предметом особого внимания должны быть впадающие в водоем ручьи, реки и сточные канавы. При наличии разницы в измеренных температурах в несколько градусов (температурных градиентов) можно говорить о тепловом загрязнении водоема.

Органолептические характеристики воды определяются с помощью органов зрения (мутность, цветность) и обоняния (запах). Неудовлетворительные органолептические характеристики косвенно свидетельствуют о загрязнении воды.

Кислотность воды определяется значением водородного показателя (рH), который для природных вод обычно имеет значения от 6,5 до 8,5. Изменения рH воды водоема обычно являются следствием загрязнения воздуха кислотными примесями (оксидами серы и азота и др.), которые «вымываются» дождями и попадают в водоем. Изменения рH могут вызываться также загрязнениями водоема промышленными сточными водами, не прошедшими очистки и нейтрализации. Кислотность природной воды может определяться также характером почвы, грунтов, местности, на которой расположен водоем. Изменение рH природной воды сверх допустимых пределов (более 8,5 и менее 6,5) создает среду, непригодную для существования большинства водных организмов (особенно простейших).

Растворенный в воде кислород имеет важнейшее экологическое значение. Он должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая среду для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, так как участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Поступление кислорода в водоем возможно путем растворения его при контакте с воздухом, а также в результате фотосинтеза водными растениями, т. е. в результате физико-химических и биохимических процессов. Поэтому существует много причин, вызывающих повышение (снижение) концентрации в воде растворенного кислорода.

На правильность полученных результатов анализов влияет способ отбора пробы воды и условия ее хранения. Проба должна быть отобрана в чистую стеклянную или пластмассовую бутыль объемом не менее 0,5 л (в бутыли должно остаться не более 5-10 мл воздуха); пробы следует анализировать в течение нескольких часов либо хранить в холодильнике.

ЗАДАНИЕ: выполните задания 1,2 и сделайте вывод по работе.

Задание 1: «Определение температуры и органолептических характеристик воды»

Оборудование:

• термометр

• колба 250 мл с пробкой

• пробирка высотой 15-20 см

• линейка

1. 1. Определение температуры.

      1. Погрузите термометр непосредственно в воду водоема не менее, чем на одну треть шкалы и выдержите в погруженном состоянии не менее 5 минут. Не вынимая термометра из воды, произведите расчет показаний (с точностью до половины минимального деления).

      2. Определите температуру воды (t^o С) в нескольких местах водоема, отстоящих друг от друга не менее, чем на несколько сот метров.

      3. Рассчитайте разницу в значениях температуры (Δt^o C).

   2. Определение запаха.

      1. Заполните колбу водой на 1/3 объема и закройте пробкой.

      2. Взболтайте содержимое колбы.

      3. Откройте колбу и осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определите характер и интенсивность запаха. Если запах сразу не ощущается или запах неотчетливый, испытание можно повторить, нагрев колбу до температуры 60^оС (подержав колбу в горячей воде).

      4. Интенсивность запаха определите по пятибалльной системе согласно таблице 1.2.4:

Таблица 1.2.4 Определение интенсивности запаха

запаха

Характер проявления запаха

Оценка

интенсивности запаха

Нет

Запах не ощущается

0

Очень слабая

Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)

1

Слабая

Запах замечается, если обратить на него внимание

2

Заметная

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде

3

Отчетливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

4

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

5

1. 1. 5. Характер запаха определите по таблице 1.2.5:

Таблица 1.2.5 Определение характера запаха

неотчетливый (или отсутствует)

землистый

гнилостный

плесневый

торфяной

травянистый

другой (укажите какой)

Искусственного происхождения:

неотчетливый (или отсутствует)

нефтепродуктов (бензиновый)

хлорный

уксусный

фенольный

другой (укажите какой)

1. 3. Определение цветности.

      1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см.

      2. Определите цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном).

      3. Выберите наиболее подходящий оттенок из приведенных оттенков: слабо-желтоватый, светло-желтоватый, желтый, интенсивно-желтый, коричневый, красно-коричневый, другой (укажите какой).

   4. Определение мутности.

      1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см.

      2. Определите мутность воды, рассматривая пробирку сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном).

      3. Выберите нужное определение мутности: слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная.

   5. Обработка результатов и выводы.

      1. Занесите полученные результаты в таблицу 1.5.1. Приводите данные для каждой точки отбора пробы (каждого анализа).

Таблица 1.5.1

температур

в точках отбора (Δt)

^оС

Запах:

характер

интенсивность

Словесное описание

Баллы

Цветность

Словесное описание

Мутность

Словесное описание

1.5.2 Сделайте выводы об экологическом состоянии водоема (качестве воды) по проанализированным показателям.

Задание 2: «Определение кислотности природной воды»

Оборудование:

• контрольная шкала образцов окраски растворов

• раствор универсального индикатора

• пипетка-капельница (0,10 мл)

• градуированная пробирка на 5 мл

2.1 В пробирку налейте 5 мл анализируемой воды.

2.2 Добавьте в пробирку 4-5 капель раствора универсального индикатора.

2.3 Содержимое пробирки перемешайте, покачивая ее.

2.4 Окраску раствора сразу же сравните с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.

2.5 Занесите полученные результаты в таблицу 2.5.

Таблица 2.5

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

9. Какие органы чувств могут нам позволить оценить качество воды?

10. Какую роль играет температура в жизнедеятельности водных организмов?

11. Какими загрязнениями воды могут быть вызваны: повышенные температуры; наличие запаха, мутности, вкуса воды; цветность воды?

12. Назовите факторы, приводящие к изменению кислотности природной воды.

13. Назовите меры для восстановления качества воды в водоеме в случае обнаружения критического значения pH?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6

ТЕМА: ЛЕСОПАРК – ЧАСТЬ ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМ

ЦЕЛЬ: Определение степени нарушенности сообщества лесопарка под влиянием антропогенного фактора и разработка мер по восстановлению экосистемы.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Экологически чистая полноценная внешняя среда наряду с другими факторами является важной предпосылкой сохранения и укрепления здоровья и развития людей.

Развитие городов все больше отдаляет людей от естественной природы. Поэтому горожане с большим удовольствием отправляются отдохнуть, погулять в парки.

Зеленые насаждения играют важную роль в регуляции микроклимата: предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены домов, тротуары, увлажняют и очищают воздух. В жаркий летний день на дорожке газона температура воздуха на высоте 1,5 м от земли почти на 2,5^оС ниже, чем на асфальтовой мостовой. Зеленые насаждения также поглощают звуковые волны, снижают внешнюю шумовую нагрузку.

Однако нахождение людей в лесопарке является рекреационной нагрузкой на экосистему парка и вызывает ее постепенное разрушение: уплотнение почвы от передвижения людей препятствует прорастанию семян и возобновлению растительности, изменяются условия жизнедеятельности почвенных организмов, сокращается общая численность животных. Малоустойчивые лесные виды сменяются антропогеноустойчивыми и синантропными видами – происходит сукцессия экосистемы, сопровождающаяся обеднением сообществ.

ЗАДАНИЯ:

• выполните предложенные задания;

• сделайте вывод по каждому из них;

• ответьте на контрольные вопросы;

• оформите отчет о практическом занятии.

Задание 1: «Определение стадии деградации изучаемой лесной экосистемы»

1.1 Проанализируйте основные характеристики рекреационной деградации лесных экосистем.

1.2 Проведите изучение видового состава. Качественная оценка состояния различных ярусов лесного сообщества проводится в показателях, представленных в таблице 1. Вселение вида (луговая, полевая, придорожная растительность) происходит чаще всего с помощью человека; семена и споры растений могут быть занесены также ветром и животными.

Древостой___________________________________________________________________________________________________________________________

Подлесок и крупный подрост _________________________________________

__________________________________________________________________

Подрост младших возрастов _________________________________________

__________________________________________________________________

Травостой _________________________________________________________

__________________________________________________________________

Мохово-лишайниковый покров _______________________________________

__________________________________________________________________

Включения нелесных видов __________________________________________

__________________________________________________________________

Таблица 1 Характеристики стадий рекреационной деградации лесопарков

Обработка результатов и вывод (сделайте вывод о степени деградации изученной лесной экосистемы): _______________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Какие меры вы можете предложить для стабилизации лесных экосистем в условиях действия антропогенного фактора? ___________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 2: «Изучение зеленой защитной полосы прилегающей территории»

С помощью рулетки произведите измерения основных показателей, характеризующих зеленую защитную зону прилегающей территории. Полученные данные занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Полученные результаты

Санитарно-гигиенические нормы (не менее), м

Ширина защитной полосы из деревьев и кустарников:

на границе территории

со стороны автомагистрали

1,5

6

Площадь деревьев и кустарников по периметру крон, приходящаяся на одного учащегося, м²

50

Расстояние от учреждения до деревьев

10

Расстояние от учреждения до кустарников

5

Расстояние между узколистными деревьями

5-6

Расстояние между широколистными деревьями

8-10

Количество деревьев на 1 га (100100 м)

90-150

Обработка результатов и выводы (сделайте вывод о соответствии зеленой зоны вашей прилегающей территории санитарно-гигиеническим нормам):

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1 Как вы понимаете выражение «Рекреационная нагрузка на экосистему»?

2 Какие изменения в биоценозе леса происходят под влиянием посещения людьми этих природных комплексов?

3 Какие правила поведения необходимо соблюдать при посещении природных и измененных деятельностью человека экосистем?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблемное обсуждение острых ситуаций, критика негативных сторон природопользования способствуют реализации права граждан на достоверную информацию в целях улучшения качества жизни. Осознав всю глубину и сложность экологической ситуации в нашем городе, студенты приходят к выводу о необходимости борьбы за ее улучшение.

Сборник практических занятий не включает последовательного изложения основ экологии, его можно использовать при работе с различными вариантами содержания дисциплины.

Использование данного материала не требует его заучивания, репродуктивного повторения и воспроизведения. Практические задания вызывают потребность обращения к различным источникам экологических знаний. Их использование побуждает студентов творчески осмысливать реальный мир, применять теоретические обобщения в практике борьбы за повышение качества жизни людей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Грушина Практикум по экологии: Учебное пособие. – М.; АО МДС, 1996, 192 с.

2. И.А. Бондаренко Экология растений (в 2-х частях). Тетрадь с печатной основой для учащихся 7 кл. – Саратов, Лицей, 1997.

3. Н.А. Воронков Экология общая, социальная, прикладная (общеобразовательный курс). – М.; «Агар», 2000, с.

4. И.Д. Зверев практические занятия по экологии для учащихся 9 класса. – М.: Просвещение, 1998. – 78 с.

5. Лурье Ю.Ю. Химический анализ производственных сточных вод. – М.: Химия, 1974.

6. Ресурсы Интернета.