Блог викладача хімії і біології Жмак Антоніни Анатоліївни : Бінарний інтегрований урок (екологія+інформатика) на 2 курсі по темі «Водоспоживання і виснаження ресурсів прісної води на планеті»

Бінарний інтегрований урок (екологія+інформатика) на 2 курсі по темі «Водоспоживання і виснаження ресурсів прісної води на планеті»

Жмак Антоніна Анатоліївна, викладач екології, хімії, біології

________________________________________________________________

Екологія – це наука про життя

в навколишньому світі, про мистецтво

жити в гармонії з природою.

Мета: за допомогою інформаційних і проектних технологій познайомити учнів з водоспоживанням ресурсів прісної води на планеті.

Завдання:

1. Розширити знання учнів з водоспоживанням прісної води на планеті;

2. Навчити учнів прогнозувати за допомогою комп’ютерного моделювання, використовуючи відповідні дані;

3. Познайомити учнів із способами роботи з різними джерелами інформації і застосуванням їх на практиці;

4. Застосовуючи комплексні знання з біології, географії, інформатики і екології розширити знання учнів про прісні водоймища та екологічну загрозу;

5. Виховувати любов до рідного краю.

Устаткування: комп’ютерний кабінет, мультимедіапроектор, презентація (додаток 1).

Програмне забезпечення: Microsoft Office Excel.

Тип уроку: інтегрований.

Хід уроку

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація опорних знань.

Питання:

1. Яке значення має вода для нормального функціонування організму людини?

2. Як може позначитися недолік водоспоживання на здоров’ї людини?

3. У яких галузях використовується прісна вода?

4. Види моделювання?

5. Властивості моделі залежать від мети моделювання?

3. Вивчення нового матеріалу.

Вода – основа розвитку землеробства, енергетики і рибного господарства, без неї немислимі побут і дозвілля дитини. Об’єм прісних вод складає близько 35 млн куб. км., або 2,5% загальних запасів води на Землі. Також велика частина прісних вод (68,7%) зосереджена в льодовиках і залягаючому сніжному покриві, з них основні запаси знаходяться в Антарктиді. Водні екосистеми забезпечують водою міста, села, промислові об'єкти. У річках і озерах водяться цінні види риб. У ставках розводять рибу. Як і інші природні екосистеми України випробовують сильний вплив людини; вони забруднюються і виснажуються в результаті великих водозаборів, які не компенсуються надходженням у водоймища води з осіданнями і грунтовити водами.

В даний час чверть населення Землі переживає недостаток прісної води.

Отже, як стало зрозуміло, сьогодні ми говоритимемо з Вами про виснаження ресурсів прісної води на планеті.

Розглянемо план роботи на уроці (запис плану в зошит).

План роботи:

1. Ресурси прісних вод на планеті.

2. Витрачання води в зрошуваному землеробстві.

3. Комунально-побутове споживання.

4. Використання води в промисловості і енергетиці.

5. Якість прісної води і здоров'я людщини.

6. Охорона водних ресурсів.

7. Практичне моделювання.

Використовуючи план роботи і карти, учні розповідають випереджаючий матеріал по даній темі.

Ресурси прісних вод на планеті

Ресурси прісних вод на Землі формуються в процесі глобального кругообігу води, який є опріснювачем вод і сприяє їх безперервному відновленню. Загальне споживання прісних вод з року в рік зростає в усіх регіонах світу. Якщо в 20 столітті людство споживало 400 куб. км води в рік, то нині нам щорічно необхідно вже близько 4000 куб. км, тобто близько 10% об'єму світового споживання.

Витрачання води в зрошуваному землеробстві

Для потреб зрошування використовується значна частина ресурсів прісної води, причому близько ¾ безповоротно. Учені підрахували, що при вирощуванні 1 т. рису за вегетаційний період потрібно 7 тис. т. води, пшениці – 1,5 тис. т., а бавовни – 10 тис. т. води. Найбільшу зрошувану площу має в своєму розпорядженні Азія. Велика частина води доводиться на територію Китаю, Індії і Пакистану.

Таблиця «витрачання води в зрошуваному землеробстві»

Регіони	Сучасний стан				Прогноз на початок ХХІ ст.
	Зрошувані землі, млн. га	Водозабір км³	Безповоротна витрата, км³	Поворотні води, км³	Зрошувані землі, млн. га	Водозабір км³	Безповоротна витрата, км³	Поворотні води, км³
Європа	17	110	95	15	19	130	105	25
Азія	140	1300	980	320	165	1500	1130	360
Африка	11	120	85	35	15	165	110	50
Північна Америка	29	330	215	115	35	390	260	140
Південна Америка	9	70	55	15	11	95	70	25
Австралія і Океанія	2,0	20	10	3	3	20	15	5
Росія	20	260	180	80	24	300	210	95
Світ в цілому	228	2210	1620	583	272	2600	1900	700

Житлово - комунальне споживання

Станом на сьогоднішній час об'єм споживаної населенням води перевищив 300 куб. км в рік. Але лише 4% населення земної кулі користується водою в достатній кількості, тобто близько 300-400 л/доба на людину, а для 2/3 населення, зосереджених головним чином в Африці, питоме споживання води в 10 разів менше.

Використання води в промисловості і енергетиці

Вода для промисловості є таким же необхідним елементом у виробництві, як вугілля, мідь, залізо і інші природні ресурси. Об'єми споживання води в промисловості розрізняються по галузях. Так, на виробництво 1 т синтетичного волокна потрібно витратити 1 тис. куб. м. води. Якщо щорічно світове споживання мінеральних ресурсів, узятих з природи, складає 7-8 млрд.т., то води витрачається 7-8 млрд. т. щодоби.

Таблиця «Використання води в промисловості і енергетиці»

Регіони	Сучасний стан				Прогнозоване
	Водозабір	Безповоротна витрата		Стічні води	Водозабір	Безповоротна витрата	Стічні води
Європа	193	19		174	200-210	30-37	160-175
Азія	118	30		88	320-340	65-70	215-270
Африка	6,5	2		4,5	30-35	5-10	25
Північна Америка	294	29		265	363-370	50-60	310
Південна Америка	30	6		24	100-110	20-25	60-87
Австралія	1,5	0,8		1,5	3,0-4	1	2-3,0
Росія	117	11,9	105		140-150	20-27	120-130

Якість прісної води і здоров'я людини

- Перші стандарти якості питної води були затверджені в Україні в 1937 році. У цих стандартах містяться норми якості питної води. Так, у нас в країні це ГОСТ 2874-82 «Вода питна», в якому визначені вимоги до мікробного складу, фізичних і хімічних характеристик води. Приведемо деякі гранично допустимі рівні змісту хімічних речовин по Госту:

- водневий показник (рН) – 6,0-9,0;

- Залізо (міліграм/л) – до 0,3;

- Жорсткість загальна (міліграм екв/л) – до 7,0;

- Марганець (міліграм/л) – 0,7;

- Мідь (міліграм/л) – 1,0;

- Хлориди (міліграм/л) до 350.

Водний шлях передачі інфекційних захворювань тсав очевидним. У наш час перелік заразливих захворювань, передаваних через воду, включає, окрім холери, дизентерію, черевний тиф, інфекційний гепатит та інші. Доведена можливість зараження через воду поліомієлітом і туберкульозом.

Кишкова паличка дуже широко поширена в природних водоймищах, і про якість води судять на основі підрахунку її кількісного змісту. Встановлено, що тільки в тих випадках, коли кількість кишкових паличок в 1 л води не перевищує три, вода може вважатися за безпечну в бактерійному відношенні. Про чистоту води судять і по загальній кількості бактерій, що містяться в 1 мг. Воно не повинне перевищувати 100.

Охорона водних ресурсів

Байкал забруднюють десятки промислових підприємств, розташованих в містах, що оточують його, але головним забруднювачем залишається Байкальський целюлозно-паперовий комбінат. Для розбавлення його стоків щодоби використовують 300 м². Крім того, в околицях комбінату знаходиться 20 накопичувачів відходів, в кожному з яких по 1 млн. м³ відходів. Фільтрація вод цих накопичувачів зробила воду колодязів навколишніх територій непридатною для пиття. Якщо в результаті якої-небудь катастрофи, наприклад, сильного землетрусу, ці відходи потрапляють до Байкалу, його екосистема буде зруйнована. Будівництво комбінату було невибачною помилкою, тепер планується його перепрофілювання на менш небезпечне виробництво.

Забруднює водні екосистеми і річковий транспорт, який скидають у воду близько 8т нафтопродуктів в рік.

1. Практичне моделювання. (Цю частину уроку веде вчитель інформатики)

Типи комп'ютерних моделей

- комп’ютерна математична модель

- імітаційне моделювання

Комп’ютерна математична модель – це програма, що реалізовує розрахунки стану модельованої системи по її математичній моделі.

Імітаційне моделювання відтворює поведінка складної системи, елементи якої можуть поводитися випадковим чином (поведінку яких передбачити не можна).

Завдання. Уявіть собі, що на Землі залишиться тільки один джерело прісним води-озеро Байкал. На скільки років озеро Байкал забезпечить населення всього світу водою?

Рішення.

Постановка завдання.

Мета моделювання – визначити кількість років, протягом яких Байкал забезпечить населення всього світу водою, досліджувати побудовану модель.

Об’єктом моделювання є система, що складається з двох компонентів: озера

Байкал і населення Землі.

Знаючи кількість води в Байкалі, чисельність населення Землі і споживання води на 1 людину. Можна знайти, на скільки років її вистачить. При складанні цієї моделі ми не враховуємо можливі зміни кліматичних умов. І також вважаємо за постійних чисельність населення Землі і споживання води на 1 людину вдень. Людство споживає на свої потреби величезну кількість прісної води. Основними її споживачами є промисловість, сільське і комунально-побутове господарство. Об’єм споживаної води залежить від рівня, складаючи від 3 до 700 л на одну людину вдень.

Розробка моделі.

Для побудови математичної моделі визначимо початкові дані. Позначимо:

V – об’єм озера Байкал – 23000 км³;

N – населення Землі – 6 млрд. чоловік;

р – споживання води в середньому на 1 людину вдень – 300 л.

Оскільки 1 л= 1дм³ води, необхідно виконати переклад V води озера з км³ в дм³ V (км³)=V*109 (м³)= V*1012 (дм³)

Результат – кількість років, за яке населення Землі використовує води озера Байкалу – позначимо q.

Отже, q= (V*1000000000000)/(N*p*365).

Так виглядає електронна таблиця.

	А	В
1	Завдання про використання вод Байкалу
2	Початкові дані:
3	V (км³)
4	N (чіл.)
5	Р (л)
6	Q рік	=(Вз1000000000000)/(В4в5*365)