Kwaśne deszcze i smog, Notatki z Biologia

Pobierz Kwaśne deszcze i smog i więcej Notatki w PDF z Biologia tylko na Docsity!

Kwaśne deszcze i smog

Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Film Dla nauczyciela

Zanieczyszczenie środowiska to nie tylko piętrzące się góry tworzyw sztucznych, ale także szkodliwe związki lotne, zanieczyszczające powietrze. Na co dzień niezauważalne, w pewnych warunkach powodują śmiertelne zagrożenie w postaci kwaśnych deszczów oraz smogu. Jak dochodzi do tych zjawisk atmosferycznych? Czy można im zapobiec?

Twoje cele

Wyjaśnisz, jak tworzy się smog. Wskażesz, jakie związki chemiczne powstają podczas spalania węgla kamiennego. Omówisz zagrożenia związane z kwaśnymi deszczami.

Londyn podczas wielkiego smogu w 1952 r. Na początku grudnia w mieście pojawiła się gęsta mgła i nastąpiło gwałtowne ochłodzenie, dlatego londyńczycy zaczęli ogrzewać mieszkania, w większości niskiej jakości węglem. Unoszący się z kominów dym, zatrzymywany przez położoną wyżej warstwę ciepłego powietrza, skaził atmosferę ogromnymi ilościami siarczanów, z których utworzył się kwas siarkowy. Źródło: Billy Black, Flickr, licencja: CC BY 2.0.

Kwaśne deszcze i smog

Mapa śmiertelności spowodowanej zanieczyszczeniem powietrza. Źródło: Our World In Data, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 3.0.

Kwaśne deszcze

Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne, których współczynnik pH jest niższy niż 5, i wynosi średnio 4–5. Naturalne opady także mogą mieć pH o odczynie kwasowym, lecz nie spada ono poniżej 5,7. Dla porównania: pH wody pitnej zawiera się w zakresie 6,5–8,5. Kwaśne deszcze mają szczególnie negatywny wpływ na rośliny, zwierzęta morskie oraz infrastrukturę.

Do powstawania kwaśnych deszczów przyczyniają się zwiększone poziomy tlenków siarki (SO ) oraz azotu (NO) w powietrzu. Tlenki te wchodzą w reakcję z wodą, prowadząc do wytworzenia kwasów siarkowego oraz azotowego. Zanieczyszczenia te mogą przemieszczać się na znaczne odległości wraz z ruchem mas powietrza, przez co kwaśne opady występują również w miejscach oddalonych od źródła emisji szkodliwych tlenków.

Kwaśne deszcze przyczyniają się do obumierania wielu roślin, poprzez szkodliwe działanie na blaszki liściowe oraz igły. Szczególnie dotkliwie oddziałują na drzewa iglaste. W Polsce skutki działania kwaśnych deszczów widoczne są m.in. w Sudetach, gdzie obszary obumarłych drzew sięgają wielu hektarów.

Obumieranie roślin może także wynikać z zakwaszenia gleby wywoływanego powtarzającymi się opadami o kwaśnym odczynie. Wpływa to również na mikrobiom gleby, gdyż niektóre z mikroorganizmów nie są w stanie przetrwać w warunkach obniżonego pH.

2

Co więcej, zakwaszenie gleby wiąże się z zakwaszeniem wód powierzchniowych i stojących.

Martwe drzewa w parku narodowym Smokey Mountains w Stanach Zjednoczonych to efekt kwaśnych deszczów. Źródło: NatureLifePhoto, Flickr, licencja: CC BY-NC-ND 2.0.

Kwaśne deszcze odpowiedzialne są również za uszkodzenia architektoniczne, ponieważ rozpuszczają skały wapienne oraz cement. Ich działanie widoczne jest także na marmurze.

Zmiany spowodowane działaniem kwaśnych deszczów widoczne są m.in. na gargulcu znajdującym się na elewacji budynku ratusza w Monachium.

Według WHO 36 na 50 miast o najwyższym stężeniu pyłów atmosferycznych wchodzących w skład smogu, o wielkości do 2,5 μm, znajduje się w Polsce. Dane te wskazują na ogromny problem związany z czystością powietrza, co wiąże się z zagrożeniem dla życia i zdrowia mieszkańców tych miast.

Miasto Fanhe w Chinach podczas smogu (po lewej) i 10 dni później w trakcie słonecznego dnia (po prawej). Źródło: Tomskyhaha, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.

Smog fotochemiczny

Smog fotochemiczny, zwany też smogiem typu Los Angeles, powstaje w słoneczne dni i związany jest z dużym ruchem ulicznym, emitującym znaczne ilości spalin. Smog ten występuje najczęściej w okresie letnim (od czerwca do września) podczas ciepłych dni. W wyniku reakcji tlenków azotu zawartych w powietrzu oraz lotnych związków organicznych w obecności światła słonecznego dochodzi do wytworzenia silnych związków utleniających. Należy do nich m.in. ozon, będący trującym gazem, powodującym uszkodzenia błon biologicznych oraz obniżenie wydajności enzymów odpowiedzialnych za oddychanie komórkowe. Tlenek azotu(IV) (NO ), który w temperaturze pokojowej jest brunatny, wpływa na charakterystyczną brązową barwę smogu fotochemicznego.

2

Smog fotochemiczny nad Ciudad de México w Meksyku. Źródło: Fidel Gonzalez, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Smog typu Los Angeles również powoduje dolegliwości zdrowotne. Do najczęstszych objawów negatywnego wpływu tego smogu na organizm człowieka należą: podrażnienie nosa i gardła, bóle głowy, bóle w klatce piersiowej, suchość w gardle, kaszel oraz trudności w oddychaniu.

Słownik

antropogeniczny

powstały lub zachodzący w wyniku działalności gospodarczej człowieka

hiperkapnia

(gr. hyper – nad, ponad, kapnos – dym) stan podwyższonego ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla we krwi

inwersja temperatury

w meteorologii zjawisko atmosferyczne polegające na wzroście temperatury powietrza wraz z wysokością; inwersja blokuje pionowe mieszanie się powietrza w atmosferze

mikrobiom

ogół mikroorganizmów występujących w określonym siedlisku

pH

Grafika interaktywna

Przez zanieczyszczanie powietrza rozumie się wprowadzanie do powietrza przez człowieka, bezpośrednio lub pośrednio, substancji stałych, ciekłych lub gazowych w takich ilościach, które mogą zagrażać zdrowiu, ujemnie wpływać na klimat, przyrodę ożywioną, glebę i wodę, a także powodować inne szkody w środowisku.

Całkowita emisja wybranych zanieczyszczeń powietrza w Polsce, wyrażona w tysiącach ton. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., na podstawie: dane Krajowego Ośrodka Bilansowania i Zarządzania Emisjami IOŚ-PIB, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 1

Polecenie 2

Przeanalizuj wykres i sformułuj jeden wniosek na jego podstawie.

Korzystając z różnych dostępnych źródeł, wyjaśnij, dlaczego wymienione na wykresie zanieczyszczenia powietrza są niebezpieczne dla zdrowia.

Film

Polecenie 1

Film dostępny pod adresem hps://zpe.gov.pl/a/D4beOYAo

Działanie kwasu siarkowego na białko – cz. I. W probówce znajduje się białko jaja kurzego, a w zlewce kwas siarkowy. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film nawiązujący do treści materiału

Film dostępny pod adresem hps://zpe.gov.pl/a/D4beOYAo

Działanie kwasu siarkowego na białko – cz. II. W probówce znajduje się białko jaja kurzego, a w zlewce kwas siarkowy. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film nawiązujący do treści materiału

Polecenie 2

Obejrzyj film pt. Działanie kwasu siarkowego na białko. Postaw hipotezę dotyczącą tego, jaka reakcja zaszła w probówce.

Wyjaśnij, co wspólnego ma kwas siarkowy ze smogiem.

ćwiczenia interaktywne; prezentacja; analiza grafiki interaktywnej; praca z filmem; ćwiczenia laboratoryjne; mapa pojęć.

Formy pracy:

praca indywidualna; praca w parach; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda; arkusze papieru, flamastry.

Przed lekcją:

1. Chętni uczniowie dzielą się na dwie grupy i przygotowują prezentację na przydzielony temat:
   • grupa I – kwaśne deszcze (przyczyny powstawania, przykłady wystąpienia, skutki dla człowieka i przyrody, sposoby zapobiegania);
   • grupa II – smog londyński (przyczyny powstawania, przykłady wystąpienia, skutki dla człowieka i przyrody, sposoby zapobiegania). Uczniowie korzystają z samodzielnie wyszukanych materiałów (literatura, artykuły w internecie, zdjęcia, filmy).

Przebieg lekcji

Faza wstępna:

1. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji oraz cele zajęć, omawiając lub ustalając razem z uczniami kryteria sukcesu.

Faza realizacyjna:

1. Prezentacje uczniów. Wskazani przed lekcją uczniowie prezentują i omawiają efekty swojej pracy. Nauczyciel oraz inni uczniowie zadają pytania prezentującym, w razie potrzeby uzupełniając ich wypowiedzi.

2. Praca z multimedium („Grafika interaktywna”). Uczniowie zapoznają się z materiałem udostępnionym przez nauczyciela. Nauczyciel wyjaśnia także treść polecenia nr 1: „Przeanalizuj wykres i sformułuj jeden wniosek na jego podstawie”. Chętny uczeń rozwiązuje je i opisuje kolejno wykonywane kroki. Pozostali uczniowie oceniają poprawność odpowiedzi. Ewentualne wątpliwości rozstrzyga nauczyciel.
3. Praca z drugim multimedium („Film”). Uczniowie zapoznają się z materiałem. Każdy uczeń pracuje indywidualnie, samodzielnie przygotowując odpowiedzi do polecenia 1: „Obejrzyj film pt. Działanie kwasu siarkowego na białko. Postaw hipotezę dotyczącą tego, jaka reakcja zaszła w probówce”. Po wyznaczonym przez nauczyciela czasie wybrani lub chętni uczniowie odczytują swoje propozycje. Nauczyciel komentuje rozwiązania uczniów.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie, pracując w parach, tworzą mapy pojęć związane z tematem lekcji, uwzględniając metody zapobiegania omówionym zjawiskom.
2. Nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdań: „Dziś nauczyłem/nauczyłam się…”, „Zrozumiałem/zrozumiałam, że…”, „Zaskoczyło mnie…”, „Dowiedziałem/dowiedziałam się...”.

Praca domowa:

1. Wykonaj polecenie nr 2 z sekcji „Grafika interaktywna”.
2. Wyobraź sobie, że masz okazję przeprowadzić wywiad z naukowcem – specjalistą w dziedzinie, której dotyczy e‐materiał. Sformułuj pytania, które chciałbyś mu zadać.

Materiały pomocnicze:

Neil A. Campbell i in., „Biologia Campbella”, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019.

Dodatkowe wskazówki metodyczne:

Nauczyciel może wykorzystać medium zamieszczone w sekcji „Grafika interaktywna” na innych lekcjach dotyczących zanieczyszczenia środowiska.