Панагушина Елена Аркадьевна

Лабораторная работа по экологии «Анализ кислородного баланса водоемов модель Стритера-Фелпса» (8–10 классы)

Материал опубликован 27 November 2017 в группе

Учебный фильм - окружающий мир, естествознание, краеведение

1056

4465

Полная версия 46 (час) лабораторных работ с видеоматериалами

Тип урока – комплексное применение ЗУН учащихся

Метод обучения - основаны на самостоятельном проведении учащимися экспериментов, исследований и выдвижение гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор необходимых приборов и материалов самими учащимися.

Формы организации деятельности учащихся

Форма организации работы

Особенности,

признаки

В каком случае выбираем ту или иную форму на теоретическом обучении

В каком случае выбираем ту или иную форму на практическому обучении

Парная

Когда преподаватель организует выполнение работы парами: сильный учащийся – слабый учащийся. Или два равных по успеваемости.

1.В ходе актуализации опорных знаний, когда предстоящая работа требует серьезного предварительного осмысления. Пары учащихся обсуждают предстоящее задание.

2.В ходе лабораторно-практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.

Во время проведения итогов возможна организация взаимной оценки работ.

1.В ходе вводного инструктажа, когда предстоящая практическая работа требует серьезного осмысления, пары учащихся обсуждают предстоящее задание.

2.В ходе практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.

3.В ходе заключительного инструктажа возможна организация оценки работы

Среда — это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, рост, выживаемость, размножение и многое другое.

Условия существования или условия жизни — это совокупность необходимых для организма элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых существовать не может.

Экологические факторы — компоненты среды, которые прямо или косвенно воздействуют на живые организмы. Экологические факторы — составляющая часть экосистемы, во многом определяющая ее характер (состав, структуру и функцию). Экологические факторы делятся на абиотические, т.е. факторы неорганической, или неживой, природы, и биотические — факторы, связанные с жизнедеятельностью организмов. Совокупность абиотических экологических факторов в пределах экосистемы называется экотопом, вся совокупность экологических факторов, включая биотические, — биотопом.

Абиотические экологические факторы в любой экосистеме определяют характер биотических экологических факторов и состав экосистемы. К абиотическим экологическим факторам относятся:

климатические — свет, тепло, воздух, вода (включая осадки в различных формах и влажность воздуха);

Биотические экологические факторы — следствие взаимоотношений организмов (взаимоотношения «хищник-жертва», «паразит-хозяин», конкуренция) или изменений биотопа вследствие накопления детрита (гумуса почвы, торфа, сапропеля, лесной подстилки, ветоши и т.д.).

Анализ кислородного баланса водоемов, модель Стритера-Фелпса

Цель работы: провести анализ кислородного баланса водоемов

Рассмотрим кислородный баланс реки в условиях ее загрязнения достаточно легко окисляемыми отходами, например, органического происхождения. При попадании таких отходов в воду начинается процесс их биохимического разложения, который протекает с использованием растворенного в воде кислорода, что может привести к падению его концентрации в воде. Так как растворенный кислород является одним из основных лимитирующих факторов для водных экосистем, то падение его концентрации может быть сопряжено с разной тяжести нарушениями в их функционировании.

Рассмотрим взаимосвязи между концентрациями растворенного кислорода и органических отходов. Концентрацию отходов измеряют величиной так называемого биохимического потребления кислорода (БПК), которая представляет собой количество кислорода на единицу объема воды, необходимое для разложения отходов, единица измерения БПК — мг/л О2.

Скорость разложения отходов пропорциональна их концентрации в воде при условии, что кислорода достаточно для их полного разложения.

При отсутствии отходов концентрация кислорода в воде колеблется около равновесного значения. При наличии отходов реальная концентрация кислорода будет снижаться. Однако существуют процессы, обеспечивающие увеличение концентрации кислорода в воде, например, реаэрация — поглощение кислорода атмосферы поверхностью воды.

Опишем процессы, формирующие кислородный баланс реки при наличии загрязнения. Введем обозначения:

Ь — биохимическое потребление кислорода (ВПК), мг/л;

Со2 (о — большая или маленькая?) — равновесная концентрация кислорода в воде при отсутствии отходов, мг/л;

С — концентрация кислорода в воде при наличии отходов, мг/л;

Б = Со2 - С — дефицит кислорода в воде вследствие загрязнения, мг/л;

к1 — скорость потребления кислорода на разложение отходов, вследствие выбора единиц измерения она равна скорости разрушения отходов, 1/сутки;

к2 — скорость реакции, 1/сутки.

В этих обозначениях процессы разложения отходов и формирования кислородного баланса в водоеме описываются следующими простыми уравнениями, получившими название модели Стритера-Фелпса, по имени ученых, впервые их использовавших для анализа такой ситуации:

Контрольные вопросы

1.Что такое биохимическое потребление кислорода?

Биохимическое потребление кислорода (БПК) — количество кислорода, израсходованное на аэробноебиохимическое окисление под действием микроорганизмов и разложение нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде. БПКявляется одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоема органическими веществами, он определяет количество легкоокисляющихся органических загрязняющих веществ в воде.

2.Что такое аэрация воды?

Аэра́ция (от греч. ἀήρ — «воздух») — естественное проветривание, насыщение воздухом, кислородом (организованный естественный воздухообмен).Аэрацией называется процесс, при котором воздух тесно контактирует с водой (жидкостью).

3.Из чего складывается кислородный баланс реки?

Размер дебита кислородного баланса реки дает только качественную информацию о процессах самоочищения, в том числе и о аэробном биохимическом окислении.

Для характеристики кислородного баланса воды принято вычислять процент ее насыщения.

Для повышения кислородного баланса смесевого топлива ( у перхлората аммония массовое содержание свободного кислорода составляет 34 %) в качестве связующего компонента используют нитразол, основу которого составляет нитроцеллюлоза.

Расчет по кислородному балансу производится как с учетом, так и без учета реаэрации. Расчет с учетом реаэрации более точен, но для него требуется много исходных данных, получаемых в результате подробных изысканий. Очень часто эти данные отсутствуют.

Расчет по кислородному балансу производим как с учетом, так и без учета реаэрации.

Составы с отрицательным кислородным балансом, если в процессе их горения участвует кислород воздуха, дают большее количество тепла, чем етехиометрические составы из тех же компонентов. Для составов с отрицательным кислородным балансом иногда используют термин - теплотворная способность.

4.Как влияют промышленные сбросы на концентрацию кислорода в воде?

5.Почему растворенный кислород является лимитирующим фактором для водных экосистем?

Экосистемы внутренних водоёмов