х. Куликовский муниципального образования Ленинградский район Муниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа № 10 х. Куликовского муниципального образования Ленинградский районИз опыта работы учителя химии, физики МОУ СОШ № 10 А. Н. Толстых2008-2009 уч. год Цели: исследовать экологические аспекты использования минеральных удобрений, рассмотреть и проанализировать позитивные и негативные стороны применения в сельском хозяйстве; учить учащихся использовать знания в быту.Материалы: установочные листы с данными по экологии выбранных для игры специальностей; образцы минеральных удобрений; образцы овощей и фруктов; набор химических реактивов.Ход урока-игрыI. Вступительное слово учителя С детства мы знаем много сказок, в которых упоминается скатерть-самобранка. Фантазия это или реальность? Скатерть-самобранка - это ухоженная, плодородная земля, благодаря которой наш стол полон яств. А как этого добиться? Много веков занимает людей этот вопрос. Мы живем уже в XXI веке, нас уже больше 6 млрд. человек. С ростом населения растут и их потребности. Возможно ли воплотить в реальность сказочную мечту о скатерти-самобранке? На сегодняшний день ситуация печальная и безрадостная. Большое количество нашей «больной» почвы разрушает эрозия, безудержно применяются удобрения и пестициды, сплошь и рядом нарушается технология орошения. И чтобы повысить урожайность почвы, в нее вводят все больше и больше удобрений. На центральных рынках, где работает экологическая служба, иногда «арестовывают» тонны дынь, арбузов, свеклы и др. Несколько лет тому назад была запрещена к реализации партия консервов крупнейшего в стране Азовского комбината детского питания, использующего в производстве местную продукцию. С подобными фактами приходится сталкиваться нередко. Обыкновенный кочан капусты, попав на наш стол, может оказаться «миной замедленного действия» - может вызвать расстройство желудка, отравить организм, угнести его жизненно важные функции, ухудшить способность крови обеспечивать клетки кислородом, даст толчок к возникновению онкологических заболеваний. Виновники – нитраты.II. Игра: специалисты решают проблемы.Установочный вопрос: Каким образом можно перевести сельское хозяйство из разряда «грязных» в разряд «экологически чистых»?Деятельность: класс разбить на несколько групп, число которых соответствует числу выбранных для игры специальностей. Группа составляет свою концепцию решения данной проблемы с позиций соответствующей специальности. Преподаватель объявляет установочный вопрос, и представители различных специальностей вступают в дискуссию, защищая при этом свою профессиональную позицию.^ Специальности: химик-технолог, химик-аграрник, ученый-химик, врач, эколог.Химик-технолог. Вместе с урожаем мы изымаем вещества – азот, фосфор, калий, кальций, марганец и др. Если пользоваться простейшими минеральными удобрениями (селитра, мочевина, суперфосфаты) и, самое главное, умеренно, то действительно почва обогащается минеральными веществами. Но: 1) на сегодняшний день технология производства удобрений такова, что в их составе имеется «букет» тяжелых металлов, включая ртуть; 2) дозы вносимых удобрений до сих пор составлены без учета потребности в питательных веществах выращиваемых культур.Химик-аграрник. Нужно принять во внимание, что из всего количества вносимых удобрений сельскохозяйственные растения используют лишь 40 - 50 %. Остальное вымывается из почвы в виде нитратов в водоем, улетучивается в атмосферу. Химикатов накопилось в земле так много, что потребуется несколько десятилетий, чтобы они разложились. И еще столько же, чтобы почва снова стала плодородной. Согласно закону растущей урожайности совершенствование агротехнических приемов ведет к увеличению урожая, но не беспредельно. Есть одно важное обстоятельство - плодородие почвы увеличить невозможно.Врач. Избыток в почве нитратов ухудшает качество выращиваемых овощей, фруктов, зерновых культур и др. Последствия употребления некачественных продуктов могут быть такие: развиваются раковые заболевания; появляется заболевание, при котором кровь не способна удерживать кислород, - метгемоглобинемия (кислородное голодание); нарушается деятельность щитовидной железы и др. Ученый-химик. Корневые системы всех без исключения растений хорошо усваивают нитраты. В растении происходит восстановление нитратов до аммиака: NO3 -> NO2 -> NO -> NH2OH -> NH3 Нитрат нитрит гипонитрит гидроксиламин аммиак Образовавшийся аммиак реагирует с некоторыми органическими кислотами (пировиноградная, щавелево-уксусная и др.) и в результате образуются аминокислоты - строительный материал для белков. Если в почве избыток нитратов, то они не успевают полностью превратиться в аминокислоты. Нитраты по корню поднимаются и могут осесть в любой части растения. Они превращаются в нитриты и отравляют организм.Эколог. В нашей области четыре очага загрязнения почвы. В 17 районах области отмечено загрязнение подземных вод нитратами (намного выше ПДК). Представляю таблицу «Допустимое содержание нитратов в овощах». Сегодня на уроке мы научимся определять содержание нитратов в картофеле, моркови и питьевой воде. Предлагаю изучить схему содержания нитратов в различных плодах. Обратите внимание на распределение нитратов в разных частях плодов. Сравните цифры на рисунке и в таблице; сделайте выводы: при приготовлении пищи нужно производить обрезку тех частей плода, где сконцентрировано больше всего нитратов.III. Практическая часть (проведение опытов и решение задач).^ 1. Проведение опытовУчитель. А сейчас разделим класс на три рабочие группы и будем выполнять опыты. Каждая группа будет проводить определенный опыт. Напоминаю о технике безопасности, осторожном обращении с химической посудой. На лотках есть все необходимое для опыта.Опыт № 1. Определение нитратов в питьевой воде.Опыт № 2. Определение нитратов в картофельном соке. Опыт № 3. Определение нитратов в морковном соке. После выполнения работы один из группы расскажет о полученных результатах по плану на доске. После практической части сделать запись в тетрадях о том, как можно уменьшить содержание нитратов в овощах в домашних условиях. Опасными загрязнителями продуктов питания нитраты становятся тогда, когда на каждый кг веса человек потребляет 5 мг нитратов в сутки. Нитраты более активно накапливаются растениями при недостатке света, поэтому выращивать культуры с высокой накопительной способностью нитратов нельзя в тенистых местах. По способности накапливать нитраты растения можно разделить на 5 групп: больше 5 г на 1 кг продукции (все виды салатов, петрушка, редис); до 5 г на 1 кг (шпинат, редька, кольраби, свекла, зеленый лук); до 4 г на 1 кг (белокочанная капуста, морковь, репчатый лук), до 3 г на 1 кг (лук-порей, ревень, укроп, тыква); менее 1 г на 1 кг (огурцы, арбузы, дыни, помидоры, баклажаны, картофель). 3. Как распределяются нитраты в овощах? У свеклы сконцентрированы в верхней части корнеплода - до 65%; в моркови в центральной части-90%, наружной части- 10 %, капуста - самая опасная часть - кочерыжка, и в толстых черешках листьев; у картофеля в мелких клубнях нитратов больше, чем в крупных, сосредоточены под кожурой (чистить - не экономя); 5) маленькие огурцы содержат нитратов меньше, чем большие. Если огурец сорван утром - нитратов меньше. 4. Практический совет (как уменьшить количество нитратов): 1) тщательно промывать овощи и фрукты - уменьшает на 10 %; 2) механическая очистка - на 15-20 %; 3) варка овощей, особенно очищенных и нарезанных, - на 50 %; 4) зелень рекомендуют вымачивать перед употреблением в холодной воде 1-1,5 часа-20-30 %; 5) уменьшается содержание нитратов при квашении, солении, мариновании.^ Определение нитратов в домашних условиях. Для этого вам следует приобрести в аптеке риванол, физиологический раствор (0,9%-й раствор поваренной соли) и разбавленную соляную кислоту.^ Опыт № 1 (нитриты в воде). В питьевой воде должно содержаться не более 3,29 мг/л нитрит-ионов и 45 мг/л нитрат-ионов. К 1 мл исследуемой воды прибавляют 2 мл физиологического раствора. Затем 2 мл полученного раствора смешивают с 1 мл риванольного реактива (таблетку растворяют при нагревании в 200 мл соляной кислоты). Если появляется бледно-розовая окраска, значит, уровень нитритов в питьевой воде недопустимо высок.^ Опыт № 2 (нитраты в воде). Действия те же, но при добавлении риванольного реактива вносят еще немного порошка цинка (на кончике ножа). Бледно-розовый цвет раствора указывает на недопустимо высокое содержание нитратов.^ Опыт № 3 (нитраты в продуктах).2 мл разведенного продуктового сока, взятого из средней части плода, смешивают с 1 мл соляно-кислого раствора риванола и добавляют цинковый порошок. Если в растворе содержится больше 20 мг/л нитратов, то появляется бледно-розовая окраска.^ Решение задач по теме «Минеральные удобрения». Решение задач по теме «Минеральные удобрения» вызывает повышенный интерес у учащихся, живущих в сельских местностях, потому что такие задачи тесно связаны с сельскохозяйственным производством. Вычисление содержания питательных веществ в минеральных удобрениях по формуле вещества, нормы внесения удобрений, их количество на определенную площадь под ту или иную культуру выполняются учащимися осмысленно, с большим интересом. На дом они получают задания - провести расчет для конкретных условий своего участка.Задача № 1. Установлена следующая доза удобрений: N -60 кг, Р2О5 - 90 кг и К2О - 90 кг. На колхозном складе имеется кальциевая селитра, которая содержит 17,5 % азота, двойной суперфосфат (48 % оксида фосфора (V) и сульфат калия (48 % оксида калия). Определить, сколько нужно каждого из минеральных удобрений внести на 1 га.Решение: 1) Определяем, сколько килограммов питательных веществ содержится в 1 ц минеральных удобрений: а) в 1 ц кальциевой селитры Ca(NQ3)2 содержится 17,5 кг азота (N); б) 1 ц двойного суперфосфата Са(Н2РО4)2 - Н2О содержит 48 кгоксида фосфора (P2O5); в) в 1 ц сульфата калия (K2SO4) содержится 48 кг оксида калия(K2O). 2) Определяем количества минеральных удобрений, которые соответствовали бы 60 кг N, 90 кг Р2О5 и 90 кг К2О: а) кальциевая селитра (60 кг N) : 60 : 17,5 = 3,43 (ц на 1 га); б) двойной суперфосфат (90 кг Р2О5): 90 : 48 «= 1,875 (ц на 1 га); в) сульфат калия (90 кг К2О) : 90 :48 = 1,875(ц на 1 га).^ Ответ: Нужно внести на 1 га: кальциевой селитры - 3,43 ц двойного суперфосфата - 1,875 ц и сульфата калия - 1,875 ц.Задача № 2. Для получения 250 ц клубней картофеля необходимо внести 80 кг азота, 50 кг фосфора и 120 кг калия на 1 га. Почва серая лесная и выщелоченный чернозем содержат на 100 г почвы: 9 мг азота, 4 мг фосфора н 5 мг калия. Степень использования растениями из почвы составляет: азота и калия - 15%, а фосфора - 8%. Определить: 1) Количество питательных элементов на 1 га. 2) Степень использования растениями азота, фосфора и калия. 3) Количество питательных веществ, которое должно быть внесено с удобрениями на 1 га. 4) Количество питательных элементов, которое нужно внести с минеральными удобрениями для того, чтобы растения смогли за период вегетации получить соответствующее количество азота, фосфора и калия с 1 га.Решение: 1) Определяем количество питательных веществ на 1 га, исходя из того, что 1 мг фосфора или калия на 100 г почвы соответствует 30 кг содержания их в пахотном слое почвы на площади 1 га. Тогда в пахотном слое 1 га содержится: 270 кг (9 • 30) азота, 120 кг (4 • 30) фосфора и 150 кг (5 • 30) калия. 2) Определяем степень использования растениями азота, фосфора и калия с 1 га: а) фосфор: 120 • 8 :100 = 9,6 кг, б) азот: 270* 15: 100-40,5 кг, в) калий: 150 - 15 : 100 = 22,5 кг. Из общего количества, необходимого для получения 250 ц клубней с 1 га, вычитаем количество питательных веществ, которое используют растения из почвы, узнаем количество питательных веществ, которое должно быть внесено с удобрениями на 1 га: а) азот - 39,5 кг (80 - 40,5); б) фосфор - 40,4 кг (50 - 9,6) и в) калий - 97,5 кг (120-22,5). Определяем, какое количество питательных элементов нужно внести с минеральными удобрениями, чтобы растения смогли за период вегетации получить соответствующие количества азота, фосфора и калия с 1 га (исходим из того, что азот из азотных удобрений в первый год внесения используется растениями на 55 %, фосфор - на 16 % и калий - на 65 %): а) азот: 39,5 • 100 : 55 = 71, 8 (кгс 1 га); б) фосфор: 40,4 • 100 : 16 = 252,5 (кг с 1 га); в) калий: 97,5 • 100 : 65 = 150 (кг с 1 га).IV. Итоги урока-игры.