Методические рекомендации по проведению учебного экологического мониторинга учащимися в рамках программы дополнительного экологического образования во внеурочное время (Государственный контракт от «27» июня 2013 г. №0605-16/13)
Скачать 1.19 Mb.
|
Аргунова М. В., Моргун Д. В., Плюснина Т.А., Ягодин Г.А. Методические рекомендации по проведению учебного экологического мониторинга учащимися в рамках программы дополнительного экологического образования во внеурочное время (Государственный контракт от «27» июня 2013 г. № 0605-16/13) Москва 2013 СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………………..3 Основы экологического мониторинга. Методы мониторинга (на примере оценки экологического состояния атмосферы).……………………………….4 Оценка физических параметров и качества атмосферы………………………..13 Оценка экологического состояния атмосферы методом биоиндикации……..17 Мониторинг водной среды. Предварительное описание водоема. Основные характеристики воды……………………………………………………………26 Оценка состояния водоема методом биоиндикации…………………………36 Оценка качества воды методами количественного и качественного анализа……………………………………………………………………………….…43 Мониторинг почвенной среды. Изучение состава и свойств почвы…………49 Индикация почвы по биологическим объектам. Оценка почв методом химического анализа……………………………………………………………….……55 Оценка состояния лесопарковых и парковых сообществ…………………………………………………………………………….59 Урок-конференция «Комплексные исследования городских экосистем»…………………………………………………………………………….62 Список литературы…………………………………………………………….67 Приложение…………………………………………………………………….74 Введение Школьный экологический мониторинг – это часть системы экологического образования, предназначенная для формирования экологических знаний, умений, навыков на базе практической деятельности учащихся, включающей наблюдения за состоянием окружающей среды своей местности в течение времени. Школьный экологический мониторинг проводится с целью формирования у школьников экологического мировоззрения, общественной позиции в области охраны окружающей среды и содействия улучшению экологической обстановки города. Работа в рамках школьного экологического мониторинга способствует развитию навыков анализа экологической ситуации, формирует знания о единстве живой и неживой природы, воспитывает ценностные ориентиры, мотивы и потребности экологически целесообразного поведения. Большая часть учебного времени, отведенного на мониторинговые исследования, посвящена практической деятельности, направленной на выработку умений и навыков работы с оборудованием, овладение методами и навыками исследовательской работы по оценке состояния окружающей среды. В результате практической деятельности по экологическому мониторингу в рамках данного раздела курса «Экология Москвы и устойчивое развитие» учащиеся совершенствуются:
пропагандировать экологические знания. Основы экологического мониторинга. Методы мониторинга (на примере оценки экологического состояния атмосферы). Цель - сформировать общие представления об экологическом мониторинге, его целях, задачах и методах. Задачи:
Урок можно разделить на две части. На первой части урока школьники знакомятся с основными понятиями экологического мониторинга, его целями, задачами, методами и видами. Вторая часть урока может быть организована в виде практической работы, в процессе которой школьники изготавливают простейшее оборудование для проведения исследований на следующем уроке. Экологический мониторинг (от лат. «напоминающий») - это система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния природной среды под влиянием естественных и антропогенных факторов. Сам термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 году, а в 1972 году уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Виды и задачи экологического мониторинга Экологический мониторинг можно разделить по целям (например, научно-исследовательский, диагностический, проектировочный), методам ведения (например, дистанционный, с помощью биоиндикаторов). По объектам наблюдения условно различают мониторинг окружающей человека среды (атмосферного воздуха, почвы, воды) и биологический (флоры и фауны). Различают также мониторинг изменений состояния окружающей среды и мониторинг воздействия на окружающую среду. В зависимости от масштаба наблюдений мониторинг принято делить на глобальный, региональный и локальны (табл. 1). Таблица 1. Виды мониторинга.
В рамках школьного экологического мониторинга могут быть проведены работы по оценке экологического состояния местных водоемов, почвы, атмосферы, изменения биоразнообразия. Это позволяет более целостно оценить основные характеристики микрорайона как среды обитания не только людей, но и других живых существ. Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении своевременной и достоверной информацией, позволяющей:
Основные задачи экологического мониторинга:
В соответствии с требованиями природоохранительного законодательства (закон «Об охране окружающей природной среды», раздел IV), нормативы качества окружающей природной среды подразделяются на три группы: санитарно-гигиенические — нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также предельно допустимых уровней (ПДУ) химического, биологического, физического и радиационного воздействия; их цель — определить показатели качества окружающей среды применительно к здоровью человека; производственно-хозяйственные — нормативы выбросов, сбросов вредных веществ (ПДВ, ПДС); их цель — установить требования к источнику вредного воздействия, ограничивая его негативное воздействие пороговой величиной; комплексные — нормативы, сочетающие в себе признаки первой и второй групп: предельно-допустимая нагрузка (ПДН) на окружающую среду, нормы защитных и санитарных зон и т. д. (приложение 1). Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду. Отметим, что ПДК устанавливаются для среднестатистического человека, однако ослабленные болезнью и другими факторами люди могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ, меньших ПДК. Также величины предельно допустимых концентраций некоторых веществ в ряде стран существенно различаются. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории России. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия. Все это свидетельствует о том, что нормы ПДК являются достаточно условными и относительными. Законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» определяются требования к санитарно-гигиеническому нормированию в области охраны среды обитания. На всей территории России действуют федеральные санитарные правила. Нормативы предельно допустимого уровня радиационного воздействия на окружающую среду, электромагнитного излучения устанавливаются органами санитарно-эпидемиологического надзора. К иным физическим воздействиям относятся, например, шумовое и тепловое загрязнение окружающей природной среды. В «Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» установлены нормативы теплового воздействия. Стандарты качества окружающей среды были впервые использованы в США в начале 70-х годов в Федеральных законах о качестве воздуха и о качестве вод. Школьный экологический мониторинг на основе изображений Земли из космоса. Наша Земля – маленькая и хрупкая планета среди других планет Вселенной. Космические корабли облетают ее всего за полтора часа. Снимки, полученные из космоса, дают колоссальные возможности для исследования процессов, происходящих на планете, для решения проблем комплексного изучения, освоения и рационального использования природных ресурсов. С помощью космических снимков можно изучать природные объекты (например, реки, горные системы, моря и водохранилища); природные зоны; процессы, происходящие в природе (например, изменение атмосферного давления, образование облачности), и динамику природных процессов (изменение метеорологической обстановки, развитие крупных лесных пожаров, изменение ледовой обстановки в приморских районах, изменение площади снежного покрова, смену времен года). Практика получения изображений поверхности Земли из космоса насчитывает более 60 лет. Первый снимок земной поверхности был сделан с помощью фотоаппарата, установленного на баллистической ракете Фан-2 немецкого производства, запущенной в 1945 году с американского ракетного полигона White Sands. Ракета достигла высоты 120 км, после чего фотоаппарат с отснятой пленкой был возвращен на Землю в специальной капсуле. Сейчас на околоземной орбите находятся спутники дистанционного зондирования земли многих стран мира. Бортовая аппаратура, установленная на спутниках, осуществляет непрерывную сканерную съемку земной поверхности. В ходе съемки сканирующее устройство (плоское качающееся зеркало или зеркальная призма) последовательно полоса за полосой просматривает местность поперек направления движения спутника. При этом отраженный сигнал поступает на точечный фотоприемник, и в результате получаются снимки с полосчатой или строчной структурой, причем строки состоят из небольших элементов – пикселов, каждый из которых отражает суммарную осредненную яркость небольшого участка местности (несколько десятков или сотен квадратных метров), и детали внутри пикселя неразличимы. Пиксель – это элементарная ячейка сканерного изображения. Съемка ведется постоянно в процессе полета, и поэтому местность сканируется в виде непрерывной широкой ленты или полосы. Отдельные участки этой полосы называют «сценами». Ширина снимаемой полосы и разрешение на местности зависят от угла сканирования, которые у разных сканеров варьируют по величине примерно от 10 градусов (для детального сканирования) до 100 градусов для сканеров обзорного типа. Геометрические свойства сканерных снимков зависят не только от угла обзора, но и от мгновенного (элементарного) угла фиксации и высоты полета. Именно эти параметры и определяют ширину снимаемой полосы, размер пикселя на снимке и разрешение. Для приема данных со спутников служат специальные станции, позволяющие пользователю получать снимки Земли из космоса непосредственно на свой персональный компьютер. Одна из них - приемная станция Алиса-СК производства инженерно-технологического центра СКАНЭКС. Станция Алиса-СК принимает изображения, передаваемые со спутников серии NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration, США). Основная цель работы этих спутников – получение глобальных метеорологических прогнозов и оценка состояния окружающей среды. Такие спутники так и называют – метеорологические. На информации, получаемой с этих спутников, построены и развиваются метеорологические службы многих стран мира. Постоянно на орбите в оперативном режиме работы находятся, как минимум, два спутника (в настоящее время - спутники NOAA-16, NOAA-17 и NOAA-18). Это позволяет производить шестикратную съемку одной и той же территории в сутки. Для снятия данных на персональный компьютер оператора предварительно установлена специальная программа, которая называется Receiver. Эта программа еще до начала приема по команде оператора автоматически рассчитывает расписание прохождения спутников через зону видимости станции на основании орбитальных элементов спутников и координат станции. Это расписание называется здесь просто «расписанием прохождения», каждая его строка называется «витком». Если станция настроена, расписания рассчитаны и загружены, пользователь может дать команду «Старт». По этой команде программа находит в расписании ближайший по времени виток и переходит в состояние ожидания начала этого витка, постоянно сравнивая текущее время со временем начала витка. По наступлению времени начала витка программа рассчитывает траекторию движения спутника, программирует все аппаратные элементы станции на прием сигнала ожидаемого формата и переходит в состояние приема. Далее вплоть до момента окончания витка или пользовательской команды «Стоп» программа непрерывно выполняет следующие действия:
Меню полностью заблокировано, доступны только команды, необходимые для коррекции сопровождения и приема. По окончании текущего витка программа переходит в состояние ожидания следующего и т. д. На жесткий диск записываются данные со спутника NOAA. Но это еще не изображение участка Земли, а, так называемый, «сырой поток» данных. Чтобы он превратился в цветное изображение (сцену) необходима обработка «сырого потока» с помощью специальных программ, разработанных компанией СКАНЭКС. Это программы ScanMagic, ScanEx Image Processor и ScanEx NeRIS. Возможность приема данных со спутников в режиме реального времени позволяет использовать космические снимки на занятиях в школе или институте, принимая их на компьютер непосредственно в своих учебных заведениях. Для этого достаточно установить на крышу школы или вуза приемную антенну, соединить антенну кабелем с компьютером в классе и можно работать! В некоторых московских школах информация, получаемая со спутников, используется в проектной деятельности учащихся, на уроках географии (например, в школах 444, 1277, 1294, 1533, 390, лицее 1303, школе-интернате «Интеллектуал» и других). В России и странах СНГ на базе станций ИТЦ СКАНЭКС создано более 20 образовательных центров ДЗЗ и геоинформатики при ведущих университетах и вузах: МГУ, МГТУ им. Баумана, МИИГАиК, в Астрахани, Барнауле. В Музее образования города Москвы имеется оборудование, принимающее информацию о геомониторинге Земли со спутников. При этом каждый экскурсант музея имеет возможность опробовать эту информационную систему, получив детальное цифровое изображение местности, интересующей его. Прежде чем произвести те или иные экологические исследования, необходимо провести микроклиматические наблюдения. На уровне школьных наблюдений достаточно отследить:
Температура воздуха. Измерение температуры воздуха производится при помощи метеорологического термометра. Он отличается от обычного термометра более точной шкалой. При отсутствии специального термометра можно обойтись обычным. Следует учесть, что при работе с учащимися не разрешается использовать ртутный термометр. Измерение температуры производится с точностью до 0,5 градуса. Измерение температуры необходимо производить регулярно, например с 9.00 до 18.00. Главное требование при измерении температуры – проведение измерений в тени. При этом точка наблюдения может быть освещена солнцем, но сам прибор должен быть закрыт от прямых солнечных лучей листом фанеры, картона или чем-либо другим. Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха производится с помощью школьного гигрометра или психрометра. Относительная влажность показывает долю водяного пара, который находится в воздухе по сравнению с максимально возможным содержанием его при данной температуре. Средняя наблюдаемая величина влажности составляет 60–75 %, а при тумане или после сильного дождя она может достигать 100%. В холодный период года необходимо обратить внимание на то, что снег и лёд испаряются даже при отрицательных температурах воздуха. Поэтому у поверхности снега относительная влажность воздуха обычно выше, как и над поверхностью воды. Ветер. Направление ветра определяют по той стороне горизонта, откуда дует ветер, поскольку свойства воздуха зависят от того района, из которого перемещается воздух в данный момент. Это важно помнить и при анализе перемещений загрязнений в атмосфере. Направление ветра можно определить, рассыпая из пальцев мелкий сухой песок, пыль, мелкие семена. При этом заранее следует определить стороны горизонта по компасу или сориентироваться по карте. При измерении необходимо обратить внимание на изменение скорости ветра в течение суток. Так, ранним утром, особенно летом, часто наблюдаются периоды безветрия. Отсутствие ветра также наблюдается и зимой при сильном морозе. Скорость ветра в м/с и его силу в баллах можно оценить по косвенным данным (см. табл. 25). Данные для оценки скорости и силы ветра.
Атмосферные осадки. Данные наблюдения включают определение вида осадков (моросящий или ливневый дождь, град, снег, роса, иней и др.), продолжительность и интенсивность осадков (сильные, средние, слабые), определение количества осадков. Для определения количества осадков, закрепите на открытом месте достаточно широкий сосуд, например, пластиковое ведро. Сразу же после дождя или снегопада определите объём воды в ёмкости, рассчитайте площадь верхнего среза ведра и определите слой осадков в мл на один квадратный метр. Облачность. Состояние неба в период наблюдений можно определить визуально. Для этого можно оценить долю видимого небосвода, покрытую облаками. Сплошная облачность оценивается в 10 баллов, отсутствие облачности – 0 баллов. При этом можно отметить тип облаков (слоистые, кучевые, перистые). Полученные данные микроклиматических наблюдений занесите в таблицу 26. |
Похожие:
 | «Выполнение экологического мониторинга на Южно-Черноморском лицензионном участке в 2013-2014 г г.» | | Строительство поглощающей скважины ла-519 на Лунском нефтегазоконденсатном месторождении с платформы лун-а. Перечень мероприятий... |
| Дзо ОАО рао «еэс россии» системы экологического менеджмента и экологического аудита» и реализации экологической политики, как приоритетного... | | О предоставлении информации в государственный фонд данных государственного экологического мониторинга |
| Всероссийского детского экологического форума «Зелёная планета-2017» (далее – Форум) проводится в соответствии с планом областных... |  | Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей |
| Дать студентам основные понятия о правовой базе в области охраны окружающей среды, привить им навыки выбора и использования приборов... | | Анализ международного законодательства в сфере оценки энергоэффективности, паспортизации и маркировки зданий. Оценка международных... |
| Это стремление необходимо поддерживать и развивать в каждом подростке, включая в процесс дополнительного образования такие формы... | | Методические рекомендации предназначены для использования в работе органами управления культуры и руководителями образовательных... |