Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа с. Преображенка
Катангского района Иркутской области
Внеурочное мероприятие для учащихся
9-11 классов на тему
«Метан. Ружьё уже заряжено …»
Автор учитель химии
Верхотурова Н. И.
с. Преображенка, 2016г
Пояснительная записка
В прошлом учебном году во время организации и проведения недели историко-естественных дисциплин на тему «События, факты, открытия» мною был проведен информационный час по химии для учащихся 9-11 классов на тему « Метан. Ружьё уже заряжено …».
Цель: информировать учащихся о событиях резкого потепления на нашей планете, об огромных воронках и провалах в тундре полуострова Ямал, о причинах этих событий и предполагаемом виновнике – метане; расширить кругозор школьников за счёт сведений, выходящих за рамки школьной программы по химии; способствовать формированию осознания ценности химических знаний как компонентов научной картины мира; формировать экологические знания у учащихся школы.
Форма проведения – диалоговая беседа с использованием ЭОР (электронная презентация составлена учителем по материалам сайтов интернета и публикаций о метане в журналах «Химия для школьников» и «Химия в школе»).
Оборудование и оформление: проектор, ноутбук, экран, модели молекул различных органических веществ.
Методические советы на подготовительный период: данное мероприятие можно провести в форме «ученого совета», если много знатоков по химии в классах, тогда требуется большая индивидуальная работа по данной проблеме, распределение ролей и подготовка вопросов для дискуссии.
Ход проведения мероприятия:
Создание эмоционального настроя и восприятия новой информации с помощью стихов, разнообразных шаростержневых моделей веществ и формул на доске.
«Многообразна химия угля:
Метан, этан, пропан, бутан,
Пентан, гексан, гептан, октан …
Пойми, здесь формул и моделей громадьё,
Но не страшись - нам вместе суждено сделать открытия
Сегодня в мире химических веществ!»
Вместе с учащимися анализируем и называем вещества, модели которых видим на демонстрационном столе и формулы которых на доске.
Слайды 2, 3 – о каком веществе эти факты? (учащиеся высказывают догадки, среди них есть истина, что все эти факты о метане, итак тема нашего информационного часа «Метан. Ружьё уже заряжено …»).
Слайд 5- события и факты.
В июле 2014 года мир облетело пугающее видео: необычная находка – таинственный провал в земле, обнаруженный на Ямале в 30 км от Бованенковского месторождения, - захватила внимание ученых и любознательных интернет-пользователей. Видео, опубликованное на YouTube, собрало более полумиллиона просмотров. В комментариях – десятки возможных вариантов происхождения загадочной дыры. Кто-то не видит в этом ничего примечательного, мол, Ямалу, богатому своими месторождениями, такое свойственно, кто-то опасается, что имел место чуть ли не ядерный взрыв, но самой ходовой версией остается, конечно же, падение метеорита. О том, что на самом деле послужило причиной образования 100-метровой ямы на Ямале?
На Ямале, неподалеку от Бованенковского месторождения, вертолетчики обнаружили огромный провал неизвестного происхождения, на дне которого виднеется подземная река. О точных размерах данных нет, но вертолетчики сообщают, что ее размер столь велик, что внутрь можно спокойно спускаться на нескольких вертолетах Ми-8. По краям дыры – горы грунта, по-видимому, выброшенного из-под земли. Именно по этому признаку отверстие нельзя считать карстовой воронкой, которая образуется за счет провала земли внутрь. Ещё один провал земной поверхности произошел в Красноярском крае. В апреле прошлого года в администрацию поселка Носок обратился местный охотник, который обнаружил воронку и сделал несколько снимков на ее фоне. На экстренное заседание срочно собрались местные ученые, газовики и геологи, думали, гадали – откуда появилась дыра в Носке? Выдвигали различные гипотезы. Ямальский провал заинтриговал не меньше. На поиски ответов отправились сотрудники сибирского института криосферы. Мини-экспедиция на полуостров Ямал была организованна по инициативе Губернатора округа. Во главе группы Марина Лейбман - опытный специалист по мерзлоте. На ямальской земле она не впервые. Выводы перед вылетом делать не спешит. «Когда посмотрим, обработаем то, что мы насобирали, тогда как-то прокомментируем», - сказала доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник института криосферы земли сибирского отделения РАН Марина Лейбман. Первые версии произошедшего сотрудники сибирского Института криосферы Земли озвучили сразу после высадки. Приборы показали: горючих газов здесь нет, уровень радиации в норме. По предварительным данным, взрыва здесь не было. Равно, как и метеорита. Провал образовался от механического выброса болотного газа. Скапливается он в мерзлоте, неглубоко от поверхности, в так называемых незамерзающих линзах.
Ученые-мерзлотники с таким явлением столкнулись впервые. Но версия с выбросом метана у них пока единственная. Никаких следов присутствия человека и техники рядом с объектом не найдено. Диаметр воронки по внутреннему краю - около 40 метров, по внешнему – 60. Определить точную глубину не представляется возможным – для этого необходимо специальное альпинистское снаряжение. Пока заинтересовали фрагменты выброса, они могут рассказать какой он был силы. Детально разобраться в природе явления помогут взятые на исследования пробы почвы, воздуха и воды. С ними будут работать химики, биологи и ученые, занимающиеся четвертичной геологией. Полученные данные многое объяснят. Но уже сейчас с большой вероятностью можно говорить: деятельность людей здесь не причем. Подобные воронки встречаются по всему миру. Весьма живописные и оригинальные украшения поверхности земли в виде провальных ям, озер и впадин давно стали местом паломничества туристов и визитной карточкой мест, где они расположены. Возможно, что и ямальский котлован в дальнейшем станет живописным тундровым озером.
25.07.2014. Жители Крайнего Севера продолжают находить странные воронки за Полярным кругом. Об очередной аномальной дыре в земле поведал охотник, проживающий на Таймырском полуострове. По словам мужчины, еще в апреле 2012 года он обнаружил недалеко от устья Енисея отверстие, которое поразило его своей глубиной. Рассказчик уверяет, что диаметр дыры составляет всего 4 метра, однако из любопытства опущенная внутрь 100-метровая веревка с грузом на конце так и не достала до дна. Также мужчина заметил, что грунт вокруг ямы разлетелся на расстоянии около 900 метров. Эксперты из Норильска пока не готовы дать объяснение данному феномену и планируют снарядить экспедицию для изучения воронки.
К слову, таймырская воронка стала третьей, о которой стало известно за последнее время. Первые две были обнаружены в Ямало-Ненецком автономном округе на полуостровах Ямал и Гыдан.
(Учащиеся удивлены, появляется мотив и желание понять, почему такое возможно? Каковы причины случившегося?)
Слайды 6-8 метан в Солнечной системе.
Тайны вещества метан были открыты человечеством давно – в солнечной системе на планетах Плутон, Нептун, Марс, на нашей планете Земля, но оказалось далеко не все известно (информация на слайдах).
Слайды 9-11 метан на планете Земля.
Основной источник метана на Земле – природный газ, известен человечеству за много столетий до н.э. Древние римляне были знакомы с горючими свойствами газов, выделяющихся из трещин Земли. Греки назвали гору Химерой в честь огнедышащего фантастического чудовища. Огни Химеры горят свыше 3тыс. лет. Это единственная горная вершина в мире, где горит огонь 365 дней в году, факелы меняют свою интенсивность и место горения, некоторые затухают, другие загораются вновь. Из склона горы постоянно выходит самовоспламеняющийся природный газ, этот огонь обладает уникальным свойством – он почти не обжигает рук.
Состав рудничных газов зависит от вида месторождения, геологической истории, глубины разработки. В угольных шахтах он состоит преимущественно из метана, с примесью углекислого газа и азота. Газ накапливается в какой-либо части шахты, если его вовремя не откачать, легко воспламеняется, приводя к взрыву.
Слайд 11. Цель: расширение и углубление своих знаний о метане, или это факты, которые в школьном учебнике отсутствуют.
В 70-х г.г. XX в. были открыты огромные природные залежи метановых газогидратов, которые нашли на суше, в условиях вечной мерзлоты, в океане – в толще его дна (от нескольких сотен метров - до 1километра!). Клатрат – это соединение включения, в котором молекулы одного сорта заключены в полости, образованные молекулами другого сорта. В гидрате метана молекулы метана заключены в пустоты кристаллической решетки льда. Сегодня учёные полагают, что на дне Мирового океана в составе гидратов метана больше, чем суммарное количество природного газа на планете.
Сейчас доказано, что на дне Мирового океана в составе гидратов метана больше, чем суммарное количество природного газа на планете.
Слайд 14.
Гидраты метана – одна из самых страшных угроз жизни на Земле! Об угрожающей силе метана, как о заряженном ружье, шла речь далее на информационном часе.
Гипотеза о метангидратном ружье – это гипотеза о том, что растущая температура океана может запустить внезапное высвобождение метана из отложений гидратов метана под морским дном. Метан – сильный парниковый газ, повышение которого в атмосфере запустит неостановимый, самоусиливающийся процесс, как уже начавшийся выстрел из ружья.
Слайды 15-17 из истории планеты Земля.
В прошлом самоусиливающееся разложение метангидратов могло приводить к резким изменениям уровня океана и атмосферы Земли несколько раз. Наиболее известное среди этих событий массовое пермское вымирание (на границе палеозойской и мезозойской эр), произошедшее 250 млн. лет назад, когда вымерло 96% видов живых организмов.
Когда-то динозавры господствовали в нашем мире. Но свои первые 30 миллионов лет они провели на географических задворках. Крупные динозавры жили и эволюционировали возле полюсов, а вот в более жарких нижних широтах сумели закрепиться лишь маленькие динозавры размером не больше страуса.
Последние исследования показывают, что из-за неустойчивого климата в этих регионах крупные динозавры на протяжении миллионов лет находились в безвыходном положении, так как климатические условия в южных широтах резко менялись между сухими и влажными периодами.
Выводы исследования основаны на детальной реконструкции климата в разные периоды земной истории, проведенной после изучения осадочных пород в Нью-Мексико. Этим породам от 205 до 215 миллионов лет, и сформировались они в триасский период мезозойской эры. В те времена этот район находился чуть севернее экватора, примерно там, где сегодня располагается Коста-Рика. Там преобладали архаичные рептилии (некоторые из них находятся в родственной связи с крокодилами), а динозавров было очень мало, и то небольшого размера. Специалист по органической геохимии и руководитель исследования Джессика Уайтсайд (Jessica Whiteside), работающая в Британии в Саутгемптонском университете, отслеживала рост древних растений, анализируя изотопы углерода во включениях окаменевшей почвы в скальных породах. Она обнаружила повторяющиеся скачки и падения в количестве «тяжелого» углерода-13, что является признаком крупных экологических нарушений. Такие скачки совпадали с внезапными изменениями в содержании окаменелой цветочной пыльцы в скальных породах. Это указывает на периодические сдвиги в соотношении разных видов растений, приспособившихся к влажным условиям и к условиям сухого климата.
Самое поразительное заключается в том, что такие маятниковые колебания между сухостью и влагой происходили тогда, когда содержание двуокиси углерода в атмосфере увеличивалось с 1200 частей на миллион до 2400 частей на миллион. Это намного выше нынешнего уровня, составляющего примерно 400 частей на миллион. Сегодняшние климатические модели указывают на то, что повышение содержания СО2 в атмосфере интенсифицирует круговорот воды в природе. Новое исследование показывает, что такое уже случалось в прошлом.
В слоях пород, указывающих на сухие периоды в древности, также содержатся куски окаменелого древесного угля. Это остатки лесных пожаров, проносившихся по древним хвойным лесам. Петролог Иэн Гласспул (Ian Glasspool) из колледжа Колби, что в Уотервилле, штат Мэн, измерил отражающую способность этого древесного угля, дабы оценить температуру лесных пожаров, ставших причиной его появления. Температура одного из них достигала 680 градусов Цельсия, чего достаточно, чтобы расплавить алюминиевую банку. «Это очень горячий пожар, — говорит Гласспул. — Видимо, топлива было очень много». Засуха, высушивавшая растительность на больших площадях, могла обеспечить дополнительное топливо, необходимое для достижения столь высокой температуры, добавляет ученый.
Есть и другие данные, говорящие о том, что в этих местах бушевали пожары. Рядом с тем местом, где Уайтсайд с коллегами собирала образцы пород, есть пласт с окаменелостями, содержащий сотни костей рептилий, смешанных с камнями и древесным углем. Ученые полагают, что животные погибли в пожаре, а их разлагающиеся останки смыло дождевой водой, которая уносила с собой почву, скальные породы и древесину, застревавшие во впадинах.
Такая неустойчивая окружающая среда могла помешать крупным динозаврам выжить в этом регионе. «Крупным травоядным динозаврам нужно было гораздо больше устойчивых ресурсов», — отмечает палеонтолог Рэндалл Ирмис (Randall Irmis), работающий в музее естествознания штата Юта в Солт-Лейк-Сити и ставший соавтором проведенного исследования. Таким животным непрерывно нужна была еда, потому что за 10-20 лет они из только что вылупившихся младенцев превращались в создания весом четыре тысячи килограммов. В отличие от них, гораздо меньшие по размерам рептилии, населявшие сегодняшний юго-запад США, редко достигали в весе 1500 килограммов. Они медленнее росли, и им было нужно меньше пищи. «В этом жарком, сухом и резко меняющемся климате у маленьких тварей больше шансов на выживание», — говорит Ирмис.
55млн. лет назад (кайнозойская эра, палеогеновый период) наша планета Земля пережила следующее резкое изменение климата, температура на континентах увеличилась на 8 градусов по Цельсию! Температура воды в тропическом поясе составила 20˚, что всего на 1,5˚ больше современного значения, в арктических морях потепление было масштабнее, увеличение температуры поверхностных вод Северного Ледовитого океана могло составлять до 10˚. Учёные полагают, что причиной и этого потепления являлся резкий переход метана из гидратов в атмосферу и океан!
Наш XXI век. На поверхности Земли появились новые следы от «выстрела» «метанового ружья»: летом 2014г. на Ямале обнаружили огромную воронку неизвестного происхождения, образовавшуюся близ базы нефтяников Бованенково, затем местные жители обнаружили вторую воронку поменьше размером – диаметр её 15м, на дне лежит снег, отверстия воронок одинаково – земля выброшена по краям наружу. Причина этих загадочных воронок, по мнению ученых, - выброс метана. Действительно, это были взрывы, но не очень сильные. Разрушило, выбросило грунт- лёд с песком – как пробку из бутылки с шампанским! Глубоко под землёй скопился газ, на глубине приблизительно 15метров нарастало давление, затем в кровле мерзлоты образовалась полость, заполненная газом.
Другой фактор – деформации осадочной породы мерзлой толщи, её солёность.
Третий фактор, очень серьёзный и тревожный – влияние глобального потепления, которое сильнее всего проявляется в Арктике. В 70-х годах прошлого века средняя температура вечномёрзлых грунтов в районе Бованенково была минус 8˚ по Цельсию, сейчас на отдельных участках – уже минус 3˚. Значит, повышение температуры на нашей планете вызывает мощные выбросы метана! А чем вызывается повышение температуры на Земле??? (Отвечают учащиеся - парниковыми газами являются метан, углекислый газ.)
Количеством осадков: мало осадков – оледенение (во время оледенений концентрация метана падает!), много осадков – потепление, интенсивный рост населения Земли и человеческая деятельность (за последние 300лет концентрация метана в атмосфере возросла, и этот прирост обусловлен деятельностью человечества!!!).
Парниковый эффект, который создает метан, в 25 раз превышает эффект от углекислого газа. Эксперты пока не знают, какое влияние это может оказать на окружающую среду.
Профессор Тэцуя Хияма (Tetsuya Hiyama) из Нагойского университета отмечает: «Если вечная мерзлота будет таять и дальше, глобальное потепление ускорится. Этот процесс окажет огромное влияние не только на землю и растения, но и на людей. Необходимы исследования на 100 и на тысячу лет вперед».
Слайды 21-24 источники метана на Земле. Анализ антропогенных источников метана в беседе с учащимися, пришли к выводу, что в настоящее время мощность антропогенных источников превышает мощность естественных источников (болот, водоёмов, тундры, термитов, геохимических процессов). Учащиеся указывают, что экологические проблемы стоят остро на планете, они должны решаться на государственном уровне, местном уровне, каждым гражданином планеты. Учащиеся предлагали пути решения экологических проблем в нашем селе.
Слайд 26
Эмоциональное окончание беседы, создание оптимистического настроя в настоящей и будущей деятельности человечества.
Думаю, что в диалоговой беседе учащиеся осознали важность полученных знаний о метане.
Список литературы:
Журнал «Химия для школьников», №2, 2015.
Н. М. Бажин. Метан в атмосфере. Соросовский журнал, 2000, №3.
www.mining-enc.ru/metan
wikipedia
5 154
10 580 
