Авторы:
Морозова Анастасия Петровна
Сорокина Александра Евгеньевна
Энергосберегающие лампы – польза или вред? Интегрированный урок.
Морозова Анастасия Петровна, учитель химии
Сорокина Александра Евгеньевна, учитель физики
Интегрированный урок-конференция в формате круглого стола на тему «Энергосберегающие лампы – польза или вред?» ориентирован на учащихся старших классов. Цель мероприятия: изучить преимущества и недостатки энергосберегающих ламп, экологический аспект их утилизации. В ходе урока заслушиваются доклады химика-эколога, физика-энергетика, социолога (эти роли учащиеся выбирают предварительно). Практическая часть включает сбор и изучение наглядного материала (упаковок от различных энергосберегающих ламп). Затем учащиеся самостоятельно в результате работы в группах формулируют пошаговый алгоритм действий грамотной утилизации энергосберегающих ламп. В конце урока каждый получает памятку-инструкцию с информацией по утилизации энергосберегающих ламп и указанием предприятий, специализирующихся в этом направлении. В результате у старшеклассников формируется активная гражданская позиция, интерес к поисковой и исследовательской деятельности, коммуникативные навыки.
2014-12-20
Журнал: Открытый педагогический форум-2014,
Направление: Естественно-математическое, Модуль: Интегрированные уроки
Статья:
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЛАМПЫ – ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД? ИНТЕГРИРОВАННЫЙ УРОК.
Предмет: химия и физика
Класс: 10 и 11
Цель урока: изучить преимущества и недостатки энергосберегающих ламп (ЭСЛ), экологический аспект их утилизации.
Задачи:
1) Обучающие – формирование представлений о преимуществах и недостатках энергосберегающих ламп, изучение токсичных соединений в их составе; знакомство с понятиями «энергосбережение», «утилизация», «демеркуризация».
2) Развивающие – способствовать формированию познавательной активности учащихся в области энергосбережения благодаря использованию межпредметных связей химии с экологией, физикой, математикой, информатикой, экономикой и социологией. Развить память, внимание, воображение, интерес к вопросу энергоэффективности и его экологических последствий.
3) Воспитывающие – создать условия для развития способности использовать приобретенные на уроке знания для принятия самостоятельного обоснованного решения по применению энергосберегающих ламп в быту (выбор «за» или «против»).
Универсальные учебные действия (УУД): формирование собственной активной гражданской позиции по утилизации ЭСЛ. Воспитание культуры мышления и экологической грамотности учащихся в вопросах энергосбережения. Саморефлексия.
Тип урока:интегрированный урок с применением межпредметных связей
Форма урока: урок-конференция (круглый стол).
Методы обучения:
1) организация и осуществление учебно-познавательной деятельности:
- · перцептивныеметоды – словесные (лекция учителя и доклады учащихся), наглядные (презентации, подготовленные учениками);
- · логические методы – аналитические;
- · гностические методы – исследовательские (исследование состава энергосберегающих ламп и прогнозирование возможных химических свойств токсичных веществ (ртути), а также пути попадания их в окружающую среду);
- · управление учением – работа под руководством учителя; самостоятельная работа учащихся при поиске информации, работа в группах;
2) стимулирование и мотивация учения:
- · стимулирование интереса к учению – учебная дискуссия, актуальность проблемы энергосбережения;
- · стимулирования долга и ответственности к учению – формирование убеждения значимости экологической грамотности по вопросу применения энергосберегающих ламп в быту и их утилизации;
3) контроль и самоконтроль в обучении:
- · устный контроль – индивидуальный, фронтальный и групповой опрос.
Дидактические средства: компьютер, проектор, интерактивная доска SMART-Board, презентации, подготовленные учащимися, демонстрационный материал (упаковки от энергосберегающих ламп различных производителей), памятки-инструкции по утилизации ЭСЛ.
Ход урока.
1. Организационный момент.
1) Вступительное слово учителя.
Уважаемые старшеклассники! Всем вам скоро предстоит самостоятельный выбор профессии и дальнейшего жизненного пути, поэтому так важно уже сейчас не только иметь свою точку зрения, но и уметь аргументировать свой выбор. В современном мире важно быть информационно подкованным, обладать правовой и экологической грамотностью.
Тема нашей конференции, которая организована в формате круглого стола: «Энергосберегающие лампы – польза или вред?». Интерес к данной проблеме возник в результате принятия Государственной Думой Федерального закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», который вступил в силу с 1 января 2011 г. Согласно данному законопроекту предусмотрено введение запрета на оборот ламп накаливания мощностью 100 Вт и более.
С чем связан этот запрет? Энергоемкость российской продукции в 2 раза выше среднемирового уровня! Подобная мера затрагивает предприятия, детские учреждения и население в целом. Однако никто не продумал первоначального механизма утилизации отработанных энергосберегающих ламп (ЭСЛ), которые содержат токсичные и вредные для здоровья человека соединения ртути, галогенов. Закон гласит, что «должны быть приняты специальные нормы и правила, пересмотрены действующие нормативы в строительстве, приняты соответствующие технологические регламенты и система экологических стандартов». Таким образом, энергосбержение – это комплекс правовых, научных и технических мероприятий, обеспечивающих повышение энергоэффективности.
Однако, что мы имеем в действительности?
- · практически полную безграмотность населения в отношении ТБ и утилизации ЭСЛ;
- · отсутствие специализированных пунктов приема отработанных ЭСЛ.
Поэтому сегодня мы попытаемся изучить проблему применения ЭСЛ интегрировано с позиций следующих наук: химии, физики, экологии, социологии и экономики. Выслушаем доклады Физика-Энергетика, Химика-Эколога, Социолога.
2) Сбор демонстрационного материала.
Учащимся было дано домашнее задание – принести упаковки от различных ЭСЛ.
Упаковки от ЭСЛ раздаются на рабочие столы учащихся. Далее на интерактивную доску выводим условные обозначения (значки), которые встречаются на данных упаковках. Каждому условному обозначению соответствует комментарий-расшифровка.
|
Знак “Не выбрасывать! Сдать в специальный пункт по утилизации” указывает на необходимость отдельного сбора и выброса использованных источников питания (ламп, батареек и аккумуляторов), содержащих некоторые опасные вещества, например, ртуть, кадмий и свинец. |
|
|
Hg |
Товар содержит ртуть или ее соединения!
|
|
Данный значок говорит о том, что данный товар нельзя использовать с диммером. Диммер – это регулятор электрической мощности нагрузки, как правило включаемый последовательно с ней. Обычно используется для регулировки яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Большинство энергосберегающих компактных ламп нельзя использовать с регуляторами яркости, реле времени и датчиками освещенности, поскольку это может привести к нежелательным явлениям в виде мерцания лампы или ее поломке. |
|
|
Знак вторичной переработки (стрелки утилизации) или знак Recycling, символизирующий замкнутый цикл: создание → применение → утилизация. Знак указывает на то, что данный продукт и/или его упаковка изготовлены из перерабатываемого материала (Recycled) и/или пригоден для последующей переработки (Recyclable). |
|
|
Знак “Зеленая точка” (от нем. DerGrunePunkt) в черно-белом, зелено-белом и зеленом исполнениях обозначает, что упаковочный материал подлежит вторичной переработке в рамках "Дуальной системы" (DSD). Знак ставят на товарах фирм, которые оказывают финансовую помощь германской программе переработки отходов "EcoEmballage" ("Экологическая упаковка", Германия). В России такой знак на упаковке указывает на возможность её переработки или возврата, применяется в системе мероприятий по предотвращению загрязнения окружающей среды отходами. Однако в России нет государственной программы утилизации отходов, а доля вторичной переработки очень мала, поэтому в нашей стране данный знак не имеет силы. |
|
|
Значок обозначает то, что товар прошел сертификацию и соответствует российским нормам. Буквенно-числовое обозначение внизу является кодом сертифицирующей организации.
|
2. Изучение нового материала.
1) Доклады учащихся, сопровождаемые заранее подготовленными презентациями.
Далее указаны основные пункты в структуре доклада, содержание представлено в сжатой форме.
Учащиеся слушают доклад Физика-Энергетика.
1. Принцип действия и устройство энергосберегающей лампы. Экономические показатели ЭСЛ.
ЭСЛ состоит из колбы, наполненной парами ртути и аргоном, и пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено специальное вещество, называемое люминофор. Люминофор – это такое вещество, при воздействии на которое ультрафиолетовым излучением, начинает излучать видимый свет. Когда мы включаем ЭСЛ, под действием электромагнитного излучения, пары ртути, содержащиеся в лампе, начинают создавать ультрафиолетовое излучение, а ультрафиолетовое излучение, в свою очередь, проходя через люминофор, нанесенный на поверхность лампы, преобразуется в видимый свет. Люминофор может иметь различные оттенки, и как результат, может создавать разные цвета светового потока.
2. Основные характеристики понятия «свет».
Освещённость – величина светового потока. падающего на освещаемую поверхность (люкс).
Яркость – характеристика светящихся тел, равная отношению силы света к площади освещаемой поверхности.
3. Историческая справка. Вклад отечественных ученых в развитие освещения. Альтернативные источники света.
1872 г. – А.Н. Лодыгин изобрел лампу накаливания; 1876 г. – П.Н.Яблочков изобрел дуговую лампу.
Способы преобразования электроэнергии в световую: а) тепловой – в лампах накаливания (I поколение); б) газоразрядный – в люминесцентных лампах (II поколение); в) светодиоды – новое перспективное достижение электроники (III поколение). В светодиодах генерация света осуществляется при прохождении электрического тока через границу полупроводникового (нитрид галлия) и проводящего материалов.
4. Новейшие источники света, преимущества светодиодов.
В 2000 г. российский физик академик Ж.И. Алферов за исследование многослойных полупроводниковых структур получил Нобелевскую премию. Компактные энергоэффективные новые источники света способствуют хорошему усвоению информации, создают максимальный комфорт для глаз, увеличивают эффективность процесса обучения. Светодиоды выходят в лидеры среди других источников освещения.
Основные преимущества светодиодов: срок службы увеличен до 50 000 ч; потребление электроэнергии уменьшено в 8-10раз; температурный режим от минус 40ºС до плюс 45ºС; устойчивы к ударам, механическим повреждениям (так как отсутствует нить вольфрама); не требуют специальной утилизации (так как не содержат токсичных соединений ртути).
Учащиеся слушают доклад Химика-Эколога.
1. Токсичные вещества в составе ЭСЛ. Химические свойства ртути и ее соединений.
Использование ртути в ЭСЛ повышает уровень связанного с ними риска. Ртуть герметично изолирована в стеклянной трубке, поэтому с точки зрения токсикологии эксплуатация ЭСЛ безопасна. Однако, выделение ядовитого вещества в окружающую среду возможно в случае технического повреждения лампы.
Одна ртутная лампа в зависимости от конструкции содержит от 20 до 560 мг ртути. Этот металл исключительно ядовит и относится к первому классу опасности («чрезвычайно опасные химические вещества»!!). Особенно опасны для здоровья пары ртути. Неорганическая ртуть опасна тем, что при взаимодействии с почвенными и водными микроорганизмами, она превращается в высокотоксичное органическое вещество – метилртуть. Метилртуть, растворяясь в воде, может длительное время служить источником хронического загрязнения вод и окружающей среды. Органические соединения ртути намного более токсичны, чем неорганические из-за их липофильности (химического сродства к органическим веществам) и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем живых организмов.
Последнее время на упаковках ЭСЛ появилась заманчивая и обнадеживающая реклама. Некоторые из них процитирую дословно: «продукция не содержит паров ртути!»; «при изготовлении товара применялись экологически безопасные амальгамные технологии». Однако здесь стоит пояснить сам термин «амальгама». С точки зрения химии это жидкий сплав, который содержит в своем составе ртуть [1]. Паров ртути, действительно, нет. Но токсичность данного металла никто не отменял: ртуть накапливается (кумулируется) в пищевых цепях и пирамидах [2]. К тому же значок или условное обозначение, который предупреждает потребителя о том, что ЭСЛ не рекомендуется выбрасывать в обычный мусорный бак остался.
Значит, перегоревшую ЭСЛ нельзя выбрасывать вместе с бытовым мусором ни в мусоропровод, ни в уличные мусорные баки – она нуждается в особой утилизации [3-8]. В соответствии с [9] отход «Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак» относится к отходам 1 класса опасности – чрезвычайно опасным отходам. Степень вредного воздействия отходов 1 класса опасности на окружающую среду очень высокая. При их воздействии на окружающую среду экологическая система нарушается необратимо (!). Период ее восстановления отсутствует.
2. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязненности металлической ртутью и ее парами:
ПДК в населенных пунктах (среднесуточная) – 0,0003мг/м³
ПДК в жилых помещениях (среднесуточная) – 0,0003мг/м³
ПДК воздуха в рабочей зоне (максимальная разовая) – 0,01мг/м³
ПДК воздуха в рабочей зоне (среднесменная) – 0,005мг/м³
ПДК сточных вод (для неорг. соед. в пересчете на ртуть (II)) – 0,005мг/л
ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования, в воде водоемов – 0,0005мг/л
ПДК рыбохозяйственных водоемов – 0,00001мг/л
ПДК морских водоемов – 0,0001мг/л
ПДК в почве – 2,1мг/кг
При механическом разрушении одной ртутной лампы, содержащей 20мг паров ртути, непригодным для дыхания становится 5000 м3 воздуха! Поэтому отсутствие своевременной утилизации ЭСЛ и бесконтрольный выброс их на городские свалки представляют особую опасность с позиций локального загрязнения окружающей среды токсичной ртутью.
Проблема не решается еще и потому, что большинство потребителей плохо представляют себе, что конкретно нужно делать с перегоревшими ЭСЛ.
2) Работа в группах. Выявление преимуществ и недостатков ЭСЛ.
В ходе работы в группах и дискуссии между собой ребята заполняют таблицу (результаты размещаются на экране интерактивной доски):
|
Преимущества ЭСЛ |
Недостатки ЭСЛ |
|
|
|
и выбор желаемого цвета |
|
3) Выработка пошагового алгоритма действий для смоделированной ситуации, когда ЭСЛ разбилась в жилом помещении.
Как и любой носитель ртути, поврежденная ЭСЛ требует к себе аккуратного отношения. Лампы европейского производства содержат небольшое количество паров ртути в виде амальгамы и безвредны для здоровья. В российских и китайских лампочках при производстве используется жидкая ртуть и при повреждении таких ламп необходимо произвести уборку, используя средства защиты для рук и дыхания.
Утилизация ЭСЛ – повторное использование их составляющих, в результате чего в оборот возвращаются ртуть, алюминий и стекло. Предварительно проводят процесс разделения ЭСЛ на отдельные компоненты: стекло, ртуть и алюминиевые колпачки.
Демеркуризация – очистка помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров. В быту широко применяется демеркуризация с помощью серы и хлорного железа FeCl3.
Внимание, если вы разбили ЭСЛ дома нужно выполнить следующее:
1. Откройте окна в квартире минимум на 15-20 минут, чтобы помещение тщательно проветрилось. Старайтесь не вдыхать пары.
2. Воспользуйтесь одноразовыми резиновыми перчатками. Не трогайте лампу и ее осколки голыми руками.
3. Не используйте щетку или пылесос, чтобы собрать осколки.
4. Соберите все осколки с помощью куска твердого картона или плотной бумаги и поместите их в герметичный пластиковый пакет.
5. Обработайте поверхность, на которой разбилась лампа, с помощью влажного бумажного полотенца или ненужной тряпки и поместите его в тот же пластиковый пакет. Место, где разбилась лампа, рекомендуется промыть 1-10 % раствором перманганата калия.
6. Не выбрасывайте осколки вместе со всем остальным мусором. Сдайте их в специализированный пункт утилизации.
7. Если речь идет не об одной лампе, то не стоит стесняться – нужно вызвать специалистов. Самый простой способ обратиться за их помощью – позвонить по телефону «01 или 112» и сообщить о том, что в квартире разбилось несколько энергосберегающих ламп на ртутной основе.
Учащиеся приходят к выводу, чтоподобную инструкцию-памятку необходимо вкладывать в каждую упаковку с ЭСЛ!
Все присутствующие получают буклеты (памятки-инструкции см. Приложение №1) по рациональной утилизации ЭСЛ.
3. Подведение итогов урока. Выводы и заключение.
1) Анализ результатов Интернет-тестирования учащихся.
Предварительно на школьном сайте была размещена анкета со следующими вопросами:
1. Используете ли Вы дома энергосберегающие лампочки? (да, нет)
2. Если энергосберегающая лампа перегорела, что Вы с ней делаете? (выбрасываю в мусорное ведро; утилизирую, так как это написано на упаковке)
3. Если Вы живете в многоквартирном доме, укажите: занимается ли ваша управляющая компания сбором пришедших в негодность энергосберегающих ламп? (да; нет)
4. Какая лампочка стоит в вашей настольной лампе? (лампа накаливания, лампа дневного света или энергосберегающая лампа)
5. Как вы думаете, существуют ли в г. Сальске предприятия по утилизации энергосберегающих ламп? (существует; не существует; затрудняюсь ответить)
6. Какое направление деятельности у компании ООО «ППЦ Сальск»? (знаю (ответ конкретизируйте), не знаю; затрудняюсь ответить)
7. В большинстве кабинетов нашей школы стоят лампы дневного света. На ваш взгляд, раздражает ли глаза свет от таких ламп? (да, нет)
8. Если у вас дома перегорела или разбилась энергосберегающая лампа, опишите кратко ваши действия.
В опросе приняли учащиеся 9-11 классов. Подобная форма Интернет-опроса очень удобна, так как позволяет быстро получить и обработать необходимые данные.
Учащиеся слушают доклад Социолога.
По результатам опроса выяснилось, что ЭСЛ прочно вошли в нашу жизнь: 79 % широко применяют ЭСЛ в быту. В своих настольных лампах 78 % учащихся используют ЭСЛ, остальные – лампы накаливания.
Однако, поражает факт, что более половины (58 %) просто выбрасывают перегоревшие ЭСЛ в мусорное ведро, совершенно не задумываясь о правильном варианте их утилизации. Далее обнаружилось, что ни одна (!) управляющая компания многоквартирных домов, в которых проживают участники опроса, не занимается сбором и передачей вышедших из эксплуатации ЭСЛ предприятиям по их утилизации.
Конечно, у многих из нас по сравнению с населением зарубежных стран отсутствует привычка первоначальной сортировки мусора, да и зачем она? Когда все бытовые отходы попадают в один мусорный бак, а затем на общую свалку. В нашем городе Сальске (точнее в сельском поселении городского типа) есть реально действующее предприятие по утилизации ЭСЛ – это ООО «ППЦ Сальск», хотя, как выяснилось на практике, о его существовании не знают управляющие компании и население (хотя направления деятельности предприятия широко представлены в Интернете и местной газете «Сальская степь» [10]). Из всех опрашиваемых только 3 человека частично указали направление деятельности ООО ППЦ «Сальск».
Проблема негативного влияния ЭСЛ на здоровье человека еще не до конца изучена. В связи с этим интересно отметить, что 61 % участников опроса раздражает эффект мерцания от ламп дневного света.
Экологическая грамотность по вопросу целесообразной утилизации ЭСЛ оставляет желать лучшего: многие написали, что просто выбрасывают лампы в мусорное ведро; лишь 28 % постарались правильно и внятно сформулировать свои действия для смоделированной ситуации, когда ЭСЛ разбилась в жилом помещении.
4. Домашнее задание.
Выполнение творческого задания: а) постарайтесь связаться с представителем управляющей компании вашего жилого дома с целью организации рациональной утилизации ЭСЛ; б) разработайте сценарий экологического марафона по теме «Утилизация ЭСЛ».
Литература
1. Справочник по химии – М.: «Просвещение», 1974.
2. Экология. Под ред. Денисова В.В. – Ростов-на-Дону, 2004.
3. ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
4. СП 4607-88 «Санитарные правила при работе с ртутью, её соединениями и приборами с ртутным заполнением».
5. ГОСТ Р 53350-2009 (ИСО 668:1995) «Контейнеры грузовые серии 1. Классификация, размеры и масса».
6. ГОСТ Р 52105-2003 «Обращение с отходами. Классификация и методы переработки ртутьсодержащих отходов. Основные положения».
7. Типовая Инструкция по сбору, хранению, учёту, сдаче и перевозке отработанных ртутьсодержащих ламп.
8. Инструкция по обращению с отходами 1 класса опасности «Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак».
9. Приказ МПР РФ от 02.12.2002г. № 786 «Об утверждении Федерального классификационного каталога отходов» (ред. от 30.07.2003г.)
10. О. Борисова. Пять «И» – в маленьком городе. //Сальская степь, № 114 (19737) от 17.07. 2013.