Кожагулова Ж.Р., Мамбеева Д.Б. к.х.н., действительный член МАИН

Казахский Национальный педагогический университет имени Абая

Конструирование обучения экологическим знаниям в аналитической химии.

В послании Президента Республики Казахстан народу Казахстана от 19 мая 2004 г. «К конкурентноспособному Казахстану, к конкурентноспособной экономике, к конкурентноспособной нации» хотелось бы в первую очередь отметить положение о конкурентноспособной нации, то есть высококвалифицированных кадрах для всех отраслей экономики страны. Но для этого в первую очередь нужно иметь здоровое поколение, работающее в любых сферах: науке, медицине, производстве, сельском хозяйстве.

Казахстан относится к самым неблагоприятным регионам мира. В Казахстане «самые высокие техногенные нагрузки природопользования на экосистемы биосферы страны при самых низких расходах на охрану окружающей среды. По данным экологической фирмы SAIC, они составляют всего 20 центов в год на одного человека, по 1,21 доллару на квадратный километр» [1].

На одного жителя РК в год добывается свыше 50 тон сырья. Только 5% перерабатывается, а 95% сырья идет в отходы, в отвалах накоплено свыше 19 млрд. тонн промышленных отходов – более чем по тысячи на каждого казахстанца [2].

Поэтому экологическая безопасность каждого жителя РК стоит очень остро. Причиной экологических бед является не только «научно-технический прогресс», но прежде всего, кризис нравственности и культуры людей, что не даёт прервать порочный круг экономико-экологических проблем.

Поэтому в реформировании образования на одно из первых мест стоит его экологизация. Экологизация связана с гуманизацией, не навреди, бережно относись к окружающему миру, к человеку.

Вопрос экологического образования на уровне правительства поднимался постоянно: 1) Программа «Долгосрочная стратегия развития РК до 2030 г.»; 2) «Национальная стратегия экологического образования и воспитания в РК (1998 г); 3) Программа экологического образования (1999 г); 4) Концепция экологической безопасности РК на 2004-2015 гг» и др. документы.

Но как претворяются эти рекомендации в вузах и школах?

Созданные в учебных заведениях кафедры экологии в полной мере не решают задачу. Необходимо экологические вопросы решать через все дисциплины, читаемые для той или иной специальности, т.е. необходимо все программы по всем специальностям пересмотреть, каждую тему дисциплины экологически заострить. Особенно эта перестройка касается аналитической химии, которая является основой эколого-аналитического мониторинга. Только разбор материала по специальности с иллюстрацией экологических проблем и их решений научат студентов экологической грамотности. И подобный метод экологического образования должен быть системным по всем дисциплинам. Поэтому на современном этапе образования целями образования являются не только специальные знания, но и знания по экологическим вопросам данной специальности.

А каковы средства обучения? Преподаватель должен обладать методологической культурой, т.е. и …, в том числе «творческому применению определенных концепций, форм и методов познания, управления, конструирования, видеть проблему и соотносить с ней фактический материал, распределять решение задачи на шаги в оптимальной последовательности» [3]. То есть при изучении курса аналитической химии нужны последовательные шаги в изучении экологических вопросов. В аналитической химии первое – это знакомство в качественном анализе с токсикантами-ионами при отработке материала по катионам и анионам. В каждой из 6-ти аналитических групп присутствуют ионы, обладающие токсическими и мутагенными свойствами. При отработке химических свойств студент должен знакомиться с экологической характеристикой иона. Для этого в памятке, которая впечатывается или вклеивается в пропись лабораторных работ, должны указыватся ПДК этого иона в биосфере, последствия попадания токсического иона в организм человека и т.д.

Таблица 1.

ПДК в биосфере элементов II аналитической группы

Эле-мент	Содер-жание в зем-ной коре, %	ПДК – предельно допуст. конц.					Заболевания при отравлении токсикантами
		воде, мг/л	р.з.,* мг/м^3	н.м., * мг/м^3	Чис-тые водо-емы, мг/л	в орган. чело-века, мг
Ag^+	-	0,05	0,01	-	0,1-85,0 ∙10^-3	1	Смертельная доза 10 г.
Pb^2+	1,6 ∙ 10^-3	0,03	0,01	0,0003	0,1 -0,3 гибель рыбы	100-200 в десят-ки раз больше, чем в мумиях	Поражает нервную систему, умственная отсталость, искревления костей, снижает гемоглобин в крови, развивается энцефалония – заболевания головного мозга, внутриутробная смерть плода, неконтролируемая сонливость. 95% Pb^2+ находится в костях.
Hg^0 Hg2^2+ Hg^2+	7∙10^-6	0,0005	0,01	0,0003	0,02-0,1 ∙ 10^-3	10^-13	Сильный нейротоксин, поражает нервную систему, головной мозг, разрушает капилляры, вызывает кровотечение, склероз, нарушает координацию движения и речи, вызывает психоз, церебральный паралич.

* ПДК воде мг/л; ПДК р.з. (рабочая зона) ; ПДК н.м. (населенные места);

ПДК в.р. (водоемы рыбохозяйств. деятельности); ПДК чистые водоемы

Таблица 2

ПДК мг/кг в пищевых продуктах

Элемент	Рыба	Мясо	Молоко	Хлеб	Овощи	Фрукты
Ag^+	-	-	-	-	-	-
Pb^2+	1,0	0,5	0,05	0,2	0,5	0,4
Hg^0 Hg2^2+ Hg^2+	0,05	0,03	0,005	0,01	0,02	0,01

Как видно из таблиц миллиграммовые количества токсического свинца и ртути вызывают инвалидность человеческого организма, поэтому попадание этих ионов по цепочке в организм человека очень опасно. Как попадают эти элементы в организм человека?

В последующем при изучении количественного анализа наступает этап решения задач с вычислением ПДК безопасности того или другого иона. Таким образом, отрабатывая химические свойства элементов, студент будет знать какую роль играет этот элемент в биосфере, как избежать попадания недопустимых концентраций в воду, почву, в организм человека. Знания по анализу (качественному и количественному) т.е. по химии и экологии этого элемента и его соединений будут более полными, интересными, и в конце концов – студент лучше будет запоминать изучаемый материал.

Таблица 3

Пути миграции ртути в природной среде

Воздух Hg⁰

Пары ртути

Отходы Hg⁰, Hg²⁺

водоемы

Hg⁰+СН₄→(СН₃)₂Hg

Hg²⁺ + 2CI^- = HgCI₂↓

Hg²⁺+C₆H₅CH₃COO→ C₆H₅HgCH₃COO фениацетат

Почва, донные отложения

Hg⁰+СН₄→(СН₃)₂Hg

Hg²⁺ + 2CI^- = HgCI₂↓

ЧЕ-

ЛО-

ВЕК

Продукты питания

Растения

Животные

Планк-тон

Травояд-ная рыба

Хищная рыба

Средства обучения – это эмпирическое описание свойств элемента, затем практическое изучение его химических свойств, решение практических задач и в конечном итоге контроль обучения в виде фиксированных отметок при опросе (коллоквиумы, контрольные, рубежные контрольные). Шесть аналитических групп, в каждой группе присутствуют ионы-токсиканты в основном ионы тяжелых металлов. Для тяжелых металлов в принципе не существует надежных механизмов самоочищения. Тяжелые металлы лишь перераспределяются из одного природного резервуара в другой, взаимодействуя с различными живыми организмами и повсюду оставляя видимые нежелательные последствия этого взаимодействия.

Каковы шаги в изучении экологии элемента?

I шаг – знакомство по памятке с содержанием элемента в биосфере и токсическое действие его на организм человека.

II шаг – практическое изучение химических свойств элемента по качественному анализу.

III шаг – практическое определение масс элемента в растворе, в навеске.

IV шаг – решение экологических задач на ПДК ионов этих элементов в разных веществах.

Последовательно выполняя эти шаги по изучению элемента, студенты будут иметь полную картину об опасности или безопасности изучаемого элемента для биосферы и человека, пути миграции токсикантов, при этом расширяя свой кругозор об окружающем мире и более бережно относится к природе и к человеку.

Литература.

1. Коккозева К. К проблеме общенациональной идеи. Восточный гуманитарный институт // Высшая школа Казахстана. 2. 2004.

2. Панин М.С. Химическая экология. Семипалатинск. 2002.

3. Под редакцией Пидкасистого. Педагогика. Уч-к для педагогических вузов. М. 2004.

4. Астафьева Л.С. Экологическая химия. М. Akadema. 2006.