Проблемы окружающей среды математическим языком

Межшкольная дистанционная научно-практическая конференция

«Шаг в будущее»

Секция «Математика и окружающая среда»

« ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

МАТЕМАТИЧЕСКИМ ЯЗЫКОМ»

Автор: Иванчина Марина, учащаяся 7а класса МОУ «Лицей № 3 имени г. Ртищево Саратовской области»

Руководитель: учитель математики МОУ «Лицей № 3 им. г. Ртищево Саратовской области»

E-mail: *****@***ru

Содержание. Стр.

I Введение. 2 II Основная часть. 1.Математики предупреждают «Берегите воду!». 3 2.«Числа» в окружающем воздухеПочва – наше богатство. 5 4.«Лесная» математика. 5 III Заключение. 7 IV Литература. 7 V Приложения. 8

Аэродромы, пирсы и перроны,

леса без птиц и земли без воды …

Всё больше – окружающей среды, Всё меньше – окружающей природы.

Р. Рождественский

Введение. Всего четыре поэтические строки Р. Рождественского, но в них самая суть серьезнейших изменений, происходящих в природе Земли. Все мы знаем, что человек и природа неразрывно связаны. Природа – это наш дом, который мы должны любить и беречь. Сегодня ни для кого не секрет, что проблема загрязнения окружающей среды становится все более актуальной.

Факты, которые заставляют нас задуматься.

1. Историческая справка.

- Первым законом об охране окружающей среды можно считать эдикт английского короля Эдуарда I, принятый в 1273 году, запрещавший использование каменного угля для отопления жилищ в Лондоне. За нарушение эдикта полагалась смертная казнь.

- При короле Эдуарде III в 1336 году парламент принял закон, запрещавший сбрасывать мусор в Темзу.

- В XVIII веке Петр I запретил сбрасывать мусор в реку.

2. Современная информация.

Великий русский учёный писал, что «человек становится геологической силой способной изменить лик Земли». И это предупреждение пророчески оправдалось.

- Одна треть поверхности мирового океана покрыта маслянистой пленкой плюс промышленные стоки и бытовой мусор.

-К загрязнению атмосферы приводят промышленные выбросы угарного и углекислого газов, сернистого газа.

- Каждый год на Земле возникают новые пустыни на площади около 6 млн. гектаров.

- Каждый год Земля теряет 26 млрд. тонн плодородного слоя пахотных земель.

- Каждый год на Земле уничтожаются леса на площади 11 млн. гектаров.

- А от кислотных дождей ежегодно гибнет 31 млн. гектаров леса.

- Тысячи озер под воздействием кислотных дождей в некоторых странах стали биологически мертвыми.

- За 50 лет исчезло около 17 тыс. видов растений и животных. Средиземное море лишилось своей флоры и фауны почти на треть.

- Американские ученые подсчитали, что в северной части Тихого океана плавают миллионы пластиковых пакетов, бутылок и пластмассовых изделий.

То, что эти предметы обнаруживаются в желудках морских животных, стало обычным явлением.

- Появляются растения и животные – мутанты, летом 2006 года сообщалось о появлении водорослей - убийц, медуз – убийц.

- Создается угроза существованию самого человека.

- Так, например, в России среди 7–летних детей здоров только каждый четвертый, а среди 17– летних каждый седьмой. - С 70–х годов на 50 процентов возросла частота сердечно – сосудистых и онкологических заболеваний.

- В некоторых регионах аллергическими заболеваниями страдает свыше половины детского населения.

Итак, для жизни человеку нужны чистый воздух, качественная вода, незараженная почва, растения, энергетические ресурсы и др., но с развитием цивилизации вредное воздействие людей на природу становится угрожающим для нее. Может ли математика помочь экологии?

Цель моей работы: выяснить, как знания по математике могут помочь в вопросах экологии.

Задачи: 1. Изучить имеющуюся информацию по данной теме. 2. Привлечь внимание к решению экологических проблем с математических позиций. 3.Составление и решение задач с использованием данных из окружающей среды. 4. Познакомить с данной работой учащихся своего класса.

Методы: 1. Изучение литературы, использование дополнительного материала с целью получения информации. 2. Сбор материалов по теме, беседы с родителями, с учащимися. 3. Использование фотографий, схем, диаграмм.

Гипотеза. Я думаю, что при изучении экологии возникает много вопросов, ответы на которые можно получить при помощи математики.

1.Математики предупреждают «Берегите воду!». Вода – основа жизни на земле. Все мы используем воду, поэтому на нас лежит и ответственность за ее охрану от загрязнения и экономию. Морями и океанами покрыто около 70 % земной поверхности, а на пресную воду приходится всего лишь 2 % от всего объема водных запасов планеты. А сколько же нужно человеку воды каждый день? В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки сада и огорода. Оказалось, что наша семья из 4 человек, расходует в сутки более 500 л воды. Это большой объем. Качественно чистой воды на Земле не хватает. Представьте, если каждый человек сэкономит в день, хотя бы 1 л воды, а в мире проживает около 6,8 млрд. человек, значит экономия в день л воды по всему миру. По состоянию на 1 января 2012 года в Ртищево проживало 40,9 тысяч человек. Предположим, что большинство из них при чистке зубов держат кран все время открытым. Если в среднем эта процедура занимает около 3 минут, а в это время вода течет из крана со скоростью 2 л/мин., то жители нашего города израсходуют 245400 л воды за один раз. Но при экономии воды они могут сэкономить 204500л воды.

Всем известно, что запасы пресной воды ограничены. Если из крана бежит струя толщиной с карандаш, то за 1 минуту в канализационные коммуникации уходит 3 литра воды. Нетрудно посчитать, сколько литров воды бесполезно вытекает только из 3 кранов, оставленных открытыми учениками нашего лицея на перемене? Если продолжительность перемены 15 минут, то это количество составит 135 литров. Ученые утверждают, что при использовании современных технологий расходы воды в быту могут быть сокращены на одну треть, в сельском хозяйстве — вдвое, а в промышленности — почти в 10 раз. Вопросы пользования и охраны водных ресурсов можно представить в виде схемы (Приложение 1). Математики предупреждают «БЕРЕГИТЕ ВОДУ!»

2. «Числа» в окружающем воздухе. Чистый воздух - залог здоровья. Человеку нужен чистый воздух для дыхания. Состав воздуха атмосферы таков: азот – 78%; кислород – 21%; прочие газы – 1%. Представив это в виде круговой диаграммы, мы наглядно увидим какую долю, составляет кислород. ( Приложение 2).

По мнению специалистов в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 млрд. тонн оксидов углерода, 190 млн. тонн оксидов серы, 65 млн. тонн оксидов азота, 1,4 млн. тонн хлорфторуглеродов. В последние годы наибольшее количество вредных веществ в атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причем их доля постоянно возрастает. Кроме загрязнения воздуха, автомобили потребляют кислород. Автомобиль, пробежав 900 км, потребит столько же кислорода, сколько человек расходует на дыхание за целый год. Сегодня в мире 300млрд. автомобилей. Ежегодно автомобиль в среднем рассеивает в воздухе около 10 кг резины, расходует около 4350 кг кислорода и загрязняет воздух, выбрасывая 3250 кг углекислого газа. Получается, что за год: а) в воздухе рассеивается 3000 млрд. кг резины; б) в воздух выбрасывается 975000 млрд. кг углекислого газа; в)из воздуха забирается 130500 млрд. кг кислорода.

Тяжёлые машины и автобусы за каждый километр пробега выделяют 23 грамма азота. Так вот только один автобус маршрута №3, если он сделает в день 5 рейсов (протяженность маршрута от вокзала до ул. Рахова равна 16,6 км.) выделяет 1909 граммов газа. А в городе у нас курсируют автобусы по девяти маршрутам, да плюс еще машины! Выбросы автотранспортных средств составляют 30 – 70% общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

3. Почва – наше богатство.

Наступила весна. Из - под белого покрывала снега появились первые проталины. Потом их стало больше, побежали ручьи, показались первые зеленые травинки. Природа просыпалась. Так хотелось бы радоваться, но…

Всюду валяется мусор, пустые пакеты и бутылки. (Приложение 3).

В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. За неделю только наша семья использует более 10 полиэтиленовых пакетов. Процесс разложения полиэтиленовых пакетов идет более 200 лет. Если мы безрассудно будем выбрасывать сейчас пакеты, то в течение многих лет почва будет содержать вредные вещества. От 2 до 10 лет - время необходимое, для разложения бумаги. Помните это, выкидывая бумагу на улице. Через 1000 лет – разлагается стекло. Прежде чем бросить в лесу бутылку, бумагу или полиэтиленовый пакет, необходимо подумать, какой вред, мы наносим природе.

Главная беда – невежество людей, которые являются прямыми виновниками этой экологической проблемы.

Летом у нас принято сжигать мусор, осенью - опавшие листья, весной - прошлогоднюю траву и листья. В пик весеннего и осеннего разведения костров, воздух в городах становится тяжелым и горьким, увеличиваются случаи заболеваний дыхательных путей. Разведение костров наносит большой вред не только окружающей среде, но и чрезвычайно опасно для здоровья человека. В дыме опавшей листвы находится высокое содержание соединений свинца, ртути и других тяжелых металлов. Врачи предостерегают: вдыхание угарного газа может привести к головной боли, потере сознания, обострению респираторных заболеваний. При сгорании одной тонны растительных остатков в воздух высвобождается около 9 кг микрочастиц дыма. В их состав входят пыль, окиси азота, угарный газ, тяжелые металлы и ряд канцерогенных соединений. В тлеющем без доступа кислорода костре выделяется бензопрен, способный вызвать у человека раковые заболевания. Дополнительная проблема состоит в том, что с листьями обычно горит и множество разнообразного мусора, что существенно усиливает загрязнение атмосферы. При сгорании, скажем, полиэтиленового пакета, в воздух высвобождается до 70 различных химических соединений, большинство из которых ядовиты для человека. Именно они обычно становятся причиной першения в горле и кашля. Ежегодные выжигания вредят и почве, в ней все меньше и меньше остается органических веществ. Такая почва легче повреждается водой и ветром, её плодородие снижается.

4. «Лесная» математика.

Зеленые насаждения издавна считаются надежной и проверенной защитой от загрязнения воздуха, их справедливо называют “легкими города”. Конечно, зеленые насаждения и украшают город, но прежде всего они играют важную роль в деле оздоровления окружающей среды.

Леса, парки, сады, бульвары и скверы воздействуют на состав атмосферного воздуха. Во время вегетационного сезона их растительность обогащает воздух кислородом и поглощает углекислый газ. С каждого гектара, занятого деревьями, выделяется в год до 30 кг полезных для человека эфирных масел. 1 га деревьев и кустарников только за один час поглощает весь углекислый газ, выделяемый за это время 200 людьми. В зеленых массивах каждое дерево поглощает в среднем за год 30-40 кг пыли и других твердых частиц, а дерево с богатой лиственной кроной до 68 кг. Одно дерево средней величины за сутки восстанавливает столько свободного кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. Деревья очищают воздух от выхлопных газов. Каждое взрослое дерево ежегодно поглощает такой объем отработанных газов автомобилей, который выделяется за 25 тысяч км пробега.

Подсчитано, что для нормальной жизни в промышленном городе на каждого жителя необходимо иметь 25 квадратных метров зеленых насаждений. Я подсчитала, что площадь зеленых насаждений в нашем городе, в котором проживает 41 тыс. человек должна составлять 10,25 га. Лес - это ценнейшее сокровище нашей природы. Лес необходим для строительства сёл и городов, фабрик и заводов. Производство бумаги и киноплёнки, искусственного волокна и мебели, музыкальных инструментов и спортивного инвентаря не может обойтись без древесины. На производство 1тонны бумаги требуется 2 тонны древесины. Я решила выяснить, сколько потребуется древесины, чтобы издать учебник алгебры для нашего класса. В интернете я нашла, что для одной книги в 300 страниц необходимо 0,06м2 =3/50м2 древесины. Значит, для одной страницы книги необходимо 2см2. В учебнике алгебры для 7 класса автор и др. всего 240 страниц, тираж учебника 100000. Значит, на весь тираж одного учебника необходимо 2см2 ∙ 240 ∙ 100000 = см2 = 4800 м2 = 48 ар древесины. В нашем классе учится 22 человека: 48∙ 22 =1056а. Каждый из нас должен помнить, что ежегодно 125 миллионов деревьев вырубается для производства бумаги. Прежде чем портить учебник, подумай, сколько погибнет деревьев для издательства нового. Деревья растут долго — не менее 50 лет, а умирают быстро — чтобы спилить дерево хватит и пары минут. Один из самых простых способов сохранить леса — собирать макулатуру и сдавать ее на переработку. Так мы сэкономим древесину, воду и электроэнергию, ведь переработка макулатуры — процесс гораздо более энергоэффективный, чем варка целлюлозы, из которой производят обычную белую бумагу. Плюс уменьшается количество отходов — они становятся сырьем. Известно, что 20 кг макулатуры сохраняет 1 крупное столетнее дерево. Если каждый ученик нашего класса соберет 20 кг макулатуры, то мы можем сохранить от вырубки 22 дерева.

Задача всего человечества – пользуясь всем, чем богата Земля, не навредить ей.

Заключение

Защита природы касается всех нас. Все мы дышим одним и тем же воздухом земли, пьем воду и едим хлеб, молекулы которых непрерывно участвуют в бесконечном круговороте веществ. И мы сами ее мыслящие частицы. Это налагает огромную ответственность за сохранность природы на каждого из нас, на каждого без исключения. Каждый из нас может и должен вносить свой вклад в борьбу за сохранение Природы, а, следовательно, жизни на Земле.

В результате выполнения данной работы у меня расширились знания и по математике, и по экологии. Я нашла ответ на вопрос: как знания математики помогают при решении экологических проблем и на классном часе познакомила с материалом по данной теме своих одноклассников. Анализируя проделанную работу можно сделать следующий вывод: математика - наука, которая тесно связана с другими науками, в частности с экологией. При изучении экологии возникает много вопросов, ответы на которые можно получить при помощи математики. Математика позволяет проводить точные измерения, делать расчеты и подтверждать наблюдения.

Литература.

“300 вопросов и ответов по экологии” «Задачи экологического содержания». Учебно-методическая газета «Математика» №2 2005г. «Я познаю мир». Математика. «Сценарии школьных праздников». Ростов-на-Дону Феникс 2002 «Я познаю мир. Экология» (Астрель 2003)

Ресурсы интернета.

http://www. *****/viewtopic. php? f=18&t=4579 Лесной форум Гринпис России. Расход древесины на создание бумаги.

http://*****/

http://ru. wikipedia. org/wiki

Приложение 1.

Использование

 

Охрана

Приложение 2.

Состав воздуха

Кислород – 78%

Азот – 21%

Прочие газы – 1%

Приложение 3.

Район улицы Радищева

Улица Пугачевская