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清洁空气挑战. Intro. 项目资助： 安捷伦科技有限公司 合作伙伴： 上海青少年科技教育中心 北京青少年科技活动中心 中国汽车工程学会. 清洁空气挑战. Intro. 主讲人 : Warren Long Drew School warrenlong@drewschool.org. 清洁空气挑战 (CAC). Warren Long, 旧金山 Drew 学校化学老师 warrenlong@drewschool.org James Provenzano, 洛杉矶 “ 清洁空气此刻 ” clean air now 总裁

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Presentation Transcript

  1. 清洁空气挑战 Intro 项目资助： 安捷伦科技有限公司 合作伙伴： 上海青少年科技教育中心 北京青少年科技活动中心 中国汽车工程学会

  2. 清洁空气挑战 Intro 主讲人: Warren Long Drew School warrenlong@drewschool.org

  3. 清洁空气挑战 (CAC) • Warren Long,旧金山Drew学校化学老师 warrenlong@drewschool.org • James Provenzano, 洛杉矶“清洁空气此刻”clean air now总裁 jjpro@cleanairnow.us • 吴建中 安捷伦公司原副总裁，高级顾问

  4. 清洁空气挑战 (CAC) • 多学科的、对城市空气污染的培训项目 • 将环保知识和替代能源结合 • 教材提供简单易学的实验

  5. DVD “教师手册”教材 实验器具（盒子） 参加培训的老师将得到： • “数据记录”教材 • “案例分析”教材

  6. 4 份资料： 教师手册：详细地介绍所需时间、实验操作、问题答案、拓展思考等教师所需信息。 案例分析：一个关于两个实习生如何调查所在城市空气污染，以及为政府改善空气质量出谋划策的故事。 数据记录：让学生记录实验数据。 DVD ：演示案例分析中两个实习生的故事。 培训教材包括

  7. 让我们先看看案例分析 是彩色的那本教材 讲述两位实习生安迪和丽萨的故事，与相关实验同步阅读 此次培训中用到最多的是数据记录和教师手册 安迪 Andy和丽萨 Lisa

  8. 录像中相关的片段 • 实习生和研究 • 美国国家污染实验时的研究 • 与 Peters博士的对话，关于他的研究 • 讨论如何减少臭氧 • 臭氧形成的动画 • 臭氧实验

  9. 可移动污染源 • 污染源可分为：“可移动”（如汽车，火车），和“固定” （如工厂，电厂）。 • 国家对固定污染源有很严格的规定，但对可移动污染源限制不多。 • 清洁空气挑战项目让学生通过动手实验了解可移动污染，并鼓励学生从自身做起减少可移动污染。

  10. CAC 分为五部分 • 1: 空气污染是否对人体有害？ • 2:空气污染是什么？如何形成？ • 3: 空气污染可以测量吗？我们所在的地方空气污染是否严重？ • 4:我们能否通过自身的选择改善空气污染？ • 5: 通过学习我们得到的结论是什么？

  11. 第一部分 • 空气污染是否对人体有害？ • 第一个实验告诉学生：我们为何关注空气污染。 • 参看数据记录12页 • 所需时间—太长或者不够 • 需要阅读“案例分析”部分 • 实验前的提问和回答 • 需要准备的实验材料 • 实验误差 • 需要注意和调整的地方 • 4 类由易到难的问题

  12. 第一个实验: FEV1 • 1秒！ • 数据记录 p 2 • 教师手册 p 12 • 正好让学生休息一下

  13. 结论？ 问题? 你打算如何使用? 教师手册 p.14 实验后的问题 提高训练 #1B FEV1总结

  14. 如何和实际课堂结合？ 教课速度？ 我需要做哪些修改，需要哪些支持？ 注意事项 每项活动后都要做总结 1A 总结

  15. 1B可作为优秀学生的实验，见教师手册 p.16 让学生了解医生如何使用FEV1/FVC 比值 包括简单的肺病诊断 “你作为医生”

  16. 第二部分 • 空气污染是什么？ • 案例分析上有6种空气污染的介绍，第6页 • CAC 主要关注两种污染物 • 数据记录活动 2 和 3 主要关注颗粒物 • 数据记录活动 5 和 6 关注臭氧 • 数据记录活动 7 是气候与空气污染的关系 • 案例分析里还介绍了气候变化问题

  17. 学习颗粒物 • 颗粒物是任何悬浮在空气中固体和液体 • 颗粒物主要来源于机动车（尤其是柴油车），火车,飞机，轮船，工厂，或任何燃烧来源，还有大气中形成的精细颗粒 • 某些颗粒物中的碳会吸附污染物，然后输送进人体

  18. 颗粒物污染 2000年8月16日 芝加哥` PM2.5 < 10 ug/m3 美国冰川国家公园 PM2.5 7.6 ug/m3 2000年8月26日 芝加哥` PM2.5 = 35 ug/m3 美国冰川国家公园 PM2.5 21.7 ug/m3 数据来源: www.mwhazecam.net

  19. 颗粒物污染 Shanghai 2008 Shanghai 2007 Beijing 2005 Beijing 2005

  20. 天安门广场 北京上空的烟雾

  21. 可挥发性有机物 有机碳 碳 (煤烟) SO2 金属 硫酸铵 地壳 (土壤，灰) 硝酸铵 其它 (海盐) 氨 氮氧化物 污染物---颗粒物 Tim Dye 主要颗粒物 (直接排放) 二次颗粒物 (来自燃料燃烧) 颗粒物饱含很多物质 气体 颗粒物的构成告诉我们 它的来源和形成过程 粒子

  22. 污染物--- 颗粒物 颗粒物形状大小不一： 大小: • 超细颗粒物 (<0.1 μm) • 细小颗粒物 (0.1 to 2.5 μm) • 粗颗粒物 (2.5 to 10 μm) PM10 地壳物质 碳链团 Tim Dye STI

  23. 颗粒物大小比较

  24. 颗粒物的两个实验 • “颗粒物与你” 数据记录 p. 9, 教师手册 p. 18 • 如作为家庭作业参照案例分析 p. 10-13 • “你可以收集到多少颗粒物?” 数据记录 p 11-14, 教师手册 p20 ，所有的都是粗颗粒物 • 卡片和透明胶带 • 其它实验方法?? • 数据记录活动3B 健康专家

  25. 哪个课堂可以用？如何结合？ 该做哪些修改？需要何种支持？ 注意事项 颗粒物实验 2, 3A 和 3B

  26. 学习 颗粒物与健康的关系 Health • 暴露在精细颗粒物环境中，可使肺功能较少20% • 住在空气污染区域和与一个长期烟民住在一起一样危险 • 高颗粒物污染的日子里，体弱多病者，老人和婴儿死亡率将升高 Dr. Peters, UC Riverside

  27. 第三部分 • 我们如何测量? • 数据记录活动 4：浓度的持续稀释， DL p. 11 ，TC p. 33 • 数据记录活动5：臭氧试纸实验，需要天气暖和DL p. 14, TC p 35 • 数据记录活动6 ：地面臭氧循环模式，DL p. 18, TC p.39 • 7C气候与污染， DL p 20, TC p.42

  28. 空气质量标准p 4 案例分析

  29. 环保局制定浓度标准 • 环保局设定污染物浓度标准 • 标准规定了污染物允许的最高浓度

  30. 浓度 • 空气中含有21% 氧。这意味着每100份空气中，有21份是氧气。 • 空气中污染物的浓度比百分之一要小得多。使用单位是百万分之一 (ppm)

  31. 浓度 • 有些污染物用十亿分之一做单位 (ppb) • 比如：你把6片阿司匹林药片掉进了“水立方”的游泳池，那其浓度就差不多是1ppb

  32. 学习测量手段 Learning About Fuels – Concentration • 浓度 • 通过稀释食用色素解释ppm 和 ppb. • DL p11， TC p33 • 引入数据记录5

  33. 学习臭氧 • 无色气体O3 • “高处的好，附近的不好” • CS p. 10 (同温层和地面臭氧) • 臭氧是“二次污染物”，因为它不是直接排放出来的，而是与其他污染物反应生成的 • 看学生是否还有误解

  34. 学习氮氧化物 • 另外一种无色气体 • 大气中78%是氮 • 在高温燃烧（如引擎、焚化炉）下： N2 + O2 NO2 • 闪电等自然情况下生成

  35. 臭氧 (O3) 的化学 • 空气中燃烧 (N2 and O2 ) 生成NO2 • 臭氧形成 • NO2 + 阳光  NO + O • O + O2  O3 • 但是, NO也破坏臭氧 • NO + O3  NO2 + O2 • 理论上这是一个循环，不会造成臭氧累积。但是，如果空气中有VOC（可挥发性有机物）

  36. 臭氧 (O3) 化学 • VOC 使得 NO重新变回 NO2. • 没有 NO, 臭氧就产生累积 NO + O3  NO2 + O2 • 反应可逆，生成更多O3 • O3  NO2 + O2 • 这样我们就有了NO2 和 O3 X X

  37. NO2 和 N2O4平 2 NO2(棕色) <—> N2O4(无色) 温暖的温度导致棕色的 NO2， 所以为何夏天的雾天是棕色的？

  38. 臭氧反应总结 O3(g) • 高温(内燃机) • N2(g) + 2O2(g) → 2NO2(g) 阳光反应形成臭氧 *可逆* NO2(g) + O2(g) <—> NO(g) + O3(g) • 可挥发有机物消耗 NO，臭氧成为 *不可逆* • NO2(g) + O2(g) → NO(g) + O3(g)

  39. 录像中相关片段 • Internships and Research • Research in the State Pollution Lab • Conversation with Dr Peters re: his study • Brainstorming Ozone Reduction • 臭氧形成的动画 • Experiments with Ozone

  40. 臭氧的化学知识 http://sunshine.chpc.utah.edu/labs/atmosphere/ozone/o2.swf

  41. 学习臭氧：模型 Learning about ozone chemical model • 数据记录 (p 18) 用乐高积木块模拟臭氧循环 (TC p 39)

  42. 学习臭氧: 试纸 测试学校的臭氧! DL p14 TC p35 试纸应存放在凉爽条件下

  43. 臭氧试纸

  44. 哪个课堂可以用？如何结合？ 该做哪些修改？需要何种支持？ 注意事项 数据记录活动4, 5, 6

  45. 在课堂动手造臭氧 • 臭氧发生器（咨询物理老师） • 烧瓶 (瓶盖处理，钉子) • 铜丝 (裸线) • 铝箔纸，导线, 钉子 • 橘子皮 (产生VOC) • 气球，橡皮手套，橡皮筋都可 • TC p 108

  46. 臭氧在瓶子中反应…. 五分钟内，皮筋受到氧化断了 烧瓶里充满氧，约为 1000+ ppb! 把橡皮筋放进烧瓶

  47. 将气体 (臭氧, VOC) 转化为颗粒物… 橘子皮作为可挥发性有机物（萜烯） 放入橘子皮，形成烟雾（颗粒物） 臭氧

  48. 录像中相关片段 • Internships and Research • Research in the State Pollution Lab • Conversation with Dr Peters re: his study • Brainstorming Ozone Reduction • Animation on Ozone Formation • 臭氧实验

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