Đây là bài thi kiến thức liên môn dành cho học sinh THCS. Bài thi đã đạt giải cao trong kì thi vận dụng kiến thức liên môn cấp tỉnh về hiệu ứng nhà kính. bài thi mới nhất năm học 2015 2016. Bố cục gồm 5 phần, có hình ảnh minh họa phong phú
Trang 1- Sở Giáo dục và đào tạo tỉnh Thanh Hóa
- Phòng Giáo dục và đào tạo huyện Thường Xuân
- Trường THCS Thọ Thanh
- Địa chỉ : Thôn 3, xã Thọ Thanh, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa
- Email :
- Thông tin về thí sinh :
Họ và tên : Lê Thị Thương
Ngày sinh : 26/02/2001, Lớp 9A
Trang 21 Tên tình huống :
Vận dụng kiến thức liên môn giữa các môn Hóa học, Địa lý, Toán học, Sinh học,
Lịch sử, Ngữ Văn và ứng dụng Công nghệ thông tin để giải thích về: “Nguyên nhân của sự gia tăng các chất khí nhà kính trong khí quyển do con người”
2 Mục tiêu giải quyết tình huống :
Vận dụng kiến thức liên môn giữa các môn: Địa lí, Hóa học, Sinh học, Toán học,
Lịch sử, Ngữ Văn và ứng dụng Công nghệ thông tin để giải thích về: “Nguyên nhân của sự gia tăng các chất khí nhà kính trong khí quyển do con người” Đồng thời
hiểu được về khái niệm biến đổi khí hậu và nguyên nhân gây biến đổi khí hậu Qua
đó có thể thực hiện các hành động cá nhân để thích ứng và giảm nhẹ biến đổi khí hậu; góp phần xây dựng kế hoạch thích ứng và giảm nhẹ biến đổi khí hậu cho gia đình, cộng đồng, trường học Đồng thời nâng cao khả năng quan sát, phân tích, tổng hợp và đánh giá về tác động của khí hậu, các kĩ năng thuyết trình, lắng nghe Qua đó giúp con người hình thành ý thức và thái độ tích cực, chủ động tham gia bảo vệ môi trường, xây dựng lối sống xanh - ít phát thải cacbon
3 Tổng quan về những nghiên cứu liên quan đến việc giải quyết tình huống :
Hiệu ứng nhà kính là gì ? Hiệu ứng nhà kính có hoàn toàn gây hại cho con người ?
Kết quả của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa năng lượng Trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển Trái đất Hiện tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như trồng cây trong nhà kính và được gọi là Hiệu ứng nhà kính
Năng lượng Mặt trời chiếu xuống Trái đất dưới dạng các tia bức xạ có bước sóng ngắn, các tia này đi thẳng vào Trái đất mà không bị giữ lại bởi lớp khí quyển Trái đất nhận năng lượng, sau đó sẽ phát xạ ra khoảng không vũ trụ một phần năng lượng dưới dạng các tia có bước sóng dài Tuy nhiên, các tia có bước sóng dài này lại bị lưu giữ lại tại tầng đối lưu và phát xạ trở lại Trái đất làm cho nhiệt độ của khí quyển tầng thấp và bề mặt Trái đất tăng dần lên
Hiện tượng giữ nhiệt (các tia bức xạ có bước sóng dài) này xảy ra do một số khí được gọi là khí nhà kính
Hiện tượng đó là một trong những nguyên nhân trực tiếp dẫn đến biến đổi khí hậu Chúng ta đều biết rằng biến đổi khí hậu là một trong số những thách thức lớn đối với nhân loại trong thế kỉ 21 Biến đổi khí hậu hiện nay đang diễn ra với quy mô toàn cầu và chủ yếu do các hoạt động của con người làm phát thải quá mức các khí nhà kính vào khí quyển gây ra Biến đổi khí hậu có tác động sâu sắc tới tự nhiên; tới đời sống, sức khỏe con người và sinh vật; tới mọi mặt hoạt động của con người
Việt Nam được đánh giá là một trong số những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu Nhận thức sâu sắc được ý nghĩa và tầm quan trọng to lớn của biến đổi khí hậu đối với đất nước ta, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt chương
Trang 3trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu (theo Quyết định số 158/2008 QĐ-TT ngày 02/12/2008)
Thực hiện chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu, Bộ trưởng
Bộ GD và ĐT đã công bố quyết định phê duyệt kế hoạch ứng phó với biến đổi khí hậu của nghành giáo dục giai đoạn 2011- 2015, trong đó xác định mục tiêu chung là : nâng cao nhận thức, khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu của ngành giáo dục trong từng giai đoạn cụ thể; trang bị kiến thức, kĩ năng, hành vi cho các đối tượng trong ngành giáo dục và cộng đồng ứng phó với biến đổi khí hậu, góp phần tích cực vào việc thực hiện chương trình tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu
Trong bài viết này, để giúp cho người đọc hiểu rõ hơn về “Nguyên nhân của sự gia tăng các chất khí nhà kính trong khí quyển do con người”, người viết đã áp dụng
kiến thức của nhiều môn học khác nhau :
- Kiến thức Địa lí được vận dụng để giải thích các hiện tượng, khái niệm : biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính, chu trình thủy văn, hoàn lưu khí quyển
- Kiến thức Hóa học được dùng để giúp người đọc hiểu về các chất khí nhà kính do con người thải vào khí quyển như : CO2, CH4, N2O, và việc đốt các nhiên liệu hóa thạch
- Sử dụng kiến thức Toán học để phân tích, so sánh số liệu thống kê
- Liên hệ với trước và sau cuộc cách mạng Công nghiệp trong môn Lịch sử
- Sử dụng kiến thức Sinh học để giải thích sự phân hủy của các chất hữu cơ, quá trình quang hợp, trồng rừng và vai trò của rừng trong việc thay đổi độ phản xạ của mặt đất
- Sử dụng kiến thức môn Ngữ Văn để giải thích, thuyết minh
- Ứng dụng công nghệ thông tin được thể hiện qua việc sử dụng nguồn tài liệu trên các trang Web với các thuật ngữ khó hiểu như : Biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính
và đặc biệt là các hình ảnh về gia tăng chất thải nhà kính
4 Biện pháp giải quyết :
- Cập nhật công nghệ thông tin để tìm hiểu về nguyên nhân của sự gia tăng các chất khí nhà kính trong khí quyển do con người
- Vận dụng kiến thức liên môn giữa môn: Địa lí, Hóa học, Sinh học, Toán học, Lịch
sử, Ngữ Văn để giải thích về : “Nguyên nhân của sự gia tăng các chất khí nhà kính trong khí quyển do con người”.
Để giải quyết tình huống trên, có nhiều giải pháp Riêng bản thân em xin được đề nghị một số giải pháp sau :
* Trong gia đình :
- Tận dụng ánh sáng tự nhiên vào ban ngày và trong nhà dùng các bóng đèn tiết kiệm điện
- Nếu nhà bạn dùng nóng lạnh thì chỉ bật vừa đủ nhiệt độ (khoảng 65-70 độ) Bình nóng lạnh tiêu thụ rất nhiều năng lượng, nếu có thể gia đình hãy sử dụng bình nóng lạnh bằng năng lượng Mặt trời
- Nếu sử dụng điều hòa nên để ở mức 26 độ hoặc hơn nhé, vì điều hòa là thiết bị tiêu tốn nhiều điện năng
Trang 4- Hạn chế rác thải vì rác thải phân hủy sẽ tạo ra khí CH4 Sử dụng những vật dụng có thể tái sử dụng
* Ngoài đường phố :
- Đi bộ hoặc đi xe đạp đến các địa điểm gần Việc này sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm không khí
- Sử dụng phương tiện công cộng
- Với xe máy, tắt máy khi dừng đèn đỏ nếu bạn thấy đèn đỏ quá 30 giây
* Tại trường học hoặc nơi làm việc :
- Giảm lượng giấy sử dụng, đặc biệt là học sinh ở nhiều trường học hiện tượng xé giấy xả rác bừa bãi còn rất nhiều Hoặc ở văn các văn phòng, giấy chiếm tới 70% rác thải
- Đưa ra những lời nhắc nhở, những biển báo để nhắc nhở mọi người tiết kiệm nước
và điện trong nhà ở, phòng vệ sinh, phòng học và nơi làm việc với khẩu hiệu như :
“Nhớ tắt điện khi ra khỏi phòng”
* Khi mua sắm :
- Thay đổi thói quen sử dụng túi ni lông, cùng nhau giảm thiểu chất thải bằng cách giặt phơi khô để dùng lại
- Không sử dụng túi ni lông khi không cần thiết
5 Thuyết minh quá trình giải quyết tình huống :
Biến đổi khí hậu là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình hoặc dao động của khí hậu duy trì trong một thời gian dài, thường là vài thập kỉ hoặc hàng trăm năm và lâu hơn
Nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu kể từ năm 1850 đến nay là sự gia tăng nồng
độ các khí nhà kính trong bầu khí quyển Ta hãy cùng tìm hiểu về khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính
- Nếu bạn đã từng bước vào một chiếc xe ô tô không bật điều hòa trong một ngày nắng nóng, hẳn bạn còn nhớ cảm giác một luồng không khí nóng hầm hập phả vào người khi vừa mở cửa bước lên xe
- Hay trong những ngày giá rét, các bác nông dân thường dùng những tấm ni lông để giữ ấm cho mạ
Trong những trường hợp trên, ánh nắng mặt trời đã đi qua kính ô tô / tấm ni lông, làm cho không khí bên trong và các bề mặt nóng lên và khiến chúng tỏa nhiệt Tuy nhiên, lượng nhiệt tỏa ra này chỉ thoát ra ngoài được một phần, một phần bị giữ lại bởi khí ô tô / tấm ni lông Chính điều này khiến cho chúng ta có thể cảm nhận được nhiệt độ ở bên trong cao hơn bên ngoài
Cũng tương tự như vậy, bầu khí quyển Trái Đất chứa một số loại khí đặc biệt có khả năng giữ lại nhiệt như tấm kính ô tô và tấm ni lông trong các ví dụ trên Các khí này được gọi là khí nhà kính
Những khí này giống như một chiếc chăn ấm có độ dày vừa đủ, giúp giữ ấm cho Trái Đất ở trong nhiệt độ thích hợp, khiến cho sự sống có thể phát triển và sinh sôi nảy
nở Nếu không có những khí này, nhiệt từ Mặt Trời sẽ không được giữ lại và bề mặt Trái Đất sẽ trở nên lạnh hơn rất nhiều
Trang 5Hiệu ứng nhà kính dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt lượng cho bầu không gian bên trong, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ ở những chỗ được chiếu sáng
Hiệu ứng này đã được sử dụng từ lâu trong các nhà kính trồng cây Ngoài ra hiệu ứng nhà kính còn được sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng Mặt trời một cách thụ động để tiết kiệm chất đốt sưởi ấm ở nhà
Vậy khí nhà kính là gì ? Khí nhà kính là chất khí có tác dụng giữ nhiệt cho Trái Đất giống như những nhà kính để trồng cây
- Trước cách mạng Công nghiệp, khí hậu trái đất đã trải qua thời kì ổn định kéo dài hàng nghìn năm Hoạt động của con người không tạo ra nhiều khí thải vào khí quyển
- Năm 1850, Cách mạng Công nghiệp lan rộng trên thế giới với nhiều phát minh vượt bậc làm thay đổi cuộc sống của con người : khai thác mỏ, công nghiệp, giao thông vận tải Từ đó, con người bắt đầu thay đổi môi trường : đốt nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá và khí tự nhiên để vận hành máy móc, đáp ứng nhu cầu vận tải, phát điện và các nhu cầu về năng lượng khác; giảm diện tích rừng
- Lượng khí thải nhà kính thải vào bầu khí quyển tăng lên, làm đầy “lớp chăn” của Trái Đất Kết quả là, trong vòng hơn 150 năm qua, khí hậu Trái Đất bắt đầu thay đổi nhanh hơn theo chiều hướng ấm dần lên
Đặc điểm chung của khí nhà kính : là chúng tồn tại khá lâu trong khí quyển, từ vài tháng đến vài trăm năm Từ các nguồn phát thải, bất kì từ nguồn nào và bất kì ở đâu, nhờ hoàn lưu khí quyển các chất nhà kính được nhanh chóng xáo trộn đều trong không khí, làm thay đổi thành phần các chất khí trong toàn bộ bầu khí quyển Vì thế
sự biến đổi khí hậu không phải mang tính cục bộ, riêng rẽ mà biến đổi khí hậu mang tính toàn cầu
* Các chất khí nhà kính do con người phát thải vào khí quyển :
Có nhiều chất khí nhà kính do con người phát thải từ các hoạt động kinh tế - xã hội, trong đó có sáu chất khí nhà kính được kiểm soát bởi Nghị định thư Kyoto bao gồm : Cacbon đioxit (CO2); Mêtan (CH4); Đinitơ oxit (N2O); Hydrofluorocarbons (HFCs); Perfluorocarbons (PFCs) và sulphur hexafluorit (SF6) Các khí nhà kính có thể phát sinh trong tự nhiên và từ hoạt động của con người
- Khí Cacbon đioxit (CO 2 )
Lượng khí CO2 gia tăng chủ yếu do con người sử dụng nhiên liệu hóa thạch phục vụ hoạt động công nghiệp Các nhà máy sản xuất điện dùng nhiên liệu hóa thạch (than
đá, khí đốt và dầu mỏ) để cung cấp điện cho hầu hết các thành phố trên thế giới Quá trình này “giải phóng” hàng triệu triệu tấn khí CO2 mỗi ngày
Trang 6Ô nhiễm không khí từ việc đốt cháy than đá gây tổn hại trực tiếp tới sức khỏe con người và đó cũng là lí do mà có một số nhà khoa học đã ví than là kẻ thù của loài người
Không chỉ gây hại tới thiên nhiên mà chính con người chúng ta cũng trở thành nạn nhân của việc khai thác than quá mức Bụi than và các hóa chất độc hại nhiễm vào nguồn nước, đất canh tác, không khí khiến cuộc sống của những người dân xung quanh các mỏ than hết sức nghèo khổ, đói kém Hàm lượng CO2 trong khí quyển
Trang 7cũng tăng lên do việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trực tiếp hay gián tiếp trong giao
thông vận tải : các phương tiện vận tải như máy bay, tàu bè, ô tô đều chạy bằng
xăng, dầu Xăng, dầu được sản xuất từ dầu mỏ, là một loại nhiên liệu hóa thạch Nó được tạo thành từ các khu rừng bị chôn vùi cách đây hàng trăm triệu năm dưới lòng đất Giống như cây rừng, nhiên liệu hóa thạch cũng chứa hàm lượng cacbon cao, nên khi bị đốt cháy chúng sẽ thải CO2 vào không khí
Máy bay là một trong những phương tiện di chuyển nhanh nhất và bay ở độ cao hàng chục kilomet so với mặt đất Chúng tiêu thụ một lượng nhiên liệu rất lớn và do đó cũng thải ra nhiều khí CO2
Trang 8Trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp như khai hoang đất rừng cho các hoạt động nông nghiệp và phá rừng; các hoạt động dân sinh khác Lượng rác thải có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng CO2 trong không khí Dân số tăng dẫn đến lượng rác thải tăng Rác thường được chôn xuống đất, sau một thời gian sẽ bị phân hủy tạo ra khí CO2 và khí CH4 Càng thải ra nhiều rác, con người càng phát thải nhiều khí nhà kính
Hình ảnh vụ cháy rừng tại xã Khánh Sơn, huyện Nam Đàn (Nghệ An)
Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và các hoạt động công nghiệp không phải con đường duy nhất làm gia tăng lượng CO2 trong khí quyển Mà sự thay đổi lượng CO2 trong khí quyển còn phụ thuộc vào hiện trạng lớp phủ rừng cũng như sự phá hủy sinh khối và các vật chất hữu cơ
Phá rừng có một số tác động tiềm tàng đến khí hậu : Thông qua các chu trình cacbon
và nitơ rừng thay đổi nồng độ CO2 trong khí quyển, ngoài ra rừng có vai trò thay đổi
độ phản xạ của mặt đất, tác động của nó lên chu trình của thủy văn (mưa, bốc hơi và dòng chảy), và độ gồ ghề của thảm thực vật rừng có ảnh hưởng lớn đến hoàn lưu khí quyển
Trang 9Ngoài ra cũng có một lượng khí nhà kính phát sinh từ sự thối rữa của sinh khối Khi các vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ sẽ giải phóng ra một lượng khí cacbon
Hàm lượng CO2 giảm đi trong khí quyển do các hoạt động trồng rừng, cải tạo đất
và các hoạt động khác
CO2 là chất khí nhà kính chủ yếu do con người sinh ra, ảnh hưởng đến nhiệt độ Trái Đất Vì vậy CO2 là chất khí tham chiến để tính “tiềm năng nóng lên toàn cầu” của các khí nhà kính khác
- Khí Metan (CH 4 )
Mê tan (CH4) là một trong những loại khí mà các cây cỏ thải ra trong quá trình héo úa và mục thối Nhưng còn nhiều yếu tố nữa trong quá trình mục rữa
mà các nhà khoa học chỉ mới vừa khám phá ra.
Các nhà khoa học tìm hiểu cây cỏ đã thải khí gì ra khi đẩy các lá héo mục để thay thế bằng những mầm non mới nhú Sau đó thực hiện cuộc khảo sát với những cây bắp đang trổ và những mảng cỏ xanh, các nhà kha học đã khám phá ra rằng “cây sống” thải khí Meetan ra từ 10 đến 100 lần nhiều hơn các “cây chết” Những cây cỏ nào được hưởng nhiều tia nắng Mặt trời sẽ thải khí Meetan nhiều hơn nữa
Nhưng làm thế nào mà cỏ cây có thể sản xuất được khí Meetan, cho đến nay vẫn là một điều mà các nhà khoa học chưa thể giải thích được Chỉ có thể đoán rằng, sự hình thành khí Meetan của thực vật là do một chuỗi phản ứng nào đó chưa từng biết tới và có thể sẽ mở ra một lĩnh vực nghiên cứu cho các nhà khoa học về Hóa học Thực vật và Sinh học Thực vật
Trang 10Khí Mê tan được sinh ra do hoạt động sản xuất của con người
Phân thải của một số động vật nhai lại phát thải một lượng lớn khí Meetan gây hiệu ứng nhà kính
CH4 là loại khí nhà kính quan trọng thứ hai sau CO2 gây nên hiệu ứng nhà kính, trong số sáu chất khí nhà kính được kiểm soát bởi Nghị định thư Kyoto Nó tồn tại với hàm lượng ít hơn nhiều so với CO2 Khả năng hấp thụ bức sóng dài của CH4 gấp
Trang 1120-30 lần của CO2 và thời gian tồn tại trong khí quyển tương đối ngắn, khoảng 10 năm CH4 là sản phẩm do vi khuẩn trong môi trường yếm khí tạo ra Đầm lầy cũng như các vùng đất ẩm là nguồn gốc thiên nhiên quan trọng tạo ra CH4 Than đá, dầu
mỏ và khí đồng hành cũng là nguồn gốc sản sinh ra CH4 Metan cũng hình thành từ
sự phân hủy yếm khí của các chất hữu cơ từ chất thải; trong các bãi rác; khi trồng lúa, ruộng ngập nước là nguồn phát thải khí metan khá lớn vào khí quyển Theo các nhà khoa học, cần thay đổi phương thức tưới tiêu và thoát nước ở đồng lúa để giảm thiểu lượng phát thải này; với gia súc, ngoài việc tạo khí CO2 khi hít thở, những loài động vật ăn cỏ như trâu, bò còn tạo ra khí CH4 qua chất thải và ợ hơi Nhu cầu của con người càng tăng thì các trang trại gia súc càng phát triển, vừa tăng khí CH4 và làm chuyển đổi đất trồng sang rừng chăn thả Đây là một nguồn phát thải khí nhà kính vô cùng lớn Vì vậy nồng độ Metan tăng liên tục trong vài thế kỉ qua, đi đôi với
sự tăng dân số và phát triển kinh tế thế giới Nồng độ metan trong khí quyển hiện nay ở mức 1,27 phần triệu thể tích (ppm), cao gấp khoảng 2,48 lần so với thời kì trước cách mạng công nghiệp, và tăng ở mức 0,015ppm (0,9 % một năm)
- Khí Đinitơ oxit (N 2 O)
N 2 O chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ trong thành phần khí quyển Sự gia tăng của N 2 O
đầu tiên phụ thuộc vào kết quả của hoạt động nông nghiệp Trong sản xuất nông nghiệp con người sử dụng phân đạm ngày càng nhiều để tăng năng suất cây trồng,
khi đó một phần nitơ dư thừa thâm nhập vào khí quyển dưới dạng N 2 O N 2 O cũng là
sản phẩm do chế tạo phân bón, các quá trình đốt nhiên liệu với nhiệt độ rất cao, sản
xuất các hóa chất Mặc dù hằng năm lượng N O thải vào không khí không nhiều