Bài dự thi: Cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học cơ sở Tên đề tài: Vì tương lai của sự sống trên Trái Đất, hãy cùng chung tay bảo vệ tầng ozone! (For the future of life on the Earth, let’s work together to protect the ozone layer!) 1. TÊN TÌNH HUỐNG: Những ngày hè nắng nóng như hè 2014 vừa rồi, hầu hết các gia đình sẽ chọn đi tắm biển để tránh nắng nóng gay gắt và thư giãn sau những ngày làm việc và học tập căng thẳng. Gia đình tôi cũng vậy. Năm vừa rồi hai chị em tôi đạt Học sinh Giỏi nên ba mẹ đã quyết định cho cả nhà đi du lịch ở biển Nha Trang. Cả nhà tôi đều nhất trí với ý tưởng của ba và mẹ bởi theo như tôi được học ở môn Địa lý thì vùng biển Nha Trang được mệnh danh như một Địa Trung Hải của Việt Nam, thành phố của nắng và gió. Trước khi đi, mẹ tôi có dặn tôi phải nhớ đem theo kem chống nắng. Cô em gái bé nhỏ của tôi thấy vậy chợt thắc mắc với mẹ : - Mẹ ơi, đi tắm biển thì sao phải đem theo kem chống nắng để làm gì ạ? - Thế con không sợ nắng làm hỏng làn da trắng hồng của con à? - Nhưng con thấy các bác sĩ đều khuyến cáo rằng những em bé đang tuổi phát triển nên tắm nắng từ lúc 6h – 9h sáng vì nó sẽ rất tốt cho sức khoẻ, sao lại hỏng da được mẹ? - Hiện nay, các phương tiện truyền thông đã đưa tin rằng do tầng ozone bị thủng nên các tia tử ngoại chiếu thẳng xuống mặt đất sẽ gây tổn thương da, thậm chí là ung thư da con à! - Ơ, thế ozone là gì hả mẹ? Vì sao tầng ozone thủng thì da con lại bỏng, rộp ạ? Người lớn khó hiểu quá…! - Thôi vậy để con đi lấy kem chống nắng với chị đây mẹ ạ. * Giá như em gái tôi lớn hơn chút nữa thì em đã có thể trả lời được cho thắc mắc của mình rồi. Còn theo kiến thức hiểu biết của tôi thì bây giờ việc tắm nắng rất có thể gây nguy hiểm cho con người. Vậy tại sao lại xảy ra hiện tượng này? Phải chăng là do sự suy giảm của tầng ozone? Các bạn hãy cùng tôi giải thích cho em gái tôi hiểu nhé! 2. MỤC TIÊU GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG: 1 - Thứ nhất, rất nhiều người hiện nay bị ung thư da do tia tử ngoại làm tổn thương da nên đây là một tình huống xuất phát từ thực tế cuộc sống. - Thứ hai, trong các vấn đề đáng lo ngại về môi trường hiện nay, vấn đề ozone và suy giảm tầng ozone là một vấn đề bức xúc và nghiêm trọng mang tính chất toàn cầu. Bên cạnh đó, mỗi người đều cần có ý thức bảo vệ môi trường cũng như bảo vệ tầng ozone để Trái Đất xanh-sạch-đẹp nên em muốn việc giải quyết tình huống thực tế này của chúng em sẽ góp phần thiết thực nhằm tuyên truyền tới mọi người có ý thức bảo vệ tầng ozone. - Thứ ba, với em, khi giải quyết tình huống này, em sẽ được tìm hiểu sâu rộng hơn các kiến thức trong lĩnh vực bộ môn Hoá học, Sinh học, Vật lý, … và từ đó giúp các bạn học sinh THCS như em có cơ hội tham gia vào việc vận dụng kiến thức các môn học cho thực tế cuộc sống bằng những kiến thức thu thập được trong nhà trường. 3. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG: Để giải quyết tình huống này, em đã tìm hiểu và thấy có thể vận dụng nhiều kiến thức các môn học trong nhà trường để giải quyết cho thấu đáo, cặn kẽ tình huống mà em đã đưa ra ở trên. Cụ thể là: môn Hoá học, Vật lý, Sinh học, Địa lí, Ngữ văn, Tiếng Anh, Giáo dục công dân ở các khối lớp mà em đã được học. Ví dụ: - Với môn Tiếng Anh: Trong phần nhan đề tình huống (viết dưới hình thức như một khẩu hiệu song ngữ): VÌ TƯƠNG LAI CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT,HÃY CÙNG CHUNG TAY BẢO VỆ TẦNG OZONE! (FOR THE FUTURE OF LIFE ON THE EARTH, LET’S WORK TOGETHER TO PROTECT THE OZONE LAYER!) nhằm hoà cùng chủ trương, không khi bảo vệ môi trường của toàn thế giới. - Toán học: số liệu thống kê về hàm lượng ozone trong khí quyển - Địa lí : vẽ biểu đồ về hàm lượng ozone - Hóa học: Công thức cấu tạo phân tử ozone, tính chất hóa học, sự tạo thành và phân hủy ozone - Sinh học: ảnh hưởng của ozone đến sinh vật và con người - Giáo dục công dân: tuyên truyền nâng cao ý thức bảo vệ tầng ozone - Ngữ văn: sử dụng từ ngữ, phương thức biểu đạt phù hợp cho bài văn thuyết minh - Ứng dụng công nghệ thông tin: tìm kiếm google Em xin trình bày cụ thể trong phần thuyết minh giải quyết tình huống dưới đây. 2 4. GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG: 4.1.Trình bày các khái niệm về ozone, hàm lượng ozone, tầng ozone, lỗ thủng tầng ozone 4.2.Ứng dụng của tầng ozone và vai trò của tầng ozone 4.3.Nguyên nhân gây ra những lỗ thủng của tầng ozone 4.4.Hiện trạng tầng ozone trong khí quyển 4.5.Hậu quả của sự suy thoái tầng ozone 4.6.Ngăn chặn sự suy thoái của tầng ozone 4.7.Tầng ozone có dấu hiệu dần thu hẹp lại? 4.8. Tầng ozone thủng đã ảnh hưởng tới sức khỏe con người (da, mắt) như thế nào? 5. THUYẾT MINH TIẾN TRÌNH GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG: Tầng ozone của Trái Đất là lá chắn để bảo vệ tất cả các sự sống khỏi bức xạ có hại của Mặt Trời, nhưng các hoạt động của con người đã hủy hoại lá chắn này. Theo thời gian sự bảo vệ khỏi bức xạ tử ngoại ngày càng ít đi, dẫn đến tỉ lệ ung thư da, đục thủy tinh thể và thiệt hại cây trồng cao hơn. Hiện nay, vấn đề ozone và thủng tầng ozone đã trở thành một vấn đề bức xúc và nghiêm trọng về môi trường trên Trái Đất. CHƯƠNG MỘT: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU I.Ozone: - Công thức hóa học: O 3 - Cấu tạo phân tử: 3 Hình 1: Mô hình phân tử khí Ozone - Tính chất vật lí: Ozone là chất khí có màu lam nhạt (trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn), có mùi hắc đặc trưng. Ozone là chất hấp thụ mạnh các tia tử ngoại, tia nhìn thấy và tia hồng ngoại. Ozone có khả năng hấp thụ cao nhất ở bước sóng là 254 nm đối với các tia tử ngoại, ở bước sóng là 600 nm đối với các tia nhìn thấy và ở bước sóng là 900 nm đối với tia hồng ngoại. Ozone hóa lỏng màu xanh thẫm ở -112 °C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -193 °C. - Tính chất hóa học: Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozone có tác dụng làm cho không khí trong lành. Với lượng ozone lớn hơn sẽ gây độc hại với con người. Công thức hóa học: O 3 → O 2 + O Đồng thời, trong tự nhiên: O 2 + O → O 3 Theo kiến thức hóa học thì ozone (O 3 ) là một dạng thù hình của oxi, trong phân tử của nó chứa ba nguyên tử oxi thay vì hai nguyên tử trong một phân tử oxi. (Hình 1). Ozone có tính oxi hóa mạnh, do nó không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành oxi phân tử và oxi nguyên tử Như đã biết cách thức tạo ra khí ozone trong khí quyển do hai nguyên nhân chính đó là: Nguyên nhân 1: Các tia cực tím (tia UV-C λ<280 nm) từ mặt trời khi vào lớp khí quyển chứa oxi, nó sẽ bắn phá vào phân tử oxi tách thành 2 nguyên tử oxi tự do. Các nguyên tử oxi tự do này có thể tự tái hợp với nhau thành khí oxi hoặc kết hợp với phân tử oxi khác tạo thành khí ozone. O 2 + (UV-C) → O + O ; O 2 + O → O 3 Nguyên nhân 2: Khi có giông tố, các tia sét hình thành cũng phóng ra các tia cực tím (UV) và quá trình tạo khí ozone cũng giống như trên (Hình 2). 4 Hình 2: Các tia sét trong cơn giông một trong các nguyên nhân tạo ra khí Ozone II. Hàm lượng ozone: Ta thấy rằng nguyên nhân tạo ra khí ozone đều ở trên cao của tầng khí quyển. Khi ozone hình thành bởi nguyên nhân 1 thì khí ozone ở trên tầng bình lưu. Còn nguyên nhân 2 khí Ozon ở ranh giới giữa tầng đối lưu và bình lưu. Khu vực thấp nhất, tầng đối lưu, kéo dài từ bề mặt Trái Đất lên đến khoảng 10km theo độ cao. Tầng kế tiếp là tầng bình lưu, tiếp tục từ 10km đến 50 km. Biểu đồ về hàm lượng ozone trong khí quyển Nhưng do nhiệt độ của tia sét tạo ra rất lớn nên trong vùng tạo ra khí ozone có nhiệt độ rất cao làm cho khối khí giãn nở đối lưu lên trên vùng bình lưu. Khi nhiệt độ giảm khi ozone có bị “rơi” xuống về phía mặt đất, do ozone 5 là khí không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành oxi phân tử và oxi nguyên tử nhưng khi rơi xuống tầng thấp, oxi nguyên tử vừa tách ra từ ozone bị hấp thụ ngay bơi hơi nước, hoặc bụi có trong khí quyển, do đó oxi nguyên tử không còn cơ hội để tái hợp với phân tử oxi hình thành trở lại khí ozone. Vậy là khí ozone biến mất! Cứ 10 triệu phân tử không khí thì có khoảng 2 triệu phân tử oxi thông thường, nhưng lại chỉ có 3 phân tử ozone. Tại bất kỳ thời điểm nào, các phân tử ozone liên tục được hình thành và bị phân hủy trong tầng bình lưu. Tuy nhiên, tổng số lượng vẫn tương đối ổn định. Trong khi nồng độ ozone thay đổi tự nhiên với các vết đen mặt trời, theo các mùa và vĩ độ. Các quá trình này được hiểu và có thể dự đoán được. Các nhà khoa học đã xác minh những sự kiện kéo dài trong nhiều thập kỉ đã cụ thể hóa được nồng độ ozone bình thường trong các chu kỳ tự nhiên. Một cách tự nhiên, cứ mỗi khi hàm lượng ozone giảm thì tiếp nối sau đó sẽ là sự phục hồi. Tuy nhiên, gần đây, những bằng chứng khoa học thuyết phục cho thấy rằng lá chắn ozone đang bị suy giảm vượt quá xa so với những thay đổi do các quá trình tự nhiên thông thường có thể gây ra. III. Tầng ozone: Theo như môn Địa lý thì ozone là loại khí hiếm trong không khí gần mặt đất nhưng lại tập trung thành lớp dày ở những độ cao khác nhau trong tầng bình lưu, cách mặt đất khoảng từ 10 – 50 km ở những vĩ độ khác nhau. 6 90% ozone nằm trong khoảng 19 -23 km so với mặt đất, ozone là một vành đai khí khá mạnh đủ sức bảo vệ sự sống, bảo vệ sinh quyển nhưng nhiều nghiên cứu thuộc lĩnh vực Sinh học cũng cho thấy nó là loại khí độc hại và sự ô nhiễm của ozone sẽ tác động đến năng suất cây trồng ở mặt đất. Tầng khí quyển này hấp thụ 93-99% tia bức xạ có hại từ Mặt Trời (còn được gọi là tia UVB. UVB có liên quan đến nhiều ảnh hưởng có hại, bao gồm như ung thư da, đục thủy tinh thể, và nguy hại cho một số cây trồng, các loại vật liệu nhất định và đời sống của một số sinh vật biển). IV.Lỗ thủng tầng ozone: Những chỗ loang lổ ozone do bị loãng được hiểu là “lỗ thủng ozone”. Lỗ thủng của tầng ozone theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) Mỹ là khu vực có hàm lượng ozone thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU). Một DU tương đương với 27 triệu phân tử ozone trên một cm 2 . Tầng ozone ở Mỹ khoảng 300 DU, trong khi đó tầng ozone ở Nam Cực ở cuối mùa xuân chỉ còn khoảng 117 DU. Ở Nam Cực hàm lượng ozone thấp nhất xảy ra ở những khu vực khác nhau, trong những thời điểm khác nhau. Kỷ lục thấp nhất của tầng ozone là 88 DU được ghi nhận vào năm 1994. CHƯƠNG HAI: ỨNG DỤNG CỦA OZONE VÀ VAI TRÒ CỦA TẦNG OZONE I. Ứng dụng của ozone: 7 Ozone có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống: 1. Sử dụng trong công nghiệp: Ozone được sử dụng để tẩy trắng đồ vật và tiêu diệt vi khuẩn, rất nhiều hệ thống nước sinh hoạt công cộng sử dụng ozone để khử vi khuẩn thay vì sử dụng các chất khử truyền thống như clo và brom. Trong công ngiệp ozone được sử dụng để: + Khử trùng nước uống trước khi đóng chai Từ năm 1906 tại Nice – Pháp đã xây dựng nhà máy sản xuất nước đầu tiên sử dụng ozone Tại thành phố Los Angeles, bang California Mỹ có nhà máy xử lý nước uống lớn nhất thế giới, tất cả các loại nước uống đóng chai đều được khử trùng, làm sạch bằng ozone. + Phân hủy dầu mỡ và khử các chất gây ô nhiễm có trong nước bằng phương pháp hóa học (sắt, asen, sulfua hidro, nitrit, và chất hữu cơ phức tạp liên kết với nhau tạo ra “màu” của nước). + Hỗ trợ quá trình kết tụ (là quá trình kết tụ của các phân tử, được sử dụng trong quá trình lọc để loại bỏ sắt và asen). + Làm sạch và tẩy trắng vải (việc sử dụng để tẩy trắng được cấp bằng sáng chế), không làm mất màu tóc và quần áo. + Đánh giá tuổi thọ của mẫu cao su để xác định chu kỳ tuổi thọ của cả lô cao su. 2. Sử dụng trong y tế: + Tiêu diệt vi khuẩn, virut và các loại nấm mốc. 8 (máy lọc nước Ozone) (máy khử độc không khí bằng ozone) + Khử các bào tử, u nang, men và các loại nấm. + Tiêu diệt các mầm vi sinh vật gây bệnh trong nước và trong không khí, khử mùi trong không khí. + Không gây bỏng mắt, không gây ảnh hưởng tới da, mũi và tai. + Ozone không gây ung thư. Ngoài ra, ozone có thể được sử dụng để ảnh hưởng tới cân bằng chống oxi hóa - hỗ trợ oxi hóa của cơ thể, khi đó thông thường cơ thể sẽ phản ứng với sự hiện diện của nó bằng cách sản sinh ra các enzim chống oxi hóa. 9 3. Ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ sản: Ozone giúp loại bỏ vi-rút gây bệnh và làm tôm luôn khỏe mạnh mà không cần đến các loại hóa chất có hại, và giúp các hộ nuôi tôm giống nuôi trồng tôm hữu cơ. + Tăng thu nhập do tăng trọng lượng tôm và tăng cường độ phân hủy đối với các thức ăn thối rữa lắng đọng. + Tỉ lệ tôm chết thấp hơn đồng nghĩa với việc năng suất sản lượng tôm trong cùng một diện tích ao nuôi. + Giảm chi tiêu đối với các chất hoạt chất mà lượng tôm trong ao nuôi cần dùng trước đó. + Tiết kiệm chi phí do điện năng tiêu thụ thấp. + Hạn chế thay nước, giúp tránh rủi ro do mầm bệnh từ ngoài đưa vào. Không những vậy, ozone đem lại sự tiện lợi rất lớn cho cuộc sống thường ngày của con người: + Ozone được sử dụng để làm sạch nước thải và các chất thải gây hại. 10 [...]... khoa học chuyên về ozone và đang giám sát sự phát triển của lỗ thủng ozone này 2 Vào ngày 4/7/2006, các nhà khoa học mới đây đã thông báo rằng: Lỗ thủng ở tầng Ozone bảo vệ trái đất sẽ không tự khôi phục lại như mong đợi được trong vòng hai thập kỷ tới Tầng ozone của trái đất là để chống lại 90% sự bức xạ tia cực tím của mặt trời, giúp cho chúng ta có thể tồn tại và sống trên bề mặt trái đất Trong rất... hổng trên" lá chắn" bảo vệ Trái Đất.Các nhà nhà khoa học thuộc hai cơ quan trên cho biết lỗ hổng của tầng ozone ở Nam Cực hình thành trong tháng 9 và tháng 10, đã có kích cỡ 21,32 triệu km2, gần bằng tổng diện tích của ba nước Mỹ, Mexico và Canada Trong khi đó, lỗ hổng lớn nhất của tầng ozone cho đến nay là 29,9 triệu km 2, được ghi nhận trong năm 2000.Cũng theo các nhà khoa học Mỹ, tầng ozone bảo vệ Trái. .. chỉnh pH Ozone làm giảm trọng lượng chất rắn hòa tan nên không cần thay nước thường xuyên trong các bể Vậy, có thể khẳng định rằng ozone chính là một thi t bị bảo vệ môi trường!! II Vai trò của tầng ozone trong tự nhiên: Tuy mỏng manh nhưng tầng ozone có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) của bức xạ Mặt Trời, không cho các tia này đến được Trái. .. mô hình gió 28 Cả thế giới đang nỗ lực chung tay bảo vệ tầng Ozone Tầng ozone (độ cao từ 20 - 30km) có chức năng ngăn cản tia cực tím UV, bảo vệ sự sống trên Trái đất Từ thập niên 90, chất làm lạnh chlorofluorocarbons (CFC) đã tạo ra một lỗ thủng lớn ở tầng ozone phía Nam Cực Nghị định thư Montreal đã được ký kết vào năm 1987 nhằm từng bước loại bỏ việc sử dụng các chất CFC ở các nước.Tuy nhiên, các... rằng lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực đang thu hẹp lại .Trái Đất nóng lên sẽ làm băng tuyết ở 2 cực tan ra, làm mực nước biển dâng lên và hậu quả là nhiều nơi sẽ bị ngập lụt Đó là một kịch bản sẽ xảy ra trong tương lai, nhưng gần đây lỗ thủng trên tầng ozone ở Nam Cực đã và đang thu hẹp lại, dự kiến là sẽ biến mất vào năm 2060 (Vùng màu xanh dương là vết thủng tầng ozone) Lỗ hổng trên tầng ozone được phát... thủng tầng ozone sẽ được chữa lành vào năm 2050 Nhưng mới đây, các nhà khoa học của NASA đã nghiên cứu về nguyên nhân thực sự ngăn cản quá trình hồi phục của tầng ozone và khẳng định, lỗ thủng tầng ozone có thể được chữa lành vào năm 2070 Lý do của sự chậm trễ này có thể không phải là yếu tố ô nhiễm môi trường như chúng ta vẫn nghĩ mà là sự tác động của thay đổi mô hình gió 28 Cả thế giới đang nỗ lực chung. .. chuyên gia về ozone của WMO cho biết “Tuy nhiên, dường như nó không lớn lên nhiều lắm và có vẻ như không biến đổi”, ông nói thêm Lỗ thủng ở tầng ozone được phát hiện vào những năm 1980, được tạo ra bởi tình trạng không khí và ô nhiễm, và thay đổi bất thường tùy theo mùa và theo tình hình thời tiết Ozone, một phân tử của khí oxi, là tấm chắn ở tầng bình lưu cần thi t cho sự sống trên Trái đất, ngăn các... bào dẫn đến ung thư da Tầng ozone đã giúp cản trở tia bức xạ UVB và UV-C, còn hầu hết tia UV-A chiếu được tới bề mặt Trái Đất, nhưng may mắn là tia này ít gây hại cho sinh vật Các nghiên cứu cho thấy rằng cường độ bức xạ UV-B trên bề mặt Trái Đất nhờ sự ngăn cản của tầng ozone trở nên yếu hơn tới 350 tỉ lần so với trên tầng khí quyển Nếu tầng ozone bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái Đất nhiều hơn và... nhiều đến tầng ozone từ năm 1985, khi các nhà khoa học phát hiện ra rằng chiếc áo giáp bảo vệ Trái Đất bị thủng một lỗ ở phía trên Nam Cực Ozone trong tầng bình lưu của khí quyển có vai trò sống còn đối với môi trường và con người, vì nó giúp ngăn cản hầu hết bức xạ tử ngoại có hại từ Mặt Trời Không có ozone che chở, chúng ta sẽ bị cháy nắng chỉ trong vòng 5 phút ở ngoài trời Chính vì nhận thức được... nhanh tuổi thọ của các vật liệu, làm chúng mất đi độ bền chắc - Sự phá hủy tầng ozone còn gây ra sự biến đổi về mặt khí hậu bởi lẽ tình trạng gia tăng tia tử ngoại cũng góp phần vào việc tăng cường hiệu ứng nhà kính Hậu quả xấu gây ra cho cuộc sống do suy giảm nghiêm trọng tầng ozone đã khiến cộng đồng quốc tế hết sức quan tâm và thấy cần thi t phải có những hành động cụ thể bảo vệ tầng ozone 22 CHƯƠNG . song ngữ): VÌ TƯƠNG LAI CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT,HÃY CÙNG CHUNG TAY BẢO VỆ TẦNG OZONE! (FOR THE FUTURE OF LIFE ON THE EARTH, LET’S WORK TOGETHER TO PROTECT THE OZONE LAYER!) nhằm hoà cùng chủ. học cơ sở Tên đề tài: Vì tương lai của sự sống trên Trái Đất, hãy cùng chung tay bảo vệ tầng ozone! (For the future of life on the Earth, let’s work together to protect the ozone layer!) 1. TÊN. niệm về ozone, hàm lượng ozone, tầng ozone, lỗ thủng tầng ozone 4.2.Ứng dụng của tầng ozone và vai trò của tầng ozone 4.3.Nguyên nhân gây ra những lỗ thủng của tầng ozone 4.4.Hiện trạng tầng ozone