环保中的数学｜星岛教室

人类活动对地球的影响日益加剧，气候变化、资源短缺、污染等挑战正威胁着生态系统的平衡与人类的未来。我们所学习的数学不仅是科学的基础，更是理解环保问题和寻找解决方案的重要工具。数学帮助我们量化环境影响、预测未来趋势，并设计出有效的策略来保护地球。无论是计算碳排放、优化资源分配，还是模拟生态系统的变化，数学都在为环保事业提供强大的支持，让我们能够以更科学的方式应对环境危机，为下一代创造一个更永续的未来。

资源管理

「资源管理」是环保的核心概念之一，它关乎如何有效分配和利用地球上的有限资源，以实现永续发展。无论是水资源、能源还是食物，数学都扮演着关键角色，帮助我们精确计算和分析资源的使用情况，从而制订更有效的节约策略，减少浪费，并最大化资源的利用效率。

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1. 水的使用

水是生命之源，我们每天的生活都离不开水。从刷牙、淋浴到清洁，水资源的消耗无处不在。但你知道吗？一个人每天平均需要约100升水来满足基本生活需求。这个数字看似不大，但如果放大到家庭、社区甚至整个城市，水资源的消耗量将变得惊人。

数学在这里发挥了重要作用，帮助我们量化和管理用水情况。例如，一个四口之家每天的用水量约为100 × 4 = 400升。若他们安装水龙头节流器，每人每天可节约10升水，全家每天便可节省 10 × 4 = 40升。长远来看，这不仅能显著减少水资源的消耗，还可降低家庭的水费支出，实现环保与经济效益的双赢。

2. 能源使用

另一个关键的环保问题是「能源使用」。随着全球能源需求的增长和传统化石燃料的枯竭，能源问题已成为环境保护的核心挑战之一。现在，越来越多家庭和企业开始转向可再生能源，如太阳能、风能等，以减少对环境的负面影响并实现能源的永续利用。

在这场能源转型的过程中，数学扮演着不可或缺的角色，帮助我们精确计算能源需求、评估可再生能源的效益，并制订最优化的能源解决方案。数学可以帮助我们计算家庭的能源需求，从而决定需要安装多少块太阳能板来满足日常用电需求。

例如，一个家庭每月的电费是600元，而使用太阳能后可节省50%的电费，那么他们每月可以节省600 × 50% = 300元。由于安装太阳能板能有效减少电费，所以香港越来越多村屋住户，在天台位置安装太阳能板，以减少能源消耗，以及减低电费。这不仅意味着家庭经济负担的减轻，还代表对环境的积极贡献，因为太阳能是一种清洁且可再生的能源来源。

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废物管理

「废物管理」是环保的另一个重要概念。随着生活水平的提高，废物产生量也在增加。数学能帮助我们计算和分析废物的来源及其处理方式。

1. 垃圾产生

随着生活水平提高，废物产生量也在增加。根据环境保护署于2022年发布的统计数字，都市固体废物人均弃置量为每天1.51公斤，而当中的废物有约68%会弃置于堆填区，即是每人每天约有1.51 × 68% = 1.0268公斤的固体垃圾，会被弃置于堆填区。

由于堆填区的储存垃圾量是有限的，通过这些数据，我们便知道社会需要制订更有效的垃圾分类和回收计划，以减少固体废物的产生量。

2. 垃圾循环再造/再用效益

数学还可帮助我们计算垃圾循环再造或循环再用的效益。假设一个城市每天的垃圾量为1000吨，垃圾回收率是30%，那么每天回收的垃圾量为1000 × 30% = 300吨。如果这些回收的垃圾能够转化为再生资源，城市就能有效减少垃圾的处理成本，并保护环境。

应对气候变化

「气候变化」是全球面临的最大挑战之一。数学在这里同样发挥着重要作用，帮助科学家们预测未来的气候变化趋势。

科学家想了解为甚么天气会越来越热，他们便会收集很多数据，例如空气中的二氧化碳（一种让地球变暖的气体）有多少，以及气温变化了多少。然后，他们可用一种叫「回归分析」的数学方法，来看看二氧化碳和气温之间有没有关系。

「回归分析」就像画一条线，表示两个东西之间的关系。如果科学家收集二氧化碳排放量及气温变化的数据后，发现当二氧化碳排放量越多，气温就越高，那么回归分析的线就会向上斜。这条线可以帮助科学家们预测未来的情况。例如，如果我们知道未来的二氧化碳会增加多少，就可以用这条线来猜测气温会升高多少。

由此可见，数学不仅是一门学科，更是解决环保问题的有力工具。

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小思考，大智慧

1. 你知道日常生活中，有哪些物品可以回收再用吗？
2. 如果一个家庭每星期使用5个塑胶瓶，1年会使用塑胶瓶多少个？这些塑胶瓶如果不回收，会对环境造成甚么影响？
3. 你觉得减少用纸对环境有甚么好处？我们如何用数学来帮助计算减少用纸后，能节省多少树木？

参考答案

1. 日常生活中，常见的可回收物品包括纸张、塑胶瓶、玻璃瓶和金属罐等。
2. 一个家庭每星期使用5个塑胶瓶，1年使用5 × 52 = 260个。如果不回收这些塑胶瓶，这些废物便会对环境造成污染，影响生态系统。
3. 减少用纸可以保护树木，减少森林砍伐。数学可以帮助计算节省的纸张量，从而估算减少的树木砍伐数量。例如，每吨纸张需要砍伐17棵树，减少使用1吨纸张，便可以减少砍伐17棵树。

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。

文：中华基督教会蒙黄花沃纪念小学数学科主任叶剑㷨、中华基督教会蒙黄花沃纪念小学电脑科主任郑家豪