陈杰康 林樱 朱元荣
(1.福建省南平市建阳区第一中学高三(11)班 354200；2.中国环境科学研究院 100012)
近十几年，在我国经济迅速发展的大背景下，出现了一些严重的环境污染事件，如松花江重大水污染事件(2005年)、太湖、滇池和巢湖水污染导致的蓝藻水华事件(2007年)、湖南浏阳镉污染事件(2009年)、福建紫金矿业溃坝事件(2010年)、广西龙江镉污染事件(2012年)、甘肃陇南锑污染事件(2016年)等，尤其是近些年的我国大部分区域，尤其是我国北方地区面临严峻的大气雾霾问题更是让污染治理和生态环境保护引起大家的关注.
2012年，党的“十八大”报告就明确提出了大力推进生态文明建设，把生态文明建设放在突出的地位，融入“五位一体”的总体布局中.生态环境保护已经成为我国当前经济社会可持续发展的重要任务之一.2017年，习近平同志在党的“十九大”报告中进一步指出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国，主要包括推进绿色发展、着力解决突出环境问题、加大生态系统保护力度、改革生态环境监管体制，并进一步指出，生态文明建设功在当代、利在千秋.要牢固树立社会主义生态文明观，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局，为保护生态环境作出我们这代人的努力.
随着生态文明建设的大力推进，公众生态环境保护意识的进一步提高，加强公众的参与，也是落实生态文明建设和环境保护的必然要求之一.青少年是祖国的未来，生态环境保护的意识也有了一定的提高，是未来大力推进生态环境保护的重要力量.然而，据调查研究表明，青少年的生态环境保护意识还远远不够，这与中学生，尤其是高中生的教育和学习的目的仍然以升学考试为第一因素，专注于与升学考试相关课程的教学与学习.尤其是理科生，关注数理化等科目的学习，对于生态环境保护等人文类的教育更是缺乏.目前，在高中生数理化等科目的一些习题中体现了环境污染、生态环境保护等相关内容.这是一个让高中生在繁忙的课程学习中，间接了解生态环境污染严重性和生态环境保护重要性的良好渠道.本研究旨在对高中数理化中涉及环境污染、生态环境保护的一些习题对增强高中生生态环境意识方面进行分析并提出建议.
一、材料与题例
例1 (2013 北京高考题)图1是某市3月1日至14日的空气质量指数趋势图，空气质量指数小于100表示空气质量优良，空气质量指数小于200表示空气重度污染，某人随机选择3月1日至3月13日中的某一天到达该市，并停留2天.
(1)求此人到达当日空气重度污染的概率；
(2)设X是此人停留期间空气质量优良的天数，求X的分布列与数学期望；
(3)由图判断从哪天开始连续三天的空气质量指数方差最大？(结论不要求证明).
例2 (2016广东茂名一模)空气污染，又称为大气污染，是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象，全世界也越来越关注环境保护问题.
当空气污染指数(单位：ug/m3)为0～50时，空气质量级别为一级，空气质量状况属于优；
当空气污染指数为50～100时，空气质量级别为二级，空气质量状况属于良；
当空气污染指数100～150时，空气质量级别为三级，空气质量状况属于轻度污染；
当空气污染指数150～200时，空气质量级别为四级，空气质量状况属于中度污染；
当空气污染指数200～300时，空气质量级别为五级，空气质量状况属于重度污染；
当空气污染指数300以上时，空气质量级别为六级，空气质量状况属于严重污染.
2015年12月某日某省X个监测点数据统计如下：
空气污染指数(ug/m3)[0,50][50,100][100,150][150,200]监测点个数1540Y10
(1)根据所给统计表和频率分布直方图(图2)中的信息示出X,Y值，并完成频率分布直方图；
(2)若A市共有5个监测点，其中有3个监测点为轻度污染，2个监测点为良，从中任意选取2个监测点，记事件A为“其中至少有一个为良”，则事件A发生的概率是多少？
例3 (2016课标全国Ⅲ理)图3是我国2008年至2014年生活垃圾无害化处理量(单位：亿吨)的折线图.
(1)由折线图看出，可用线性回归模型拟合Y和I的关系，请用相关系数加以说明；
(2)建立Y关于I的回归方程(系数精确到0.01)，预测2016年我国生活垃圾无害化处理量.
附注：参考数据：
例4 生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注：破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应)．
【相关资料】
1.氰化物主要是以CN-和[Fe(CN)6]3-两种形式存在.
2.Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂；Cu2+在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱，可以忽略不计.
3.[Fe(CN)6]3-较CN-难被双氧水氧化，且pH越大，[Fe(CN)6]3-越稳定，越难被氧化.
【实验过程】
在常温下，控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同，调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水的用量，设计如下对比实验：
实验序号实验目的初始pH废水样品体积/mLCuSO4溶液的体积/mL双氧水的体积/mL蒸馏水的体积/mL①为以下实验操作参考760101020②废水的初始pH对破氰反应速率的影响1260101020③76010
(1)请完成以上实验设计表(表中不要留空格).
(2)实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN表示)随时间变化关系如图4所示.
(3)中和实验②结果表明，含氰废水的初始pH增大，破氰反应速率减小，其原因可能是 (填一点即可).在偏碱性条件下，含氰废水中的CN最终被双氧水氧化为HCO3-,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式：____.
(4)该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他设计实验并验证上述结论，完成下表中内容.
(已知：废水中的CN浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期实验现象和结论
例5 硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO(占40%)，还有CaO、MnO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料抽取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业.从硼镁泥中提取MgSO4.7H2O的工艺流程如图5.
已知：NaClO与Mn2+反应产生MnO2沉淀.
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2开始沉淀pH2.34.07.6完全沉淀pH4.15.29.6
根据题意回答下列问题：
(1)实验中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL,若用98%的浓硫酸来配制，除量筒、玻璃杯、胶头滴管外，还需要的玻璃仪器有 、 .
(2)滤渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，还有 、 .
(3)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀，该反应的离子方程式为 .在调节pH=5-6之前，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为 .
(4)为了检验滤液中Fe3+是否被除尽，可选用的试剂是 (填序号).
A.KSCN溶液 B.淀粉-KI溶液
C.H2O2D.KMnO4稀溶液
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度(g/100g水)如下表：
温度/℃40506070MgSO430.933.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193
“除钙”是指将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤： 、 .
(6)如果测得提供的硼镁泥的质量为100.0g，得到的MgSO4·7H2O为196.8g，则MgSO4·7H2O的产率为 (相对分子质量：MgO4·7H2O-246；MgO-40).
分析与讨论从以上题例可见，高中部分数理化题例中可以很好地促进学生们认识数理化知识在生态环境保护中的应用，以及生态环境保护中涉及的数理化原理.其中，1、2和3是高中数学科目中的题例，4和5是高中化学科目中的题例.
例1和2是关于高中数学在大气污染方面的应用问题.作为高中生在进行这两个习题首先关注的结题的思路、过程和结果，其次一些相关的描述对解题的学生提高环境保护意识具有重要作用.但是，例1和2在结构上有区别，例1直接进入解题的关键信息，而例2增加了空气污染和环境保护相关描述：“空气污染，又称为大气污染，是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象，全世界也越来越关注环境保护问题.”显然，例2对于提高学生的生态环境保护意识更具有帮助，而例1主要关注数学本身知识以及数学知识在环境污染问题预测中的应用.
例3是关于数学在生活垃圾方面的预测应用.与例1类似，缺乏对生活垃圾及其对生态环境破坏方面的描述.例如，可以增加我国垃圾总量的描述，以及我国垃圾处理率方面的描述，让学生直观感受我国生活垃圾处理面临的问题.在进一步解题过程，获得结果，如例2中要求“预测2016年我国生活垃圾无害化处理量”，将会间接使学生去思考我国生活垃圾处理问题.
例4和5是化学方面关于废水处理和固体废弃物再利用方面的化学反应.例4，只是涉及双氧水氧化法处理电镀含氰废水过程中的一些化学反应机理，实际上对于提高高中生生态环境保护意识作用不大.如果增加含氰电镀废水的危害，配合后面含氰电镀废水的处理的一些原理，可能对于提高生态环境保护意识更具效果.例5与例4类似.
另外，如果这些例题通过整个解题过程、思路，最终获得的结果也能提示生态环境保护重要性，这可能对于提高高中生生态环境保护意识更具有作用.例4的问题设置就是一个例子，未来的生活垃圾处理量增加，对于我们生态环境保护具有重要作用.当然，其结果对于生态环境保护意识的提高还不是太明显.因此，在中央、地方对生态环境保护的新要求和高度上，进一步提高高中数理化习题中生态环境保护方面的知识十分迫切.
三、结语与建议
目前，高中生学习还是更多关注考试成绩与升学.在国家进一步提高生态环境保护要求的大背景下，通过高中课程的学习，尤其是高中数理化习题中渗透生态环境保护方面的知识，对于提高理科生生态环境保护意识具有重要意义.目前，这类题目的数量和比例还远远不够.一些涉及生态环境保护的数理化习题，其结构的设计上，对于生态环境保护方面的提示还不足.
鉴于高中生学习特点，建议如下：
1.增加涉及生态环境保护方面的数理化习题；
2.在涉及生态环境保护方面的习题中，适当增加相关方面如污染趋势、污染情况等方面，以及进一步修复和保护的重要性方面的描述；
3.在解题过程和结构中，突出生态环境保护的重要性，例如可以通过数据对比的方式.
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