课程计划： 通过膳食连接的地表水水质

可通过以下课程自定义课程的三步课程 样本数据和讨论问题&A sheets

珍妮·雅库布（MS）
©素食资源小组


年级和科目： 年级 9-12 science, health

长度： 2-3节课时长，由老师选择

目的： 评估从娱乐场所和用于农业或畜牧业的区域收集的样品的地表水质量。如果时间和资源允许，将在一天，一周或一年的时间内对样本进行比较。可能要检查的参数：

  • pH值 值
  • 温度
  • 浊度
  • 硝酸盐浓度
  • 磷酸盐浓度
  • 粪便污染
  • 抗生素污染
  • 溶解氧（DO）
  • 生物需氧量（BOD）

目标： 这项调查的结果是，学生将能够：

  • 确定多种水质指标；
  • 收集环境水样并评估其成分和质量；
  • 以表格和图形形式显示和解释数据；
  • 运用计算，分析和科学推理技术对水质进行比较和对比；
  • 提出减轻人类影响的水质负面影响的方法。

国家科学含量标准* 对应：

NS.9-12.1 科学作为探究 由于9-12年级的活动，所有学生都应发展

  • 进行科学询问所需的能力
  • 对科学探究的理解

NS.9-12.2 物理科学 由于他们在9-12年级的活动，所有学生都应该对

  • 物质的结构和性质
  • 化学反应
  • 物质与能量的相互作用

NS.9-12.3 生命科学 由于他们在9-12年级的活动，所有学生都应该对

  • 有机体的相互依赖
  • 生命系统中的物质，能量和组织

NS.5-8.5 科学和技术 由于他们在5-8年级的活动，所有学生都应该对

  • 技术设计能力
  • 对科学和技术的理解

NS.5-8.6 个人和社会观点 由于参加了K-4年级的活动，所有学生都应发展

  • 个人和社区健康
  • 人口增长
  • 自然资源
  • 环境质量
  • 自然和人为危害
  • 地方，国家和全球的科学技术 challenges

*《教育世界》（2008年），美国国民 教育标准。于2009年9月18日检索 http://www.education-world.com/standards/national/index.shtml.

所需材料：

（仅在讲师选择特定测试时才需要实验室用品。出售所列产品的公司包括 www.carolina.com; http://las.perkinelmer.com; www.coleparmer.com; www.sci-bay.com ; 和 www.fishersci.com。有便宜的工具包可以测试此课程计划中列出的某些参数，可从以下网站获得： www.worldwatermonitoringday.org 和 www.lamotte.com/pages/edu/5886.html ）：

  • 白板和记号笔，投影仪或智能板
  • pH值 值 试纸
  • 温度计

所需的先验知识和技能：

  • 农场径流和侵蚀是地表的主要来源 water pollution
  • 经处理或未经处理的动物粪便排入 淡水体或散布在田野上
  • 淡水是健康生活的必需品， healthy environment
  • 从试纸上读取信息，便携式领域 试验机和工作台
  • 做出预测
  • 在现场收集数据
  • 将数据整理成表格和图形形式

评定：

将通过以下方式对学生进行评估：

  • 成功完成团队的数据收集表 while in the field
  • 成功完成数据表和图形
  • 参与撰写致函 当地政府官员

词汇：

  • 自然资源： 具有经济价值的 天然材料（例如木材，石油，矿物， water)
  • 节约用水： 保存和 精心管理水
  • 水污染物： 水体的污染物 使其对动物，植物和/或人类有害 （例如，动物粪便，机油等）
  • pH值 值 指表示 水的酸度或碱度； pH值 = 7为中性；减 大于7为酸性，大于7为碱性
  • 硝酸盐： 氮基营养素 植物生长；常在肥料中发现。太多了 促进富营养化。
  • 富营养化： 营养增加， 特别是在含氮或磷的化合物中 在陆地或水基生态系统中。通常指 植物过度生长和腐烂。
  • 磷酸盐： 一种基于磷的营养素 使植物生长；常在肥料和洗涤剂中发现。 过多会导致富营养化。
  • 浊度： 水混浊的程度或 不清楚可能是由于溶解的固体（例如肥料）或 大量的微生物
  • 粪便污染 指存在 动物粪便中的大肠菌 水;高值表示水不安全饮用，并且 swimming
  • 溶解氧（DO）： 氧气量 可用于鱼类和其他海洋动物的水中；低 值意味着富营养化（可能发生藻华）和 提示即将死亡的动植物 the waterbody itself
  • 生物需氧量（BOD）： 指如何 水中的快速氧气将被水生生物耗尽 存在于水中；高价值意味着有很多 有机物（例如，腐烂的叶子或肥料） present

课程背景：

教师们可以看看联合国2006年的报告 标题为《牲畜的长影子》 at H T tp://www.fao.org/docrep/010/a0701e/a0701e00.htm. 第四章处理应有的水污染 畜牧业。国家和全球问题都是 讨论过。的主要结论 该报告是畜牧生产是领先 环境损害的来源，包括 气候变化；水和空气污染；土地退化； 和生物多样性的丧失。那个报告 表明以植物为基础的人类饮食会 防止大部分环境破坏 由动物农业造成的，包括饲料作物 与之相关的生产。

请参阅标题为“水的事实”部分（如下） 表格信息和其他涉及的统计数据 直接和间接（即通过饮食）个人饮水 利用。参考资料部分（下面）列出了许多网站 充满各种可能会补充的信息 有助于科学展览项目的开发。

这节课就像环境的基础课程一样 科学。许多测试分析变量，例如pH和 温度，学生可能会熟悉，但是 新环境。教师可以选择本课程的范围 并使其适合他们的目的。它可以作为世界地球日 或“世界水监测日”活动。

与之相似的一个教案 通过解释该字段结果含义的文档 can be found 在 www.chicagoriver.org 它包含几个关键示例的许多示例 这里使用的词汇术语。

程序：

注意： 虽然设计为一年 调查，教师可能希望将研究限于 单日，周或季节。教师不妨 减少由于时间而导致测试的参数数量， 资源或设施限制。


课程步骤1： 介绍和主题 Setting

老师参考第四章介绍了这个话题 联合国 牲畜的长影子, http://www.fao.org/docrep/010/a0701e/a0701e00.htm

自始至终都给出了水污染的事实和数据。 本章。教师不妨复制并放在头顶上 表4.10显示了BOD浓度范围 各种牲畜废物；和表4.19显示 畜牧业贡献量统计 氮和磷到美国地表水 老师可能会显示受污染的水道，肥料的图片 在牲畜农场等堆放。老师要求学生 预测哪个会更清洁：州立公园的湖泊或 一个养猪场流，为什么。

课程步骤2： 实地活动：收集和 从两个站点测试水样

  1. 学生团队研究本研究中考虑的参数的含义；如何在现场量化它们；以及如何解释价值：
    • pH值 值 使用便宜的试纸
    • 温度 使用便宜的温度计
    • 浊度 使用昂贵的便携式机器；请参阅下面的DO和BOD以获取便宜的工具包替代品
    • 硝酸盐浓度 使用便宜的测试套件；请参阅下面的DO和BOD以获取便宜的工具包替代品
    • 磷酸盐浓度 使用便宜的测试套件；请参阅下面的DO和BOD以获取便宜的工具包替代品
    • 粪便污染 廉价的耗材，易于操作的方法说明： http://www.science-projects.com/fecaltest.htm; see DO 和 BOD below for inexpensive kit alternatives
    • 抗生素污染 建议在当地大学或私人公司进行测试
    • 溶解氧（DO） http://www.worldwatermonitoringday.org 提供便宜的工具包，用于DO和测试本课程计划中包含的其他一些参数</li>
    • 生物需氧量（BOD） 提供的绿色低成本水监测套件 http://www.lamotte.com/pages/edu/5886.html 带有英语和西班牙语说明
  2. 学生展示收集到的有关＃1的信息，并呈现给老师和班级。
  3. 团队和老师使用地图和其他数据来决定将哪些语言环境指定为学习地点。最好是在农田/牲畜设施附近有水体和淡水的地方州立公园。
  4. 在整个测试期间的指定日期，穿戴适当的服装并穿着所有必要的设备，团队和老师在指定地点收集水样。
  5. 无论是在野外，在学校还是在其他合适的地方，学生都可以进行样本测试。
  6. 学生测试样品并记录数据。
  7. 按照指定的步骤重复步骤5和6。
  8. 收集完所有数据后，学生将使用适当的软件对数据进行制表和图形化。
  9. 团队根据大雨，粪肥施用，废水排放等重大事件确定测试结果中是否存在模式，并提出模式原因。团队描述数据中的任何季节性变化。团队确定两个或多个变量之间是否存在直接或逆向关系。团队注意到在数据集中看到的任何模式。
  10. 团队公开显示数据和主要结论。 （看到 http://nces.ed.gov/ nceskids/createAgraph/default.aspx, http://www.smartdraw.com/downloads/ 或类似的网站，如果您在学校无法使用类似的软件，则可以免费下载绘图软件。）

课程步骤3：总结活动

团队将其数据和分析的图形总结写给地方官员。研究小组提出了可以维持和改善当地地表水水质的方法。 牲畜的长影子 这些建议是一个很好的起点。

水事实：

表1.日常活动中消耗的水（数据取自 http://www.epa.gov/reg5rcra/wptdiv/p2pages/water.pdf)

活动 耗水量（加仑）
抽水马桶 5-7
运行洗碗机 15-25
用手洗碗 20
给小草坪浇水 35
洗个淋浴 25-50
洗个澡 50
用洗衣机洗一小块负载 35
用流水刷牙 2-5

美国和全球每日饮水量

第四章 牲畜的长影子 消息来源援引消息称，人们平均每天消耗30-300升水供家庭使用，而3,000升水则用于种植日常食物。

David和Marcia Pimentel，《 《食品，能源与社会》，第三版。 （2008年），援引消息人士说，美国人平均每人每天400升水。他们指出，在其他83个国家/地区中，人均日用水量低于100升。在美国，主要用于灌溉人类和牲畜的地表水和地下水的每日淡水抽取量为人均5700升。在世界范围内，用于食品生产的水的平均每日价值为1,970升/人。


表2.在美国用于生产农作物和牲畜的估计水量（公升/千克）

（注意：一升大约等于一夸脱。一公斤大约等于2.2磅。）

食品项目 Hoekstra＆Chapagain（L / kg）
玉米 500
小麦 850
黄豆 1,900
白饭 1,600
牛奶 700
蛋 1,500
牛肉（育肥场） 13,000
猪肉 3,900
家禽 2,400

注意：数值取自Chapagain A，Hoekstra A（2004） 联合国水足迹第一卷：主要报告。水研究报告系列第16号的价值。代尔夫特（荷兰）：教科文组织-IHE水教育学院。 http://www.waterfootprint.org/Reports/Report16Vol1.pdf

表3.用于生产一些常见物品的水 （数据取自Hoekstra和Chapagain 2004；数字已在儿童用于活动的桌子上四舍五入。）

（注意：一升（约一夸脱）等于1,000毫升（ml）。一磅等于454克。）

产品 用水（加仑）
1杯咖啡（125毫升） 140
1杯牛奶（200毫升） 200
1片面包（30克） 40
1片面包（30克）和奶酪（10克） 90
1土豆（100克） 25
1袋薯片（200克） 185
1个苹果（100克） 70
1杯苹果汁（200毫升） 190
1鸡蛋（40克） 135
1个汉堡包（150克） 2400
干面条（意大利制造； 1公斤）* 1900
芝士披萨（意大利制造； 725克）* 1200（或每150克248升=〜¼ pizza)
番茄披萨（意大利制造； 600克）* 300（或每150克75升=〜¼ pizza)

注：值取自Chapagain A，Hoekstra A（2004年）的《国家水足迹》第一卷：主要报告。水研究报告系列第16号的价值。代尔夫特（荷兰）：教科文组织-IHE水教育学院。 http://www.waterfootprint.org/Reports/Report16Vol1.pdf

星号取自Aldaya M，Hoekstra A.（2009年）：“让意大利人吃面食和比萨饼所需的水”。水研究报告系列第36号的价值。代尔夫特（荷兰）：教科文组织-IHE水教育学院。 http://www.waterfootprint.org/Reports/Report36-WaterFootprint-Pasta-Pizza.pdf


资源：

1.教育材料，教师指南，课程计划和学生页面

http://www.earthday.net

对于所有年级，都有几种完善的环境课程计划。主题包括气候，可持续性以及有机食品。网站上有一个学生会喜欢的危害环境的游戏。

http://www.ec.gc.ca/water/en/info/pubs/lntwfg/e_contnt.htm

加拿大环境部类似于美国的EPA，对课程中涉及的水进行了详尽的单元研究，并进行了所有类型的活动和评估。

http://eelink.net/pages/Lesson+Plans

北美环境教育协会（NAAEE）在其站点上有大量的教案，老师指南和学生资源。

http://www.epa.gov/kids/

本网站旨在吸引所有年龄段的儿童。有许多交互功能和许多可下载资源。有了艺术，游戏和科学室，以及专门讨论各种环境问题的页面，此站点可以成为很好的补充资源或课程改进。

http://www.footprintnetwork.org

提供一个学生可以享受的互动测验，以计算城市，企业和个人的生态足迹。

http://kids.niehs.nih.gov/

美国国家环境卫生科学研究所（NIEHS）拥有一个庞大的网站 为各年级的师生提供有用的资源。某些页面写在 一个孩子的水平，涵盖许多与环境健康相关的主题。

http://www.unep.org/tunza/children/

联合国环境规划署有一个专门针对所有年龄段年轻人的网站。有许多由环境署制作的故事时间视频，青年环境行动最新动态，比赛和活动以及许多其他页面。

http://www.unesco.org/water/wwap/

教科文组织的一个部门，世界水评估计划，提供有关全球水问题的事实和数据。该组织出版了许多文件，包括《联合国世界水发展报告》，这些文件为许多学科领域的教育工作者提供了很好的参考，并为学生项目提供了很好的信息来源。

http://www.waterfootprint.org/?page=files/WaterFootprintCalculator

该网站提供快速和扩展的个人水足迹计算器。教科文组织-国际基础结构，水利和环境工程学院的水教育研究所的出版物页面包含许多感兴趣的报告和文章。

水非营利组织：

http://www.charitywater.org/

http://www.cleanwateraction.org/

http://www.ryanswell.ca

一年级生瑞恩·赫雷雅克（Ryan Hreljac）的灵感来自关于不清洁儿童的课堂教学 世界各地的水，并开始筹集资金来提供水。现在，超过十年后，他的Ryan's Well基金会仍然非常活跃。在这个站点上，儿童和青少年可以了解有关筹款项目和参与方式的信息，以便全世界的每个人都能获得洁净的水。

http://thewaterproject.org

http://www.waterforpeople.org


膳食结构与地表水水质的比较研究
样本数据收集表GRADES 9-12

 

名称日期： ______________
团队：________________________________
经过现场测试：________________________________
测试参数：________________________________


约会时间 读 评论
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

膳食结构与地表水水质的比较研究
讨论问题表GRADES 9-12

 

名称日期： ______________
团队：________________________________

方向：研究，思考并与团队成员讨论以下问题。准备在您给当地官员的信中包含这些信息。

您的研究中对休闲区和牲畜/农田地区进行了清洁度如何？具体针对每个测试参数。注意任何可能使结果偏离您的预测的恶化情况。讨论准确性和精确度的限制以及任何错误来源。

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2.考虑您的结果和本课表1-3中的信息以及本课程第四章中的信息。 牲畜的长影子饮食偏好，水污染和用水之间存在什么联系？

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讨论问题的可能答案：

1.答案可能有所不同。假设州立公园水体未经历过当地农场或牲畜设施的径流，所有测试参数的预期结果应在正常范围内。 pH值 值应接近7；浊度和硝酸盐和磷酸盐的浓度应低。大肠菌和抗生素水平应忽略不计或不存在。在农场附近，pH值可以更高或更低，具体取决于是否存在石灰岩床，是否普遍存在酸雨等。浊度应更高。一些大肠菌和抗生素可能是可检测的。硝酸盐和磷酸盐应更高。在大多数情况下，DO应当低于州立公园水域，而BOD应当高于州立公园水域。最近的肥料施用和暴雨可能加剧公园和农场附近的水平，使溶解氧降低。和[硝酸盐]，[磷酸盐]，[抗生素]和BOD较高。

结果可靠性的可能限制包括：不正确和/或不精确的测量工具；读数不准确（人为错误）；采样位置和时间略有不同。

2.表1-3显示用于生产包括肉类，牛奶和鸡蛋在内的畜产品的水比用于生产素食和纯素食食品（例如谷物，豆类，蔬菜和水果）中的水要多得多。用水量显着增加的问题是牲畜造成的大量淡水污染，如本报告第四章的表格所示。 牲畜的长影子.