環保中的數學｜星島教室

人類活動對地球的影響日益加劇，氣候變化、資源短缺、污染等挑戰正威脅着生態系統的平衡與人類的未來。我們所學習的數學不僅是科學的基礎，更是理解環保問題和尋找解決方案的重要工具。數學幫助我們量化環境影響、預測未來趨勢，並設計出有效的策略來保護地球。無論是計算碳排放、優化資源分配，還是模擬生態系統的變化，數學都在為環保事業提供強大的支持，讓我們能夠以更科學的方式應對環境危機，為下一代創造一個更永續的未來。

資源管理

「資源管理」是環保的核心概念之一，它關乎如何有效分配和利用地球上的有限資源，以實現永續發展。無論是水資源、能源還是食物，數學都扮演着關鍵角色，幫助我們精確計算和分析資源的使用情況，從而制訂更有效的節約策略，減少浪費，並最大化資源的利用效率。

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1. 水的使用

水是生命之源，我們每天的生活都離不開水。從刷牙、淋浴到清潔，水資源的消耗無處不在。但你知道嗎？一個人每天平均需要約100升水來滿足基本生活需求。這個數字看似不大，但如果放大到家庭、社區甚至整個城市，水資源的消耗量將變得驚人。

數學在這里發揮了重要作用，幫助我們量化和管理用水情況。例如，一個四口之家每天的用水量約為100 × 4 = 400升。若他們安裝水龍頭節流器，每人每天可節約10升水，全家每天便可節省 10 × 4 = 40升。長遠來看，這不僅能顯著減少水資源的消耗，還可降低家庭的水費支出，實現環保與經濟效益的雙贏。

2. 能源使用

另一個關鍵的環保問題是「能源使用」。隨着全球能源需求的增長和傳統化石燃料的枯竭，能源問題已成為環境保護的核心挑戰之一。現在，越來越多家庭和企業開始轉向可再生能源，如太陽能、風能等，以減少對環境的負面影響並實現能源的永續利用。

在這場能源轉型的過程中，數學扮演着不可或缺的角色，幫助我們精確計算能源需求、評估可再生能源的效益，並制訂最優化的能源解決方案。數學可以幫助我們計算家庭的能源需求，從而決定需要安裝多少塊太陽能板來滿足日常用電需求。

例如，一個家庭每月的電費是600元，而使用太陽能後可節省50%的電費，那麼他們每月可以節省600 × 50% = 300元。由於安裝太陽能板能有效減少電費，所以香港越來越多村屋住戶，在天台位置安裝太陽能板，以減少能源消耗，以及減低電費。這不僅意味着家庭經濟負擔的減輕，還代表對環境的積極貢獻，因為太陽能是一種清潔且可再生的能源來源。

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廢物管理

「廢物管理」是環保的另一個重要概念。隨着生活水平的提高，廢物產生量也在增加。數學能幫助我們計算和分析廢物的來源及其處理方式。

1. 垃圾產生

隨着生活水平提高，廢物產生量也在增加。根據環境保護署於2022年發布的統計數字，都市固體廢物人均棄置量為每天1.51公斤，而當中的廢物有約68%會棄置於堆填區，即是每人每天約有1.51 × 68% = 1.0268公斤的固體垃圾，會被棄置於堆填區。

由於堆填區的儲存垃圾量是有限的，通過這些數據，我們便知道社會需要制訂更有效的垃圾分類和回收計劃，以減少固體廢物的產生量。

2. 垃圾循環再造/再用效益

數學還可幫助我們計算垃圾循環再造或循環再用的效益。假設一個城市每天的垃圾量為1000噸，垃圾回收率是30%，那麼每天回收的垃圾量為1000 × 30% = 300噸。如果這些回收的垃圾能夠轉化為再生資源，城市就能有效減少垃圾的處理成本，並保護環境。

應對氣候變化

「氣候變化」是全球面臨的最大挑戰之一。數學在這里同樣發揮着重要作用，幫助科學家們預測未來的氣候變化趨勢。

科學家想了解為甚麼天氣會越來越熱，他們便會收集很多數據，例如空氣中的二氧化碳（一種讓地球變暖的氣體）有多少，以及氣溫變化了多少。然後，他們可用一種叫「回歸分析」的數學方法，來看看二氧化碳和氣溫之間有沒有關係。

「回歸分析」就像畫一條線，表示兩個東西之間的關係。如果科學家收集二氧化碳排放量及氣溫變化的數據後，發現當二氧化碳排放量越多，氣溫就越高，那麼回歸分析的線就會向上斜。這條線可以幫助科學家們預測未來的情況。例如，如果我們知道未來的二氧化碳會增加多少，就可以用這條線來猜測氣溫會升高多少。

由此可見，數學不僅是一門學科，更是解決環保問題的有力工具。

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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嗎？
2. 如果一個家庭每星期使用5個塑膠瓶，1年會使用塑膠瓶多少個？這些塑膠瓶如果不回收，會對環境造成甚麼影響？
3. 你覺得減少用紙對環境有甚麼好處？我們如何用數學來幫助計算減少用紙後，能節省多少樹木？

參考答案

1. 日常生活中，常見的可回收物品包括紙張、塑膠瓶、玻璃瓶和金屬罐等。
2. 一個家庭每星期使用5個塑膠瓶，1年使用5 × 52 = 260個。如果不回收這些塑膠瓶，這些廢物便會對環境造成污染，影響生態系統。
3. 減少用紙可以保護樹木，減少森林砍伐。數學可以幫助計算節省的紙張量，從而估算減少的樹木砍伐數量。例如，每噸紙張需要砍伐17棵樹，減少使用1噸紙張，便可以減少砍伐17棵樹。

本欄逢周四刊登，由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿，旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料，引發學生探求知識的興趣，將學習融入生活，培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。

文：中華基督教會蒙黃花沃紀念小學數學科主任葉劍㷨、中華基督教會蒙黃花沃紀念小學電腦科主任鄭家豪