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(过去的一道算术题,分享下)
大家欣赏四年一届的奥运会,却不时受到场外新闻的打扰,比如,里约跳水池池水变绿,即刻发展为一个科普话题,引起众多专业人士的吐槽。我们也来掺和下下哈!
话说里约奥组委给出的原因是,不小心往水池里添加了160升过氧化氢(双氧水),与氯产生中和反应之后,使得“有机化合物”产生,其中可能包含的水藻让水变色。含氯的有机物独立存在是否能让大量藻类生长,不得而知。而有人也在科学网上发文,关注到运动员留下的汗水(尤其是尿素),在池水缺乏有效循环下,可能给藻类加了一把肥料,这就值得玩味下了。
我们可通过能量计算进行简单推理。以下是要知道的知识点:
(1)国际泳联公布参加里约奥运会跳水比赛的135人大名单,包括中国在内的28个国家的运动员将参加里约奥运会的跳水比赛。
(2)正常人24小时内不知觉蒸发约600~700毫升水。 1~2%为少量尿素、乳酸、脂肪酸等。最保守假设下:运动员12小时内训练,流汗和一般人一样,其中300ml留在了水池中,尿素量为1%。
(3)尿素化学式CO(NH2)2,分子量为60。生物利用尿素,在酶的作用下,产生二氧化碳和水, 产生能量138kj.mol。
(4)小型浮游植物介于20-200微米间,咱假设藻类外观圆形、半径以20微米计算。
(5)藻类细胞一天所需能量确实不知,咱们假设和人细胞类似,人体1013个细胞日需约1000kcal能量。
(6)1kcal=4.184kj。
以上假设及客观数量基础,是我们建立一个模型的前提,且问在50m×50m的水池中藻类的面积会有多大?计算过程如下:
公式一:运动员留在水中的尿素所产生能量=(135×300×1%×138)/60=931.5kj
公式二:一个细胞24小时所需能量=(1000×4.184)/1013=4.184×10-10kj
公式三:池水中能量供应细胞量=931.5/4.184×10-10=2.226×1012个
公式四:单层藻类面积=3.14×(20×10-6)2×2.226××1012=2796m2
结论很显然,我们在最最保守估计下,失控的跳水池,运动员训练一天,加上空气中飘来的或水体污染的藻类孢子,造成的结果是藻类可以平铺整个水池了。
我们看到的是藻类污染了里约的水面,其实,在生活中我们也经常忽视微小生命体对食品的污染以及对健康的威胁。尤其是夏天高温高湿的环境下,想想您家切完西瓜的刀、放在室温下的米饭,喝过两口的隔夜水......您可以试算下1小时放置后的微生物数量,会惊掉你的下巴。
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