第七章：生物与空气——您的温习笔记！
同学们大家好！你们有没有想过我们吸入的空气呢？空气看起来好像是空的，但其实里面充满了许多奇妙的东西，维持着我们和所有生物的生命。在这份笔记里面，我们会一起来担任空气侦探！我们会探索空气里面有什么，植物和动物怎样奇妙地运用空气，以及为何保持空气清新如此重要。我们一起来开始吧！
7.1 空气里面有什么？
空气不是单一的东西；它是多种气体的混合物。想象它就好像一个巨型、隐形的披萨，有不同的配料。有些配料占了很大块，有些就只是些小小的装饰！
空气的主要成分
我们周围的空气主要由以下物质组成：
- 氮气 (N₂): 这是披萨里面最大块的“配料”，占了空气大约 78%。大部分生物都无法直接从空气中利用氮气，但它仍然非常重要。
- 氧气 (O₂): 这是第二大块的“配料”，大约占 21%。这种气体是我们维持生命必须呼吸的！它对我们从食物中获取能量至关重要。
- 其他气体: 剩下的一小块（大约占 1%）包括氩气等气体，还有对植物很重要的：二氧化碳 (CO₂)。此外，还有少量水蒸气。
认识各种气体：特性与测试
如果我们看不到这些气体，怎会知道它们存在呢？科学家有一些巧妙的方法来测试它们！不用担心，这些测试很容易明白。
氧气 (O₂)
- 特性： 它是一种帮助燃烧的气体。没有了氧气，火是点不着的。
- 测试： 我们将使用“带余烬的木条”。木条只是一条小木枝。
1. 点燃一条木条，然后轻轻吹熄它，让它仍有红光，但没有火焰。
2. 将带余烬的木条放入您测试的气体容器中。
3. 如果是氧气，木条会重新点燃，再次着火！ - 现实例子： 我们呼吸的就是氧气，医院用来帮助病人呼吸，焊接工人也会用它来产生高温火焰。
二氧化碳 (CO₂)
- 特性： 它不会帮助燃烧。它是我们呼出的气体。
- 测试： 我们将气体通入一种叫做石灰水（氢氧化钙溶液）的特殊液体中。
1. 首先，准备清澈无色的石灰水。
2. 将气体通入石灰水中。
3. 如果是二氧化碳，石灰水会由清澈变成乳白色或者混浊。 - 现实例子： 植物用它来制造食物，它让汽水有气泡，而且因为它可以灭火，所以也会用在一些灭火筒中。
氮气 (N₂)
- 特性： 它是一种非常不活泼的气体。它不会帮助燃烧，也不会影响石灰水。
- 现实例子： 它用来保持包装食物（例如洋芋片）的新鲜，因为它可以防止食物与氧气反应而变质。
快速回顾：气体测试小提示！
氧气 (O₂): 带余烬的木条重新点燃。
二氧化碳 (CO₂): 石灰水变混浊/呈乳白色。
重点总结
空气是一种混合气体，主要是氮气和氧气。我们可以利用简单的化学测试来辨认氧气和二氧化碳。
7.2 奇妙的食物工厂：光合作用
你们有没有想过植物怎样“进食”呢？它们没有嘴巴嘛！相反，它们会进行一种神奇的过程，叫做光合作用，来制造自己的食物。它们就像绿色的小厨师！
光合作用的“食谱”
就好像厨师需要食材一样，植物需要从环境中获取一些物质来制造食物。
- 材料： 二氧化碳（来自空气）+ 水（来自土壤）。
- 能量来源： 阳光（由一种绿色色素叫做叶绿素吸收）。
- 制成品： 葡萄糖（一种糖分，即是它们的食物）+ 氧气（会释放到空气中）。
我们可以用一个简单的文字方程式来表示：
二氧化碳 + 水 ---(在阳光和叶绿素的情况下)---> 葡萄糖 + 氧气
在这个过程中，植物会将太阳的光能转化为储存在葡萄糖中的化学能。植物可以立刻用这些食物来获取能量，或者以淀粉形式储存，稍后才用。
您知道吗？
叶绿素就是让叶片看起来是绿色的原因！它就像植物的太阳能板，吸收所有阳光。
重点总结
光合作用是植物利用二氧化碳、水和阳光，来制造自己的食物（葡萄糖）并释放氧气的过程。它对地球上的生命来说非常重要！
7.3 获取能量：呼吸作用
好了，植物会制造食物。但是它们（和我们！）又如何将能量从食物中“取出”呢？答案就是呼吸作用。这个过程发生在所有生物（包括植物和动物）的细胞中。
您可以这样想：进食就像替车子加油，但呼吸作用就像启动引擎，真正使用汽油，让车子移动。呼吸作用就是释放出食物中储存的能量。
呼吸作用的方程式
呼吸作用基本上与光合作用是相反的！
葡萄糖 + 氧气 ---> 二氧化碳 + 水 + 能量
这些释放出来的能量，我们用来做所有事情：活动、思考、保暖以及生长。
光合作用和呼吸作用：快速比较
这可能会有些难懂，让我们来分析一下。这是一个经常会搞错的地方！
- 谁进行？
- 光合作用： 只是植物（以及一些简单生物）。
- 呼吸作用： 所有生物（植物以及动物）。
- 何时发生？
- 光合作用： 只在有光的时候（白天）。
- 呼吸作用： 无时无刻，全天24小时都在进行！
- 有什么目的？
- 光合作用： 透过制造食物来储存能量。
- 呼吸作用： 从食物中释放能量。
重点总结
呼吸作用是所有活细胞用来从葡萄糖（食物）中释放能量的过程。它会用到氧气，并产生二氧化碳和水。
7.4 大呼吸：气体交换
气体交换就是生物与其周围环境之间交换气体的过程。对我们来说，就是吸入氧气，呼出二氧化碳。
植物的气体交换
植物透过叶片上的微细气孔“呼吸”。白天，它们进行许多光合作用，所以它们吸入的二氧化碳会多过排出的。夜晚，没有了光，它们只会进行呼吸作用，所以它们会吸入氧气，并排出二氧化碳，就像我们一样！
人类的气体交换
我们的呼吸系统设计得非常精妙，非常适合气体交换。
空气的路径：鼻/口 -> 气管 -> 肺部 -> 气囊
真正神奇的地方发生在肺部，在数百万个很细小的泡泡中，这些泡泡叫做气囊（或肺泡）。在这里，我们吸入的空气中的氧气会进入我们的血液，而我们血液中的二氧化碳就会排出到空气中，准备呼出体外。
吸气与呼气——有什么分别？
我们吸入的空气和呼出的空气是不同的。
- 吸入的空气： 更多氧气，更少二氧化碳，更少水蒸气。
- 呼出的空气： 更少氧气，更多二氧化碳，更多水蒸气，而且会更暖。
吸烟的危险
吸烟对呼吸系统极其有害。香烟的烟雾含有焦油，这是一种黏稠的黑色物质，会堵塞气囊 (肺泡)。这会让氧气很难进入血液。吸烟会导致严重的健康问题，例如肺癌和心脏病。
重点总结
气体交换是生物获取所需气体和排出废气的方式。在人类身上，这个过程发生在肺部的气囊 (肺泡) 中。吸烟会严重损害这个过程。
7.5 维持平衡
光合作用和呼吸作用在一个美丽而自然的循环中互相配合，以维持大气中氧气和二氧化碳的含量平衡。
- 光合作用从空气中移除二氧化碳并增加氧气。
- 呼吸作用从空气中移除氧气并增加二氧化碳。
人类破坏平衡
不幸的是，一些人类活动正在破坏这种平衡。我们透过以下方式，向大气中排放过多的二氧化碳：
- 为了发电和交通运输而燃烧化石燃料（例如煤、石油和天然气）。
- 砍伐森林（砍伐大量森林）。树木越少，就越少光合作用可以移除二氧化碳。
温室效应
二氧化碳是一种温室气体。这意味着它会将热力困在大气层中。想象它就像地球的一张毯子。有一点这种气体是好的；它让我们的地球足够温暖以维持生命。但是透过排放太多二氧化碳，我们就是让毯子变厚，困住太多热力。这会导致地球温度升高，这个现象就是全球变暖，会影响环境和气候。
重点总结
自然界中存在氧气和二氧化碳的自然平衡。人类活动，特别是燃烧化石燃料，正在增加二氧化碳水平，从而加剧温室效应，让地球变暖。
7.6 空气质量与我们的健康
我们呼吸的空气质量对我们的健康有直接影响。清洁的空气至关重要！
什么是空气污染物？
空气污染物是空气中的有害物质。常见例子包括烟雾、尘埃，以及来自汽车废气和工厂的有害气体。这些污染物会让我们呼吸困难，并引起哮喘等健康问题。
监测空气——空气质量健康指数 (AQHI)
空气质量健康指数 (AQHI) 是一个指标，告诉我们现在空气污染的程度。它就像空气的天气报告！
- 它的报告范围由 1 至 10+，并分为五个健康风险类别：低、中、高、甚高和严重。
- 它会提供健康忠告。例如，当空品健达到“甚高”水平时，有心脏病或呼吸问题的人会被建议留在室内，并避免剧烈运动。
重点总结
空气污染物会损害我们的健康。空气质量健康指数帮助我们了解空气污染程度，并提供保护自己的建议。
恭喜你们成功读完这份笔记！你们学到许多关于我们身边无形但又非常重要的空气。请继续保持好奇心！