看点 通过讲解塑料迁移对环境污染的影响，来引导学生学习和认识保护环境的重要性，同时也通过实践去模拟创建一个小型污泥处理厂，其中会设置相关问题让学生自行解决问题，让学生了解塑料污染对环境的影响。
本课相关的活动
概要
给学生们介绍由塑料垃圾引起的日益严重的世界范围的环境问题。让他们对微塑料和美国水处理工艺有充分的了解，为他们开展三项相关活动做好准备。
在这节课中，学生们更加意识到塑料的普遍性和价值，以及下游污染和健康危害。他们了解到塑料材料不会消失，而是成为微塑料污染，在水资源、人类和其他动物的身体中积累。
他们检查自己的塑料使用情况，关注他们每天丢弃的东西，并考虑更好的方法来生产或包装这些东西，以消除或减少它们最终成为微塑料污染的可能性。
通过结论性的写作作业显示他们对课程理解的深度。
通过安排当地水处理厂的代表来参观课堂，对Qs和As进行访问，课程得到了加强。
在三个相关活动中，学生设计/测试用于商业产品的微塑料颗粒过滤方法，创建微型污水处理厂工作模型，从模拟废水中清除废物和回收资源，并设计实验来确定微塑料对微型无脊椎动物的影响。（本工程课程符合下一代科学标准NGSS)。
打开凤凰新闻，查看更多高清图片▲塑料是污染问题的重要源头，我们可以有效的来解决这个问题。
连接工程
塑料污染是一个日益受到关注的问题，需要新的研究方法来识别和量化我们的水道中的塑料数量，并观察和测量这种塑料的影响。
环境工程师识别供水中的潜在危险，并评估处理饮用水或将水资源释放回环境的不同方法。它们使用机械和化学过程来去除有毒和生物污染物。
通过学习在当地水域中发现的微塑料污染物和用于净化或处理水的过程(在本课中)，学生们准备好开发自己的方法来建模和建立这些关键过程(在相关活动中)。
学习目标
本课结束后，学生可以:
● 描述：如果没有塑料的好处，他们的生活可能会有什么不同。
● 解释微塑料进入我们身体的一些方式。
● 解释普通塑料的使用和塑料的弃置是如何造成微塑料污染的。
● 想想日常处理的塑料物品的生产或包装方式，以消除或减少它们成为微塑料污染的可能性。
教育观点
人类社会的可持续性和支持人类社会的生物多样性需要对自然资源负责任的管理。(9 - 12年级)
人类依赖生物世界获得生物多样性提供的资源和其他好处。但是，人类活动也通过人口过剩、过度开发、栖息地破坏、污染、引入入侵物种和气候变化对生物多样性产生不利影响。
因此，维持生物多样性，以维持生态系统的功能和生产力，对于支持和改善地球上的生命至关重要。维持生物多样性也有助于保护具有娱乐或鼓舞人心价值的景观。(9 - 12年级)
介绍/动机
你认为塑料杯或塑料瓶被扔进垃圾桶后会发生什么?(听学生的回答。)
当我们把一些东西扔进垃圾里，它就会去垃圾填埋场；当我们燃烧燃料时，有毒气体和粒子被释放到空气中；当我们冲进下水道的任何东西都会被带入河流和海洋。
特别是，我们每天使用和处理的所有塑料都被添加到我们不断增长的“塑料圈”中——人类在地球周围的陆地和水中迅速制造的废弃碳氢化合物碎片层(Zettler, 2013年)。
微塑料来源于化妆品、洗过的衣服和大塑料碎片的分解。美国国家海洋和大气管理局将微塑料定义为直径小于或等于5毫米的碳氢化合物颗粒，相当于一颗芝麻大小(USDOC/NOAA, 2016)。
越来越多的人开始意识到这种形式的污染。这些碎片可能很小，但问题的连锁反应是巨大的。野生动物和人类摄入颗粒和副产品与疾病和失调有关。(继续进行介绍后的评估，使问题更加个人化。然后继续介绍背景信息和概念，如果可能的话，由当地废水处理部门的代表进行访问。)
教师的课程背景和概念
塑料微粒
我们生活在一个“塑料时代”。“20世纪40年代，人们幻想在塑料的帮助下，我们能够创造一个清洁高效的未来世界。塑料是一种人类制造的碳氢化合物材料，起源于20世纪初的石油提炼副产品，它正在迅速形成“塑料球”，这是我们在地球周围创造的碎片层(Zettler, 2013年)。每年大约有6000亿磅用于消费品和包装的新塑料被生产出来。它作为一种多功能、可塑、轻便和廉价的材料的有益用途，可能最终会被其特殊和不必要的持久性所掩盖。学生可以作为研发工程师参与从清洁剂中提取去角质微粒的微塑料的相关活动，设计和测试他们自己从商用个人护理清洁产品样品中过滤微塑料微粒的方法。学生可以通过在水环境中追踪荧光塑料的相关活动来进一步研究微塑料的影响，从而设计实验来确定微塑料对当地自然水源中的食物网的影响。
无论是制成袜子、心脏支架、克尔维特(Corvette)汽车保险杠还是糖果包装纸，一块典型的塑料都会比它最初的用途完好无损地保存几百年。一些塑料类型，比如由聚乳酸(PLA)制成的生物塑料，可以在几周内被细菌消化后生物降解成危害较小的单体(Woodford, 2017)。其他更广泛使用的塑料，如用于管道和保粘纸的PVC，在反复接触的过程中，会逐渐向我们的身体释放干扰激素的双酚(Inadera, 2015)。
一张图表的标题是:距离它消失还有多久?蜡箱(3个月),纸箱(2个月),烟头(1 - 5年),钓鱼线(600年),苹果核(2个月),羊毛袜(1 - 5年),塑料袋(10 - 20年),玻璃瓶(待定),泡沫浮标(50年),锡罐(50年)棉衬衫(2 - 5个月)、报纸(6周),铝罐(200年),纸巾(2 - 4周),一次性尿布(450年),塑料杯(50年),塑料饮料架(50年),胶合板(1 - 3年),塑料瓶(450年)。
▲普通海洋垃圾的分解时间——从两周到450年!
塑料在地球生物圈内及其周围的普遍存在导致了许多健康和环境危害。从石油中生产塑料会产生空气中的毒素和水污染物。这包括经过回收处理的回收塑料。最终产品通常会以垃圾或垃圾填埋场的形式进入环境，尽管它可能会受到阳光(光降解)、摩擦和数百万微生物的力量，微塑料碎片最终会漂过生态系统，对生物体造成伤害。
悬浮在环流水柱上的海洋垃圾中，有很大一部分是由被称为微塑料的小塑料碎片构成的。在水生系统中，瓶子和袋子形成了有充分证据证明的“环流”或漩涡状垃圾群，虽然这些令人讨厌的东西会缠住和窒息野生动物(Browne, 2011)，但它们掩盖了更严重的问题，即微塑料和副产品颗粒会进入活体组织。
这张照片显示了各种各样的海洋垃圾，其中大部分是塑料部件、组件和破碎的碎片，包括盖子、网和瓶子。
▲悬浮在环流水柱上的海洋垃圾中，有很大一部分是由被称为微塑料的小塑料碎片构成的。
在水生系统中，瓶子和袋子形成了有充分证据证明的“环流”或漩涡状垃圾群，虽然这些令人讨厌的东西会缠住和窒息野生动物(Browne, 2011)，但它们掩盖了更严重的问题，即微塑料和副产品颗粒会进入活体组织。从产品到动物(包括人类)的微塑料浸出会导致发育、神经和生殖障碍，并与某些类型的癌症有关(Teuten, 2009)。
一幅长方形的世界地图显示了被不同深浅的蓝色海洋所包围的陆地大陆。在五个地点，白色箭头用圆圈表示北大西洋、南大西洋、北太平洋、南太平洋和印度洋的环流。它们的两侧分别是强而窄的“西部边界流”和弱而宽的“东部边界流”。
▲五个主要海洋环流的位置
量化水中塑料污染物的工作变得复杂，因为塑料有各种各样的形式，每一种都给识别带来了独特的挑战。塑料不具有磁性，分解过程不可预测，也不容易附着在分子标记上以简化追踪。
研究人员直到最近才开始认识到微塑料污染的存在和相关问题，目前正在采取措施，消除有意在化妆品和清洁产品中引入塑料微珠。从2017年开始，《2015年美国无微珠水法》禁止塑料微珠用于某些化妆品和个人护理产品的生产(美国国家海洋和大气管理局，2016年)。
这一领域需要更多的研究来准确评估塑料颗粒在环境中的数量和影响，以及如何最好地清理碎片和污染物。作为未来的研究人员和工程师，我们真的需要你们的好主意!
自1972年《清洁水法》的制定和实施以来，工程师和科学家一直在开发废水处理厂(WWTPs)的方法，以去除废水中的污染物。《清洁水法》旨在恢复和维护美国自然水域的化学、物理和生物完整性。为此，处理工厂去除固体和降低生物需氧量(BOD)。大多数设施通过去除废水中的氨来降低BOD。根据许可证的规定，一些设施也可以去除磷和氮。
虽然没有两个污水处理厂是完全相同的，但一般流程由三个主要步骤组成:预处理、一级处理和二级处理。预处理步骤包括使用棒架从污水中过滤出大型固体颗粒和碎片，去除沉重的“沙砾”，并使水流均匀进入初级处理步骤。必须进行平衡，因为进入工厂的水并不是全天都在不断流动。早上和晚上是最忙的——当人们洗澡、做饭和洗衣服的时候。在这些预处理步骤之后，水以稳定的流量进入处理厂进行清洗。
在初级处理过程中，流入的水会填满称为沉淀池或澄清池的大型池，在那里较重的碎片会沉淀下来，并从池底移走。在这些水池中，通常会有一个缓慢旋转的棒子划过水面，以清除任何漂浮的物质。参考相关活动“创建小型污水处理厂”，让学生在2升塑料瓶中创建工作污水处理厂模型，以去除污染物并从模拟废水中回收资源。
在《清洁水法》颁布之前，水在经过一级处理后被允许返回环境。从那时起，水必须经过二次处理以降低BOD水平。通常，这是利用生物微生物来分解水中的氨和其他有机物。微生物群落常被称为“污泥”。在生物处理池中待一段时间后，废水被转移到另一个澄清池或沉降池。在这个盆地中，污泥沉淀并干燥，通常是在不同的工厂位置。污泥因其营养价值高，常被用作商业和居民农业的肥料。
污水处理厂只需要通过上述二级步骤处理水。但通常情况下，植物会用氯或紫外线对水进行消毒
航拍照片显示，一些土地上有树木、池塘、建筑物和道路，还有许多圆形和椭圆形的混凝土池塘结构。
▲德国的一个污水处理厂
污水处理厂只需要通过上述二级步骤处理水。但通常情况下，植物会用氯或紫外线对水进行消毒，以确保生态系统能够安全恢复。
随着我们对人为污染认识的加深，废水处理过程可能会变得更加复杂。例如，那些比污水流经的前处理格栅尺寸小的塑料在后续处理过程中不会被移除，最终进入河流。
随着污染物的控制，废水处理行业的一个新重点是处理过程中所使用的资源的回收。当这方面添加到水处理过程中，污水处理厂被重新命名为水循环和资源回收设施——wrrrfs，因为它们包括回收和处理活性污泥成肥料和回收厌氧生物产生的甲烷气体等操作。
相关的活动
从清洁剂中提取去角质微粒——就像研发工程师一样，学生团队设计并测试他们自己的方法，从商用个人护理清洁产品样品中过滤微塑料颗粒。他们集思广想，用所提供的材料制定计划，然后比较提取的微珠数量，看看哪种过滤器设计最有效。
创建小型污水处理厂——学生小组在2升塑料瓶中创建工作污水处理厂模型，以去除污染物并从模拟废水中回收资源。从老师提供的材料中，他们创造一个设计，坚持预算，考虑成本和回收材料转售价值，并建造，测试和重新设计以改进。他们进行前/后水质测试。
在水环境中追踪荧光塑料——学生们设计实验，以确定微塑料对当地天然水源中的食物网的影响。他们建立了微观世界模型，引入了微珠，并利用显微镜和黑光收集数据来记录微型无脊椎动物(如水蚤)及其捕食者摄取塑料微珠的情况。
课程结束
一个强有力的课程结束是由当地市政污水处理设施的代表进行的课堂参观。由于学生们刚刚学习了水污染、其影响以及我们如何将这些影响降到最低，现在是时候让他们考虑在当地可以做些什么来造福宝贵的水资源了。
邀请水处理和废水处理操作员、经理、土木/卫生/环境工程师或实验室技术员来上你的课，将这些信息融入到真实的当地环境中。建议学生在参观前写下问题，展示自己对水资源的了解，并深入挖掘。
评估
个性化:在课堂上展示介绍内容后，让学生们单独列出他们每天丢弃的塑料物品。然后让他们小组分享他们的清单，讨论他们的特定物品使用后的处理方式，然后再想出替代塑料物品的办法。
特别是那些几百年都不会分解的一次性物品，例如，自封袋、食品包装、糖果包装、吸管、拉扣、塑料瓶、螺旋塑料瓶盖、产品包装、购物袋、瓶盖、牙线、牙刷、钢笔、包装材料、捆扎带、涂塑材料。
下图表展示了七种简单的一次性交换方式，人们可以通过这些方式来节约垃圾:
▲取代一次性塑料产品的例子
● 1把竹牙刷换成4把塑料牙刷;● 用1个玻璃牙线容器代替7个塑料牙线容器;● 用一个可重复使用的水瓶代替167个塑料水瓶，● 用一个可重复使用的袋子代替170个塑料袋;● 1个可重复使用杯代替500个咖啡杯;● 1根金属吸管取代540根塑料吸管;● 用一块毛巾代替7300张纸巾。
课程总结、评估作业
（写作概述:让学生根据下面的提示单独作答。复习他们的答案，以判断他们对题目的理解程度。）
● 描述你生活中三种环境下没有使用塑料的好处？
● 微塑料可能通过哪些方式进入我们的身体?(举例回答:直接摄入微塑料——比如个人护理产品中的微塑料——以及其他塑料接触和降解导致的副产品。通过食用生物堆积塑料的海鲜间接摄入微塑料。在我们的一生中反复接触像PVC这样的塑料和保温膜，会逐渐向我们的体内释放干扰荷尔蒙的双酚类物质。)
● 如何在普通塑料使用和塑料处置中同时产生微塑料污染?(例如:微塑料来源于化妆品和清洁剂产品、洗过的衣服和腐蚀的海绵——把微塑料冲入下水道，进入城市水循环。此外，由于光降解、摩擦和微生物的作用，丢弃的较大的塑料碎片会变成垃圾或填埋场，最终成为微塑料污染。除了制造塑料制品造成的空气和水污染外，回收塑料制品还会造成哪些额外的污染。）
● 选择一种你每天都要使用的塑料制品，并写一篇文章（说明这种塑料制品的生产或包装方式，以消除或减少其产生微塑料污染的可能性。）
课程扩展活动
分配小组跟随在额外的多媒体支持部分的资源链接和写关于信息来源的摘要，包括在线出版的目的和可能的意见。