질소 순환 시뮬레이션 활동

나는 질소원자(N)입니다.
질소는 다양한 모양으로 탄소화합물을 생성한다.

수중에 존재하고 있는 질소의 총량을 T-N(Total Nitrogen)이라하며, 질소성분이 수중에 존재하는 형태는 암모니아성 질소(NH4-N), 아질산성 질소(NO2-N), 질산성 질소(NO3-N), 무기 질소, 유기 질소가 있다.

대기중의 질소가 질소 고정 박테리아 등에 의해 생물체에 고정되며, 생물체의 구성성분인 단백질 등이 분해하면서 아미노산, 유기질소의 형태에서 다시 질산화 반응에 의한 무기질소(암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소)의 형태로 존재하며, 탈질 반응에 따라 다시 질소(N2)의 형태로 대기 중에 순환된다.

원래 이 활동은 6면체 주사위를  가지고 활동하도록 고안되었습니다. 주사위가 가리키는 질소 저장소를 따라 질소 순환(Nitrogen cycle)을 합니다. 그러나 앱을 통해서 하는 경우에는 더 자세히 세분화할 수 있지만 여기서는 기존 주사위 방식을 따르기로 합니다.

 

지구상의 질소는 대기 중에 있습니다. 지구의 대기의 80%를 질소가 차지하고 있습니다. 때문에 모든 학생들은 대기에서부터 탄소 여행을 시작하게 됩니다. 그러면 무작위(Random) 번호에 따라 다음 저장소로 이동하기 버튼을 누르면 자동적으로 다음 장소로 이동합니다. 매 질소 저장소에 도착할 때마다 횟수가 +1씩 증가합니다. 같은 장소에서 다시 같은 장소로 갈 수도 있습니다.

 

충분히 질소 여행을 마쳤다면 Stop! 최종 결과 확인하기 버튼을 누릅니다. 그러면 지금까지 질소 여행을 했던 10곳의 저장소에 갔던 횟수가 나타날 것입니다.

결과 입력하기 버튼을 누르면 구글 양식(Form)이 나타나고 위 숫자에 따라 순서대로 입력한 후 제출을 누릅니다.

입력한 결과값은 아래와 같은 구글 스프레드시트를 통해 계산되고 종합되어 나타납니다.

각 반별로 입력한 자료가 나타나고 이후 여러개의 반의 값이 합산됩니다. 데이터가 많으면 많을수록 더 정확할 것입니다.

아래 표를 보면 각 질소 저장소에서의 화학비료(암모니아 대량 생산)사용 이전의 %와 화학비료(암모니아 대량 생산)사용 이후의 %가 나타나고, 맨 마지막에 이 %의 증감을 볼 수 있습니다.

맨 마지막의 %의 증감이 가장 중요합니다. 즉, 화학비료(암모니아 대량 생산)사용 이전과 화학비료(암모니아 대량 생산)사용 이후의 활동 결과 질소 저장소의 변화량입니다. 

이 표를 보면서 화학비료(암모니아 대량 생산)사용으로 인한 지구의 변화를 예측할 수 있습니다. 학생들에게 발표를 시켜보면 좋겠습니다.