成瑤

一、背景分析

高中階段對于污染物給環(huán)境帶來的影響的實(shí)踐性學(xué)習(xí)，由于教學(xué)課時(shí)安排的限制以及實(shí)驗(yàn)條件的局限性，還需要調(diào)查走訪及進(jìn)行連續(xù)的實(shí)驗(yàn)分析，所以本實(shí)踐探究選擇在假期實(shí)施。

人類活動對自然環(huán)境的影響在生物教材中也被多次提及，滬版第三冊就有一節(jié)專門針對水質(zhì)污染影響的實(shí)驗(yàn)——“水質(zhì)污染對生物的影響”，但實(shí)驗(yàn)中的污染物種類的選擇對于現(xiàn)今學(xué)生的生活和眼界來說已經(jīng)缺乏新意與吸引力，期中污染物的檢測標(biāo)準(zhǔn)及量化指標(biāo)也并未提及，而這些恰恰是有心環(huán)保的學(xué)生所迫切想要了解的知識。所以為了滿足學(xué)生對環(huán)保知識的渴求和動手能力的同步提升，以生物學(xué)核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依托，由書本實(shí)驗(yàn)引申出本次教學(xué)實(shí)踐探索，希望通過調(diào)查和研究提高學(xué)生實(shí)踐探索能力的同時(shí)也為改善目前餐飲業(yè)的污染狀況獻(xiàn)出一己之力。

二、確定目標(biāo)

為了人類自身的可持續(xù)性發(fā)展和長久福祉，保護(hù)環(huán)境迫在眉睫，旨在通過實(shí)踐幫助學(xué)生增加環(huán)境污染對生物影響的感性認(rèn)識，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的使命感鍛煉培養(yǎng)生物實(shí)驗(yàn)技能，提高對比分析整合數(shù)據(jù)的能力。

1.科學(xué)探究 在教師指導(dǎo)下，通過分工合作確定走訪對象，制定實(shí)驗(yàn)步驟，挑選實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)檢測和數(shù)據(jù)整理與記錄。

2.科學(xué)思維 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得數(shù)據(jù)，加以提煉分析并完成相應(yīng)指標(biāo)比對，在相互交流的基礎(chǔ)上整理總結(jié)得出有否污染，污染物種類，及相應(yīng)污染物排放超標(biāo)與否。

3.環(huán)境觀念 生物與環(huán)境是統(tǒng)一的整體，結(jié)合穩(wěn)態(tài)與環(huán)境，體會和諧相處之道。

4.社會責(zé)任 通過問卷的設(shè)計(jì)與調(diào)查，數(shù)據(jù)的整合與處理，到后期改善方案的提出，使學(xué)生不僅具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，更能夠具有良好的自主發(fā)展能力和溝通能力。

三、研究過程

1.準(zhǔn)備階段 完成分組及相關(guān)調(diào)查問卷和實(shí)驗(yàn)表格的繪制。確定各組的調(diào)查區(qū)域，問卷調(diào)查對象，采樣的區(qū)域劃定及相關(guān)企業(yè)的溝通說明。

2.問卷調(diào)查與收集整理（問卷見下）

餐飲企業(yè)對周邊居民產(chǎn)生的影響調(diào)查（表1）

（1）請問您是否清楚目前餐飲企業(yè)所排放的污染物對環(huán)境有所破壞是否了解？

A非常清楚30% B知道一部分65% C完全不清楚2%

（2）在您的日常生活中，是否受到過住宅周邊餐飲企業(yè)對你生活與學(xué)習(xí)的影響

A有69% B沒有28%

（3）您覺得餐飲污染物中哪類污染物對生活學(xué)習(xí)影響較大（可多重選擇）

A泔腳81% B噪音75%

C油煙77% D沖洗或洗滌廢水84%

（4）您是否關(guān)心如何解決污染物對環(huán)境的影響這一問題

A關(guān)心89% B無所謂8%

（5）如有切實(shí)可行的解決方法，你會積極配合嗎？（或提出合理化建議）

A是88% B不會8%

3.BOD5（生化需氧量）的測定［1］依據(jù)：采用稀釋接種法。原理：生化需氧量是指在規(guī)定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質(zhì)，特別是分解有機(jī)物的生物化學(xué)過程所消耗的溶解氧。通常情況下是指水樣充滿完全密閉的溶解氧瓶中，在（20±1）℃的暗處培養(yǎng)5d±4h或（2＋5）d±4h［先在04℃的暗處培養(yǎng)2d，接著在（20±1）℃的暗處培養(yǎng)5d，即培養(yǎng)（2＋5）d］，分別測定培養(yǎng)前后水樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量濃度之差，計(jì)算每升樣品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示。儀器：培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)箱、測定溶解氧儀器、冰箱、稀釋容器。

4.COD（化學(xué)需氧量）的測定［2］依據(jù)：快速消解分光光度法。原理：在水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，在強(qiáng)酸介質(zhì)中，以硫酸銀作為催化劑，經(jīng)高溫消解后，用分光光度法測定COD值。儀器：分光光度計(jì)、加熱設(shè)備等。

四、調(diào)查、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

通過問卷調(diào)查，針對污染物的BOD5、COD取樣測量分析等，發(fā)現(xiàn)餐飲業(yè)對周圍環(huán)境造成的主要污染有：各類廢水、油煙、噪音、泔腳；并進(jìn)一步明確其污染物的排放對環(huán)境和人體健康的影響。

1.調(diào)查餐飲企業(yè)對周邊居民產(chǎn)生的影響 從回收的有效問卷中可以看出，表1中有近70%居民的生活受到過餐飲污染物的影響，其中廢水等幾項(xiàng)是較為主要的污染源。大部分居民對餐飲業(yè)污染物的影響有著清晰的認(rèn)識，但仍有不少居民對餐飲污染物的危害不夠清楚或完全不知道，但他們普遍表示會關(guān)注這方面的情況。在環(huán)保日益受重視的今天，努力提高公眾的環(huán)境意識已經(jīng)成為全社會的共識。環(huán)境意識是環(huán)境行為的決定因素，而環(huán)境行為對環(huán)境意識亦起了促進(jìn)和提高的作用。環(huán)境教育和宣傳作為提高公眾環(huán)境意識的主要途徑，應(yīng)該引起環(huán)保工作者足夠的重視。有關(guān)部門對環(huán)境教育的長期性要有充分的認(rèn)識；對社會不同的階層可采用不同的方式來宣傳教育，注重參與性；提倡環(huán)保從每個(gè)人做起，環(huán)境教育從小開始。由此可見，在解決污染問題的的同時(shí)，還必須提高人們的環(huán)境保護(hù)意識，切實(shí)做到“人人有責(zé)，人人受益”。

2.餐飲污染物BOD5、COD取樣測量分析 通過對區(qū)內(nèi)部分餐飲企業(yè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，取得餐飲企業(yè)的排污樣本，以廢水為主測定其COD、BOD5等指標(biāo)。餐飲業(yè)的廢水主要包括餐廳的飲食廢水、洗滌廢水及沖洗廢水等。利用周末走訪本區(qū)不同規(guī)模的餐飲服務(wù)單位，采集了其綜合水樣并對其進(jìn)行BOD5、COD的實(shí)驗(yàn)（具體數(shù)值的測定結(jié)果見表2）。

表2 多家餐飲企業(yè)廢水理化指標(biāo)測量結(jié)果

3.BOD5實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 通過餐飲服務(wù)業(yè)廢水排放的樣本（BOD5）采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明（從表二中可見）：污染物的超標(biāo)現(xiàn)象還十分嚴(yán)重，根據(jù)以上表格中生物需氧量（BOD5）發(fā)現(xiàn)其中含碳化合物等有機(jī)物的含量遠(yuǎn)超于國家標(biāo)準(zhǔn)（見表3）。這些被排放的廢水污染水域后，在水體中分解時(shí)要消耗大量溶解氧，從而破壞水體中氧的平衡，使水質(zhì)惡化，會導(dǎo)致魚類及其它水生生物因缺氧而死亡。

4.COD實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 根據(jù)表2數(shù)據(jù)反映出化學(xué)需氧量（COD）遠(yuǎn)超于國家標(biāo)準(zhǔn)（見表3）。說明廢水中受還原性物質(zhì)污染程度較重，這些還原性物質(zhì)包括有：亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。

表3 第二類污染物最高允許排放濃度（單位：mg／L）［3］（1998年1月1日后建設(shè)的單位）

五、污染防治建議

經(jīng)過分組討論，學(xué)生總結(jié)得出以下建議：

從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，要控制餐飲業(yè)的環(huán)境污染，可以適當(dāng)提高排污收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)。這些餐飲企業(yè)大多位于市中心，要求其有機(jī)廢水排放納入管線到達(dá)城市污水處理廠集中處理達(dá)標(biāo)后再排放，以發(fā)揮規(guī)模效益優(yōu)勢。因此，應(yīng)提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，利用強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)手段控制餐飲業(yè)的環(huán)境污染。同時(shí)要加強(qiáng)監(jiān)控力度，因轉(zhuǎn)變“三天打漁兩天曬網(wǎng)”的監(jiān)管方式，縮短監(jiān)管周期，并且采用不定期監(jiān)察的形式。

除了統(tǒng)一的硬性手段，還要大力加強(qiáng)宣傳力度，提高全社會的環(huán)保意識，這就需要得到各級領(lǐng)導(dǎo)的重視，發(fā)展經(jīng)濟(jì)不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)，應(yīng)做到統(tǒng)籌規(guī)劃，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

從技術(shù)角度考慮，飲食服務(wù)業(yè)應(yīng)限期改用清潔能源、提高氣化率、安裝高效、低噪音的脫排油煙機(jī)，以減少廢氣排放。對產(chǎn)生經(jīng)營性廢水的單位，廢水必須經(jīng)過處理后達(dá)標(biāo)排放。餐飲業(yè)廢水還可采用隔油池，經(jīng)隔油處理分離，過濾后排放。浮油應(yīng)回收利用，防止二次污染，真正做到可持續(xù)發(fā)展。

六、教學(xué)反思

在本次活動中，學(xué)生遵循生命科學(xué)探究的基本步驟，完成了從提出疑問、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、直至得出結(jié)論全過程。在交流討論等科學(xué)探究過程中，鍛煉了分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)合作能力。在查閱相關(guān)資料的過程中獲得了污染物監(jiān)測的相關(guān)知識和實(shí)驗(yàn)檢測技能，知悉了相關(guān)量化標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的針對性較強(qiáng)，所以需要學(xué)生從眾多資料中篩選出和本實(shí)驗(yàn)相關(guān)部分，在此過程中分析整合的能力也得到了較明顯的提升。所有的過程皆親歷親為，促使學(xué)生對餐飲污染的現(xiàn)狀有了更進(jìn)一步了解，更激發(fā)了學(xué)生對環(huán)境保護(hù)的緊迫感。

在本次試驗(yàn)中還有一些因素會影響到BOD5的測定結(jié)果，可以就此引導(dǎo)學(xué)生展開討論。在水樣的運(yùn)輸方面應(yīng)當(dāng)注意時(shí)效及采取適當(dāng)?shù)牡蜏乇４娲胧?，在選擇盛放水樣的容器時(shí)盡量選擇玻璃材質(zhì)并注意保證器皿的潔凈。對于稀釋水的要求也較為嚴(yán)格，這關(guān)系到實(shí)驗(yàn)測定的成敗，也是影響測定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素。還有樣品來源地的水溫也會通過影響溶解氧含量，而使最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差。學(xué)生在思考的同時(shí)分析解決問題的能力也就得到了極大地提升。

因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)教學(xué)面對的是高中學(xué)生又是初次嘗試所以對于實(shí)驗(yàn)測量的方法選擇方面不宜過多，只選取了BOD5和COD這兩個(gè)指標(biāo)檢測，日后可以考慮增加組別和增加測量項(xiàng)目如：氨氮、PH、懸浮物、電導(dǎo)率、陰離子表面活性劑、油類等，這樣有利于學(xué)生獲得較全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也更有利于后繼進(jìn)行全面地比較分析。

七、學(xué)生成果

學(xué)生劉劍等在以“餐飲業(yè)污染物對環(huán)境的影響”一文（獲得“第十九屆英特爾上海市青少年科技創(chuàng)新大賽”優(yōu)秀科技論文二等獎(jiǎng)和創(chuàng)造發(fā)明二等獎(jiǎng)。）基礎(chǔ)上利用自習(xí)和業(yè)余時(shí)間不僅撰寫了有關(guān)餐飲業(yè)污染物的調(diào)查報(bào)告，并提出進(jìn)一步的問題——泔腳對小白鼠生長的影響，通過分析實(shí)驗(yàn)中所記錄的數(shù)據(jù)，并加以整理比較最后設(shè)計(jì)了一組利用泔腳生產(chǎn)蛋白飼料的系統(tǒng)。