環(huán)境科學(xué)工作室

陸蔚　翟立原

工作室概況

環(huán)境科學(xué)是一門立足于綜合角度，研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境演化規(guī)律之間相互作用關(guān)系，探求人類社會與環(huán)境協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展途徑與方法的科學(xué)。其學(xué)科構(gòu)成涵蓋了大氣科學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)、地球科學(xué)等自然科學(xué)領(lǐng)域和資源管理與保護、人口統(tǒng)計學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、政治學(xué)、倫理學(xué)等社會科學(xué)領(lǐng)域。

環(huán)境科學(xué)工作室則是以青少年為對象，以環(huán)境科學(xué)教師或科技輔導(dǎo)員為指導(dǎo)者，利用工作室配置的專業(yè)儀器設(shè)施和實驗條件，為青少年提供獲取與生活緊密聯(lián)系的環(huán)境科學(xué)知識、技能和相關(guān)科學(xué)方法，培養(yǎng)他們創(chuàng)新精神和實踐能力，提升其環(huán)境保護意識和對環(huán)境科學(xué)興趣的專項活動場所。

活動目標

使青少年了解與環(huán)境科學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識、基本實驗技能和科學(xué)方法，通過參與在環(huán)境科學(xué)工作室內(nèi)外開展的觀察、調(diào)查、實驗、討論等活動，運用環(huán)境科學(xué)相關(guān)概念及原理，分析身邊常見的環(huán)境問題，并能夠提出自己的看法。同時在參與上述工作室活動中，鼓勵青少年發(fā)揮自主探究精神，激發(fā)他們對環(huán)境科學(xué)的興趣，提升其環(huán)境保護意識和行動能力。

場地設(shè)施條件

◇場地條件

環(huán)境科學(xué)實驗室，使用面積為80平方米的固定活動場所，采光好，配備桌椅，設(shè)有實驗器材存放柜，有排風(fēng)口、水電接口、水槽、下水道等設(shè)施。

◇設(shè)施條件（30萬元）

基礎(chǔ)設(shè)施：計算機、投影儀及投影屏幕、可擦可移動書寫白板、教師實驗桌椅、音響、打印機。

實驗儀器：精密分析天平、旋渦混合器、高壓滅菌器、恒溫培養(yǎng)箱、干燥箱、電磁爐、鍋、榨汁機、紫外分光光度計。

實驗設(shè)施：實驗桌椅、采水瓶、便攜pH計、溫度計、渾濁度比色卡、便攜式電子天平、移液器、鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈、試管架、試管、滴管、藥匙、燒杯、錐形瓶、剪刀、鑷子、毛筆、吹風(fēng)機、塑料盒、水槽、石英砂、黃砂、活性炭、塑料瓶、棉花、紗布。

輔助設(shè)施：無線網(wǎng)絡(luò)、滅火器、沙桶、窗簾、清潔工具（掃帚、拖把等）。

◇人員配備條件

配備1名具有一定管理經(jīng)驗的專（兼）職管理人員和1名專（兼）職環(huán)境科學(xué)教師或科技輔導(dǎo)員，建立3人以上的科技輔導(dǎo)員志愿者隊伍。

容納青少年數(shù)量

可同時容納15～20名青少年參與工作室活動。

開放時間

每月不少于16天。

活動內(nèi)容

◇了解環(huán)境科學(xué)知識和環(huán)境問題成因。主要包括：了解環(huán)境與人類問的相互關(guān)系，知曉環(huán)境對人類生活的重要意義，分析身邊的某些環(huán)境現(xiàn)象，理解全球性的環(huán)境問題及其成因，從而培養(yǎng)青少年對環(huán)境問題的關(guān)注度，提升其環(huán)境保護意識等。

◇初步掌握環(huán)境科學(xué)實驗操作技能和方法。主要包括：了解與環(huán)境科學(xué)相關(guān)的常見實驗，掌握或強化基本實驗基本技能，學(xué)會基本的水質(zhì)檢測（如水的渾濁度、溫度、pH值、余氯、溶解氧等）、噪聲檢測、空氣質(zhì)量檢測、食品相關(guān)要素檢測等的方法。

◇青少年創(chuàng)新課題的研究?；谏钪邪l(fā)現(xiàn)的環(huán)境問題，嘗試用環(huán)境科學(xué)工作室的實驗設(shè)施，依據(jù)相關(guān)科學(xué)方法開展探究。

活動形式

培訓(xùn)、競賽、個人或小組探究和實驗等。

工作室典型活動案例

活動名稱

蔬菜清洗前后的農(nóng)藥殘留檢測

活動目標

（1）通過學(xué)習(xí)文獻資料，使青少年初步了解常見農(nóng)藥知識。

（2）通過小組實驗，在使用農(nóng)藥殘留速測卡片檢測蔬菜中農(nóng)藥殘留的過程中，促進青少年了解常用科學(xué)檢測方法，掌握相關(guān)基本實驗技能。

（3）通過對蔬菜樣本進行農(nóng)藥殘留檢測，讓青少年感悟食品安全的重要性，培養(yǎng)其應(yīng)用環(huán)境科學(xué)知識解決日常生活問題的能力。

活動時長

約120分鐘。

活動人數(shù)

初中或高中青少年20人。

活動材料

便攜式電子天平5個，恒溫培養(yǎng)箱，錐形瓶20個，滴管20根，10mL量筒5個，10mL燒杯20個，200mL燒杯5個，農(nóng)藥殘留速測卡片100片，實驗用蔬菜（青菜）20份。

活動過程

1.蔬菜種植常用農(nóng)藥及快速檢測介紹

（1）有機磷類農(nóng)藥 主要包括樂果、馬拉硫磷、對硫磷等。有機磷揮發(fā)性強，進人生物體內(nèi)易被酶分解，故不污染環(huán)境，在食物中殘留時間也短。食用殘留過量有機磷農(nóng)藥的農(nóng)產(chǎn)品，可能發(fā)生肌肉震顫、痙攣、血壓升高、心跳加快等急性中毒癥狀，甚至昏迷死亡。

（2）氨基甲酸酯類農(nóng)藥 主要包括滅多威、克百威、涕滅威等。食用殘留這類農(nóng)藥較多的農(nóng)產(chǎn)品，會產(chǎn)生和有機磷中毒大致相同的癥狀，但因其毒性較輕，一般幾小時就能自行恢復(fù)。

（3）擬除蟲菊酯類農(nóng)藥 主要包括聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、氧氯氰菊酯等。這類農(nóng)藥對人體毒性較低，但仍有蓄積性，中毒表現(xiàn)癥狀為神經(jīng)系統(tǒng)紊亂癥狀和皮膚刺激癥狀等。

（4）農(nóng)藥殘留速測卡片 該卡片系用對農(nóng)藥高度敏感的膽堿酯酶和顯色劑做成的酶試紙，可以快速檢測蔬菜中有機磷和氦基甲酸酯這兩類用量較大的農(nóng)藥殘留情況。

2.蔬菜清洗前后農(nóng)藥殘留檢測實驗

（1）材料準備 ①選取有代表性的青菜樣品（圖2），將其菜葉剪成1cm×1cm的正方形碎片備用。②設(shè)計實驗活動卡（表1）。

（2）實驗步驟 ①利用托盤天平分別稱取3份各5g的青菜樣品，分別采取不同的清洗方式進行處理：1份不做任何清洗處理；1份在流動的自來水下淋洗5分鐘；1份取清水浸泡20分鐘。②將清洗處理后的青菜樣品放人對應(yīng)錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，振搖50次，靜置2分鐘，用滴管吸取上層清液備用。③取1片農(nóng)藥殘留速測卡片，在其白色藥片上滴3滴上一步驟中提取出的清液，并將其置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中，靜置10分鐘進行預(yù)反應(yīng)。④將預(yù)反應(yīng)后的農(nóng)藥殘留速測卡片對折，用手捏緊保持3分鐘，使紅色藥片與白色藥片重合發(fā)生反應(yīng)。⑤觀察反應(yīng)后顏色變化情況，記錄實驗結(jié)果：變藍（×）記為正常；淺藍（O）記為有農(nóng)藥殘留，但濃度較低；不變藍（●）記為有農(nóng)藥殘留，且濃度較高。⑥做完上述3組平行實驗后，再取1份蒸餾水做實驗空白樣本對照。

3.實驗結(jié)果及分析

組織青少年完成實驗并觀察記錄實驗結(jié)果，并以小組形式進行交流，比較實驗所用青菜經(jīng)清洗前后不同的農(nóng)藥殘留情況，得出如何清洗蔬菜才能防止農(nóng)藥殘留的簡單方案。

在青少年小組實驗前，教師要進行前期實驗，以保證當(dāng)期青少年實驗的順利進行。教師實驗所用樣品與青少年一樣——均為菜場購買的青菜。

（1）教師前期實驗結(jié)果（表2）

（2）教師前期實驗結(jié)果分析教師前期實驗所選青菜大部分未檢出農(nóng)藥殘留，僅個別檢出微量農(nóng)藥殘留，基本可認為其相對較為安全；經(jīng)清水淋洗5分鐘后青菜的農(nóng)藥殘留檢出率降低，可認為清水淋洗的方式能夠減弱農(nóng)藥殘留；經(jīng)清水浸泡20分鐘后青菜的農(nóng)藥殘留檢出率為0，可認為清水浸泡的方式能夠有效去除青菜上殘留的農(nóng)藥。

農(nóng)藥殘留速測卡片誤差分析：該卡片對農(nóng)藥較為敏感，反應(yīng)時間長短、室溫等因素都有可能對卡片呈現(xiàn)的顏色產(chǎn)生影響，故農(nóng)藥殘留速測卡片檢測結(jié)果只能作為家庭或?qū)嶒炇乙伤茊栴}蔬菜的初篩，其檢查結(jié)果不具法律效應(yīng)，不能作為正式測量依據(jù)。

4.拓展實驗

探究不同蔬菜品種清洗前后其農(nóng)藥殘留情況的差異。

安全注意事項

（1）使用玻璃實驗材料時要小心輕放，避免打碎打翻。

（2）恒溫培養(yǎng)箱需要在教師或科技輔導(dǎo)員指導(dǎo)下使用，避免碰撞或燙傷等。