师:同学们,大家好!今天我们一起来学习初中生物学七年级下册第四单元第七章第二节“探究环境污染对生物的影响”。第一课时我们了解到,人类对生物圈的影响远超其他生物,如今人类活动导致的环境污染问题愈发严重,已引起社会广泛关注。2021年8月,科威特全球最大的废弃轮胎垃圾场发生火灾,这场火灾会带来哪些危害呢?我们通过一个视频来了解一下。
(播放视频)
师:5200万条废弃轮胎燃烧后会造成什么可怕后果?全球生态环境会迎来灾难吗?又会对人类身体健康造成什么危害呢?在科威特,有一个废弃轮胎垃圾场发生火灾,现场浓烟滚滚,黑烟遮天蔽日。这里是全球最大的废弃轮胎垃圾场,占地面积达60万平方米,堆放着约5200万条废弃轮胎。而且这里地处沙漠地区,气候炎热干燥,短时间内扑灭大火难度很大。如果大火难以控制,如此多的废弃轮胎燃烧,就可能造成全球性生态灾难。
我们都知道,轮胎主要成分是橡胶,尤其是人工橡胶,在轮胎生产过程中会加入一些化学物质,其中硫的添加量达10%以上。当这些废弃轮胎燃烧时,会释放大量有害气体和致癌化合物,比如硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、多环芳烃和二恶英等。一旦这些气体大量积聚,会加重大气污染,加快全球气候变暖速度,还极易造成酸雨,给生物带来严重危害,甚至导致物种灭绝。同时,像多环芳烃和二恶英这类致癌物质,会对人体健康产生很大影响。
废弃轮胎燃烧会释放大量有害气体,严重时可能导致全球生态灾难,尤其容易造成酸雨,给生物带来严重危害。我们常说“春雨潇潇,滋润万物”,唐代大诗人杜甫在《春夜喜雨》中写道:“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。”那酸雨为什么会带来危害呢?我们通过一个视频来了解一下酸雨。
(播放视频)
师:酸雨能让粮食减产,造成饥荒,是阻碍农业发展的元凶之一;它能腐蚀建筑,毁坏文物,在历史长河中留下罪恶印记;它能降低孩子免疫力,还能引发呼吸道疾病,是人类难以察觉的“冷血杀手”。对于酸雨,中学课本提到过,它的概念是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。酸雨虽是自然灾害的一种,但常不被我们重视,因为它的危害不像火山爆发、地震、海啸那样,能在短时间内造成极强破坏力,它更像一位精通布局的“冷血杀手”,在不知不觉中破坏生态环境和人类健康。世界有三大酸雨区:西欧、北美和我国。不仅如此,我国强酸雨区面积是世界最大的,长江以南地区更是成为全球强酸雨中心。这位看似离我们很远的“杀手”,其实就在我们身边。看到这里,有同学可能想问,我国的酸雨到底是怎么形成的?这就得从酸雨的两种类型说起。酸雨主要有两种类型,一种是硝酸雨,另一种是硫酸雨。在我国主要是以硫酸雨为主,而硫酸雨形成的根本原因是二氧化硫气体大量排放。二氧化硫在空气中经过氧化、水解,最终形成硫酸液体颗粒,伴随着降雨、降雪等形式重回大地,形成酸雨这种自然灾害。自然因素中,森林火灾、火山喷发等自然灾害也会产生大量二氧化硫气体,但这些不是天天发生。我国成为酸雨重灾区,主要还是日常活动导致。
我国是用煤大国,早些年很多家庭都烧煤,现在随着天然气普及,烧煤现象有所缓解,但在火力发电、集中供暖等方面,煤炭使用量依然居高不下。除了燃烧煤炭,另一个重要原因就是汽车尾气。传统汽车动力能源是汽油,汽油是石油提炼后的化工产物,在燃烧过程中会产生很多有害气体,其中就包含二氧化硫。我国是人口大国,随着经济发展,人们生活水平不断提高,小汽车已不再是奢侈品,开车出行成为很多家庭常态。大量尾气排放不仅增加温室效应,还会让酸雨这个“冷血杀手”离我们越来越近。
什么是酸雨呢?正常雨水pH不小于5.6,我们把pH小于5.6的雨水称为酸雨。pH表示溶液酸碱度,常温下范围在0 - 14之间,pH等于7,溶液呈中性;pH小于7,溶液呈酸性。简单说,酸雨就是酸性较强的雨水。酸雨是怎样形成的呢?酸雨主要是人为向大气中排放大量酸性物质造成的,比如燃烧含硫量较高的煤,汽车排放的尾气中含有大量二氧化硫以及氮的氧化物。这些物质在空气中遇到水蒸气就会形成酸雨,所以酸雨中所含酸性物质主要是硫酸和硝酸。在我国长江流域以南地区,酸雨较多,且有酸雨区连成片的趋势,已引起人们密切关注。酸雨真的对生物有不利影响吗?如何设计实验探究酸雨对生物的影响呢?我们可以通过模拟实验来探究。例如,用食醋和清水按一定比例混合配置模拟酸雨,通过测定酸雨条件下种子的发芽率,作为判断酸雨是否对植物有影响的指标。这个实验我们提出的问题是:酸雨对种子的发芽率有不利影响吗?针对这个问题,大家怎么想?有同学做出假设:酸雨会降低种子的发芽率,这个假设成立吗?现在需要我们通过实验来探究,如何设计对照实验,如何制定实验计划呢?是否需要设置对照实验?如果需要,应当怎么设计?同学们可以暂停视频思考,并写出自己的设计方案。
(学生思考、设计方案)
师:一位同学是这样设计的。他用配置的pH为4的酸雨溶液作为实验组,用等量的pH约为7的清水作为对照组,来探究它们对绿豆种子发芽率的影响。为控制单一变量,实验组和对照组用的种子在种类、数量、大小以及其他影响种子发芽率的外界条件均保持相同。完成本实验所需器材有:配置好的模拟酸雨、清水、绿豆种子、培养皿、试剂瓶、玻璃棒、纱布、pH试纸和比色卡。如何配置实验所需的酸雨呢?将食醋和清水混合,用玻璃棒搅拌,不时用pH试纸检测,配制出pH为4的酸雨溶液。
配置好酸雨溶液后,开始设置对照实验。首先准备两个培养皿,标上序号1、2,在1号中放入30粒绿豆种子,滴加酸雨作为实验组;在2号培养皿中也放入30粒绿豆种子,滴加清水作为对照组,并将两组培养皿置于温度适宜的相同环境中培养。然后定时给种子“下雨”,每天定时用滴管取酸雨滴加在实验组培养皿的种子上,同时向对照组的培养皿中滴加等量清水。
设计表格,每天观察种子萌发情况,并如实记录实验数据。该同学实验组中30粒绿豆种子最终发芽数为0,对照组中30粒种子最终发芽了24粒。计算不同装置中种子的发芽率,可得滴加酸雨的实验组中种子发芽率为0%,滴加清水的对照组种子发芽率为80%。通过这个实验结果,同学得出结论:酸雨对种子萌发有不利影响,酸雨会明显降低种子的发芽率。针对这个实验,有同学提出几个问题,大家一起来交流一下。这位同学只做了一组实验,其结果可靠吗?要怎么做实验结果才更可靠呢?为增加实验结果可靠性,减少实验误差,可以多组实验重复进行。例如,在设计实验组和对照组时,我们可以准备6个培养皿。其中3个作为实验组,各放入30粒种子;另外3个作为对照组,也各放入30粒种子。完善后的实验更具可靠性,我们通过一个视频来看看老师是如何完成的。
