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【枫叶特色的中方魅力课堂系列 报道三】---《枫叶水质调查》

发布时间:2017-09-18 12:35:10           责任编辑:管理员           点击次数:4654

《枫叶水质调查》教学案例 

武汉枫叶高中校区地理教师    陆婷

 

【教学目的】

1、通过对校园地表水(枫叶小池塘)的水质监测,以掌握校园内的水环境质量现状,并判断水环境质量是否符合国家有关环境标准的要求。

2、通过水环境监测实验,进一步巩固课本所学知识,深入了解水环境监测中各环境污染因子的采样与分析方法、数据处理等方法与技能。

3、 培养实践操作技能、综合分析问题能力和团队协作能力。

【教学方法】

1、ppt展示

2、学生户外采样测量

【教学过程】

一、教师讲解

1、调查背景和目的

我国水污染一直在持续恶化,七大水系,主要湖泊,近海海域及部分地区地下水污染严重,流经城市的河流水质90%以上不符合饮用水源标准,75%的湖泊水域富营养化,长江、黄河的污染也到了非治理不可的程度,从目前全国水环境状况看,水污染尚未得到有效控制,总磷、总氮、化学排量和高锰酸钾等污染指标居高不下,城市地下水50%受到严重污染。

那么,我们枫叶校园中的水体质量又如何呢?今天我们就要亲自动手,通过实验测试和采访调查,了解我们枫叶校园中的最大水体——枫叶小池塘的水质状况。

2、水环境监测项目
    结合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),水质监测项目为水质常规项目中的pHCOD(化学需氧量)。

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化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand),是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重。

3、采样方法

采样点和路线如右图所示。

采样前用被采集的水样将采样瓶润洗2~3次。采样时避免激烈搅动水体和漂浮物进入采样瓶;水充满后迅速取出水面。

水样存放过程中,由于吸附、沉淀、氧化还原、微生物作用等,样品的成分可能发生变化,采集的水样应迅速分析测试。

4、水样分析

①测pH值——pH试纸比色法

用玻棒蘸一点水样到试纸上,然后根据试纸的颜色变化并对照比色卡得到水样的pH值。

②测COD——高锰酸钾法(简易试剂测试比色法)


简易水质离子测试包是利用一支长度约7公分,外径1公分的PE塑料制封闭性试管,内部装填了一次测定需要用量的调制试药。使用时先将试管前端的预埋线拉出,再吸入欲测定的液体样本,待水溶液与试药反应变色后,于指定时间内比对标准色卡,判断其浓度值。 

5、安全警告

采集水样时注意安全!

COD的试剂为碱性高锰酸碱,具有腐蚀性危险,避免皮肤接触!

妥善保管实验器材!损坏须赔偿!器材需洗净后回收!

二、分组采样测试分析

1、学生分组进行水样采集

发放实验器材(每组):矿泉水瓶(自备)、玻棒1根、pH试纸、100ml烧杯1个、测COD试剂管1个、橡胶手套1只。

2、水样分析和数据处理

 

pH

COD(mg/L)

水样值

 

 

三、分组讨论,水质评价

根据监测结果,对照地表水环境质量标准,对校园水体进行评价,判断水质属于几类。推断枫叶小池塘污染物的来源,并向学校提出可行的改进建议。

 

【教学总结】

这节课是我本学期新开发的一节活动实践课。其实很早就想上这么一节课,让学生调查一下枫叶校园内各处水质状况。但之前几个学期这个计划都因为学校设备和器材有限而不幸夭折。这个学期我坚持尝试,终于达成所愿,为枫叶地理实践活动课添砖加瓦。下面我将就本课程开发过程中遇到困难、突发状况、惊喜和反思做重点介绍:

一、课前准备遇到的重重困难

1、测哪种水?

枫叶校园内水体众多,有教学楼内的直饮水、自来水和实验污水,有食堂污水和寝室楼的生活污水,有万庆广场的喷泉景观水,还有枫叶小池塘里的水。不同的水体质量对应着不同的国家标准。例如直饮水需符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),这个标准中常规指标就需要检测水中的4种微生物、15种毒理指标、16种化学指标和2种放射性指标,还不包括另外一些非常规指标,并且常规指标中的每一项检测的值都非常低,这对测试仪器的要求很高,当然购买仪器的费用更高。就拿测定汞这种元素的仪器原子荧光光谱仪来说,一台像样的仪器至少要上百万,一般高校和科研院所才配备得起。基于直饮水检测指标更多要求更高,所以不可能在校园中实现测量。另外考虑到生活、实验、食堂污水的取样时间、过程会遇到各种困难,于是最后决定了我们的调查对象是枫叶小池塘。

2、测哪些指标?

选定了枫叶小池塘作为调查对象后,接下来我们就要确定调查哪些水质指标了。枫叶小池塘的水质对应的是《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。该标准需要测试的项目共24项,如下:

 

水质监测的项目还是太多而且不可能实现。于是只能退而求其次,挑选几个指标进行监测。经过实验室金波老师的提点(这里要大力感谢金波老师的提出的idea和帮助)和自己对这些检测项目方法的逐个研究,最后确定了我们的监测指标是:pH值和COD(化学需氧量)。

3、需要准备哪些器材和试剂?

pH的器材很简单,玻棒、pH试纸和小烧杯即可。

关键是如何测COD。比较常规和准确的测量方法是分光光度法。老问题又来了:仪器昂贵、测试方法复杂。在金波老师的建议下,我们最后采用的方法是简易试剂测试比色法,在网上购买了日本KYORITSU共立WAK-COD (H)型水质离子测试包。这里我要感谢汪校长的大力支持以及总务处采购的高效率。

4、如何采样?

确定好测试项目和方法之后,我们接下来面临的一个问题就是如何采样。对于水样的采集,布点、采样时间、频率、采样器、盛水器、采样量、水样的保存、预处理等等都有科学的规范。我们的调查对象是枫叶小池塘,经过几次实地踏勘,考虑到地理课程安排的实际情况,我们决定简化采样过程。选择了一处靠近枫叶小学宿舍楼的采样点(亦是枫叶海拔最低点),让学生用一个空的矿泉水瓶作为采样瓶进行采样,润洗过后,采集水样,当场分析。

5、枫叶自来水和污水管网及小池塘水质背景调查 

既然让学生调查枫叶小池塘,那么作为教师当然要事先对枫叶小池塘甚至整个枫叶校园的自来水和污水管网做一个背景调查。于是,我专程去采访了总务处的官本雄老师。感谢官老师的耐心倾听和回答,让我对枫叶小池塘的形成、发展和现状有了一个大体的掌握。

6、面临风险——安全问题

这节课要圆满完成,还有一个重点要强调,那就是安全问题!于是我在教室里就跟学生严正要求,注意以下安全:

①采集水样时注意安全!(每组轮流采样,采样时务必团队协作,互相牵手拉扶,并需派一位组员拿一长棍立于一旁,以防不测。)

②测COD的试剂为碱性高锰酸碱,具有腐蚀性危险,避免皮肤接触!

③实验器材(每组):矿泉水瓶(自备)、玻棒1根、pH试纸、100ml烧杯1个、测COD试剂管1个、橡胶手套1只——妥善保管使用!损坏须赔偿!器材需洗净后归还!

 

二、课程进行的突发状况和惊喜

课程总是随着遇到的各种突发状况而不断改进不断优化的。

第一节课上下来,学生状态非常好,较好地完成了样品的采集和测试,并能分工合作,在最后学生完成报告阶段,恰逢老师下楼吃饭,我灵机一动,课堂时间还有盈余,何不让学生采访一下学校领导老师,了解一下枫叶小池塘的前世今生。于是,我立即给学生下达采访任务,鼓励学生大胆上前,采访各中加方老师。最后,每个班的采访效果都让我惊喜连连。10-12班周子溢采访了加方校长,10-6班钟洵采访了袁校长并录音,被采访的还有汪校长、余校长、彭蕾主任、周凯老师、杨雪老师等老师。学生结合采访所获信息和自己所测所查更好地完成了枫叶水质调查报告。

从学生提交的枫叶水质调查报告来看,学生基本上根据自己所测正确做出了水质判断,并能总结枫叶小池塘的水体状况和污染物来源,很多小组向学校提出了切实可行的改进建议。如:10-6班方楚涵、边晨琪、杜文婷、岳振宇、朱海建议:“在小池塘边设立安全栅、绿化带、近水台(方便垂钓)。”10-6班钟洵、张萱怡、蔡逸杉、殷明、唐芷晴组建议“1、利用领事课加强学生保护校园环境意识。2、定期打捞垃圾。3、清淤。随着时间的推移,枫叶湖水的质量会越来越差。希望我们的建议,能引起更多人的关注,水体能够更清洁!”10-12班周子溢、游天舟、周睿铃、韩锐、黄紫薇组建议:“建立新的排水系统或把枫叶湖与汤逊湖连通,使枫叶湖“活”过来。”

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三、不足和反思

①课前准备还是不充分。购买的COD试剂测试区间值偏大——测量范围(mg/L):0, 30, 60, 120, 200, ≥250,而地表水质量标准中最差的V类水,COD值也才40 mg/L,从学生的测试结果看来,的确枫叶小池塘的COD值不高,大部分小组的试剂都没有变色反应,实验效果不明显。故此,老师应提前试验。下次购买试剂应做调整——0,5,10,13,20,50,100 mg/L 。

②课后总结很重要。教师自己很清楚:这次的调查实践不能客观正确地反映枫叶小池塘的水质状况(受限仪器、只两个测试指标、采样点位置数量、误差不全面等等),但是学生不明白,所以课后一定要做小结强调:我们这堂课的教学目标和局限,让学生知道,我们这节课是让学生通过自己动手实践以及采访询问等方式调查了解枫叶小池塘的水质概况,通过水环境监测实验,初步了解水环境监测中各环境污染因子的采样与分析方法、数据处理等方法与技能,更重要的是培养实践操作技能、综合分析问题能力和团队协作能力。

 

2015.1.13