研究性学习一例———北京市空气中二氧化硫含

    摘要：使中学生能灵活运用所学的知识1直就是教育工作者所关注的问题。本文是引导学生利用所学的知识解决生活中问题的1个尝试。在高1学习了SO₂的性质以后,引导学生对北京市空气中SO₂含量进行测定并对影响其含量大小的因素做了调查分析。希望以此激发学生对学习的兴趣并使他们从小就关注人类自己的居住环境。 1、课题的提出 随着社会的发展和进步,人类的居住环境受到广泛的关注,环境污染的治理也就成了人们改善生活质量、实施可持续发展策略的重要课题。而如何让中学生利用自己所学的知识解决和发现生活中的问题,倡导“学而知之、知而能用”的素质教育应该是中学教师的1个基本任务[1]。 在高1学习了SO₂的性质以后,结合平时了解的空气质量日报,很多同学对SO₂的污染问题产生了浓厚的兴趣。为了鼓励学生关注、了解、参与环境保护,我们成立了1个研究小组,利用大家非常熟悉的SO₂的1种性质———漂白性[2],对北京市空气中SO₂含量进行测定并对影响含量大小的因素做了分析。 我们将这次研究定位为半定量实验,从而使我们避开了利用精密仪器进行研究,让这次研究更适合中学生进行。 2、设计实验方案 目的:了解北京市空气质量状况,调查SO₂污染的源头,分析影响空气中SO₂含量的因素,为减轻空气中SO₂含量提出自己的建议与设想。 仪器:1次性注射器 药品:1定浓度的品红 原理:SO₂的漂白性人员安排:高1学生,1共20人,分成5组,每小组选组长1名,主要负责成员间的联系,外出的安全工作,组织实验的进行以及组内工作的分配等等。 地点安排: 第1组:公园 第2组:居民生活区 第3组:工厂生产区 第4组:商业区 第5组:交通枢纽地段 2.1　实验过程 (1)相关文献调研 了解空气中主要污染物是什么,其中SO₂对人体有哪些危害。调查环保局提供的北京市日平均数据,以利于和我们的结果进行比较。 (2)实验具体实施 品红溶液的配制:称取品红固体0.5g,加入蒸馏水1000mL,配成品红溶液。 溶液的保存:洗净1些医用针剂瓶,将配制好的品红溶液装入瓶中,密封保存 SO₂浓度的测定:实验人员到达实验地点后,用1次性医用注射器取出品红溶液0.5mL,将活塞拉至针管的3mL处,然后将活塞缓缓推至针管顶部(建议保持频率:30次/min) 记录:品红褪色的时间;推动活塞的频率;当天气温、风速、天气状况、气压;空气质量日报中SO₂的API值。 (3)可能影响因素分析 决定空气中SO₂含量因素的分析 调查实验地点周边地区产生SO₂的具体情况 调查北京市各区SO₂的源头 影响空气中SO₂含量因素的分析 风速的影响 雨的影响 地点的影响 2.2　数据预测及相应建议 (1)绘制空气中SO₂含量变化曲线(实验结果)及空气中SO₂含量变化曲线(空气质量日报提供的SO₂API值)将2条曲线进行对比,分析实验结果,提出实验改进方案。 (2)设计2组对比实验,分析天气(主要是风速及雨)对空气中SO₂含量的影响。 (3)对北京市空气中SO₂污染提出治理方案。 3、实施结果与分析 文中所有结果均用使品红溶液褪色时针筒活塞推拉的次数来表达。次数越多,SO₂含量越低。为了便于和环保局提供的SO₂API值比较,我们对活塞推拉次数求取倒数。从而使得我们的数据和环保局的数据趋势上可比(由于是半定量实验,所以只能对结果的趋势进行对比,具体的数值不具可比性)。 3.1　结果展示 (1)同学们把不同区域所测的SO₂含量平均结果进行了对比,结果见图1。 (2)同学们还把所测的日平均结果和环保局的结果进行了对比,结果见图2~图4 图3　环保局数据和我们所测的公园居民区日平均数据的比较 (3)同学们还考虑天气的影响,做了2组对比实验,结果见表1~表2 3.2　分析讨论 从图1可以看出,工厂、交通枢纽组SO₂含量最大,原因主要是燃煤、燃油、汽车尾气所致。公园、居民区组SO₂含量最小,原因主要是绿化很好,楼房隔离了道路和厂区。商业区组SO₂含量中等,原因主要是小型燃煤、燃油、汽车尾气所致。 从图2~图4可以看出,公园居民区和商业区的曲线趋势和环保局提供数据的趋势最为接近。工厂、交通枢纽的数据也基本吻合,但局部趋势出现异常。造成原因很多,比如人为误差,环境极端的好坏等等。而公园居民区和商业区符合较好的原因是环保局数据采用了当日全市平均值,而这些地区更符合全市平均水平。 同学们对各类工业源SO₂排放量分布做了调查,结果如下:(1)民用灶具12%;(2)工业窑炉11%;(3)工业锅炉34%;(4)电站锅炉35%;(5)其他8%。 从表1、表2的对比实验结果,同学们发现天气对SO₂含量有较大影响。表1可以看出雨前SO₂浓度大,雨后SO₂浓度小。原因可能是雨前气压低,雨后空气清新,并且水可以和SO₂反应。表2可以看出风速越快,浓度越小。原因可能是风速大,有利于空气流通,污染物扩散,所以SO₂浓度低。 3.3建议 同学们通过调查过去几年北京市的SO₂年平均含量数据发现:从1998年到2002年SO₂含量从0.120mg/m3降到0.067mg/m3,减少了44.2%。说明这几年的治理成绩还是可喜的。 为了有效防治SO₂等的污染,改善大气环境质量。同学们认为1要改变燃料构成,推广使用天然气及优质煤;2要继续发展集中供热;3要大力推广节能、脱硫及高效除尘措施。大家还利用所学的知识提出了2个SO₂污染处理的方案。 方案1: SO₂+2NH₃+H₂O (NH₄)₂SO₃ (NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O 2NH₄HSO₃ 方案2:钙基固硫 SO₂+CaO CaSO₃2CaSO₃+O₂2CaSO₄ 4、尾声 实验的结果还是令人满意的。研究课题结束以后,同学们和我们的心情就像1个学生描述的那样“学以致用的感觉真的是非常好”。我们把这次研究过程整理出来,只是想起1种抛砖引玉的作用。素质教育已经提出了很多年,研究性学习也提出了很多年,但是它们仍就是1个值得讨论研究的问题,需要我们教育工作者不断思考……。 参考文献： [1]　刘知新主编.化学教学论.第2版,北京:高等教育出版社,1997 [2]　李巧利.中学化学教学参考,2004,(1-2):74-75 附:背景知识　摘自:http://www.bjepb.gov.cn API(Air Pollution Index的英文缩写)是空气污染指数,我国城市空气质量日报API分级标准见表3、表4。

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