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花椒适合春天生长的植物在什么样的环境中生长?
第28届北京青少年科技创新大赛
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&&&&&&&&&&&&&&&环境科学
藻类生长和常用天然植物抑藻的探索
北京市第二实验小学(六年级七班) 魏瑶辉
辅导老师 闫莹莹 甄奕
&&&&最近一段时间,我经常看到、听到新闻里报道我国云南滇池、江苏太湖等地湖水因大量生成绿藻、蓝藻等藻类现象而使水质严重污染,对人们生活环境甚至饮用水造成严重威胁的报道。为此我想从了解藻类生长成因出发,利用一些日常生活中常见有防腐、杀菌作用的天然植物,对藻类无公害生物抑制作初步的探讨。
&&&&本文概括了目前国内外物理、化学、生物治藻的方法及优缺陷。经过两大实验--藻类的生成和藻类的抑制,得出结论什么条件最容易藻类生长;而具有杀菌作用的日常天然植物有抑制藻类生长的效果。并通过对几种抑藻天然植物的分析和讨论,得出了最优抑藻结果,产生本次研究的一项创新――花椒对藻类生成有较好的抑制作用。
&&&&同时本文又对花椒的抑藻成本进行了核算从而提出生物抑藻的延伸设想,以提高其经济效益和社会效益。当然,本文所提出的生物抑藻也会引发出一些新的问题,这需要更深入的研究。
[关键词]藻类生长生物抑制 花椒抑藻
[创新点]
&&&&1、设计了藻类生长和藻类抑制的相关实验;
&&&&2、利用日常生活中常见的,具有杀菌防腐作用的天然植物抑制藻类生长。
&&&&3、提出藻类生成前抑制其生长是藻类治理的关键,并进行了初步的探索,同时对抑藻进行了经济规划和设想。
&&&&走在颐和园的湖边,抬眼望去山上的景色真美呀!可把目光收回来,看看脚边的湖水,水中一团团绿色的藻类,活像一块块牛皮癣。联想到最近一段时间,经常看到、听到新闻里说我国云南滇池、江苏太湖等地湖水因大量生成绿藻、蓝藻等藻华现象而使水质严重污染,对人们生活环境甚至饮用水造成严重威胁的报道。了解到藻类在和人类争水源、争生存,因此国内外许多专家、学者辛勤探索不同的治藻方法,但至今治理藻类泛滥仍然是当今的热点、难点问题。
一、研究目的
&&&&1、了解生藻成因,明确研究方向
&&&&通过实验了解什么样的环境和条件最易水中藻类的生长。
&&&&2、挑选适合抑藻的天然植物,进行抑藻探究
&&&&通过实验寻找日常生活中哪几种有防腐、杀菌的天然植物对藻类的生长有抑制作用,探索对藻类生长的抑制方法。
&&&&3、提出生物抑藻的延伸设想
&&&&通过成本核算,探讨怎样抑制藻类既经济又实用。提高环境综合治理的社会效益和经济效益。
二、研究材料与方法
1、实验时间:2007年7月―12月。
2、实验地点:
&&&&(1)家里的阳台上;
&&&&(2)北京市西城区青少年科技馆环保组实验室;
&&&&(3)首都师范大学资源与环境学院实验室。
3、收集资料:
请教专业老师;
向专业人士借阅专业书籍;
通过报纸、网络收集相关的信息。
4、请教专家:
&&&&(1)请教原全国食品添加剂标准化技术委员会副主任,国家基本有机化工原料质量检测中心主任,全国食品化工部审查委员会副主任-- 徐金垒。
&&&&①关于天然植物抗氧化、灭菌性等作用问题。
&&&&②食品添加剂在日常生活中的积极作用。
&&&&③利用无公害天然生物治理环境污染的前景方向。
&&&&④环境治理的多重利用,提高经济效益的问题。
&&&&(2)请教原中石化北京化工研究院研究员―柳懿才关于几种常见天然植物的组成成份的各种作用。
&&&&(3)请教北京大学环境科学系吴为中教授关于藻类的品种,藻类的危害性,抑藻的生物方法。
&&&&(4)请教首都师范大学资源与环境学院杜桂森教授关于如何科学分析和观察水中藻类的数量。
5、实验材料和器具:
&&&&(1)、实验器具
玻璃培养皿
100毫升(带刻度)
SONYF- 828
Olympus显微镜
血球计数板
分光光度计
超净工作台
表一: 实验器具
(2)、实验材料
表二:实验材料
(3)、水样:
北京市海淀区某小区观赏水系。
三、实验实施
1、实验步骤流程图:(见下页)
2、实验过程:
实验一(藻类的生成,7月13日―24日):
取5个塑料盒,用清水洗净,晒干,编号。放置阳台,每天阳光直晒8小时以上。
自来水240毫升
小区户外水系水240毫升
小区户外水系水240毫升,再加入菜叶3克
小区户外水系水240毫升,再加入剩米饭3克
小区户外水系水240毫升,再加入奥妙双效无磷洗衣粉3克
表三:实验一藻类生成实验
图二:藻类生成实验第一天,从左到右分别为1---5号实验盒水样
实验二(藻类的抑制第一次实验,7月24日―8月13日):
&&&&取5个塑料盒,用清水洗净,晒干,编号。放置阳台,每天阳光直晒8小时以上。
小区户外水系水240毫升,再加入菜叶3克。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入生姜2克。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入生蒜片2克。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入0.2克花椒。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入0.2克干茶叶。
表四:实验二藻类抑制第一次实验
图三:实验二藻类抑制实验第一天,户外水加菜叶并放入各种不同
天然植物调味料实验盒。
实验三(藻类抑制第二次实验,10月2日―10日20日):
实验过程与实验二完全相同,只是增加一组实验放入新鲜花椒与陈旧花椒比较。
小区户外水系水240毫升,再加入菜叶3克。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入生蒜片2克。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入生姜2克。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入0.2克陈旧花椒。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入0.2克干茶叶。
小区户外水系水240毫升,加入菜叶3克,再加入0.2克新鲜花椒。
表五:实验三藻类抑制第二次实验
图四:实验三藻类抑制第二次实验第四天取水加菜叶及各种不同天然植物调味料实验盒
实验四(藻类抑制第三次实验,10月14日-10月21日):
实验过程分为A,B两组:
?A组五个锥形瓶内放入3克菜叶后,在2-5号瓶中按实验二的相同比例分别放入生姜、生蒜、花椒和茶叶,放入恒温箱,温度为37℃。
?B组五个锥形瓶内放入3克菜叶后,在2-5号瓶中按实验二的相同比例分别放入生姜、生蒜、花椒和茶叶,放入恒温水浴,温度为
运用恒温设备模拟湿热环境,再次论证这几种天然植物的抑藻作用。
图五:实验四第三次抑藻实验第一天放置在恒温箱
图六:将实验瓶放置在恒温箱图七:温度设置为37度
图八:将实验瓶放置在恒温水浴图九:温度设置为37度
实验五(藻类抑制第四次实验,12月14日-12月22日)
实验过程:
&&&&取九个250ml锥形瓶做好标签,用高压灭菌锅以121℃的温度灭菌30分钟,自然冷却8小时后分别放入150ml含有蓝藻培养基的液体,蓝藻接种密度为65×10?个/ml,用天平称姜、蒜、茶各0.3克,花椒分别称0.1克、0.2克、0.3克、0.5克、1克后,分别放置在2-9号锥形瓶中,1号锥形瓶为空白实验,不添加其它植物,用透气的封口膜封好。为使实验缩短时间,将这九个实验的锥形瓶放置在摇床上摇动。隔天在超净工作台下用移液枪将每个实验瓶中取出1ml培养基液体放置在血球计数板上在显微镜下用计数器统计细胞数量,并做好实验记录。
&&&&实验条件:室内自然温度:27℃;每天用摇床摇动实验液体4-6小时。
&&&&再次论证这几种天然植物的抑藻作用。
&&&&图十:做好标签 准备放入培养基图十一:放入不同抑藻植物的实验瓶
图十二:用摇床加速细胞分解图十三:在超净工作台内取各实验瓶液体1ml
图十四: 将取出液体滴入血球计数板图十五:在显微镜下观察细胞数量
四、实验数据记录
备注:藻类的生成需要十五天左右的时间,添加不同的物质得出不同的抑藻结果需要二十天左右的时间。
藻类生成记录表:
水质清澈透明
水质清澈透明
2、小区户外水系取水240毫升
无杂物有点发黄
有很少量沉淀物,发白。
有很少量沉淀物,发白。
3、小区户外水系取水240毫升,再加入菜叶3克。
水质有点发黄加菜叶
水的颜色发黄绿
有青苔了,水很黄。
叶子烂了,水很黄、发绿,有藻类生长。
4、小区户外水系取水240毫升,再加入剩米饭3克。
水有点发黄加米饭
水中有漂浮物
有点发黄的水中,除白色漂浮物还有绿色的斑点
有绿色沉积物与漂浮物,饭粒为绿色,有一大团藻类生成。
5、小区户外水系取水240毫升,再加入奥妙双效无磷洗衣粉3克。
水有点发黄加洗衣粉
有一些沉淀物
有一些白色沉淀物并发现盒边缘有少量红色藻类。
表六:实验一藻类生成记录表
2、藻类生成的实验记录表:
户外水加菜叶
户外水加米饭
5号实验盒户外水加洗衣粉
水质清澈透明
有很少量沉淀物,发白。
叶子烂了,水很黄、发绿,有藻类生长。
有绿色沉积物与漂浮物,饭粒为绿色,有一大团藻类生成。
有一些白色沉淀物并发现盒边缘有少量藻类。
表七:藻类生成结果
图十六:实验一(藻类生成)实验最后一天7月24日水样结果
3、藻类抑制共进行四组实验
说明:通过藻类生长的实验,我在前三组抑制藻类生长的实验中都设置了带菜叶的水这一条件,目的是使藻类较易生成,抑藻实验的效果明显。第四组实验则用含有蓝藻的培养基为实验基础液体,通过计数器计算细胞数量来观察抑藻效果。
(1)、实验二:藻类抑制第一组实验记录表:
温度24-30℃
温度25-30℃
温度25-31℃
温度26-31℃
温度24-31℃
温度25-33℃
1、小区户外水系取水240毫升,再加入菜叶3克
水质较清澈
水发绿,菜叶烂了,有要生藻类的迹象
水绿,有藻生成,呈小绿片状
有绿藻,片絮状,藻呈小群球状。
有绿藻,藻呈小群球状,较多。
有绿藻,藻呈小群球状,较多。
2、小区户外水系取水240毫升,加入菜叶3克再加入生姜2克。
水质较清澈
水发黄,姜已发红,长白毛,叶子烂了。
水发红,姜烂了有白色毛状物,但无藻类。
姜腐烂,水呈黄乳状,未见藻类。
黄乳状,姜已腐烂,菜叶碎片,藻不明显。
黄乳状,姜已腐烂,菜叶碎片,藻不明显。
3、小区户外水系取水240毫升,菜叶3克再加入生蒜片2克。
水质较清澈
水很稠,发白,因蒜臭了,所以水发臭。
水呈白乳状,蒜都烂了,但无绿藻。
蒜腐烂了,水呈棕乳状,未见藻类。
水呈棕乳状,蒜烂了未见藻类。
水呈棕乳状,蒜烂了未见藻类。
4、小区户外水系取水240毫升,加入菜叶3克再加入0.2克花椒。
水质较清澈
水发黄,但无东西生长。
水发黄,但无东西生长。
水呈浅棕色,但仍清亮,无藻生成。
水呈浅棕色,仍清亮,花椒与菜叶成片状,无藻类生成。
水呈浅棕色,仍清亮,花椒与菜叶成片状,无藻类生成。
5、小区户外水系取水240毫升,加入菜叶3克再加入0.2克干茶叶。
水质较清澈
水发深红,有些生藻迹象。
水呈棕红,上面油状物,有少量藻。
水呈深棕色,浑浊状很重,看不清。
水呈深棕色,粘稠,茶叶与菜叶成碎片。看不清水中藻类,但有腐烂物。
水呈深棕色,粘稠,茶叶与菜叶成碎片。看不清水中藻类,但有腐烂物。
表八:实验二(藻类抑制第一组)实验记录
第一组藻类抑制实验记录(7月24日-8月13日)
户外水加菜叶
户外水加生姜
户外水加生蒜
户外水加花椒
户外水加茶叶
有绿藻,藻呈小群球状,较多。
黄乳状,姜已腐烂,菜叶碎片呈绿色,藻不明显。
水呈棕乳状,蒜烂了未见藻类。
因花椒颜色水呈浅棕色,仍清亮,花椒与菜叶成片状,无藻类生成。
水呈深棕色,粘稠,茶叶与菜叶成碎片。看不清水中藻类,但有腐烂物。
表九:实验二(藻类抑制第一组)实验记录
图十七:实验二(藻类抑制)第一组实验最后一天8月13日整体水样
说明:第一组藻类的抑制实验:
&&&&从藻类抑制记录表上可以看出,不添加任何具有杀菌、防腐性的天然植物的实验盒较快时间就开始生出绿藻,而分别添加了生姜、生蒜、花椒的具有杀菌、防腐性的天然植物的实验盒直到实验结束仍未出现明显藻类。特别是加花椒的实验盒,因为花椒的颜色,水虽为浅棕色,直到实验结束水质仍清亮,相对来说它对藻类的抑制作用效果最明显。
(2)、第二组藻类抑制的重复实验
下图照片为第4天10月6日整体水样:
图十八:实验三(藻类抑制第二组)第四天10月6日整体水样
虽实验时间太短,但从见上图和表十的水质清晰度上可以验证一些抑藻效果,盒6放入新鲜花椒的水质最清晰
第二组藻类抑制实验记录
户外水加菜叶
户外水加菜叶、生蒜
3号实验盒户外水加菜叶、生姜
户外水加菜叶旧花椒
户外水加菜叶、茶叶
户外水加入菜叶、新鲜花椒
菜叶有腐烂迹象。
水呈淡白乳状。
水质出现淡黄色。
水质清澈。
因茶叶颜色原因水呈深棕色。
水质最清澈。
表十:实验三(藻类抑制第二组)实验记录
说明:第二组藻类的抑制实验:
&&&&除了重复第一组藻类抑制实验的内容外,又增加一组加入刚采摘的伴有花椒叶的新鲜花椒,结果显示水质最为清澈。
(3)第三组藻类抑制的重复实验:
&&&&由于时间的关系,在实验之初利用恒温水浴和恒温箱做藻类抑制实验时温度设置过高,且只是底部加热,缺少氧气,所以实验效果不好。
(4)第四组藻类抑制的重复实验:
实验数据记录表:
12月14日第 1天温度27℃
12月16日第3天温度27℃
12月17日第4天温度27℃
12月18日第5天温度27℃
12月19日第6天温度27℃
12月20日第7天温度27℃
12月21日第 8天温度27℃
1号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体(单位:10?个/ml)
溶 液中 细胞 数量 :65
液体中细胞数量:217
液体中细胞数量 :380
液体中细胞数量:507
液体中细胞数量:627
液体中细胞数量:775
液体中细胞数量:825
2号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入生姜0.3克。
溶 液中 细胞 数量 :65
液体中细胞数量:290
溶 液 中 细 胞 数量:360
液体中细胞数量:523
液体中细胞数量:557
液体中细胞数量:620
液体中细胞数量:740
3号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入生蒜0.3克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量:167
液体中细胞数量:155
液体中细胞数量:143
液体中细胞数量:118
液体中细胞数量:119
液体中细胞数量 :92
4号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入干茶叶0.3克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量:101
液体中细胞数量 :90
液体中细胞数量 :79
液体中细胞数量:192
液体中细胞数量 :74
液体中细胞数量 :75
5号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入花椒0.1克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量:107
液体中细胞数量:217
液体中细胞数量:277
液体中细胞数量:342
液体中细胞数量:445
液体中细胞数量:515
6号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入花椒0.2克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量 :68
液体中细胞数量 :87
液体中细胞数量:116
液体中细胞数量:106
液体中细胞数量:152
液体中细胞数量:150
7号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入花椒0.3克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量 :83
液体中细胞数量 :97
液体中细胞数量 :53
液体中细胞数量 :47
液体中细胞数量 :44
液体中细胞数量 :50
8号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入花椒0.5克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量 :86
液体中细胞数量 :48
液体中细胞数量 :32
液体中细胞数量 :30
液体中细胞数量 :21
液体中细胞数量 :47
9号实验瓶150ml含有蓝藻培养基液体,加入花椒1克。
液体中细胞数量 :65
液体中细胞数量 :39
液体中细胞数量 :14
液体中细胞数量 :12
液体中细胞数量 : 8
液体中细胞数量:7
液体中细胞数量:3
表十一:实验五(藻类抑制第四组)实验记录
下图显示的是第四次抑藻实验的部分实验结果
五、实验分析
(一)藻类的生成实验的分析
1、藻类植物(Algae)概念
&&&&藻类植物一般都具有进行光合作用的色素,能利用光能把无机物合成有机物;供自身需要,是能独力生活的一类自养原植体植物(autotrophic thallophyte)。藻是生态链环节中的一环,有的藻类能与真菌共生,形成共生复合体(如地衣),一般将它们分为8个门,几百个品种,但其中蓝藻中的主要成分微囊藻含有的藻毒素对人类危害最大,可以诱发肝癌。
2、藻类植物结构
&&&&藻类细胞的特殊构造是一个占细胞体积50%的气胞,气胞控制藻类细胞的升降运动。藻类植物体在形态上是千差万别的,小的只有几微米,必须在显微镜下才能见到;体形较大的肉眼可见;最大的体长可达60米以上,藻体结构也比较复杂,分化为多种组织。它们基本上是没有根、茎、叶分化的原植体植物。
3、藻类的分布
&&&&藻类在自然界中几乎到处都有分布,主要是生长在水中(淡水或海水)。但在潮湿的岩石上、墙壁和树干上、土壤,养面和下层,也都有它们的分布。在水中生活的藻类,有的浮游于水中,也有的固着于水中岩石上或附着于其他植物体上。藻类植物对环境条件要求不高,适应环境能力强,可以在营养贫乏,光照强度微弱的环境中生长。
4、藻类生成的条件
&&&&通过我绘制的藻类生成示意图能更好的看出藻类生成条件:阳光、潮湿的空气、有机物(植物叶子、污水、生活垃圾、洗衣粉)等有直接关系。因此在潮湿、炎热的南方最易藻类的生成。含有这些物质的水只要在阳光下就会生成大量藻类,因为藻类植物一般都具有进行光合作用的色素,能利用光能把无机物合成有机物;供自身需要,是能独力生活的一类自养原植体植物,且生存能力强。
&&&&以我的藻类生长实验为例:只使用水质清澈透明的自来水的实验盒,实验结束水质仍然清澈。而其它的实验盒因放置的物质、水质不同,生藻的现象各不相同,只要是放入菜叶或洗衣粉都会有藻类生成。
藻类生成实验所添加材料的基本成分和所含主要元素表
叶绿素、植物蛋白、不饱和脂等。
淀粉、植物蛋白、麦芽糖、脂肪等。
苯乙烯磺酸盐、三聚磷酸钠等。
碳(C)、氢(H)、氧(O)氮(N)等
碳(C)、氢(H)、氧(O)及微量元素锌、硒等
碳(C)、氢(H)、氧(O)、磷(P)、硫(S)、钠(Na)等
表十二:藻类生成实验添加材料成分
上述三种材料的主要元素都是有机结构形式的。?
在光合作用中主要参与的元素是碳(C)、氢(H)、氧(O)。?
藻类生成主要与碳(C)、氢(H)、氮(N)等元素有关。因此含有(植物叶子、米饭等)有机物的水容易生成藻类,特别是在阳光下环境温度高而空气潮湿的地方更容易藻类的大量繁殖。
生成藻类的种类(绿藻、蓝藻)取决于水中所含物质,绿色植物产生绿藻,化学物-洗衣粉,虽然实验中所放入为无磷洗衣粉生成藻类比有磷洗衣粉产生藻类少许多,但还是会产生藻类。
&&&&资料来源:世界精细化工手册1986年版
&&&&资料来源:中国大百科全书2001年版
(二)藻类的抑制实验的分析
1、天然杀菌植物可以有效抑制藻类的生长。
&&&&大人们都说多吃大蒜、生姜能杀菌,对身体好。什么原因呢?首先要看看它们的特点:
主要成份茶多酚―含可溶性固形物50-60%,主要成份是黄烷醇、黄酮醇、酚酸、氧化态聚合酚等
具有抗病毒、抗菌、抗癌、降脂降压等功能。
主要成份姜黄素、姜辣素和二苯基庚烷等
具有抗氧化、抗菌、防腐的作用。
具有抗氧化、抗菌、防腐的作用。
主要成份挥发油、生物碱、酰胺、香豆素、黄酮类化合物等,
有明显的抗菌作用,对许多菌类有很好的抑制作用 。
&&&&于是我产生联想,用姜、茶、蒜、花椒这几种日常生活中常见有杀菌作用的植物做点实验,看看它们对防腐蚀、杀菌的本领有多大。实验的结果证明它们都有抑制藻类生长的较好作用。放入它们的实验盒都没有明显的藻类生成。而没有放这些植物的1号实验盒有藻类生成。
2、抑藻实验的对比分析
从四组抑藻实验过程中看到:
&&&&(1)加入四种天然植物后液体的外观:生姜实验虽无藻类生成,但几天后水发红,姜易烂有白色毛状物,可能造成二次污染。生蒜实验虽无藻类生成,但几天后水很稠,发白,因蒜自身的气味渲兀运芤追⒊簦跋熘芪Щ肪场茶叶实验因很容易产生茶碱水呈深棕色,粘稠,茶叶与菜叶成碎片。看不清水中藻类,但有腐烂物,可能造成二次污染。而且茶叶的成本较高。花椒实验时水因为花椒自身的颜色呈浅棕色,花椒与菜叶成片状后,水质仍清亮,无藻类生成。没有造成明显的二次污染。
&&&&(2)显微镜下观察被实验液体中细胞的数量:在实验条件完全一样的情况下,同样加入0.3克天然植物含蓝藻的培养基在八天后,有明显差异:加入生姜的液体细胞数量740,加入生蒜的液体细胞数量92,加入茶叶的液体细胞数量75,加入花椒的液体细胞数量50。试验再次验证:花椒抑制细胞生长的效果最明显。
&&&&因此,在上述的四种抑藻天然植物中,花椒是最佳选择。
(三)、花椒抑藻的探讨
1、传统的治藻方法比较
&&&&治藻方法大体可概括为:物理法、化学法和生物法。如下表所示:
1、机械捞藻法
原理:人工捞藻清理水面,减少水质污染物。
优点:应急治理,在大规模除藻行动的开始阶段或除藻前的准备阶段,适当是必要的。
缺点:1. 水体中能捞取出的藻量微乎其微,与投入不成比例。使藻类的减少量少到可以忽略不计的程度。
2. 捞藻的速度远远比不上藻类的生长速度。
3. 大量浪费资金。用捞藻法花费大量人力物力,开支十分巨大。
4. 影响景观。
原理:人工机械挖泥因为可溶性物质只在沉积初期向水中释放。
优点:搬走了湖底中部分污染物,会使底部污染物总量有所减少。
缺点:实际上湖水中底泥表层以下物质逐渐会压实固结,释放甚微。故底部对水质影响会越来越小。污染物浓度下降甚微,湖泊越大,污染物浓度下降越小。即使暂时略有下降,不久仍将会恢复。
原理:把污水引走,引来新的水源。
优点:能在短时间内使水体中污染物浓度降低。
缺点:这种做法只是暂时缓解了水体的污染,治标不治本,浪费水资源,而且是对污染的转嫁。
原理:人工设置滤网,过滤污染物。
优点:滤网除藻效果显著。
缺点:除浊、除色、除耗氧量CODMn较差,且长时间使用滤网过滤,滤网需经常拆洗,频繁的拆装机器,不仅耗费人力,还极易把机器损坏,减少机器的使用寿命。
原理:在水深&5m的水库,可以装置曝气筒(或扬水筒),破坏藻类生长。
优点:控制藻类繁殖和嗅味有良好的效果。
缺点:平均水深&5m的没有控制效果。大约每10万m3设置一个装置,投资及成本相当低,但是该法依然不能从根本上排除营养成分对藻类的刺激作用,而且曝气增氧设备要求动力大,耗能高,只对小水体比较有效。
6、超声波灭藻
原理:超声波泛指频率在16kHz以上的声波,是一种弹性机械波,能在水中产生一系列接近于极端的条件,急剧的放电,以及强烈的冲击波和射流等,改变介质性质。超声波引起的冲击波、射流、辐射压等可以破坏气胞,破坏藻类细胞细胞壁。
优点:超声波灭藻具有操作方便、高效、无污染或减少污染的特点。
缺点:超声波除藻有一定的缺憾,其作用范围小,作用半径≤300米,作用时间长,有时长达几个月,对于爆发性藻类污染除藻效果不明显。长期使用超声波可抑制藻类生长。
原理:在藻类繁殖季节,投加一些可以抑制藻类繁殖的化学药品。主要以次氯酸钠、硫酸铜等为主,
优点:用硫酸铜等药物可以把藻类清杀。
缺点:使用化学药剂除藻,需要向水中引入新的化学成分,有些不仅对藻类有抑制性,对其它生物也存在毒性,污染了水体。清杀过后,微囊藻水华照样大量出现。
原理:臭氧的氧化性极强,能很快杀死藻类。
优点:杀灭藻类的效果明显。
缺点:臭氧极不稳定,极易分解,在水中停留时间短,且臭氧发生装置庞大、复杂,耗能高。臭氧只能作用于很小范围水体,不能作用于大范围水体。
鱼类和水草
原理:饲养一定的鱼类和水草或者应用其它生物也可以控制藻类。
优点:生物法具有综合效益,可高效、广谱的生物技术
缺点:1、目前尚不能将有效的噬藻病毒、菌类等成功应用于水体;
2、放养大型菌类和水生植物,由于采收与后续处理困难,推广存在难度;
3、采用放养鱼类防治水华,因花白鲢只能摄食消化幼嫩的微囊藻,对细胞壁纤维和果胶质均已老化的微囊藻不起作用。
4、如果投放的菌种稍有不当,就会引起其它生态污染。
2、花椒的功效
花椒拉丁文学名:Zanthoxylum bungeanum
形态特征:
&&&&落叶或,高3-7m,花期3-5月,果期7-9月。花椒中的化学成份:挥发油、生物碱、酰胺、香豆素、β-水芹烯、β-谷淄醇等。其中挥发油成份有明显的抗菌作用,但放置后其成份会发生变化;β-水芹烯的杀虫活性作用较高;香豆素和生物碱具有抑制病毒的功能。花椒有很高的经济价值:是很好的工业原料,例如:作肥皂等等;而且花椒有很高的药用价值:有杀虫的作用同时还可以用于医药方面,可以说花椒浑身都是宝。
3、花椒抑藻的成本核算
&&&&通过实验表明,花椒抑藻效果最佳,因此我做了一个简单的成本核算。以第一次抑藻实验四号盒花椒实验为例:240毫升水,加0.2克花椒。我去市场调查,花椒每500克4.2元人民币,每克花椒1分钱。
&&&&1吨水=1立方米=1000000毫升
&&&&我的实验,利用花椒抑制1吨水生成藻类的成本4.2元。
4、花椒的种植
&&&&据专家介绍,花椒树是一种很好的经济树种,适合我国大部分地区种植。首先,花椒树特别耐干旱,只要降雨量超过400毫米就可以生长;其次它对土质的要求不高,土壤条件比较差的丘陵、山地就可以生长;第三,花椒树的病虫害比较少,因此不需要太精心的管理。&
&&&&另外花椒还有一个很有利的优势,花椒树种也是一个很好的生态树种,他耐干旱耐瘠薄,易于管理成本又低。
5、花椒抑藻的设想
&&&&有害藻类易于生长主要在温度较高、水流不急河湖的周边,例如:滇池、太湖。依据文献和我的实验表明,花椒抑藻效果明显。因花椒自身的特点其挥发油、生物碱对抑藻有很大作用,但花椒中所含有的挥发油会随着时间的长短而作用不同,实验表明新鲜的花椒会效果更好。
但是如果直接把花椒撒入水中:
如果大规模投撒还要依实际水域的水质、流动性,和其他地形地貌综合考量来核算成本,如果是大规模水域可能抑藻成本偏
在水中大量投放花椒是否会对其他水生动、植物产生影响这还需进一步实验验证。
因此我设想:人们如果在易生藻的河湖周边多种花椒树,靠风等自然条件把花椒、花椒叶吹落水中,可以保证抑藻的花椒是新鲜的,同时水边大量种植花椒,花椒自身所含挥发油等物质、气味在空气中大量挥发能否对湖河中藻类的抑制起到很大的作用。而且只花少量树苗费、人工费就可以等花椒成熟后卖掉浑身是宝的花椒,得到相当经济收入,一举两得。
下面是我做的花椒综合利用示意图:
(1)被藻类污染的湖泊(2)在湖泊的周围种花椒树
(3)花 椒 树 长 成 (4) 河水因抑藻而清澈
(5)河岸上可以收获花椒(6)卖掉花椒得到获得经济效益
4.进一步研究:
由于我是第一次做生物生长和抑制的实验,对实验的周期、实验环境考虑不足,在做第一次藻类抑制的实验时的天气环境为最炎热、潮湿的7、8月份,实验结果很明显。第二次藻类抑制实验的天气环境为昼夜温差较大,天气干燥的10月份,因此实验的结果在同等时间段上有所不同。但我认为从另一方面也验证了,潮湿、闷热环境易生藻,干燥、凉爽的环境不易生藻。
在做第三次抑藻实验时,我用恒温箱模仿第一次抑藻实验环境,但效果不太理想,原因可能是将实验皿放入恒温箱,实验样品是在底部人工加热,而且不见阳光,没有阳光的光合、氧化作用,实验皿中的青菜被局部加热,变成了 “煮菜”。详见附加二 3的图片。
在做第四次抑藻实验时,放入1克花椒的液体八天后细胞含量为3个,抑藻的效果最佳,但花椒自身颜色会对水质有多大影响,再有放入花椒对水中生物(鱼等)的生长是否有相同的抑制作用,还应该做进一步的实验论证。
因此,如果今后把这项实验继续深入下去,我还将运用更科学的手段、仪器对花椒中的哪些物质起最好作用进一步研究。另外只在湖边种花椒树到底是否可行,我也想有条件和机会的话进一步研究。
六、实验结论
&&&&1、通过实验一:藻类生成的分析,藻类生长的原因与水中的有机物含量和种类有直接关系。用纯净的自来水所做的实验没有任何藻类,而其它水中含有不同物质的实验,就有藻类的生成。同时也验证了,这几年被藻类无染严重的湖泊多在人口密集,生活垃圾、工业垃圾产生较多的地区(太湖、滇池等)。因此现实生活中人们应注意环境保护,减少污染源是关键,例如:减少生活垃圾和工业生产污染物对胡泊的排放。
&&&&2、抑制藻类生长的实验表明在抑制有害藻类生长过程中,生物抑制最为环保和科学。利用天然生物抗氧化、抗菌作用会起到事半功倍的效果。
&&&&3、对藻类生成前的抑制比对藻类生成后的治理更为经济、简便、有效,做到治本和治表的统一。
&&&&4、花椒因其自身的特点,成为本次研究中效果最好的抑藻天然植物。花椒所含的多种化学成份都有驱虫、抗菌、防止藻类生成的作用,用新鲜的花椒特别是种植花椒树确保花椒中挥发油成份更有效利用,效果会更好,而且其还有二次利用的经济效益。不过我的实验只在小范围得到成功,还需要相关部门的叔叔、阿姨看看是否可行。
&&&&1、经过5个多月的实验,我明白了藻类过度生成对生态的危害和影响。
&&&&2、通过查找资料、请教专家和老师,使我懂得了在藻类生长之前就做前期抑制防好于治,会事半功倍。
&&&&3、我对食品添加剂的概念有所了解,懂得它们的重要性。并且阅读了许多关于食品添加剂的书和生物抑菌、抗氧的书。我开阔了眼界和知识面。
&&&&4、我学会如何更好更快的上网查找资料,以及更好使用word文档。特别是我用金山画王软件制作了六张“花椒抑藻设想示意图”及藻类生成示意图,获得家里人的一致好评。
&&&&5、为了获取第一手原始资料,我会熟练使用照相机并摄影了。在老师的指导下接触到专业生物实验设备--恒温箱,让我更加提高了动手能力和对大自然的探索兴趣。
&&&&6、通过这次对藻类抑制论文的撰写让我了解到,治理环境污染应长远、综合考虑,不能产生二次污染是治理环境的重要的问题,还有环境治理的综合再利用,会带来更多的效益。
&&&&7、我学会了应该如何撰写科技论文和怎样做科学实验。最重要的是,我深深懂得了科学是非常严谨来不得半点马虎的事情。因为我的疏忽,抑藻实验所放的菜叶,第一次为小白菜绿色,第二次为大白菜白色,在观察效果上有很大的不同。
&&&&8、经过专家的指点让我懂得了科技论文科学性的含义,科学实验不是简单的肉眼观测,而是用事实说话,用数据证明,在第四次抑藻实验中我学会显微镜下计算细胞数量,以具体数据来证明我的论点。
图十九:论文原始记录 图二十:用天平给实验材料称重
图二十一: 给每一个实验瓶贴签图二十二:采集的户外实验水倒在实验皿中
图二十三:请教专家让我学会科学的实验方法并且开阔了眼界
八、参考文献
《中国食品添加剂》……..期/期
《中国食品添加剂和食品配料生产经营企业全书》2004年版
《汉江“水华”成因分析及防止》……………唐友饶
《因地制宜采取措施,缓解藻类繁殖的水质问题》...搜狐网(7月25日)
《常见除藻方法比较》…………….新浪网(8月2日)
《花椒的功效》…………………….搜狐网(8月12日)
《花椒的活性成分与应用研究》…..吴素蕊 西南农业大学
《水华发生危害及防治》…………..周云龙
《水体藻粪污染与健康》…………..胡万达
《藻类的危害及其防治方法》……….凌志勇
&&&&在论文写作过程中,对闫莹莹老师给予的悉心指导,表示衷心的谢意!
&&&&感谢姥爷对我科学道理的指导,并给我拿出相关文献让我查询!
&&&&感谢实验二小甄奕老师对我的帮助、指导!
&&&&感谢首都师范大学安镇贞老师对我实验过程中的悉心指导!
1、实验一藻类生成过程记录照片:
藻类生成实验 7月13日第1天
藻类生成实验 7月19日第7天
藻类生成实验 7月24日第11天
户外水加菜叶
户外水加洗衣粉
2、实验二藻类抑制过程记录照片:
藻类抑制实验7月24日第1天
藻类抑制实验8月8日
藻类抑制实验8月10日
户外水加菜叶
户外水加生姜
户外水加生蒜
户外水加花椒
户外水加茶叶
3、实验四:藻类抑制(第三次实验)过程记录照片
户外水加菜叶
户外水加菜叶
户外水加菜叶、蒜
户外水加菜叶、花椒
户外水加菜叶、茶叶
4、实验五:藻类抑制(第四次实验)过程记录照片
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说的太好了,我顶!
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