【二氧化硫对植物生长影响的实验研究】抗二氧化硫的植物

　　摘要:SO2气体是形成“酸雨”的主要成分,也是大气主要污染物之一,其本身能直接伤害植物的茎叶,严重时造成植物死亡。二氧化硫对不同植物生长影响的情况,可设计为课堂中的探究性实验,让学生直观地感受其危害,使教学更加贴近新课程标准的要求,培养学生的环境保护意识和科学素养。
　　关键词:SO2 植物 实验 影响
　　
　　生物学是一门以实验为基础的科学,实验教学是生物教学实施创新教育的重要基础和手段。SO2是一种有刺激性气味的无色酸性气体,易溶于水,生成亚硫酸,SO2接触植物叶片时,从气孔扩散至叶肉组织,进入细胞后和水发生反应,形成亚硫酸和亚硫酸根离子,从而对叶肉组织造成破坏,叶片水分减少,叶绿素a与叶绿素b比值变小,糖类和氨基酸减少,叶片失绿,叶面出现黄褐色、土黄、浅黄色等伤斑,严重时细胞发生质壁分离,叶片逐渐枯焦,时间一长使植物死亡。工业上规定,空气中SO2含量不得超过0.02mg/L,SO2气体在空气中含量过多,易形成酸雨,酸雨会损坏森林植被,对自然生态系统会造成严重的危害。在中学生物教材中,并没有具体地说明SO2对动植物生长的影响,也没有说明是怎样影响的,仅介绍了SO2会造成酸雨、改变土质,这些都不能给学生以直观而深刻的印象。因此,有必要根据教材内容将SO2对植物生长影响的情况设计为课堂中的探究性实验。
　　1.实验目的
　　(1)通过实验了解SO2对植物生长的影响,加深学生对二氧化硫气体的性质和危害的认识;
　　(2)认识SO2是造成大气污染的一个重要污染物,增强学生的环境保护意识和科学探究精神;
　　(3)培养学生的实验操作能力和创新能力。
　　2.实验的原理
　　根据强酸与亚硫酸钠反应可以制得较纯的SO2气体,本实验是利用亚硫酸钠和稀硫酸反应来制备SO2气体,并通过观察植物叶片颜色变化和受害症状来研究SO2对植物的影响。化学方程式如下:
　　Na2SO2+H2SO4(稀)=Na2SO4+H2O+SO2↑
　　二氧化硫是一种有毒气体,当它在大气中超过一定浓度后,植物就会受到伤害,可以通过观察植物叶片颜色变化和受害症状来研究其对植物的影响。
　　光合作用是植物重要的生命过程之一,当二氧化硫对植物产生影响时,植物的光合作用就受到抑制[1]。植物受二氧化硫危害的程度与气体的浓度和污染延续的时间有一定关系。大气中的二氧化硫主要通过植物叶面气孔进入植物体内,其危害主要发生在白天,夜间叶面气孔关闭,二氧化硫的影响大大减少[2]。
　　实验中,我们选择取材方便的菠菜、油菜和青菜作为实验用品,并放在不同浓度的二氧化硫中观察它们受到影响的情况。
　　3.实验用品
　　材料:植物幼苗(菠菜、油菜和青菜)白纸 凡士林
　　仪器:矿泉水瓶4个,滴管药匙镊子 托盘天平(感量0.1g)或物理天平,计时器1只,温度计1支,透明胶布1卷。
　　试剂:固体亚硫酸钠(Na2SO3)稀H2SO4(1:2)
　　4.实验装置
　　二氧化硫对植物生长影响情况的实验装置如下图所示。
　　5.实验步骤
　　(1)实验前的准备
　　①搜集矿泉水的塑料瓶4个(要求是透明易封闭,透明是为了实验时便于观察里面植物叶片的颜色变化,易封闭是为了防止二氧化硫外泄)。分别贴上标签A(0.1g)、B(0.2g)C(0.3g)D(对照),在瓶盖磨口处均匀涂上凡士林,以放漏气。
　　②检查气密性。拧紧矿泉水瓶盖,将矿泉水瓶倒插入水中,挤压矿泉水瓶,若瓶口处有连续性气泡冒出或有水进入瓶内,则表明漏气,否则气密性较好,可用于实验。
　　③将菠菜、油菜和青菜的叶片在光照下放置一会儿。因为在光照下植物叶面气孔张开,有利于二氧化硫迅速进入植物体内,可以很快观察到实验现象,缩短实验时间。
　　(2)二氧化硫对菠菜生长的影响
　　①取上述准备好的5个矿泉水瓶,编号分别为A,B,C,D。分别称取0.100、0.200、0.300、的无水Na2SO3放入A,B,C,号矿泉水瓶内,D号矿泉水瓶作为空白对照实验。根据反应理论值计算,按矿泉水瓶的实际体积算出产生二氧化硫的浓度分别约为0.141g/L,0.282g/L,0.423g/L。
　　②选取4片大小相当的菠菜叶,用细线系紧叶柄,将菠菜叶放入瓶内并正好悬空于矿泉水瓶内,用透明胶布将细线的另一头粘贴在矿泉水瓶的外壁上。
　　③向A,B,C号矿泉水瓶内各注入2mL的稀硫酸(稀硫酸应足量,不要将稀硫酸弄到菠菜叶片上),立即拧紧瓶盖,放在窗口处。
　　④随时观察菠菜叶片的变化,直至A号瓶内的菠菜叶片枯萎死亡,并记录实验现象与数据。
　　⑤实验结束后,将矿泉水瓶带回实验室,并将矿泉水瓶倒置在水中打开瓶盖,让水充分吸收二氧化硫气体。
　　现象和结果分析:刚开始的时候,在叶片的边缘、叶背和叶脉处出现黄色的斑点,主要是由于此处的叶绿素含量相对比较高,更容易与二氧化硫发生反应。随后出现了大面积的变黄,叶片变软直至枯萎。而且实验中我们很明显地看出,二氧化硫浓度越大的瓶内,叶片受害的速度越快。
　　(3)二氧化硫对油菜生长的影响
　　二氧化硫对油菜生长影响的实验步骤同二氧化硫对菠菜影响的实验步骤,仅将菠菜换成油菜,并记录实验现象与数据。
　　现象和结果分析:实验开始时,油菜叶片基本是整体的变软变黄,并不是像菠菜叶那样先出现黄斑,主要是油菜的叶面中叶绿素的分布比较均匀,枯萎的时间要比菠菜稍长一些,可能是油菜的叶面中气孔比较小,呼吸要比菠菜稍慢,进而延缓了二氧化硫对其的影响。
　　(4)二氧化硫对青菜生长的影响
　　二氧化硫对青菜生长影响的实验步骤同二氧化硫对菠菜影响的实验步骤,仅将菠菜换成青菜,并记录实验现象与数据。
　　现象和结果分析:观察到青菜叶在二氧化硫浓度较高时,发生变化的时间要比菠菜和油菜都长,可能是在青菜叶的表面有着一层薄薄的膜,阻止二氧化硫进入叶片内与叶绿素发生反应。但是当我们发现了叶片边缘处出现了黄斑后,直至整个叶片变黄的时间相对比较短,主要是在青菜的叶片中叶绿素的含量比较高,易于发生反应。
　　6.实验结论
　　从上述实验中我们不难看出:
　　(1)二氧化硫的浓度越大,对植物的影响程度越大。二氧化硫对植物叶片发生影响最早在叶背出现黄白色的斑点,然后到叶脉,最后到整个叶片变黄、变软直至枯萎死亡。
　　(2)植物吸入二氧化硫的时间越长,气害(有害气体对植物的危害)越深。总体来说,植物的受害程度与二氧化硫的浓度和植物的受害时间成正比。
　　(3)相同浓度的二氧化硫对于不同植物的影响程度不相同。不同植物对二氧化硫的敏感度并不一样,越敏感的植物抗性越小,越容易表现出受害症状。
　　由此可见,对二氧化硫的灵敏度:菠菜>青菜>油菜。二氧化硫对植物的危害症状主要表现为叶片由叶缘处先出现症状,后向叶片扩散。种植有较强的吸收力的植物,可以降低大气中有毒物质的含量。
　　
　　参考文献:
　　[1]李小川主编.园林植物环境.北京:高等教育出版社,2002.
　　[2]邓云玉.生物学教学,2006,(10).
　　[3]唐加富.实验教学与仪器,2005,(10).
　　[4]熊言林.化学实验研究与设计.合肥:安徽人民出版社,2009.
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