测土壤溶液的酸碱性强弱常用 [纸巾对土壤溶液酸碱性影响的实验研究]

　　1研究背景 　　 　　经查阅资料可知废弃的纸巾是不可回收的有机垃圾，会给土壤环境造成二次污染。学生通过问卷调查了解到：只有53.8％的人认为废弃的纸巾对土壤有影响，而56.2％的人认为废弃的纸巾对土壤环境没有影响或答不知道。当问到有怎样的影响时，多数人回答说不知道或不清楚。到底废弃的纸巾有怎样的二次污染?为此，师生共同确定了“探究纸巾对土壤溶液酸碱性影响”的研究的内容。
　　师生共同选用了人们经常使用的“心相印”、“一片云”、“维达”和“真真”四种面巾纸作为实验材料进行研究，以此来验证纸巾对土壤溶液的酸碱性是否有影响。期望通过这一探究实验使学生掌握科学的研究方法，同时又发展创新能力。
　　
　　2研究目的
　　
　　(1)通过实验证明废弃纸巾对土壤环境的危害。
　　(2)希望人们知道废弃的纸巾对土壤环境的破坏，提醒人们在生活中尽量不用或少用纸巾。
　　(3)依据研究结果提出各种合理化的建议，以便更好的防止纸巾对土壤的污染，保护环境。
　　
　　3研究方法
　　
　　确定研究方法为查阅资料、实地考察、调查研究和实验法等，其中以实验法为主。
　　实验研究的具体过程如下。
　　
　　
　　3.1准备实验材料和仪器
　　(1)准备实验材料：到商店购买“心相印”、“一片云”、“维达”和“真真”四种纸巾。
　　(2)采集土样：从学生的家乡礼贤种萝卜和生菜的菜地里取土。
　　(3)准备实验仪器：准备废旧矿泉水瓶，铁架台、漏斗等所需的各种实验仪器。
　　
　　3.2设计实验验证假设
　　提出假设：纸巾对土壤溶液的酸碱性有影响。
　　针对这个假设，我们设计了如下的实验：
　　分别量取质量比为1:2的土壤溶液200 mL倒入用蒸馏水冲洗过的废旧矿泉水瓶中，共制备50瓶。把它们随机分成五组分别是：A、B、C、D、E。每组各10瓶。每一组又创设有氧(不加盖)和无氧(加盖)两个实验条件。具体实验设计如表1所示。
　　
　　其中A、B、c、D四个组为实验组，E组作为对照组，把它们放在相同的环境中进行实验研究。
　　
　　3.3完成实验认真记录
　　从第二天开始，每天中午12:20开始测试溶液的酸碱性，连续测量6 d，并详细记录测试结果。
　　
　　3.4分析数据得出结论
　　每组实验重复5次，取平均值。对实验现象进行认真的整理和分析，与假设做对照，分析实验结果是否支持假设，依据实验结果得出结论并加以推理和讨论。
　　
　　3.5撰写研究报告
　　依据实验结果得出结论，由教师指导学生撰写研究小论文、收获及体会。
　　
　　4　实验研究结果及分析
　　
　　(1)有氧条件下，A、B、c、D四组溶液与E组溶液oH的记录见表2。
　　(2)无氧条件下，A、B、c、D四组溶液与E组溶液pH记录见表3。
　　通过以上实验得出如下结果：
　　①A、B、c、D四组实验组溶液的pH值比E组对照组溶液pH值小，溶液偏酸性。
　　②A、B、c、D四组实验组溶液的pH值也各不相同。
　　在有氧(不加盖)条件下，B组加入“心相印”纸巾的土壤溶液的pH最小，c组加入“一片云”纸巾的土壤溶液的pH较大，较接近土壤溶液的pH，即“心相印”纸巾对土壤溶液pH的影响程度较大；“一片云”纸巾对土壤溶液pH的影响程度较小。
　　在无氧(加盖)条件下，D组加入“真真”纸巾的土壤溶液的pH最小，c组加入“一片云”纸巾的土壤溶液的pH较大，较接近土壤溶液的pH，即“真真”纸巾对土壤溶液pH的影响程度较大，“一片云”纸巾对土壤溶液pH的影响程度较小。
　　③随着时间的延长，A、B、C、D、E五组溶液的pH逐渐增加，溶液逐渐接近中性。
　　分析原因是：
　　①生产纸巾的原料是木材，主要成份是木纤维，纤维素分解后生成中性的最终产物，它不会改变土壤溶液的酸碱性。况且纸巾在第二天只是刚刚开始被微生物分解。改变土壤溶液酸碱性的物质应该是生产纸巾时添加的一些辅料，或是纸巾中残留的一些酸性化学物质，它们使溶液的pH值减小，溶液偏酸性。
　　②不同品牌的纸巾在生产的工序、添加的辅料以及在生产过程中使用的化学物质会略有不同，造成四种品牌纸巾溶液的pH值不同。
　　③对于随着时间的延长，A、B、c、D、E五组溶液的PH值逐渐增加，这一实验现象，到目前为止，我们没有最合理的解释，正在继续探究中。
　　(3)4个实验组与1个对照组在有氧与无氧条件下pH值的对照。
　　①E组溶液在有氧与无氧条件下pH的对照见表4。
　　②A组(维达)溶液在有氧与无氧条件下pH的对照见表5。
　　③B组(心相印)溶液在有氧与无氧条件下pH的对照见表6。
　　④C组(一片云)溶液在有氧与无氧条件下pH的对照见表7。
　　⑤D组(真真)溶液在有氧与无氧条件下pH的对照见表8。
　　E组溶液有氧条件下的pH比无氧条件下的pH小，即无氧条件下的pH大，更接近中性。
　　A、B、C、D四组实验组溶液在有氧条件下的pH比在无氧条件下的pH大，与E组的结果正相反。
　　分析原因是：
　　①在有氧条件下，土壤溶液中的微生物进行有氧呼吸，产生较多的二氧化碳溶解在溶液中，使溶液表现出较强的酸性，所以，pH较小；而土壤溶液中的微生物在无氧条件下进行无氧呼吸，产生较少的二氧化碳溶解在溶液中，使溶液表现出较弱的酸性，所以，pH较大。因此，E组溶液有氧条件下的pH比无氧条件下的pH要小，酸性更强。
　　②在土壤溶液中加入纸巾后，纸巾中残留的漂白剂会迅速的释放到溶液中，其中的氯离子和次氯酸根离子和氢离子发生化学反应生成氯气和水。有氧(不加盖)条件下氯气可挥发到空气中，使溶液的酸性降低，pH较大；而无氧(加盖)条件下氯气不能挥发到空气中，再次溶解在水中，与水发生化学反应生成盐酸和次氯酸，使溶液的酸性增强，pH较小。
　　(4)两周时，观察实验组与对照组溶液颜色，发现：土壤溶液的颜色比加入纸巾的土壤溶液的颜色深。
　　实验进行到三天，学生惊奇地发现加入纸巾的4组实验组中的土壤溶液颜色变浅，两周后颜色几乎成白色，而对照组的土壤溶液颜色几乎没有改变。
　　原因：生产纸巾时添加的一些辅料，或是纸巾中残留的一些酸性化学物质具有漂白性，使黄色的土壤溶液变浅，以至于最后变成无色。
　　
　　5　研究结论与建议
　　
　　实验研究的结论：
　　(1)废弃的面巾纸能使土壤溶液的pH下降。
　　(2)不同品牌的纸巾对土壤溶液pH的影响程度不同。
　　(3)纸巾中残留的化学物质具有漂白性和挥发性，若挥发到空气中会对空气造成污染；若附着在皮肤上会伤害皮肤，影响人的健康。
　　提出的建议：
　　(1)倡导不用或尽量少用纸巾，改变现有的一些生活习惯，形成人与自然的和谐发展。
　　由于废弃的纸巾能使土壤溶液的酸性增加，从而影响土壤的环境，进而影响土壤中生活的植物、动物以及微生物，尤其是对农作物的影响，最终也会危及到人类自身。随着时间的延长，A、B、C、D、四组溶液的pH值虽然逐渐增加，但是需要一段时间，在这段时间内土壤的稳态就会受到破坏。长此下去会影响土壤经过漫长的时期形成的和谐稳态。为此，首先要让人们了解纸巾对土壤环境的危害，然后倡导人们不用或尽量少用纸巾。
　　(2)为了人类自身的健康请慎用纸巾。
　　纸巾中残留着具有挥发性和漂白性的化学物质，人们用纸巾擦嘴、擦汗，这些化学物质很可能会附着在人的皮肤上，长期使用很可能会威胁人的健康。人们为了方便使用纸巾，但大多忽视一个健康问题，其实很多纸巾都隐藏着不安全的因素，很多小商店出售的纸巾是不达标的，甚至是肮脏的。因此，为了自身的健康，请慎用纸巾。
　　(3)不要过度追求纸巾的白度，人们应崇尚自然、简约的生活方式。
　　在日常生活中，不要有“纸巾越白，越卫生，越好”的错误认识，否则，生产产家为了满足消费者的嗜好，会使用各种手段、添加更多的化学物质，让消费者满意。到头来纸巾中残留的化学物质会更多，对环境、对人的危害会更大，形成恶性循环。因此，为了人类生存的环境和自身的健康，向全社会提倡应追求自然、崇尚自然。
　　(4)不同品牌的纸巾对土壤溶液pH值的影响程度不同。若一定要使用纸巾，那么在选购时应予以甄别。
　　通过参加这一项目的研究，学生们获得了许多收获和体会；首先，唤醒了学生的环保意识。不能小看一张小小的纸巾，如果我校每人每天使用一张纸巾，那就要用掉2600多张，全国呢?更何况有些人用纸巾很浪费。这样设想下去简直不敢想象，更何况在生产纸巾过程中排出的大量废水，是水环境污染的主要污染源。为此，学生纷纷表示：自己要以身作则外，还要向周围的人宣传纸巾对环境的影响尽量不用或少用纸巾，肩负起保护环境的责任和义务，增强了学生的社会责任感。
　　这种科技活动为学生们搭建了一个提高自我、发展自我、展示自我的平台，科技活动是学习的一种好形式。