環境科學工作室

陸蔚　翟立原

工作室概況

環境科學是一門立足于綜合角度，研究人類社會發展活動與環境演化規律之間相互作用關系，探求人類社會與環境協同演化、持續發展途徑與方法的科學。其學科構成涵蓋了大氣科學、生態學、環境化學、地球科學等自然科學領域和資源管理與保護、人口統計學、經濟學、政治學、倫理學等社會科學領域。

環境科學工作室則是以青少年為對象，以環境科學教師或科技輔導員為指導者，利用工作室配置的專業儀器設施和實驗條件，為青少年提供獲取與生活緊密聯系的環境科學知識、技能和相關科學方法，培養他們創新精神和實踐能力，提升其環境保護意識和對環境科學興趣的專項活動場所。

活動目標

使青少年了解與環境科學相關的基礎理論知識、基本實驗技能和科學方法，通過參與在環境科學工作室內外開展的觀察、調查、實驗、討論等活動，運用環境科學相關概念及原理，分析身邊常見的環境問題，并能夠提出自己的看法。同時在參與上述工作室活動中，鼓勵青少年發揮自主探究精神，激發他們對環境科學的興趣，提升其環境保護意識和行動能力。

場地設施條件

◇場地條件

環境科學實驗室，使用面積為80平方米的固定活動場所，采光好，配備桌椅，設有實驗器材存放柜，有排風口、水電接口、水槽、下水道等設施。

◇設施條件（30萬元）

基礎設施：計算機、投影儀及投影屏幕、可擦可移動書寫白板、教師實驗桌椅、音響、打印機。

實驗儀器：精密分析天平、旋渦混合器、高壓滅菌器、恒溫培養箱、干燥箱、電磁爐、鍋、榨汁機、紫外分光光度計。

實驗設施：實驗桌椅、采水瓶、便攜pH計、溫度計、渾濁度比色卡、便攜式電子天平、移液器、鐵架臺、石棉網、酒精燈、試管架、試管、滴管、藥匙、燒杯、錐形瓶、剪刀、鑷子、毛筆、吹風機、塑料盒、水槽、石英砂、黃砂、活性炭、塑料瓶、棉花、紗布。

輔助設施：無線網絡、滅火器、沙桶、窗簾、清潔工具（掃帚、拖把等）。

◇人員配備條件

配備1名具有一定管理經驗的專（兼）職管理人員和1名專（兼）職環境科學教師或科技輔導員，建立3人以上的科技輔導員志愿者隊伍。

容納青少年數量

可同時容納15～20名青少年參與工作室活動。

開放時間

每月不少于16天。

活動內容

◇了解環境科學知識和環境問題成因。主要包括：了解環境與人類問的相互關系，知曉環境對人類生活的重要意義，分析身邊的某些環境現象，理解全球性的環境問題及其成因，從而培養青少年對環境問題的關注度，提升其環境保護意識等。

◇初步掌握環境科學實驗操作技能和方法。主要包括：了解與環境科學相關的常見實驗，掌握或強化基本實驗基本技能，學會基本的水質檢測（如水的渾濁度、溫度、pH值、余氯、溶解氧等）、噪聲檢測、空氣質量檢測、食品相關要素檢測等的方法。

◇青少年創新課題的研究。基于生活中發現的環境問題，嘗試用環境科學工作室的實驗設施，依據相關科學方法開展探究。

活動形式

培訓、競賽、個人或小組探究和實驗等。

工作室典型活動案例

活動名稱

蔬菜清洗前后的農藥殘留檢測

活動目標

（1）通過學習文獻資料，使青少年初步了解常見農藥知識。

（2）通過小組實驗，在使用農藥殘留速測卡片檢測蔬菜中農藥殘留的過程中，促進青少年了解常用科學檢測方法，掌握相關基本實驗技能。

（3）通過對蔬菜樣本進行農藥殘留檢測，讓青少年感悟食品安全的重要性，培養其應用環境科學知識解決日常生活問題的能力。

活動時長

約120分鐘。

活動人數

初中或高中青少年20人。

活動材料

便攜式電子天平5個，恒溫培養箱，錐形瓶20個，滴管20根，10mL量筒5個，10mL燒杯20個，200mL燒杯5個，農藥殘留速測卡片100片，實驗用蔬菜（青菜）20份。

活動過程

1.蔬菜種植常用農藥及快速檢測介紹

（1）有機磷類農藥 主要包括樂果、馬拉硫磷、對硫磷等。有機磷揮發性強，進人生物體內易被酶分解，故不污染環境，在食物中殘留時間也短。食用殘留過量有機磷農藥的農產品，可能發生肌肉震顫、痙攣、血壓升高、心跳加快等急性中毒癥狀，甚至昏迷死亡。

（2）氨基甲酸酯類農藥 主要包括滅多威、克百威、涕滅威等。食用殘留這類農藥較多的農產品，會產生和有機磷中毒大致相同的癥狀，但因其毒性較輕，一般幾小時就能自行恢復。

（3）擬除蟲菊酯類農藥 主要包括聯苯菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、氧氯氰菊酯等。這類農藥對人體毒性較低，但仍有蓄積性，中毒表現癥狀為神經系統紊亂癥狀和皮膚刺激癥狀等。

（4）農藥殘留速測卡片 該卡片系用對農藥高度敏感的膽堿酯酶和顯色劑做成的酶試紙，可以快速檢測蔬菜中有機磷和氦基甲酸酯這兩類用量較大的農藥殘留情況。

2.蔬菜清洗前后農藥殘留檢測實驗

（1）材料準備 ①選取有代表性的青菜樣品（圖2），將其菜葉剪成1cm×1cm的正方形碎片備用。②設計實驗活動卡（表1）。

（2）實驗步驟 ①利用托盤天平分別稱取3份各5g的青菜樣品，分別采取不同的清洗方式進行處理：1份不做任何清洗處理；1份在流動的自來水下淋洗5分鐘；1份取清水浸泡20分鐘。②將清洗處理后的青菜樣品放人對應錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，振搖50次，靜置2分鐘，用滴管吸取上層清液備用。③取1片農藥殘留速測卡片，在其白色藥片上滴3滴上一步驟中提取出的清液，并將其置于37℃恒溫培養箱中，靜置10分鐘進行預反應。④將預反應后的農藥殘留速測卡片對折，用手捏緊保持3分鐘，使紅色藥片與白色藥片重合發生反應。⑤觀察反應后顏色變化情況，記錄實驗結果：變藍（×）記為正常；淺藍（O）記為有農藥殘留，但濃度較低；不變藍（●）記為有農藥殘留，且濃度較高。⑥做完上述3組平行實驗后，再取1份蒸餾水做實驗空白樣本對照。

3.實驗結果及分析

組織青少年完成實驗并觀察記錄實驗結果，并以小組形式進行交流，比較實驗所用青菜經清洗前后不同的農藥殘留情況，得出如何清洗蔬菜才能防止農藥殘留的簡單方案。

在青少年小組實驗前，教師要進行前期實驗，以保證當期青少年實驗的順利進行。教師實驗所用樣品與青少年一樣——均為菜場購買的青菜。

（1）教師前期實驗結果（表2）

（2）教師前期實驗結果分析教師前期實驗所選青菜大部分未檢出農藥殘留，僅個別檢出微量農藥殘留，基本可認為其相對較為安全；經清水淋洗5分鐘后青菜的農藥殘留檢出率降低，可認為清水淋洗的方式能夠減弱農藥殘留；經清水浸泡20分鐘后青菜的農藥殘留檢出率為0，可認為清水浸泡的方式能夠有效去除青菜上殘留的農藥。

農藥殘留速測卡片誤差分析：該卡片對農藥較為敏感，反應時間長短、室溫等因素都有可能對卡片呈現的顏色產生影響，故農藥殘留速測卡片檢測結果只能作為家庭或實驗室疑似問題蔬菜的初篩，其檢查結果不具法律效應，不能作為正式測量依據。

4.拓展實驗

探究不同蔬菜品種清洗前后其農藥殘留情況的差異。

安全注意事項

（1）使用玻璃實驗材料時要小心輕放，避免打碎打翻。

（2）恒溫培養箱需要在教師或科技輔導員指導下使用，避免碰撞或燙傷等。