探究废旧电池浸提液对小球藻的毒害作用

王爱东

【摘要】 本引导学生以废旧电池为自变量、以小球藻为实验对象、以小球藻的生物量为自变量，探究电池浸提液对小球藻生物量的影响。实验结果显示，不同浓度的电池浸提液对小球藻生物量增长都有明显的抑制作用。通过本次探究活动，促使学生利用所学知识、掌握的技能解釋一个实际的生活问题，很好的开展了一次STS教学，使学生自觉形成废旧电池等垃圾分类处理的生活意识和自觉的环保意识，很好地培养了学生的社会责任感。

【关键词】 电池浸提液 小球藻 种群数量 STS教育 社会责任

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2018）07-096-02

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《普通高中生物课程标准（2017版）》（以下简称《标准》）。《标准》注重使学生在现实生活的背景中学习生物学。倡导学生在解决实际的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或做出相关的个人决策；同时注意帮助学生了解相关的职业和学习方向，为他们进一步学习和步入社会做准备。STS教育成为指导中学理科教育改革的主思想。STS即科学、技术、社会。STS教育指的是在现实的技术和社会环境下进行的科学教育活动，其基本思想是把学生对于自然界的理解（科学）与改造世界（技术）和他们的日常生产、生活经验（社会）结合起来。对于生物教学培养人的这一途径来说，将STS教育思想贯通于生物课程改革中，树立学生创新思维，增强学生社会责任感，促进形成正确的世界观、价值观，培养对社会进步有帮助的有用的人才。作为一线教育工作者，教师应抓住一切契机，落实STS教育。本文中笔者引导学生以废旧电池为自变量、以小球藻为实验对象、以小球藻的生物量为自变量，利用高中生物课堂所学的知识和实验技能设计实验，采用不同浓度电池浸提液对小球藻进行悬浮培养，探究电池浸提液对小球藻生物量的影响。

1. 问题的提出

我校和珠海市不少社区均有专门的废旧电池回收箱，学生好奇为什么要将废旧电池单独回收处理？引导学生查阅废旧电池相关文献，了解到我国是电池消费大国，每年都产生极大数量的废电池，而我国对垃圾分类的实施才处于萌芽阶段。若把废电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，渗出的重金属可能污染地下水和土壤，进而对植物、动物甚至人类自身健康产生危害。 但是鲜有实验研究废旧电池对单细胞藻类等微生物的影响。

本实验所选的实验材料为小球藻（ Chlorella sp . ），属于绿藻门、绿藻纲、小球藻属，是普生性单细胞绿藻，是一种球形淡水藻类，直径3～8微米，是一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广，笔者就带领我校学生从环境中分离到小球藻。由于其易于培养、生长速度快的优点，常作为生物技术研究和环境科学研究的材料。曾有研究肯定了藻类对污水中氮、磷等营养物的去除作用和效果。 本文主要带领学生研究电池浸提液对小球藻生物量的影响。

2. 材料与方法

2.1 试剂与仪器

电子天平、分光光度计、磁力搅拌器、5号电池两颗、可调移液枪、滤纸。

2.2 实验材料准备

藻种及培养：实验所用藻种由位于校园教师宿舍旁边的池塘“禮泉”，采集后经微生物纯化培养所得，采用BG-11培养基进行培养。

培养条件为（25±1）℃、光照强度为4000Lx、连续光照。

电池浸提液的配制：将两节5号电池破碎后浸润在500mL蒸馏水中，采用磁力搅拌器进行搅拌，浸提24h后用滤纸过滤即得电池浸提液母液。

2.3 小球藻生物量的测定

采用在可见光波长为680nm下用分光光度计测量其吸光值（OD680值），通过吸光值判断小球藻的生物量。

2.4 实验操作步骤

2.4.1 取处于指数生长期的小球藻12ml，摇匀，平均分为四份，接种于四个100ml的锥形瓶内，分别标为1、2、3、4。向2、3、4号瓶分别加入5ml、10ml、15ml电池浸提液母液，然后分别向1-4号瓶中加入BG-11培养液

27ml、22ml、17ml、12ml。接种后小球藻培养液总体积均为30ml，每个组进行3次重复。在人工光照培养箱内进行连续光照培养。实验期间每天早、中、晚定时摇瓶。

2.4.2 每天定时进行测量，在测量前分别对4个锥形瓶进行摇晃后，各取3ml放置在分光光度计中测量其吸光值，并做好记录。

3. 实验结果与讨论

电池浸提液对小球藻生物量的影响很明显，具体结果见图1。实验组1，低浓度的电池浸提液会明显抑制小球藻生物量的增长，但是小球藻的生物量随时间还处于缓慢上升的状态，这说明浸提液中存在的重金属对小球藻生长的造成毒害作用，但是，小球藻在低浓度电池浸提液中还能极缓慢生长；实验组2和实验组3，小球藻生物量随时间出现了生物量下降的现象，说明较高浓度（1/3、1/2）电池浸提液由于含有的重金属有害物质过多，导致开始出现小球藻的死亡。

实验组1在培养到第11天后，小球藻的生物量增长速率出现了上升。

图1

不同浓度电池浸提液对小球藻生物量的影响（OD=680，n=3）

这可能因为小球藻的生长周期短，浸提液对小球藻进行选择，耐受一定浓度的重金属小球藻数量逐渐上升。进一步分析认为，可通过多次选择，筛选出耐受一定浓度的电池浸提液的小球藻进行培养，培养后采用固定化技术，将耐重金属小球藻进行固定。固定化小球藻可用于污水处理厂、重金属污染区域进行去污处理，并可实现反复使用，实现生物去污。

4. 反思

通过此次探究，促使学生利用课堂上所学的生物学知识和技能，开展实验探究活动，直观认识到随意丢弃废旧电池会对生态环境、生物群落产生的不利影响，使学生自觉养成废旧电池等垃圾分类处理的生活习惯，参与环境保护实践，形成自觉的环保意识，树立和践行“绿水青山就是金山银山”。很好地培养了学生的社会责任感。

随着我国经济的快速发展的同时，也带来诸多环境问题，废旧电池的污染只是其中一个方面。此次探究主要是想培养学生的探究意识和学以致用的意识，学会将所学知识、技能与社会、生活相联系，即让学生从内心重视科学、技术、社会之间的联系。继而激发学生学习生物学知识的原动力。

[ 参 考 文 献 ]

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