环境科学工作室

陆蔚　翟立原

工作室概况

环境科学是一门立足于综合角度，研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，探求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学。其学科构成涵盖了大气科学、生态学、环境化学、地球科学等自然科学领域和资源管理与保护、人口统计学、经济学、政治学、伦理学等社会科学领域。

环境科学工作室则是以青少年为对象，以环境科学教师或科技辅导员为指导者，利用工作室配置的专业仪器设施和实验条件，为青少年提供获取与生活紧密联系的环境科学知识、技能和相关科学方法，培养他们创新精神和实践能力，提升其环境保护意识和对环境科学兴趣的专项活动场所。

活动目标

使青少年了解与环境科学相关的基础理论知识、基本实验技能和科学方法，通过参与在环境科学工作室内外开展的观察、调查、实验、讨论等活动，运用环境科学相关概念及原理，分析身边常见的环境问题，并能够提出自己的看法。同时在参与上述工作室活动中，鼓励青少年发挥自主探究精神，激发他们对环境科学的兴趣，提升其环境保护意识和行动能力。

场地设施条件

◇场地条件

环境科学实验室，使用面积为80平方米的固定活动场所，采光好，配备桌椅，设有实验器材存放柜，有排风口、水电接口、水槽、下水道等设施。

◇设施条件（30万元）

基础设施：计算机、投影仪及投影屏幕、可擦可移动书写白板、教师实验桌椅、音响、打印机。

实验仪器：精密分析天平、旋涡混合器、高压灭菌器、恒温培养箱、干燥箱、电磁炉、锅、榨汁机、紫外分光光度计。

实验设施：实验桌椅、采水瓶、便携pH计、温度计、浑浊度比色卡、便携式电子天平、移液器、铁架台、石棉网、酒精灯、试管架、试管、滴管、药匙、烧杯、锥形瓶、剪刀、镊子、毛笔、吹风机、塑料盒、水槽、石英砂、黄砂、活性炭、塑料瓶、棉花、纱布。

辅助设施：无线网络、灭火器、沙桶、窗帘、清洁工具（扫帚、拖把等）。

◇人员配备条件

配备1名具有一定管理经验的专（兼）职管理人员和1名专（兼）职环境科学教师或科技辅导员，建立3人以上的科技辅导员志愿者队伍。

容纳青少年数量

可同时容纳15～20名青少年参与工作室活动。

开放时间

每月不少于16天。

活动内容

◇了解环境科学知识和环境问题成因。主要包括：了解环境与人类问的相互关系，知晓环境对人类生活的重要意义，分析身边的某些环境现象，理解全球性的环境问题及其成因，从而培养青少年对环境问题的关注度，提升其环境保护意识等。

◇初步掌握环境科学实验操作技能和方法。主要包括：了解与环境科学相关的常见实验，掌握或强化基本实验基本技能，学会基本的水质检测（如水的浑浊度、温度、pH值、余氯、溶解氧等）、噪声检测、空气质量检测、食品相关要素检测等的方法。

◇青少年创新课题的研究。基于生活中发现的环境问题，尝试用环境科学工作室的实验设施，依据相关科学方法开展探究。

活动形式

培训、竞赛、个人或小组探究和实验等。

工作室典型活动案例

活动名称

蔬菜清洗前后的农药残留检测

活动目标

（1）通过学习文献资料，使青少年初步了解常见农药知识。

（2）通过小组实验，在使用农药残留速测卡片检测蔬菜中农药残留的过程中，促进青少年了解常用科学检测方法，掌握相关基本实验技能。

（3）通过对蔬菜样本进行农药残留检测，让青少年感悟食品安全的重要性，培养其应用环境科学知识解决日常生活问题的能力。

活动时长

约120分钟。

活动人数

初中或高中青少年20人。

活动材料

便携式电子天平5个，恒温培养箱，锥形瓶20个，滴管20根，10mL量筒5个，10mL烧杯20个，200mL烧杯5个，农药残留速测卡片100片，实验用蔬菜（青菜）20份。

活动过程

1.蔬菜种植常用农药及快速检测介绍

（1）有机磷类农药 主要包括乐果、马拉硫磷、对硫磷等。有机磷挥发性强，进人生物体内易被酶分解，故不污染环境，在食物中残留时间也短。食用残留过量有机磷农药的农产品，可能发生肌肉震颤、痉挛、血压升高、心跳加快等急性中毒症状，甚至昏迷死亡。

（2）氨基甲酸酯类农药 主要包括灭多威、克百威、涕灭威等。食用残留这类农药较多的农产品，会产生和有机磷中毒大致相同的症状，但因其毒性较轻，一般几小时就能自行恢复。

（3）拟除虫菊酯类农药 主要包括联苯菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、氧氯氰菊酯等。这类农药对人体毒性较低，但仍有蓄积性，中毒表现症状为神经系统紊乱症状和皮肤刺激症状等。

（4）农药残留速测卡片 该卡片系用对农药高度敏感的胆碱酯酶和显色剂做成的酶试纸，可以快速检测蔬菜中有机磷和氦基甲酸酯这两类用量较大的农药残留情况。

2.蔬菜清洗前后农药残留检测实验

（1）材料准备 ①选取有代表性的青菜样品（图2），将其菜叶剪成1cm×1cm的正方形碎片备用。②设计实验活动卡（表1）。

（2）实验步骤 ①利用托盘天平分别称取3份各5g的青菜样品，分别采取不同的清洗方式进行处理：1份不做任何清洗处理；1份在流动的自来水下淋洗5分钟；1份取清水浸泡20分钟。②将清洗处理后的青菜样品放人对应锥形瓶中，加入10mL蒸馏水，振摇50次，静置2分钟，用滴管吸取上层清液备用。③取1片农药残留速测卡片，在其白色药片上滴3滴上一步骤中提取出的清液，并将其置于37℃恒温培养箱中，静置10分钟进行预反应。④将预反应后的农药残留速测卡片对折，用手捏紧保持3分钟，使红色药片与白色药片重合发生反应。⑤观察反应后颜色变化情况，记录实验结果：变蓝（×）记为正常；浅蓝（O）记为有农药残留，但浓度较低；不变蓝（●）记为有农药残留，且浓度较高。⑥做完上述3组平行实验后，再取1份蒸馏水做实验空白样本对照。

3.实验结果及分析

组织青少年完成实验并观察记录实验结果，并以小组形式进行交流，比较实验所用青菜经清洗前后不同的农药残留情况，得出如何清洗蔬菜才能防止农药残留的简单方案。

在青少年小组实验前，教师要进行前期实验，以保证当期青少年实验的顺利进行。教师实验所用样品与青少年一样——均为菜场购买的青菜。

（1）教师前期实验结果（表2）

（2）教师前期实验结果分析教师前期实验所选青菜大部分未检出农药残留，仅个别检出微量农药残留，基本可认为其相对较为安全；经清水淋洗5分钟后青菜的农药残留检出率降低，可认为清水淋洗的方式能够减弱农药残留；经清水浸泡20分钟后青菜的农药残留检出率为0，可认为清水浸泡的方式能够有效去除青菜上残留的农药。

农药残留速测卡片误差分析：该卡片对农药较为敏感，反应时间长短、室温等因素都有可能对卡片呈现的颜色产生影响，故农药残留速测卡片检测结果只能作为家庭或实验室疑似问题蔬菜的初筛，其检查结果不具法律效应，不能作为正式测量依据。

4.拓展实验

探究不同蔬菜品種清洗前后其农药残留情况的差异。

安全注意事项

（1）使用玻璃实验材料时要小心轻放，避免打碎打翻。

（2）恒温培养箱需要在教师或科技辅导员指导下使用，避免碰撞或烫伤等。