紙巾對土壤溶液酸堿性影響的實驗研究

1研究背景

經(jīng)查閱資料可知廢棄的紙巾是不可回收的有機(jī)垃圾，會給土壤環(huán)境造成二次污染。學(xué)生通過問卷調(diào)查了解到：只有53.8％的人認(rèn)為廢棄的紙巾對土壤有影響，而56.2％的人認(rèn)為廢棄的紙巾對土壤環(huán)境沒有影響或答不知道。當(dāng)問到有怎樣的影響時，多數(shù)人回答說不知道或不清楚。到底廢棄的紙巾有怎樣的二次污染?為此，師生共同確定了“探究紙巾對土壤溶液酸堿性影響”的研究的內(nèi)容。

師生共同選用了人們經(jīng)常使用的“心相印”、“一片云”、“維達(dá)”和“真真”四種面巾紙作為實驗材料進(jìn)行研究，以此來驗證紙巾對土壤溶液的酸堿性是否有影響。期望通過這一探究實驗使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，同時又發(fā)展創(chuàng)新能力。

2研究目的

(1)通過實驗證明廢棄紙巾對土壤環(huán)境的危害。

(2)希望人們知道廢棄的紙巾對土壤環(huán)境的破壞，提醒人們在生活中盡量不用或少用紙巾。

(3)依據(jù)研究結(jié)果提出各種合理化的建議，以便更好的防止紙巾對土壤的污染，保護(hù)環(huán)境。

3研究方法

確定研究方法為查閱資料、實地考察、調(diào)查研究和實驗法等，其中以實驗法為主。

實驗研究的具體過程如下。

3.1準(zhǔn)備實驗材料和儀器

(1)準(zhǔn)備實驗材料：到商店購買“心相印”、“一片云”、“維達(dá)”和“真真”四種紙巾。

(2)采集土樣：從學(xué)生的家鄉(xiāng)禮賢種蘿卜和生菜的菜地里取土。

(3)準(zhǔn)備實驗儀器：準(zhǔn)備廢舊礦泉水瓶，鐵架臺、漏斗等所需的各種實驗儀器。

3.2設(shè)計實驗驗證假設(shè)

提出假設(shè)：紙巾對土壤溶液的酸堿性有影響。

針對這個假設(shè)，我們設(shè)計了如下的實驗：

分別量取質(zhì)量比為1:2的土壤溶液200 mL倒入用蒸餾水沖洗過的廢舊礦泉水瓶中，共制備50瓶。把它們隨機(jī)分成五組分別是：A、B、C、D、E。每組各10瓶。每一組又創(chuàng)設(shè)有氧(不加蓋)和無氧(加蓋)兩個實驗條件。具體實驗設(shè)計如表1所示。

其中A、B、c、D四個組為實驗組，E組作為對照組，把它們放在相同的環(huán)境中進(jìn)行實驗研究。

3.3完成實驗認(rèn)真記錄

從第二天開始，每天中午12:20開始測試溶液的酸堿性，連續(xù)測量6 d，并詳細(xì)記錄測試結(jié)果。

3.4分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論

每組實驗重復(fù)5次，取平均值。對實驗現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真的整理和分析，與假設(shè)做對照，分析實驗結(jié)果是否支持假設(shè)，依據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論并加以推理和討論。

3.5撰寫研究報告

依據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論，由教師指導(dǎo)學(xué)生撰寫研究小論文、收獲及體會。

4 實驗研究結(jié)果及分析

(1)有氧條件下，A、B、c、D四組溶液與E組溶液oH的記錄見表2。

(2)無氧條件下，A、B、c、D四組溶液與E組溶液pH記錄見表3。

通過以上實驗得出如下結(jié)果：

①A、B、c、D四組實驗組溶液的pH值比E組對照組溶液pH值小，溶液偏酸性。

②A、B、c、D四組實驗組溶液的pH值也各不相同。

在有氧(不加蓋)條件下，B組加入“心相印”紙巾的土壤溶液的pH最小，c組加入“一片云”紙巾的土壤溶液的pH較大，較接近土壤溶液的pH，即“心相印”紙巾對土壤溶液pH的影響程度較大；“一片云”紙巾對土壤溶液pH的影響程度較小。

在無氧(加蓋)條件下，D組加入“真真”紙巾的土壤溶液的pH最小，c組加入“一片云”紙巾的土壤溶液的pH較大，較接近土壤溶液的pH，即“真真”紙巾對土壤溶液pH的影響程度較大，“一片云”紙巾對土壤溶液pH的影響程度較小。

③隨著時間的延長，A、B、C、D、E五組溶液的pH逐漸增加，溶液逐漸接近中性。

分析原因是：

①生產(chǎn)紙巾的原料是木材，主要成份是木纖維，纖維素分解后生成中性的最終產(chǎn)物，它不會改變土壤溶液的酸堿性。況且紙巾在第二天只是剛剛開始被微生物分解。改變土壤溶液酸堿性的物質(zhì)應(yīng)該是生產(chǎn)紙巾時添加的一些輔料，或是紙巾中殘留的一些酸性化學(xué)物質(zhì)，它們使溶液的pH值減小，溶液偏酸性。

②不同品牌的紙巾在生產(chǎn)的工序、添加的輔料以及在生產(chǎn)過程中使用的化學(xué)物質(zhì)會略有不同，造成四種品牌紙巾溶液的pH值不同。

③對于隨著時間的延長，A、B、c、D、E五組溶液的PH值逐漸增加，這一實驗現(xiàn)象，到目前為止，我們沒有最合理的解釋，正在繼續(xù)探究中。

(3)4個實驗組與1個對照組在有氧與無氧條件下pH值的對照。

①E組溶液在有氧與無氧條件下pH的對照見表4。

②A組(維達(dá))溶液在有氧與無氧條件下pH的對照見表5。

③B組(心相印)溶液在有氧與無氧條件下pH的對照見表6。

④C組(一片云)溶液在有氧與無氧條件下pH的對照見表7。

⑤D組(真真)溶液在有氧與無氧條件下pH的對照見表8。

E組溶液有氧條件下的pH比無氧條件下的pH小，即無氧條件下的pH大，更接近中性。

A、B、C、D四組實驗組溶液在有氧條件下的pH比在無氧條件下的pH大，與E組的結(jié)果正相反。

分析原因是：

①在有氧條件下，土壤溶液中的微生物進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生較多的二氧化碳溶解在溶液中，使溶液表現(xiàn)出較強(qiáng)的酸性，所以，pH較??；而土壤溶液中的微生物在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生較少的二氧化碳溶解在溶液中，使溶液表現(xiàn)出較弱的酸性，所以，pH較大。因此，E組溶液有氧條件下的pH比無氧條件下的pH要小，酸性更強(qiáng)。

②在土壤溶液中加入紙巾后，紙巾中殘留的漂白劑會迅速的釋放到溶液中，其中的氯離子和次氯酸根離子和氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氯氣和水。有氧(不加蓋)條件下氯氣可揮發(fā)到空氣中，使溶液的酸性降低，pH較大；而無氧(加蓋)條件下氯氣不能揮發(fā)到空氣中，再次溶解在水中，與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，使溶液的酸性增強(qiáng)，pH較小。

(4)兩周時，觀察實驗組與對照組溶液顏色，發(fā)現(xiàn)：土壤溶液的顏色比加入紙巾的土壤溶液的顏色深。

實驗進(jìn)行到三天，學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)加入紙巾的4組實驗組中的土壤溶液顏色變淺，兩周后顏色幾乎成白色，而對照組的土壤溶液顏色幾乎沒有改變。

原因：生產(chǎn)紙巾時添加的一些輔料，或是紙巾中殘留的一些酸性化學(xué)物質(zhì)具有漂白性，使黃色的土壤溶液變淺，以至于最后變成無色。

5 研究結(jié)論與建議

實驗研究的結(jié)論：

(1)廢棄的面巾紙能使土壤溶液的pH下降。

(2)不同品牌的紙巾對土壤溶液pH的影響程度不同。

(3)紙巾中殘留的化學(xué)物質(zhì)具有漂白性和揮發(fā)性，若揮發(fā)到空氣中會對空氣造成污染；若附著在皮膚上會傷害皮膚，影響人的健康。

提出的建議：

(1)倡導(dǎo)不用或盡量少用紙巾，改變現(xiàn)有的一些生活習(xí)慣，形成人與自然的和諧發(fā)展。

由于廢棄的紙巾能使土壤溶液的酸性增加，從而影響土壤的環(huán)境，進(jìn)而影響土壤中生活的植物、動物以及微生物，尤其是對農(nóng)作物的影響，最終也會危及到人類自身。隨著時間的延長，A、B、C、D、四組溶液的pH值雖然逐漸增加，但是需要一段時間，在這段時間內(nèi)土壤的穩(wěn)態(tài)就會受到破壞。長此下去會影響土壤經(jīng)過漫長的時期形成的和諧穩(wěn)態(tài)。為此，首先要讓人們了解紙巾對土壤環(huán)境的危害，然后倡導(dǎo)人們不用或盡量少用紙巾。

(2)為了人類自身的健康請慎用紙巾。

紙巾中殘留著具有揮發(fā)性和漂白性的化學(xué)物質(zhì)，人們用紙巾擦嘴、擦汗，這些化學(xué)物質(zhì)很可能會附著在人的皮膚上，長期使用很可能會威脅人的健康。人們?yōu)榱朔奖闶褂眉埥?，但大多忽視一個健康問題，其實很多紙巾都隱藏著不安全的因素，很多小商店出售的紙巾是不達(dá)標(biāo)的，甚至是骯臟的。因此，為了自身的健康，請慎用紙巾。

(3)不要過度追求紙巾的白度，人們應(yīng)崇尚自然、簡約的生活方式。

在日常生活中，不要有“紙巾越白，越衛(wèi)生，越好”的錯誤認(rèn)識，否則，生產(chǎn)產(chǎn)家為了滿足消費者的嗜好，會使用各種手段、添加更多的化學(xué)物質(zhì)，讓消費者滿意。到頭來紙巾中殘留的化學(xué)物質(zhì)會更多，對環(huán)境、對人的危害會更大，形成惡性循環(huán)。因此，為了人類生存的環(huán)境和自身的健康，向全社會提倡應(yīng)追求自然、崇尚自然。

(4)不同品牌的紙巾對土壤溶液pH值的影響程度不同。若一定要使用紙巾，那么在選購時應(yīng)予以甄別。

通過參加這一項目的研究，學(xué)生們獲得了許多收獲和體會；首先，喚醒了學(xué)生的環(huán)保意識。不能小看一張小小的紙巾，如果我校每人每天使用一張紙巾，那就要用掉2600多張，全國呢?更何況有些人用紙巾很浪費。這樣設(shè)想下去簡直不敢想象，更何況在生產(chǎn)紙巾過程中排出的大量廢水，是水環(huán)境污染的主要污染源。為此，學(xué)生紛紛表示：自己要以身作則外，還要向周圍的人宣傳紙巾對環(huán)境的影響盡量不用或少用紙巾，肩負(fù)起保護(hù)環(huán)境的責(zé)任和義務(wù)，增強(qiáng)了學(xué)生的社會責(zé)任感。

這種科技活動為學(xué)生們搭建了一個提高自我、發(fā)展自我、展示自我的平臺，科技活動是學(xué)習(xí)的一種好形式。