探究廢舊電池浸提液對小球藻的毒害作用

王愛東

【摘要】 本引導學生以廢舊電池為自變量、以小球藻為實驗對象、以小球藻的生物量為自變量，探究電池浸提液對小球藻生物量的影響。實驗結果顯示，不同濃度的電池浸提液對小球藻生物量增長都有明顯的抑制作用。通過本次探究活動，促使學生利用所學知識、掌握的技能解釋一個實際的生活問題，很好的開展了一次STS教學，使學生自覺形成廢舊電池等垃圾分類處理的生活意識和自覺的環保意識，很好地培養了學生的社會責任感。

【關鍵詞】 電池浸提液 小球藻 種群數量 STS教育 社會責任

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）07-096-02

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《普通高中生物課程標準（2017版）》（以下簡稱《標準》）。《標準》注重使學生在現實生活的背景中學習生物學。倡導學生在解決實際的過程中深入理解生物學的核心概念，并能運用生物學的原理和方法參與公眾事務的討論或做出相關的個人決策；同時注意幫助學生了解相關的職業和學習方向，為他們進一步學習和步入社會做準備。STS教育成為指導中學理科教育改革的主思想。STS即科學、技術、社會。STS教育指的是在現實的技術和社會環境下進行的科學教育活動，其基本思想是把學生對于自然界的理解（科學）與改造世界（技術）和他們的日常生產、生活經驗（社會）結合起來。對于生物教學培養人的這一途徑來說，將STS教育思想貫通于生物課程改革中，樹立學生創新思維，增強學生社會責任感，促進形成正確的世界觀、價值觀，培養對社會進步有幫助的有用的人才。作為一線教育工作者，教師應抓住一切契機，落實STS教育。本文中筆者引導學生以廢舊電池為自變量、以小球藻為實驗對象、以小球藻的生物量為自變量，利用高中生物課堂所學的知識和實驗技能設計實驗，采用不同濃度電池浸提液對小球藻進行懸浮培養，探究電池浸提液對小球藻生物量的影響。

1. 問題的提出

我校和珠海市不少社區均有專門的廢舊電池回收箱，學生好奇為什么要將廢舊電池單獨回收處理？引導學生查閱廢舊電池相關文獻，了解到我國是電池消費大國，每年都產生極大數量的廢電池，而我國對垃圾分類的實施才處于萌芽階段。若把廢電池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，滲出的重金屬可能污染地下水和土壤，進而對植物、動物甚至人類自身健康產生危害。 但是鮮有實驗研究廢舊電池對單細胞藻類等微生物的影響。

本實驗所選的實驗材料為小球藻（ Chlorella sp . ），屬于綠藻門、綠藻綱、小球藻屬，是普生性單細胞綠藻，是一種球形淡水藻類，直徑3～8微米，是一種高效的光合植物，以光合自養生長繁殖，分布極廣，筆者就帶領我校學生從環境中分離到小球藻。由于其易于培養、生長速度快的優點，常作為生物技術研究和環境科學研究的材料。曾有研究肯定了藻類對污水中氮、磷等營養物的去除作用和效果。 本文主要帶領學生研究電池浸提液對小球藻生物量的影響。

2. 材料與方法

2.1 試劑與儀器

電子天平、分光光度計、磁力攪拌器、5號電池兩顆、可調移液槍、濾紙。

2.2 實驗材料準備

藻種及培養：實驗所用藻種由位于校園教師宿舍旁邊的池塘“禮泉”，采集后經微生物純化培養所得，采用BG-11培養基進行培養。

培養條件為（25±1）℃、光照強度為4000Lx、連續光照。

電池浸提液的配制：將兩節5號電池破碎后浸潤在500mL蒸餾水中，采用磁力攪拌器進行攪拌，浸提24h后用濾紙過濾即得電池浸提液母液。

2.3 小球藻生物量的測定

采用在可見光波長為680nm下用分光光度計測量其吸光值（OD680值），通過吸光值判斷小球藻的生物量。

2.4 實驗操作步驟

2.4.1 取處于指數生長期的小球藻12ml，搖勻，平均分為四份，接種于四個100ml的錐形瓶內，分別標為1、2、3、4。向2、3、4號瓶分別加入5ml、10ml、15ml電池浸提液母液，然后分別向1-4號瓶中加入BG-11培養液

27ml、22ml、17ml、12ml。接種后小球藻培養液總體積均為30ml，每個組進行3次重復。在人工光照培養箱內進行連續光照培養。實驗期間每天早、中、晚定時搖瓶。

2.4.2 每天定時進行測量，在測量前分別對4個錐形瓶進行搖晃后，各取3ml放置在分光光度計中測量其吸光值，并做好記錄。

3. 實驗結果與討論

電池浸提液對小球藻生物量的影響很明顯，具體結果見圖1。實驗組1，低濃度的電池浸提液會明顯抑制小球藻生物量的增長，但是小球藻的生物量隨時間還處于緩慢上升的狀態，這說明浸提液中存在的重金屬對小球藻生長的造成毒害作用，但是，小球藻在低濃度電池浸提液中還能極緩慢生長；實驗組2和實驗組3，小球藻生物量隨時間出現了生物量下降的現象，說明較高濃度（1/3、1/2）電池浸提液由于含有的重金屬有害物質過多，導致開始出現小球藻的死亡。

實驗組1在培養到第11天后，小球藻的生物量增長速率出現了上升。

圖1

不同濃度電池浸提液對小球藻生物量的影響（OD=680，n=3）

這可能因為小球藻的生長周期短，浸提液對小球藻進行選擇，耐受一定濃度的重金屬小球藻數量逐漸上升。進一步分析認為，可通過多次選擇，篩選出耐受一定濃度的電池浸提液的小球藻進行培養，培養后采用固定化技術，將耐重金屬小球藻進行固定。固定化小球藻可用于污水處理廠、重金屬污染區域進行去污處理，并可實現反復使用，實現生物去污。

4. 反思

通過此次探究，促使學生利用課堂上所學的生物學知識和技能，開展實驗探究活動，直觀認識到隨意丟棄廢舊電池會對生態環境、生物群落產生的不利影響，使學生自覺養成廢舊電池等垃圾分類處理的生活習慣，參與環境保護實踐，形成自覺的環保意識，樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”。很好地培養了學生的社會責任感。

隨著我國經濟的快速發展的同時，也帶來諸多環境問題，廢舊電池的污染只是其中一個方面。此次探究主要是想培養學生的探究意識和學以致用的意識，學會將所學知識、技能與社會、生活相聯系，即讓學生從內心重視科學、技術、社會之間的聯系。繼而激發學生學習生物學知識的原動力。

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