调查餐饮业污染物对环境的影响——基于核心素养的生物实验课探索

成瑶

一、背景分析

高中阶段对于污染物给环境带来的影响的实践性学习，由于教学课时安排的限制以及实验条件的局限性，还需要调查走访及进行连续的实验分析，所以本实践探究选择在假期实施。

人类活动对自然环境的影响在生物教材中也被多次提及，沪版第三册就有一节专门针对水质污染影响的实验——“水质污染对生物的影响”，但实验中的污染物种类的选择对于现今学生的生活和眼界来说已经缺乏新意与吸引力，期中污染物的检测标准及量化指标也并未提及，而这些恰恰是有心环保的学生所迫切想要了解的知识。所以为了满足学生对环保知识的渴求和动手能力的同步提升，以生物学核心素养为导向，以普通高中生物学课程标准为依托，由书本实验引申出本次教学实践探索，希望通过调查和研究提高学生实践探索能力的同时也为改善目前餐饮业的污染状况献出一己之力。

二、确定目标

为了人类自身的可持续性发展和长久福祉，保护环境迫在眉睫，旨在通过实践帮助学生增加环境污染对生物影响的感性认识，增强环境保护的使命感锻炼培养生物实验技能，提高对比分析整合数据的能力。

1.科学探究 在教师指导下，通过分工合作确定走访对象，制定实验步骤，挑选实验方案，完成实验检测和数据整理与记录。

2.科学思维 根据实验结果所得数据，加以提炼分析并完成相应指标比对，在相互交流的基础上整理总结得出有否污染，污染物种类，及相应污染物排放超标与否。

3.环境观念 生物与环境是统一的整体，结合稳态与环境，体会和谐相处之道。

4.社会责任 通过问卷的设计与调查，数据的整合与处理，到后期改善方案的提出，使学生不仅具有科学文化素养和终身学习能力，更能够具有良好的自主发展能力和沟通能力。

三、研究过程

1.准备阶段 完成分组及相关调查问卷和实验表格的绘制。确定各组的调查区域，问卷调查对象，采样的区域划定及相关企业的沟通说明。

2.问卷调查与收集整理（问卷见下）

餐饮企业对周边居民产生的影响调查（表1）

（1）请问您是否清楚目前餐饮企业所排放的污染物对环境有所破坏是否了解？

A非常清楚30% B知道一部分65% C完全不清楚2%

（2）在您的日常生活中，是否受到过住宅周边餐饮企业对你生活与学习的影响

A有69% B没有28%

（3）您觉得餐饮污染物中哪类污染物对生活学习影响较大（可多重选择）

A泔脚81% B噪音75%

C油烟77% D冲洗或洗涤废水84%

（4）您是否关心如何解决污染物对环境的影响这一问题

A关心89% B无所谓8%

（5）如有切实可行的解决方法，你会积极配合吗？（或提出合理化建议）

A是88% B不会8%

3.BOD5（生化需氧量）的测定［1］依据：采用稀释接种法。原理：生化需氧量是指在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物的生物化学过程所消耗的溶解氧。通常情况下是指水样充满完全密闭的溶解氧瓶中，在（20±1）℃的暗处培养5d±4h或（2＋5）d±4h［先在04℃的暗处培养2d，接着在（20±1）℃的暗处培养5d，即培养（2＋5）d］，分别测定培养前后水样中溶解氧的质量浓度，由培养前后溶解氧的质量浓度之差，计算每升样品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示。仪器：培养瓶、培养箱、测定溶解氧仪器、冰箱、稀释容器。

4.COD（化学需氧量）的测定［2］依据：快速消解分光光度法。原理：在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，在强酸介质中，以硫酸银作为催化剂，经高温消解后，用分光光度法测定COD值。仪器：分光光度计、加热设备等。

四、调查、实验结果及数据分析

通过问卷调查，针对污染物的BOD5、COD取样测量分析等，发现餐饮业对周围环境造成的主要污染有：各类废水、油烟、噪音、泔脚；并进一步明确其污染物的排放对环境和人体健康的影响。

1.调查餐饮企业对周边居民产生的影响 从回收的有效问卷中可以看出，表1中有近70%居民的生活受到过餐饮污染物的影响，其中废水等几项是较为主要的污染源。大部分居民对餐饮业污染物的影响有着清晰的认识，但仍有不少居民对餐饮污染物的危害不够清楚或完全不知道，但他们普遍表示会关注这方面的情况。在环保日益受重视的今天，努力提高公众的环境意识已经成为全社会的共识。环境意识是环境行为的决定因素，而环境行为对环境意识亦起了促进和提高的作用。环境教育和宣传作为提高公众环境意识的主要途径，应该引起环保工作者足够的重视。有关部门对环境教育的长期性要有充分的认识；对社会不同的阶层可采用不同的方式来宣传教育，注重参与性；提倡环保从每个人做起，环境教育从小开始。由此可见，在解决污染问题的的同时，还必须提高人们的环境保护意识，切实做到“人人有责，人人受益”。

2.餐饮污染物BOD5、COD取样测量分析 通过对区内部分餐饮企业进行实地调查，取得餐饮企业的排污样本，以废水为主测定其COD、BOD5等指标。餐饮业的废水主要包括餐厅的饮食废水、洗涤废水及冲洗废水等。利用周末走访本区不同规模的餐饮服务单位，采集了其综合水样并对其进行BOD5、COD的实验（具体数值的测定结果见表2）。

表2 多家餐饮企业废水理化指标测量结果

3.BOD5实验结果讨论 通过餐饮服务业废水排放的样本（BOD5）采集实验数据表明（从表二中可见）：污染物的超标现象还十分严重，根据以上表格中生物需氧量（BOD5）发现其中含碳化合物等有机物的含量远超于国家标准（见表3）。这些被排放的废水污染水域后，在水体中分解时要消耗大量溶解氧，从而破坏水体中氧的平衡，使水质恶化，会导致鱼类及其它水生生物因缺氧而死亡。

4.COD实验结果讨论 根据表2数据反映出化学需氧量（COD）远超于国家标准（见表3）。说明废水中受还原性物质污染程度较重，这些还原性物质包括有：亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。

表3 第二类污染物最高允许排放浓度（单位：mg／L）［3］（1998年1月1日后建设的单位）

五、污染防治建议

经过分组讨论，学生总结得出以下建议：

从经济角度出发，要控制餐饮业的环境污染，可以适当提高排污收费的标准。这些餐饮企业大多位于市中心，要求其有机废水排放纳入管线到达城市污水处理厂集中处理达标后再排放，以发挥规模效益优势。因此，应提高排污收费标准，利用强有力的经济手段控制餐饮业的环境污染。同时要加强监控力度，因转变“三天打渔两天晒网”的监管方式，缩短监管周期，并且采用不定期监察的形式。

除了统一的硬性手段，还要大力加强宣传力度，提高全社会的环保意识，这就需要得到各级领导的重视，发展经济不能以牺牲环境为代价，应做到统筹规划，以达到可持续发展的目标。

从技术角度考虑，饮食服务业应限期改用清洁能源、提高气化率、安装高效、低噪音的脱排油烟机，以减少废气排放。对产生经营性废水的单位，废水必须经过处理后达标排放。餐饮业废水还可采用隔油池，经隔油处理分离，过滤后排放。浮油应回收利用，防止二次污染，真正做到可持续发展。

六、教学反思

在本次活动中，学生遵循生命科学探究的基本步骤，完成了从提出疑问、提出假设、设计实验、实施实验、分析数据、直至得出结论全过程。在交流讨论等科学探究过程中，锻炼了分工协作的团队合作能力。在查阅相关资料的过程中获得了污染物监测的相关知识和实验检测技能，知悉了相关量化标准。因为实验的针对性较强，所以需要学生从众多资料中筛选出和本实验相关部分，在此过程中分析整合的能力也得到了较明显的提升。所有的过程皆亲历亲为，促使学生对餐饮污染的现状有了更进一步了解，更激发了学生对环境保护的紧迫感。

在本次试验中还有一些因素会影响到BOD5的测定结果，可以就此引导学生展开讨论。在水样的运输方面应当注意时效及采取适当的低温保存措施，在选择盛放水样的容器时尽量选择玻璃材质并注意保证器皿的洁净。对于稀释水的要求也较为严格，这关系到实验测定的成败，也是影响测定结果准确性的主要因素。还有样品来源地的水温也会通过影响溶解氧含量，而使最后的实验结果产生误差。学生在思考的同时分析解决问题的能力也就得到了极大地提升。

因为本次实验教学面对的是高中学生又是初次尝试所以对于实验测量的方法选择方面不宜过多，只选取了BOD5和COD这两个指标检测，日后可以考虑增加组别和增加测量项目如：氨氮、PH、悬浮物、电导率、阴离子表面活性剂、油类等，这样有利于学生获得较全面的实验数据，也更有利于后继进行全面地比较分析。

七、学生成果

学生刘剑等在以“餐饮业污染物对环境的影响”一文（获得“第十九届英特尔上海市青少年科技创新大赛”优秀科技论文二等奖和创造发明二等奖。）基础上利用自习和业余时间不仅撰写了有关餐饮业污染物的调查报告，并提出进一步的问题——泔脚对小白鼠生长的影响，通过分析实验中所记录的数据，并加以整理比较最后设计了一组利用泔脚生产蛋白饲料的系统。