二氧化硫实验

二氧化硫对植物影响实验的教学

摘 要 本文阐述了二氧化硫对植物的危害机理及植物受到危害时出现的症状，并从实验室的实际条件出发，对实验存在的问题进行有效剖析，引导学生探究、设计并改进实验方案。

关键词 实验 教学 探究

人教版高中《生物》（必修）第二册中“观察二氧化硫对植物的影响”是高二新教材定版后又一新增加的学生分组实验，因为实验中选用的器具与材料有些特殊，在我们现有的实验条件下开展教学有一定的难度。我在具体的实验教学中，从分析二氧化硫对植物的危害机理入手，得出本实验的改进方向――制造一个二氧化硫超标的小环境，引导学生对实验的具体环节进行适当改进，简化了实验过程，增加了可操作性，实验效果也相当好。

1.二氧化硫对植物的危害

二氧化硫是我国当前最主要的大气污染物，排放量大，对植物的危害也比较严重。二氧化硫是各种含硫的石油和煤燃烧时的产物之一。0.05—10mg/l的二氧化硫浓度[1]就有可能危害植物，危害程度视其持续时间而定。

1.1 危害机理 二氧化硫通过气孔进入植物叶片内部，溶化浸润于细胞壁的水分中成为重亚硫酸离子、亚硫酸离子、氢离子。这三种离子会伤害细胞，氢离子降低细胞PH值，干扰代谢过程；亚硫酸离子和重亚硫酸离子直接破坏蛋白质的结构，导致酶失去活性。植物最初受到伤害的部位是光合作用最强的栅栏组织。机理[2]是：

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1.2 危害顺序　叶片→叶柄→植株。叶片受危害的顺序：成熟叶→老叶→幼叶，这是因为幼叶的抗性最强，成熟叶最敏感，老叶介于二者之间。

1.3 出现症状 受危害后植物叶片的叶脉间先出现点状“烟斑”，随着时间的推移，“烟斑”由点扩展成面，严重时叶片褪绿，变成黄白色，植物萎蔫。

2.实验材料的选择

不同植物对二氧化硫的敏感性相差很大。如下表[3]：

总的说来，草本植物比木本植物敏感，木本植物中针叶树比阔叶树敏感，阔叶树中落叶的比常绿的抗性弱。

教材中是选用盆栽植物(如黄瓜)作为实验材料，实验时材料需要提前3—4周准备，像有些学校班级多的话，材料用量很大，这是一项相当大的工作量。所以我们在具体操作时是选用一些小野草：如马兰头，或者学校草坪内的一些绿化植物，或者是一些木本植物的枝头：如迎春花、玖瑰等，材料来源广，取材方便。学生可以在老师的指导下自由选取实验材料，而且还可以设计比较两种或两种以上不同植物对二氧化硫的敏感程度。

经过反复试验后得出，迎春花的枝头是比较理想的实验材料，按照教材的编排顺序，这一实验一般在每年的5－6月份进行，正是迎春花枝叶繁茂的季节，取材十分方便。教师指导学生根据叶片绿色深浅的不同，区分不同叶片的老嫩程度，最好选择带有老叶、成熟叶和幼嫩新叶的枝头，根据需要剪取长约10－12cm。这样，在观察实验现象时，就很容易观察到先是位于中间的叶片受伤害，然后是底部的1－2组叶片受伤害，当其它一些叶片都已变黄时，有时最顶端的几片幼叶还是绿色的，足以证明叶片的危害顺序：成熟叶→老叶→幼叶。

3.实验操作的改进

教材中提供的实验方法难操作处有二：其一是每组实验要用到3个大小相等的玻璃罩，按每4人一实验小组计算，每班至少要用到45个玻璃罩，实验又要在向阳处或阳光下进行，玻璃罩的搬迁也比较困难，况且我们目前还没有那么多玻璃罩。其二是采用14mg/m3和28mg/m3的二种不同浓度进行对比实验，看起来非常科学合理，但仔细一算，假设玻璃罩的容积为10升（这已经是一个很大的玻璃罩了），计算结果，亚硫酸钠的用量分别是0.28mg和0.55mg，一般的天平无法称取，所以只能不称了，其实我们只要用药匙稍加一点亚硫酸钠，在实际操作的小容器内，产生二氧化硫就已经大大超标了，设计不同浓度进行对比实验意义不大，要完成这一实验，我们只要制造一个二氧化硫超标的小环境就可以了。实验课前一周我就把以上两点告诉学生，让学生来想办法解决困难，设计实验方案,提高学生的实验设计能力。以下就是我们采用了其中一个比较好的实验设计方案：

3.1 取二个大小相同的塑料水槽，水槽的容积约为4升，另取100ml的小烧杯两个，在两个小烧杯中分别放入一株或一段同种大小相当的植物（无根、有根或者也可以是有根且带少许泥土），并在小烧杯中加少量水，防止植物干枯。再把两个小烧杯分别放入两个水槽中，水槽标号分别为1号、2号。1号为实验组，2号为对照组。学生可以是4人/组。

3.2 取1个100ml的小烧杯，注入4-6ml稀硫酸，放入1号水槽中。

3.3 水槽上口的密封处理：把双面胶粘在塑料水槽口相邻的两条边上，其余两条边用凡士林涂上，再用食品保鲜膜封住水槽口，这样在涂凡士林两边的夹角上就可以将保鲜膜自由掀起，将装稀硫酸的小烧杯移到这一角，轻轻掀起这一角的保鲜膜，在稀硫酸的小烧杯中加入少量亚硫酸钠，迅速将水槽口封好。如下图:

1号(实验组) 2号(对照组)

将上述装置移到向阳处或阳光下，进行观察实验植物的变化。记录植物出现“烟斑”的时间和“叶片变黄”的时间。实验开始后1小时内不要离开实验装置。

4.实验结果

二氧化硫对植物的危害程度与二氧化硫的浓度和接触时间有关。当二氧化硫浓度超过植物忍受程度时，植物的危害程度与二氧化硫的浓度成正比；当二氧化硫浓度不变时，植物危害程度与植物接触二氧化硫的时间成正比。此外，还与是否有阳光直接照射有关。学生分组实验一般要求在一节课当中完成，我们可以通过调节亚硫酸钠的量来控制实验时间，以下是以迎春花枝头为实验材料，我校二十个班级实验测得的结果的平均值：

实验表明：在阳光直接照射条件下，植物受害明显加快，叶片很快就变黄，受光照影响，出现“烟斑”的时间很快，而且也比较难看清楚。如果是在室内向阳处进行实验，需要等比较长的时间，但“烟斑”比较容易看到，方法是把植物放在窗台上，逆光观察，“烟斑”就可以看得比较清楚了。

5.探究与思考

5.1 下面是我为这一实验教学设计的几个思考题：

a) 空气中二氧化硫对植物有什么影响？怎样才能控制二氧化硫污染？

b) 查资料：伦敦“烟雾事件”是怎么回事？二氧化硫对人类有什么影响？

c) 谈谈你对本实验产生废气的处理方法？如何进一步改进实验装置？

这堂课是研究二氧化硫对植物的影响，我通过以上几个问题使学生的认识自然过渡到二氧化硫对人类的影响。地球是人类和其他生物共同拥有的美好家园，环境污染在很大程度上是人为因素造成的，当然也是要求人去治理。现在的校园，有形垃圾是越来越少了，但是无形垃圾呢？浙江日报2004年3月18日刊出《实验室类污染纳入环境监管》的文章，国家环保局已开始重视这类污染。我希望我们的学生能重视身边的环境问题，能从身边的小事入手加入环保行列。

5.2 探究　本实验虽然在表面没有具体设计不同浓度的二氧化硫对植物影响程度的对比实验，但教师可以引导学生进行组与组之间的横向对比，和同一装置中同时放置不同植物进行对比，设计探究性实验。对以上的几个思考题可以展开专题研究、讨论，开展研究性学习，这样我们的教与学就有一定的广度和深度了。

6.存在问题

这一实验按照以上设计，在我们现有的实验室条件下，能够比较顺利地完成，且实验效果也相当好。但是，还存在一些实际问题：比如实验植物的采集，教师应有序地加以组织，否则学生散开后容易造成对校园植被的破坏；如果实验仅在实验室里进行，因为使用的亚硫酸钠的量比较大，实验室内的空气污染也是一个不可忽略的问题；另外，本实验是透过少水槽上口的保鲜膜进行观察的，若水槽内水分过多，在光照后易产生水蒸汽，在保鲜膜内侧形成小水珠，影响实验结果的观察。

主要参考文献：

[1]潘瑞炽、董愚得：《植物生理学》P336。

[2]人民教育出版社生物室：《教师教学用书》，第二册P98－P99。

[3] 潘瑞炽、董愚得：《植物生理学》P336。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e90a05d87f1922791688e816.html