聚焦荒漠化问题——土壤改良及生物治理研究
1. 徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题实施方案申报表
课题名称 |
聚焦荒漠化问题——土壤改良及生物治理研究 |
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姓名 |
性别 |
班级 |
职务 |
学号 |
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组 成 员 及 |
孙圣翔 |
男 |
高一 17 |
组长 |
zp09g04n01 |
孙嘉乐 |
男 |
高一 17 |
组员 |
zp09g04n02 |
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王思睿 |
男 |
高一 17 |
组员 |
zp09g04n03 |
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指导教师 |
朱飞 |
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小组组长 |
组员 |
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情 况 |
孙圣翔 |
张天诚 |
汤大琦 |
田祖昂 |
王梓瑞 |
孙嘉乐 |
鹿佳乐 |
王昱臻 |
石少甫 |
张屹然 |
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王思睿 |
张思远 |
胡滨宇 |
朱正旭 |
李佳航 |
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课 题 研 究 的 目 的 及 主 要 内 容 |
目的： 针对近年来愈发严重的水体污染问题，小组成员计划通过三个小实验实现初步测定水质污染等级，加深对水质净化的了解，对目前国家实施的治理办法有深入认识。 主要内容： 实验一 通过研究投射法、散射法（4 种）、比值法共 6 种水质浊度测定方法的工作原理，选定合适的测定方法并制作简易的水质浊度计，了解水质浊度测定的方式方法，同时为实验二、三的不同净水剂的比较提供评定工具 实验二 通过以净水剂明矾为例，探究使用净水剂的质量和时间对水质净化的影响，对净水剂量的控制和净水时间的控制有初步认识 实验三 通过对比添加不同种类的絮凝剂（硫酸铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化 铝、明矾）后水体净化程度差异，增强对水质改良的兴趣，并对改良方法有一定认识 探究实验 通过测定我们身边的常见水样的污染程度，了解当前环境的污染程度，树立环保意识，养成正确的用水习惯。 |
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研 究 假 设 |
1、以操作的难度和公式推算方法、数据转换方式进行评定， 垂直散射法可能是制作简易浊度计的最佳方法。合理利用光敏电阻和光的反射、折射，通过测定透光情况间接推算水样污染程度 2、在一定范围内，净水剂的量不改变的情况下，净水的时间与净水效果成正相关；在一定范围内，净水的时间不改变的情况下，净水剂的量与净水效果成正相关 3、不同絮凝剂净化能力不同，在以上四种絮凝剂中，明矾作为最常见的净水剂之一，可能最适合水体净化 |
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研 究 方 法 |
查找资料、设计器材、实验、整理数据、绘制图表 |
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研 究 步 骤 （各 阶 段 的 主 要 内 容 和 时 间 安 排） |
一 、8 月 22 日-8 月 25 日 领取科学盒子和科学海报，加入课题微信群、组建课题小组，参加课题群科学第一课 二、8 月 26 日-8 月 27 日 录制开箱视频，拍摄开箱照片 三、8 月 29 日-10 月 7 日 1. 登录在线学习平台 2. 完成探究性学习导论，合作讨论课程学习； 3. 完成先备知识课程学习和课题任务的节点任务提交； 4. 完成实验探究的课程学习和课题任务的节点任务提交； 5. 利用科探方舟盒子完成课题探究实验。 四、10 月 8 日-11 月 7 日 成果制作指导课程学习，各小组成果汇总整理 五、11 月 8 日 中期汇报 六、11 月 11 日-11 月 30 日 1. 科技论文撰写 2. ppt 预答辩 3. 成果海报绘制、评比 七、12 月初 闭幕式，进行成果的汇报与表彰 |
成 果 形 式 |
PPT,论文 |
论 证 小 组 意 见 |
论证人签名： 年 月 日 |
2.徐州一中综合实践活动（研究性学习）记录表
课题题目：基于光敏电阻资质简易浊度计及絮凝剂净水效果研究 |
编号： |
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活动时间：9 月 12 日 |
第 3 次 |
活动地点：教室 |
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指导教师：朱飞 |
班级：高一 17 班 |
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参加活动成员： 孙圣翔、孙嘉乐、王思睿（同步实验，保证每组实验控制环境因素相同） 汤大琦、石少甫、胡滨宇（记录实验数据，统计并绘制成实验记录表格） 张屹然、王梓瑞、李佳航（利用计算机将电阻值转化成浊度的相关数据） |
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活动内容： 1） 目的（解决什么问题）： 生活中净水常用硫酸铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、明矾四种絮凝剂，哪种最适合净化水质 2）形式（小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量）： 实验、查阅资料、小组讨论。 3）过程： ① 各小组组长带领小组成员分工进行实验 ② 小组讨论各自的实验及结果 ③ 汇总各小组的实验数据形成总记录表，成员共同探索普遍规律 4）结果（得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题） ①结论：四种絮凝剂中，明矾最适合进行水质净化，其次是硫酸铝和聚丙烯酰胺。 ②通过查阅资料，解决了大家一直疑惑的问题：同样会生成氢氧化铝胶体，明矾和硫酸铝净水效果为什么会产生较大差异 ③完成了预定目标和计划后，大家产生了新的问题：重度污染下，硫酸铝和聚丙烯酰胺的净水能力差别不明显。 记录者: 孙圣翔 |
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注：1、由课题组长指派专人负责填写，备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份，交由年级处、指导教师、课题组长存档。
3.徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题研究成果报告
题目：基于光敏电阻资质简易浊度计及絮凝剂净水效果研究 |
编号： |
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课题组成员 |
组长：孙圣翔 |
小组组长：孙圣翔、孙嘉乐、王思睿 |
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指导教师：朱飞 |
报告执笔人：王梓瑞 |
完成时间：11 月 2 日 |
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主导课程：水质浊度检测 |
相关课程：化学、物理 |
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（一）书面材料 |
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课题成果： 1)预期的成果： 三个实验均成功，大多数结论符合预定推测，解决了一些实验前开始的疑惑。 2)课题实际取得的成果： 实验一结果：综合后续实验的需要、操作难度、换算方法等多维度考虑，结合实际尝试的实验数据，最终选定垂直散射法作为简易浊度计的工作原理。而后，对于多个已知浊度（由土壤质量分数转化为浊度（NTU））的水样进行测定，得到浊度（NTU）-光敏电阻(Ω) 关系。 实验二结果：利用实验 1 制作的简易浊度计，设计明矾浓度梯度、不同净水时间进行控制变量实验，得出结论：在一定范围内，净水剂的量不改变的情况下，净水的时间与净水效果成正相关；在一定范围内，净水的时间不改变的情况下，净水剂的量与净水效果成正相关。最终军稳定在一定值 实验三结果：通过实验，可发现不同浊度条件下，四种絮凝剂净水效果差异明显，具体表现为，不同絮凝剂净化相同浊度的水样后水质浊度由高到低依次为聚合氯化铝>硫酸铝＞聚丙烯酰胺>明矾，这说明明矾净水效果最好。就同一絮凝剂而言，得到和实验二相似结论，净化率随添加量的增加先上升后稳定在一定值。 |
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附录材料（要求提交原始记录）包括： 活动记录表（1）份 访谈表（ ）份 实验记录（ ）份 调查表（ ）份 测量数据记录（ ）份 |
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（二）实物材料，如制作的图片，模型，照片，事物样本，音像资料等编号： 名称： 制作者： 内容： 功能： |
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（三）演示课题成果所需要的条件，要求（如特别需要，请说明）： |
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4.聚焦水体污染问题 ——水质浊度的检测
徐州市第一中学高一 17 班 孙圣翔 孙嘉乐 王思睿 张天诚 王梓瑞
汤大琦 鹿佳乐 王昱臻 石少甫 张屹然
田祖昂 张思远 胡滨宇 朱正旭 李佳航
【摘要】
针对水质污染问题，小组成员自行设计了简易的水质浊度检测仪器。以常见的絮凝剂明矾进行实验，纵向对比同种絮凝剂质量不同、净水时间不同对净水效果的影响；利用多种絮凝剂，探究不同絮凝剂对净水效果的影响
【关键词】浊度；絮凝剂；水质浊度检测
一、研究背景
水是生命之源、生产之要、生态之基，水质浊度作为反映水体物理性状与综合安全水平的核心指标，直接关联我国水资源安全、公共卫生与生态环境保护。在我国水资源总量大但人均占有量少、时空分布不均、流域与城乡差异显著的基本国情下，浊度污染问题尤为突出：长江、黄河等流域易受水土流失、面源污染影响，悬浮颗粒物、胶体等导致浊度波动；北方干旱地区浊度季节性差异明显，南方河湖汛期与藻华期浊度骤升，农村分散式水源因保护薄弱更易超标，城市老旧管网也存在二次污染引发的浊度异常风险。我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）等标准已将浊度纳入严格管控，与国际标准接轨，对检测精度提出更高要求。
国家层面高度重视水环境治理，通过深入打好碧水保卫战、推进长江大保护、黑臭水体整治等政策举措，构建精准治污、科学治污、依法治污的治理体系。在设施建设上，全国建成城镇污水处理厂与饮用水净化工程，推广混凝、沉淀等工艺优化浊度去除；同时搭建国家、省、市、县四级监测网络，实现浊度全天候、全覆盖监控，为水环境管控提供基础支撑。
水质浊度检测的核心价值体现在多维度：一是保障饮水安全，作为微生物污染的 “指示指标”，精准检测可降低介水传染病风险，把牢公共卫生关口；二是优化水处理运行，通过实时监测指导药剂投加与设备反冲洗，减少药耗能耗，避免工艺失效；三是支撑水环境监管，浊度突变可快速提示污水直排、管网破损等异常，为应急处置与污染源溯源提供依据；四是服务多元用水需求，既满足食品、电子等行业工艺用水质量要求，也为河湖生态健康评价提供数据支撑；五是助力城乡供水均等化，通过标准化检测缩小城乡水质管控差距，服务乡村振兴与健康中国战略。
在我国加快建设节水型社会、推进水环境高质量发展的背景下，水质浊度检测是不可或缺的基础技术支撑。开展相关研究，既能完善监测方法、提升装备水平，也能为污染治理、政策制定提供科学依据，对保障水资源可持续利用、维护公众健康与生态安全具有重要现实意义。
实验一 通过研究投射法、散射法（4 种）、比值法共 6 种水质浊度测定方法的工作原理，选定合适的测定方法并制作简易的水质浊度计，了解水质浊度测定的方式方法，同时为实验二、三的不同净水剂的比较提供评定工具
实验二 通过以净水剂明矾为例，探究使用净水剂的质量和时间对水质净化的影响，对净水剂量的控制和净水时间的控制有初步认识
实验三 通过对比添加不同种类的絮凝剂（硫酸铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、明矾）后水体净化程度差异，增强对水质改良的兴趣，并对改良方法有一定认识
探究实验 通过测定我们身边的常见水样的污染程度，了解当前环境的污染程度，树立环保意识，养成正确的用水习惯。
二、实验材料
1、实验材料：清水、沙土
2、实验仪器：滴管、研钵、试管、量筒、药匙、搅拌棒、小台秤、面包板、发光二极管。光敏电阻、定值电阻、电池、吸管、透明胶带
实验试剂：明矾，硫酸铝，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺
三、研究过程与结论
课题一 基于光敏电阻制作简易浊度计
1．查阅资料:
浊度检测的工作原理主要依据朗伯 - 比尔定律和光的散射定律。光束穿过待测溶液时，部分光直接透射，部分光被吸收，还有部分光因溶液中非可溶性物质的阻碍发生散射，透射和散射方向的光强相较于初始光强会减弱，通过检测光强变化即可实现浊度检测。课题二、絮凝剂对水体净化特性影响研究。常见的水质浊度测定方法的工
作原理有：投射法、散射法（4 种）、比值法等。
2．选取合适的浊度检测原理：
对投射法、散射法、比值法三种方法进行比较，发现垂直散射法最适合制作简易浊度计，原因在于垂直摆放操作方便，且只需要读取光敏电阻的阻值，运用准备实验得出公式进行计算，即可换算得出水质浊度
