1.研究背景

海洋盐度，即海水中溶解盐的总含量，对海洋环境与人类生存至关重要。它直接影响海洋生物生存，过高或过低的盐度都会破坏生态平衡，影响海洋生物的生长和繁殖。同时，盐度变化还影响海洋循环，进而影响全球气候。对人类而言，海洋盐度不仅关乎工业生产中基础设施的腐蚀速度，还影响海水资源的利用，如晒盐、制碱及海水淡化等。此外，军事活动中潜水艇和水下机器人的安全运行也与海水盐度密切相关。因此，加强对海洋盐度的研究和监测，对保护海洋生态和人类可持续发展具有重要意义。

海洋石油污染对海洋生物及海洋环境具有严重危害性，甚至可能通过食物链直接危害到人类本身。首先，石油可以黏附在鱼类、海洋哺乳动物、海鸟和其他海洋生物的羽毛和毛发上，阻碍它们的浮力、飞行和游动能力，会导致海洋水质的恶化，破坏浮游生物、植物和海洋植被等生物群落，对水生态系统的平衡和稳定性产生严重影响，还会对沿海和靠近海洋地区产生直接的影响，石油能够迅速覆盖沿岸地区的海滩、礁石、珊瑚礁以及湿地等生态环境，对这些栖息地本身造成破坏。其次，石油中含有苯及其衍生物，长期暴露在这种物质的环境中，会造成较高的癌症发病率，特别是白血病并对渔业、旅游业和其他相关海洋经济活动造成重大影响，破坏渔业资源，减少捕鱼量，影响了渔民的收入及沿海城市的经济发展。

冰川融化对全球气候及人类发展具有重要影响，冰川大规模变化会引起地表辐射和热量失衡，导致大气环流的改变，还会导致海平面上升，淹没沿海地区，威胁人类居住环境。

此项研究旨在找出海洋盐度的计算方法及探究其对生物生存的影响，找出良好的吸油材料，及研究冰川融化对海平面上升的影响。

2.实验材料

1.实验仪器：100mL/300mL PP材质烧杯（学校配置）、200g：0.01g电子秤（学校配置）、DT83系列3+1/2位数字多用表（学校配置）、DSN-VC288型直流电压电流功率表（学校配置）、碳棒（学校配置）、迷你面包板（学校配置）、公对公杜邦线（学校配置）、鳄鱼夹导线（学校配置）、电池盒（学校配置）、5号 AA 1.5V电池（华太牌，学校配置）、电工胶布（学校配置）、称量纸（学校配置）、药匙（学校配置）、鱼网（学校配置）、100ml PET材质分装瓶（学校配置）、压舌板（学校配置）、单联电位器（学校配置）、色环电阻（学校配置）、50:1±0.5mL塑料量筒（学校配置）、100:1±1mL玻璃量筒（蜀牛牌）、滴管（学校配置）、搅拌棒（学校配置）、秒表（东方化玻科技有限公司）。

2.固体药品：陶泥（学校配置）、活性炭（学校配置）、蛭石（学校配置）、稻草纤维（学校配置）、聚丙烯纤维（学校配置）、分析纯氯化钠（山东岱岳制盐有限公司）

3.试剂：未知海水C（学校配置）、食用油（中粮东海粮油工业有限公司）、水

3.研究过程

3.1海洋盐度检测

3.1.1氯化钠溶液配置（以10‰浓度为例）

在电子秤上面放上称量纸，清零示数，用药匙取氯化钠放在称量纸上，直至示数为2.00g，取下称量纸，将氯化钠固体倒入300ml烧杯中。接着，用量筒量取198ml水，并将水倒入盛有氯化钠的烧杯中，用搅拌棒搅拌，得到10‰氯化钠溶液。并将其倒入分装瓶中储存。据此步骤，分别配置1‰、5‰、10‰、20‰、40‰氯化钠溶液各一瓶。

3.1.2电导设备的组装

首先将碳棒用电工胶布与杜邦线连接起来制作电极，随后将电极与2个压舌板组成测量装置，两个碳棒间距离约3厘米，接着按电路图在面包板上组装电路，并与测量装置相接。

3.1.3实验操作

将一种浓度的盐水取100ml倒入100ml烧杯中，将碳棒插入并浸没于盐水中，闭合开关，同时用秒表进行计时，3分钟后，待示数相对稳定，记录电流表、电压表示数。1‰、5‰、10‰、20‰、40‰浓度盐水各重复三次，并记录数据。

将未知海水取100ml倒入100ml烧杯中，将碳棒插入并浸没于盐水中，闭合开关，同时用秒表进行计时，3分钟后，待示数相对稳定，记录电流表、电压表示数。由于未知海水C的量过少（约 100 mL），无法进行多次重复实验。

3.2海洋污染治理

3.2.1海洋石油污染环境模拟

在电子秤上面放置称量纸，清零示数，用药匙取氯化钠放在称量纸上，直至示数为21.00g，取下称量纸，将氯化钠固体倒入水槽中，接着，用量筒量取579ml水，倒入水槽中，用搅拌棒搅拌，配置3.5‰氯化钠溶液。在四个300ml烧杯中分别加入150ml海水和50ml油，测出水面高及油面高，记录数据。

3.2.2添加材料

分别取蛭石，活性炭，稻草和聚丙烯纤维2.5g，记录重量并缓慢倒入300ml烧杯中，待材料完全浸入油面后，开始计时，两分钟后，将液体经过网兜倒入第二个同型号的300ml烧杯中。

3.2.3测量吸收效果

将一个100ml烧杯放在电子秤上，称重并记录重量，将网兜中的物质沥油30s后，倒入100ml烧杯中称重，并记录数据。待约10-20分钟，剩余油水混合物稳定后，测量水液面高及油液面高，并记录数据。

3.3两极冰川融化对全球海平面的不同影响探究

3.3.1准备冰川

在两个100ml烧杯中加入50ml水进行冷冻。

3.3.2环境模拟

取两个300ml烧杯，在一个300ml烧杯中加入陶泥制作的块状物体来模拟南极大陆，在两个烧杯中加入等高的水。以模拟南极和北极情况。

3.3.3记录数据

等待冰块融化，再次记录水面高度。

4.结果与分析

4.1海洋盐度检测

4.1.1电流值（电导率）随盐度的关系

表4-1 不同盐度条件下的电流值

盐度/‰	重复1/mA	重复2/mA	重复3/mA	平均电流/mA
1.00	0.208	0.200	0.209	0.206
5.00	0.214	0.213	0.221	0.216
10.00	0.231	0.221	0.234	0.229
20.00	0.245	0.253	0.248	0.249
40.00	0.250	0.253	0.252	0.252

（注：本表中电流值均为2.0V时的数据）

通过实验可发现，溶液的电流值（电导率）随盐度升高而升高；随着溶液盐度增大，电流值（电导率）增大速度减慢。

4.1.2未知海水的盐度与误差分析

将拟合结果和未知海水的电流值（0.34 mA）输入GeoGebra 6 计算，得到未知海水C的盐度约为42.0‰。

查阅答案，未知海水的盐度为35‰。相对误差20%。

表4-3 可能的误差与解决方法

4.2海洋污染治理

4.2.1实验数据分析

通过实验可发现：（1）不同材料吸收油的效果存在差异；（2）实验选用的四种材料的吸油效果从优到劣依次为是聚丙烯纤维、稻草、蛭石、石墨；（3）稻草吸收物质质量是聚丙烯纤维的约0.73倍，但是油量减少量没有达到相应比例，表明可能稻草除了油以外还吸附了较多海水。

表4-4 不同材料吸油性能比较（I）

材料	材料质量/g	材料吸油后质量/g	吸收物占总质量倍数
蛭石	2.5	7.913	2.165
聚丙烯纤维	2.5	29.843	10.937
稻草	2.5	22.403	7.961
石墨	2.5	2.860	0.144

 

表4-5 不同材料吸油性能比较（II）

材料	吸收前油层高/cm	吸收后油层高/cm	油量减少/％
蛭石	1.5	1.300	13.33
聚丙烯纤维	1.5	0.667	55.56
稻草	1.5	0.967	35.56
石墨	1.5	1.400	6.67

 

表4-7 不同材料的堆积密度

材料	重复1/ (克/立方厘米)	重复2/ (克/立方厘米)	重复3/ (克/立方厘米)	堆积密度/ (克/立方厘米)
蛭石	0.15	0.16	0.16	0.113333333
聚丙烯纤维	0.03	0.03	0.03	0.05
稻草	0.06	0.08	0.09	0.406666667
石墨	1.05	1.04	1.08	1.045

（注：堆积密度在50mL量筒中测得，堆积体积为20mL）

结合上述两个实验的结果，我们发现通常吸油量越大的材料，它的堆积密度相对较小。

4.2.2从物理结构角度分析吸油性能的差异

通过实验数据，推测这些材料吸油效果的差异可能与材料的物理结构有关。

聚丙烯纤维：聚丙烯纤维通常呈现出圆柱形丝状，其横截面呈圆形或多边形。这种结构使得聚丙烯纤维吸附面积和吸附位点相对较少。但纤维的长丝形态可以提供更多的接触面积和机械锁定作用，从而大大提高其吸附能力。

稻草：稻草的纤维主要由韧皮纤维和木质纤维组成，这些纤维之间通过细胞间连结层粘结在一起。稻草纤维的微观结构表面粗糙，含有许多微小的凸起和凹陷，这些结构使其具有一定的吸附能力。

蛭石：其微观结构为层状硅酸盐，层与层之间存在大量间隙，这些间隙提供了巨大的比表面积，使其能吸附大量的有机物、金属离子和微生物。但由于堆积密度较大、表面积较小，吸附能力不如聚丙烯纤维和稻草。

石墨：石墨因其内部丰富的空隙具有较大的比表面积，具有良好的吸油性能。此外，石墨表面的不饱和碳和不规则结构产生了强大的分子场，进一步加强了其吸附能力。但用于其在四种材料中堆积密度最大、表面积最小，吸附能力最差。

两极冰川融化对全球海平面的不同影响探究

表4-9 模拟冰川融化实验结果

通过上述实验，我们发现模拟冰川融化后，模拟南极的海平面升高了；模拟北极的海平面升高了。这种南北极差异可能因为北极以浮冰为主，南极以陆地上的冰为主。

5.结论

1.通过对海水盐度的精确检测，我们能够掌握海洋水体的基本物理特性，为海洋生态系统的健康评估提供关键数据。

2.聚焦于海洋污染的治理研究，探索出有效的污染控制策略与技术，以减轻人类活动对海洋生态系统的负面影响，保护海洋生物多样性。

3.探究海洋变化对气候、生态系统乃至人类社会经济的长远影响，为应对全球气候变化挑战、制定可持续发展政策提供科学依据。

4.在海洋污染治理方面，我们探索出更多创新技术与方法，从提出解决污染问题的方法，恢复海洋的清澈与生机。

5.对海洋变化影响的深入研究，将有助于我们更好地预测和应对未来可能出现的海洋危机，为沿海地区的防灾减灾、可持续发展提供科学依据。

6.参考文献

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