于娇 窦春萌 王晓宁 水生生物
临床医学 实验设计大赛 完整版
实验设计第一组：生理学，病生，药理，神经生物人参蜂王浆对小鼠抗应激能力的影响？作者：张晨晨201311011 王科2013511041 郭朕2013511061 左靖贤2013511031 袁凯2013511021 喻泳攀2013511051 许可证2011511253 袁双成20125341221．齐齐哈尔医学院，2013级，临床专业；2．齐齐哈尔医学院，2012级，临床专业；3．齐齐哈尔医学院，2011级，临床专业指导教师：朱坤杰齐齐哈尔医学院齐齐哈尔 161006立论依据人蜂王浆口服液系用人参、五味子、蜂蜜经科学提炼精制，配以营养丰富的蜂王浆制成。
具有滋补强壮、安神、益智之功效，并且能增强机体对非特异性刺激参的预防能力。
通过实验组给小鼠服用人参蜂王浆、对照组给生理盐水，观察比较小鼠耐缺氧存活时间、耐高低温能力、抗疲劳实验。
设计思路实验动物分组耐缺氧存活时间组A 耐高低温能力组B 抗疲劳组C对照组实验组对照组实验组对照组实验组死亡时间死亡时间沉入水底无力浮起时间推测人参蜂王浆对小鼠抗应激能力实验内容取48只小鼠随机分成3组（18只/组）记A、B、C组，再将A组分成a1、a2组（8只/组）B、C同法。
实验组a2、b2、c2组每0.1ml/10g给药，对照组a1、b1、c1给等量生理盐水。
喂养条件一样，灌胃1次/天,连续10天。
耐缺氧存活时间组A组：a1、a2组分别放入100ml广口瓶中,每瓶装10g钠石灰,密封瓶盖观察记录死亡时间。
耐高低温能力组B组：b1、b2组小鼠分别放入盛有100g碎陶片250L 广口瓶,置于(40±0.5）℃恒温水箱，观察记录呼吸死亡时间。
抗疲劳组C组：采用小鼠游泳法c1、c2组小鼠分别放入水温23℃水缸,记录小鼠沉入水底无力浮起时间实验材料48只20.3士0.6g小鼠，雌雄不拘。
人参蜂王浆，生理盐水，100mL、250L 广口瓶, 钠石灰, 碎陶片,恒温水箱，28cm×13cm（直径×深度）水缸。
黄河三角洲水文-地貌-生态系统演变与多维调控研究进展
第34卷第6期2023年11月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vol.34,No.6Nov.2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.06.015黄河三角洲水文-地貌-生态系统演变与多维调控研究进展凡姚申1,窦身堂1,于守兵1,王广州1,吴㊀彦1,谢卫明2(1.黄河水利科学研究院水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室,河南郑州㊀450003;2.华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海㊀200241)摘要:河口三角洲是由水文㊁地貌和生态耦合作用形成的复合系统,其演变具有时空波动性强㊁响应高度敏感㊁边缘效应显著与环境异质性高的特性,属典型的易失衡区㊂从黄河三角洲水文-地貌-生态子系统演变过程㊁耦合作用关系以及多维调控理论与技术等方面,阐述了多重压力下的子系统自适应调整与状态特征,归纳了水文条件与河口地貌-生态系统演变的互馈关系,搭建了多维协同的水沙配置研究框架,并提出了基于水沙优化配置的多维调控策略㊂针对目前研究存在的问题,从连续性监测平台建设㊁全过程模型构建㊁失衡风险预测以及多维调控理论与技术研究等方面提出了未来研究的重点方向,以期为优化利用有限水沙资源维持河口系统稳定提供科学支撑㊂关键词:水文-地貌-生态;演变过程;耦合关系;互馈关系;多维调控;黄河三角洲中图分类号:P737;X171.1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)06-0984-15收稿日期:2023-06-12;网络出版日期:2023-10-19网络出版地址:https :ʊ /urlid /32.1309.P.20231019.1237.002基金项目:国家自然科学基金资助项目(U2243207);河南省自然科学基金资助项目(232300421017)作者简介:凡姚申(1989 ),男,河南项城人,高级工程师,博士,主要从事河口海岸水沙动力地貌研究㊂E-mail:fysmyself@通信作者:窦身堂,E-mail:doushentang@ 河口三角洲作为河陆海相互作用的关键区域,给人类和全球众多生物提供了重要栖息场所和物质来源,是地球表层极具价值的生态系统,也是经济社会可持续发展的核心地带[1],在全球有效碳存贮与碳中和方面具有不可替代性[2-3]㊂维护河口演变平衡关乎三角洲的稳定与资源利用的可持续性,是沿海经济社会发展的重要基石㊂然而,河口三角洲演变具有时空波动性强㊁变化响应敏感㊁边缘效应显著以及环境异质性高等特性,属典型的易失衡区㊂20世纪50年代以来,河流入海水沙减小叠加海平面上升和极端气候事件,导致全球大多数河口三角洲出现岸滩侵蚀㊁土地淹没㊁生态环境破坏等一系列问题[4]㊂因此,河口地貌演变与生态系统演化成为近期及未来研究热点, 大河三角洲计划 (Mega-Delta Programme)已列入联合国 海洋科学 十年行动计划(2021 2030年),同时相关问题也纳入了‘国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012 2030年)“㊂黄河是以高含沙量著称的世界级大河,大量入海泥沙在河口沉积造就了广袤的河口三角洲,同时孕育了世界上暖温带保存最广阔㊁最完善㊁最年轻的湿地生态系统,是黄河下游与环渤海地区的天然生态屏障㊂黄河三角洲属于河控多沙型河口三角洲,由1855年黄河在铜瓦厢决口流入渤海后经过11次大的流路变迁㊁泥沙堆积而形成[5-6]㊂黄河三角洲稳定是黄河流域与环渤海地区的防洪安全㊁供水安全㊁生态安全和经济社会发展全局的重要基础㊂2019年,黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家重大战略,明确提出 黄河三角洲要做好保护工作,促进生态系统健康,提高生物多样性 ㊂然而,与世界大河三角洲类似,黄河三角洲也同样承受着来自河流㊁海洋和人类活动的多重压力,目前已出现入海泥沙急剧变化的新现象[7];河口由快速向海淤进到缓慢沉积,水下三角洲局部出现侵蚀迹象,正处于冲淤转型新时期[8-9];尾闾沟汊不断撕裂产㊀第6期凡姚申,等:黄河三角洲水文-地貌-生态系统演变与多维调控研究进展985㊀生㊁孕育发展,拦门沙出露水面,河口前缘淤积延伸出现新状态[10]㊂在新情势下,黄河三角洲水文㊁地貌㊁生态演变与响应机制更加复杂㊂目前,国内外在黄河三角洲水文和地貌过程及生态现状等各个方面都取得了一系列重大研究成果,但对其演变与调控研究进展综述性文献却较少㊂本文就近30a来黄河三角洲水文-地貌-生态演变与调控的相关研究进展进行归纳和总结,包括黄河三角洲子系统演变过程㊁耦合作用关系以及多维调控理论与技术等,探讨目前存在的主要问题,并对今后研究方向作出展望㊂1㊀水文-地貌-生态子系统演变1.1㊀入海水沙变化与水文条件入海水沙是河口最典型的水文过程㊂20世纪50年代以来,随着河流建坝㊁采砂和引水等工程的建设,全球主要河流河口来水来沙量呈持续下降趋势,如红河流域Hoa Binh大坝建成后,泥沙通量较建坝前减少了约60%~70%[11],人类活动使珠江口内泥沙淤积量减少约29%[12]㊂与世界大河河口类似,黄河口入海泥沙也呈显著减少的趋势㊂1960年三门峡水库开始运行以前是黄河入海水文过程的 天然期 ,据利津水文站20世纪50年代水沙资料显示,该时期黄河口年均入海水量为480亿m3㊁沙量为13.4亿t㊂1986年后黄河年均入海水沙进入枯水少沙期,水㊁沙量分别是天然期的35%和18%㊂20世纪90年代河口出现连年断流,小浪底水库调控运用以来(2002 2022年)黄河不再断流,但黄河水文情势仍处于水沙延续枯少期[10]㊂黄河口入海水沙的这些变化势必会对河口地貌和生态演变造成影响,对于黄河口地区的管理和保护,需要综合考虑水沙输送的变化趋势,采取相应的措施来维护河口地貌稳定和生态系统健康发展㊂河流入海泥沙输运扩散过程已成为河口海岸和近岸海洋学研究的前沿和热点问题㊂入海泥沙扩散机制是三角洲地貌演变的重要环节,但受区域动力特征及混合过程和流域㊁海洋动力过程相互作用的影响,探究河口泥沙扩散途径和范围一直是难点[13-14]㊂黄河水沙入海上层径流与底层海流作用形成的切变锋锋面拦阻,是限制河口入海泥沙的重要因素和河口拦门沙形成的重要动力机制[15]㊂季节性海水温度变化是影响水沙扩散的另一个重要因素,相比于冬季,夏季表层海水温度升高,水体分层强烈,上下层易形成温度切变锋,表层高含沙冲淡水向外海扩展更远㊂入海水沙在黄河口不同区域呈现输运沉积特征差异,但已有研究结果并不统一㊂有研究认为扩散范围限制在15m等深线以浅区域[16];另一部分研究则认为入海泥沙输运按一定比例沉积在拦门沙(河口)㊁水下三角洲(滨海)㊁外海,但不同研究中各区域比例存在较大差异,未能达成共识[17]㊂黄河口海域盐度1958 2000年总体呈上升趋势[18],盐度升高对河口三角洲地下水位变化㊁土壤盐分分布产生影响,进而对河口三角洲湿地发育有较大影响㊂黄河三角洲区地下水主要为微咸水㊁咸水和卤水[19],以往研究聚焦于黄河三角洲地下水淡咸水的形成和演化㊁地下水土壤空间分异规律㊁营养盐入海通量变化等[20],但对地下水埋深㊁土壤盐分时空分布特征与黄河入海径流变化的相关性研究仍不充分㊂1.2㊀尾闾冲淤与三角洲地貌演变黄河 善淤㊁善决㊁善徙 ,其尾闾入海流路历经10余次大规模改道后叠置形成复杂的三角洲叶瓣体系㊂随着叶瓣不断向海延伸,改道点有向上游移动的趋势[21]㊂从水动力学机制来看,河床纵向坡度减小和回水效应是造成河流改道的重要原因[22]㊂自1976年起入海流路改道至清水沟,对清水沟河道演变及影响因素研究成果颇丰㊂Zheng等[23]将清水沟流路演变分为快速淤积(1976 1980年)㊁河道展宽(1980 1985年)㊁河道萎缩(1985 1996年)和河道下切加深(1996 2015年)4个阶段㊂Han等[24]指出河道地形受水沙调控㊁尾闾改道和三角洲前缘发育程度等因素制约,且河道在来水来沙量较小时萎缩变浅,在来水量较大时下切展宽㊂刘清兰等[25]基于正交曲线网格建立利津站以下河道数字高程模型,发现调水调沙改变了入海水沙的年内分配,造成尾闾河道的持续冲刷,2002 2017年累计冲刷泥沙量为6240万m3;但经过多年冲刷,986㊀水科学进展第34卷㊀受河床整体下切和河口淤积延伸影响,调水调沙的冲刷效率在持续降低㊂黄河三角洲总体地貌演变特征为行河流路岸线淤积延伸㊁不行河流路岸段持续蚀退,三角洲地貌演变呈现显著的空间异质性和不平衡状态㊂陆上三角洲年代际地貌演变可归纳为4个连续阶段,分别为快速淤长期(1976 1981年)㊁缓慢淤长期(1981 1996年)㊁缓慢侵蚀期(1996 2002年)和缓慢淤长期(2003 2013年)[26]㊂Cui等[27]从三角洲平均高潮线的角度分析,也得出类似的三角洲演变阶段㊂Xu[28]认为陆上三角洲的淤长与夏季东亚季风指数密切相关,但也有学者提出人为河流改道等人类活动是影响陆上三角洲岸线动态的重要因素[29]㊂现行清8汊河(1996年开始行河)水下滨海区地貌冲淤演变特征可划分为中速淤积(1996 2002年)㊁快速淤积(2002 2007年)㊁缓速淤积(2007 2015年)和快速侵蚀(2015 2016年)[30],从空间上来看口门滨海区呈淤积状态,而孤东近岸和1996年废弃的老河口区呈冲刷状态[31]㊂Ma等[32]分析了近年来黄河三角洲潮滩㊁低潮线和水下地貌的动态,认为12m等深线是冲淤平衡转换带㊂不行河的刁口河流路和神仙沟流路河口海岸侵蚀显著,1976 2000年岸线分别向陆后退约7km和4.5km㊂Chu等[33]指出1976 2000年最大的侵蚀区出现在刁口河和神仙沟行河期间形成的向海堆积的凸角处㊂Li等[34]提出刁口河流路河口的蚀退演变经历的主要3个阶段:1976 1985年的快速侵蚀㊁1985 1992年的缓慢侵蚀和1992 1996年的侵蚀淤积调整阶段㊂3个阶段刁口河口侵蚀速率逐渐降低,在1976年后刁口河流路水下三角洲被重塑成与1976年之前截然不同的缓坡形态[35]㊂Zhang等[36]认为尾闾河道摆动㊁相对海平面变化㊁区域海洋水动力及地方工程建设是影响该区域岸线变化的重要因素㊂Fan等[37]对黄河三角洲北部潮间带范围时空演变进行了分析,指出北部潮间带蚀退不仅受海洋动力影响,也受到人类围垦的影响㊂由此可见,黄河口地貌演变是一个复杂而多变的过程,受到河流水文泥沙㊁海洋水动力条件和人类活动等多种因素的综合影响,亟需从微观层面揭示各影响因素的耦合互馈与相互作用关系及其地貌变化机制,这是理解河口地貌演变的关键所在㊂1.3㊀河口生态条件与生态演化黄河三角洲湿地是中国暖温带保存最广阔㊁最完善㊁最年轻的湿地生态系统,沿海滩涂广泛发育,湿地植物富集㊂根据水体类型和存续方式的不同,黄河三角洲湿地可分为淡水湿地㊁咸水湿地和半咸水湿地㊂淡水湿地多以河流为轴分布在河道两侧,咸水湿地主要分布于海岸带附近,半咸水湿地则主要分布于河流与海洋的交汇地带[38]㊂黄河口湿地生境类型极为丰富,万千生物得以在此栖息繁衍㊂然而,黄河三角洲成陆时间较短,土壤发育年轻,生态发育层次低,适应变化能力弱,抵抗外界干扰能力差,属脆弱生态敏感区[39]㊂近年来,对于世界大多数河口来说,高强度人类活动㊁海平面上升及风暴潮等引起的陆海水沙条件改变导致河口湿地已出现不同程度的退化㊁侵蚀或永久消失(如围垦),进而加剧了河口生境的脆弱性,危及河口生态安全㊂因此,最近10a来关于河口湿地恢复的一系列成果不断出现,长江三角洲通过构建低矮堤坝以形成坝内植被恢复生态[40],美国密西西比河三角洲试图将疏浚泥沙与沼泽恢复结合以稳定海岸[41],荷兰则努力推行利用北海沉积物哺育潮滩,构建牡蛎礁防护海岸侵蚀等一系列措施以恢复河口湿地生态[42]㊂针对黄河三角洲滨海湿地严重退化的问题,学者们开展了大量修复研究和示范工作㊂前期,黄河三角洲退化滨海湿地的修复工作,多注重植被覆盖的恢复效果,且多简单采取围封和补充淡水相结合的方式,过分依靠自然恢复,人工重建发挥作用不足㊂这样的修复方式,不仅耗水量巨大,且导致恢复后的植被群落结构简单,生物多样性丧失,作为鸟类栖息地的重要生态服务功能被严重削弱,影响了湿地功能的正常发挥㊂近期,许多学者针对气候变化㊁工农业发展和外来物种入侵等因素共同影响下的植被动态进行研究,并取得了新进展,获得了新认识㊂例如,有学者发现黄河三角洲受人工干扰影响湿地植被景观破碎化程度剧烈,景观多样性指数呈下降趋势[43],加之河口来水来沙减少㊁海岸侵蚀和海水入侵加剧致使湿地植被恢复和绿化受到更加严重的盐碱胁迫[44],而修复水文连通和实施生态补水对盐沼植物和水生动物的生存以及生物多样性具有积极作用[45]㊂综合来看,黄河三角洲湿地面临着严重退化的挑战,通过学者们的研究和努力,可以找到解决问题的新途径,修复工作需要更加注重湿地的生态功能,采取合适的措施来恢复植被和保护生物多样㊀第6期凡姚申,等:黄河三角洲水文-地貌-生态系统演变与多维调控研究进展987㊀性,以确保湿地生态系统的可持续发展㊂2㊀水文-地貌-生态子系统耦合关系2.1㊀水文条件对河口地貌的影响水文条件(包括水动力与泥沙运动)引起河口三角洲地形地貌变化㊂径流入海后与潮流㊁波浪等相互作用下的泥沙扩散㊁沉积㊁起动㊁平流及底沙再悬浮是河口区的典型水沙动力过程,见图1[46]㊂对于多沙河口而言,高含沙径流动力常以射流的方式入海[47],泥沙沉积与侵蚀的不同模式塑造了不同形态的河口前缘地貌[48]㊂Warrick[49]研究发现在入海泥沙通量突然增多时,泥沙首先在河口沙嘴潮间带淤积,几个月后波浪再悬浮和余流输运作用将泥沙带到口门附近的洲滩形成堆积体,随着堆积体在沿岸方向不断延伸,三角洲几何形态逐渐呈扇形发育㊂在洪水期间,径流作用尤为突出,往往取代潮流成为控制泥沙输移的关键因素[50],在强径流的作用下河床中形成双向螺旋流,掘蚀河床而将泥沙向河床两侧堆积,随后水下沙坝出露海面并逐渐将河道分汊[51]㊂黄河调水调沙塑造了强径流入海条件,黄河口近岸落潮动力加强,涨潮动力减弱,含沙量显著增大[52],入海泥沙普遍以异轻羽状流的形式在河口附近的有限区域内沉积[53],在没有大风扰动的情况下河流入海悬沙浓度大于29.0kg/m3时会产生高密度泥沙异重流[54]㊂调水调沙期间大量泥沙沉积促使河口口门地貌发生快速变化,进而引起入海主流的快速摆动[55]㊂黄河入海泥沙还具有 夏储冬输 的特点,夏季在河口附近沉积的泥沙成为冬季泥沙输运的重要来源,冬季泥沙输运量远远大于夏季且有向外海输运的趋势[56-57]㊂图1㊀河口区典型水沙动力过程Fig.1Typical water and sediment dynamic processes in the estuary水沙供给的多寡是哺育河口三角洲地貌发育与否的充分条件㊂多沙时期遵循三角洲面上呈 大循环 及流路自身的 小循环 演变规律[58]㊂此后,针对流路地貌稳定问题,提出了出汊是影响流路稳定的关键问题,并揭示了 淤积 延伸 出汊摆动 改道 流路演变的自然规律[59]㊂在少沙情势下,行河口门造陆幅度趋于减缓,在个别来沙量较少年份甚至出现侵蚀[60],局部逐渐呈现由河控型向海控型转变的趋势㊂黄河口海岸动态平衡的沙量阈值是当前研究的焦点,但研究成果差别较大(表1)㊂研究方法大多是建立描述某一时段内陆地面积变化特征的因变量与水沙条件自变量的统计关系,得到因变量为0时的平衡沙量或临界水沙组合关988㊀水科学进展第34卷㊀系式㊂从反映流路淤积延伸㊁河海交汇作用最强㊁海岸侵蚀最剧烈的角度选择海岸线标准,研究三角洲陆地变化及海岸动态稳定沙量很有必要㊂表1㊀维持黄河口海岸动态平衡的沙量阈值Table1Critical sediment load to maintain the dynamic balance of the Yellow River estuary coast序号空间范围时间范围研究资料临界沙量/(亿t㊃a-1)文献1行河海岸 ʈ2[61] 2黄河陆上三角洲1855 1976年滨海区水深 2.45[62] 3黄河陆上三角洲1955 1989年海域海图 2.78[63] 4清水沟陆上三角洲1976 1997年滨海区水深 1.51[64] 5刁口河陆上三角洲1953 1973年滨海区水深 4.21[64] 6清8汊陆上三角洲1996 2005年遥感影像 1.63[28] 7清水沟陆上三角洲1976 2005年遥感影像 3.31[28] 8清水沟水下三角洲1977 2005年水深地形 1.29~1.79[35] 9清8汊陆上三角洲2002 2015年遥感影像0.48[37] 10清8汊水下三角洲1996 2016年水深地形0.414~0.623[31] 11黄河陆上三角洲1976 2015年遥感影像 1.76[65] 12清水沟水下三角洲1997 2018年水深地形 1.09~1.65[32]㊀㊀需要指出的是,即便黄河入海水沙发生了显著变异,黄河进入了枯水少沙期,但2002年实施调水调沙以来现行河道仍在淤积延伸,尾闾河道依然处于不断出汊变动中㊂如2018年以来,黄河口各汊道交替成为行水主汊,河口泄洪排沙主通道不断变化(图2)㊂汊道频繁演变不仅严重威胁河口两岸防洪安全,而且可能破坏河势稳定㊁引起流路摆动㊂不仅如此,2020年多次洪水径流输沙入海后,河口河道呈现出明显的淤积趋势,河道前缘出现二级分汊,支汊淤积萎缩与拦门沙交互作用形势更加复杂㊂这些变化综合表明,在经历了近40a的黄河来沙减少后,黄河口地貌系统正在面临不同程度的转变,淤积和侵蚀共存,尤其是侵蚀型地貌,受前期沉积物特性㊁海洋常规/非常规动力和植被附着特征影响更为复杂,亟需从水文-地貌-生态系统的整体层面揭示河口地貌变化机制,这是理解地貌多维耦合响应机理与状态转化的关键所在㊂图2㊀黄河口主支汊道频繁演替Fig.2Frequent succession of the main tributaries of the Yellow River estuary㊀第6期凡姚申,等:黄河三角洲水文-地貌-生态系统演变与多维调控研究进展989㊀2.2㊀河口地貌反馈影响水文条件水文条件塑造河口地貌,而河口地貌是河口水文条件的地形边界,其响应水文条件的结果必定也会反馈影响水文条件,因此两者存在明显的耦合作用㊂河口拦门沙(沙坝)是河海动力相互作用后径流能量耗散㊁咸淡水混合泥沙絮凝加速沉积而成的堆积体[66],也是河口地貌反馈影响水文条件最明显的区域㊂在黄河三角洲的各种沉积环境中,拦门沙的沉积速率最高,河流输送入海的沉积物中,约有30%~40%的入海泥沙沉积在拦门沙区域内[67]㊂不同径流量对拦门沙形态发育影响不同,在高径流量时期形成双叶瓣单河道形式的拦门沙,在低径流量时期形成单叶瓣双河道形式的拦门沙㊂拦门沙的淤高和延伸可以影响河口一系列水沙运动过程,如Li等[68]发现拦门沙的存在可以改变河口环流和床面剪应力,进而影响河口最大浑浊带的形成;Gong等[69]指出河口拦门沙的水力控制在被背风跳跃阻挡的状态下,可以通过潮泵输运增强向陆地的盐输送,这表明拦门沙对盐的运移具有重要的控制作用㊂细颗粒泥沙在黄河口不断淤积,口门拦门沙发育充分㊂拦门沙形成之后,侵蚀基面抬高,对河道泄水排沙十分不利,导致水位壅高,产生溯源淤积,加重下游河道抬升,是黄河口影响下游河道防洪安全的根源㊂学者们对于黄河口拦门沙淤积反馈的影响距离有不同看法,有的认为河口淤积延伸将导致整个黄河下游河道长期难以平衡[70-71],有的则认为仅在感潮河段涨潮时才产生溯源淤积[72],大多认为溯源淤积影响范围在泺口与艾山之间[73]㊂曹文洪等[74]基于概化河工模型研究发现黄河口拦门沙的形成与滞流点的关系非常密切,河口径流与潮流的交汇处(滞流点)的位置在拦门沙顶部变动㊂黄河口拦门沙出露水面后,河口沙嘴不断向外凸出,这导致现行河口外涨潮优势流呈舌状向南部莱州湾方向伸展,有利于泥沙的净输入[75]㊂这些研究结果表明黄河口地貌与水文之间的关系是非线性㊁多元和时空变化的,由于获取准确㊁连续的水文和地貌数据仍然是一项挑战,缺乏高质量的观测数据限制了对黄河口水文-地貌互馈机制的深入研究㊂2.3㊀河口生态与水文-地貌的相互作用河口生态过程与水文-地貌之间存在复杂的耦合关系,水文是河口地貌演化㊁地下水及盐度等生境条件和生态演替的主要驱动因素,生态水量是各类生物生长的必要物质(水文的直接作用),水文作用引起的地貌演变为生物提供稳定的基底(水文的间接作用)㊂为此,生态专家提出在潮滩湿地生态修复时应着重注意生物和物理缓解作用之间的相互作用,如盐沼植被的存在削弱了水动力,从而减少了滩面侵蚀,反过来水动力的削弱和沉积物稳定性的增加也有利于盐沼植被生长[76]㊂地貌高程(影响水位)和盐度是决定滨海湿地植物存活和分布的最关键环境因子[77],不同植物对高程和盐度的要求不同,水-盐环境(一般指水位和盐度环境)对不同的盐沼植物存在一个临界值,一旦水-盐环境胁迫超过盐沼植物的耐受阈值,将直接影响植物的生长及存活[78-80]㊂受水-盐胁迫影响,黄河三角洲湿地植被从海向陆呈连续带状分布格局,主流植被类型依次为碱蓬㊁芦苇㊁柽柳㊂植物根系促淤,会抬高地表高程,是生物反馈地貌的集中体现㊂互花米草盐沼繁殖能力强㊁根系茂密,黄河三角洲于1990年首次引种互花米草,最初目的是用于保滩促淤,然而近年来却成为入侵物种,导致黄河口滨海湿地生态失衡;2011年后,黄河三角洲地区互花米草开始进入快速扩散期,并迅速入侵土著植被栖息地;到2020年,现行河口区互花米草分布面积达52.7km2,占总盐沼面积的31%[43]㊂互花米草具有较强繁殖能力,其形成的盐沼植被丰度较高,增强了局部沉积,黄河三角洲湿地互花米草群落的地表高程变化速率为58.8ʃ19.4mm/a,远高于土著植被碱蓬和柽柳[81]㊂互花米草增加了地表高程,也降低了黄河口自然湿地淹水频率[82]㊂河口生物与水文-地貌环境的相互作用不仅在时间尺度上不断累积,也会通过空间尺度上的交流影响河口地貌形态㊂河口潮滩生物出现的规律性的斑图形态,是盐沼在不同尺度上对水动力和泥沙沉积作用的响应,也称为自组织斑图[83-84]㊂黄河三角洲潮滩微地貌斑图呈现季节性变化,每年4 6月伴随着滩涂上泥螺生物量的增加,微地貌斑图逐渐减弱,受泥沙扩散㊁水流再分配过程交互作用的影响,高丘上的底栖微藻生物量明显高于洼地[85]㊂随着对生物-地貌耦合关系的认识,在研究河口水沙地貌变化时,越来越多的学者考虑在传统地貌模型的基础上引入生物过程[86-87]㊂以基于水沙动力过程的数学模型为主流,通过较准确地还。
水热法制备MnO2活化过硫酸盐降解水中的四环素
第61卷 第3期吉林大学学报(理学版)V o l .61 N o .32023年5月J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y (S c i e n c eE d i t i o n )M a y2023d o i :10.13413/j .c n k i .jd x b l x b .2022304水热法制备M n O 2活化过硫酸盐降解水中的四环素杜蕊含1,尚 丹1,蒋 欣1,王 洋2,康春莉1(1.吉林大学新能源与环境学院,长春130012;2.中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室,长春130102)摘要:基于过硫酸盐的高级氧化技术在抗生素污染治理方面重要的应用价值,分别以M n S O 4,M n C l 2和M n (N O 3)2为原料,采用水热法制备3种M n O 2,并利用X 射线衍射仪(X R D )㊁扫描电子显微镜(S E M )和X 射线光电子能谱(X P S )对制备的M n O 2进行表征,对比分析3种M n O 2催化过氧单硫酸盐(p e r o x y m o n o s u l f a t e ,P M S )去除四环素的效果,通过猝灭实验研究催化作用的机理.结果表明:以M n S O 4制备的M n O 2具有纳米棒结构,对P M S 表现出最佳催化效果,60m i n 内对50m g/L 四环素去除率为56.8%;催化过程中存在M n (Ⅳ)/M n (Ⅲ)循环,S O -4∙,∙O H 和1O 2对去除四环素均有贡献;M n O 2/P M S 体系的pH>7时对四环素具有较高的去除率,10mm o l /L N O -3和C l -对四环素降解效率基本无影响,10mm o l /L H C O -3可促进四环素降解;该方法对3种四环素类抗生素去除的大小顺序为金霉素>四环素>土霉素,可用于抗生素污染的治理.关键词:二氧化锰;过氧单硫酸盐;高级氧化;四环素中图分类号:X 131 文献标志码:A 文章编号:1671-5489(2023)03-0707-10P r e p a r a t i o no fM n O 2A c t i v a t e dP e r s u l f a t e b y H yd r o t he r m a l M e t h o df o rD eg r a d a t i o no fT e t r a c yc l i n e i n W a t e r D U R u i h a n 1,S H A N G D a n 1,J I A N G X i n 1,WA N G Y a n g 2,K A N GC h u n l i 1(1.C o l l e g e o f N e w E n e r g y a n dE n v i r o n m e n t ,J i l i nU n i v e r s i t y ,C h a n gc h u n 130012,C h i n a ;2.K e y L a b o r a t o r y o f W e t l a n dE c o l o g y a n dE n v i r o n m e n t ,N o r t h e a s t I n s t i t u t e o f G e o g r a p h y a n dA g r o e c o l o g y ,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,C h a n gc h u n 130102,C h i n a )收稿日期:2022-07-11.第一作者简介:杜蕊含(1998 ),女,汉族,博士研究生,从事环境化学的研究,E -m a i l :1791994130@q q.c o m.通信作者简介:王 洋(1970 ),男,汉族,博士,研究员,博士生导师,从事环境生态与生物地球化学的研究,E -m a i l :w a n g y a n g w@i g a .a c .c n ;康春莉(1963 ),女,汉族,博士,教授,博士生导师,从事环境化学的研究,E -m a i l :k a n g c l @jl u .e d u .c n .基金项目:中国科学院战略性先导科技专项(A 类)基金(批准号:X D A 23070502).A b s t r a c t :A d v a n c e d o x i d a t i o n t e c h n o l o g y b a s e d o n p e r s u l f a t e h a d i m p o r t a n t p o t e n t i a l v a l u e i n t r e a t i n ga n t ib i o t ic p o l l u t i o n .W eu s ed M n S O 4,M n C l 2a n d M n (N O 3)2a s r a w m a te r i a l s t o p r e p a r e t h r e ek i n d s o fM n O 2b y h y d r o t h e r m a lm e t h o d .T h e p r e p a r e d M n O 2wa s c h a r a c t e r i z e db y a nX -r a y d i f f r ac t o m e t e r (X R D ),s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e (S E M )a nd X -r a yp h o t oe l e c t r o ns p e c t r o s c o p y (X P S ).T h e e f f e c t s o f t h r e ek i n d so fM n O 2ca t a l y s t so nt h e r e m o v a l o f t e t r a c y c l i n e (T C )b yp e r o x y m o n o s u l f a t e (P M S )w e r ec o m p a r ed a n d a n a l y ze d ,a n d t h e c a t a l y t i c m e c h a n i s m w a s s t u d i e d b y q u e n c h i n g e x p e r i m e n t s .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e M n O 2p r e p a r e db y M n S O 4ha san a n o r o ds t r u c t u r ea n dt h eb e s tc a t a l y t i c e f f e c t o nP M S .T h e r e m o v a l r a t e o f 50m g/LT C i s 56.8%w i t h i n60m i n .T h e r e i s a n M n (Ⅳ)/M n (Ⅲ)c y c l e i nt h ec a t a l y t i c p r o c e s s ,a n dS O -4∙,∙O H ,a n d 1O 2al l c o n t r i b u t et ot h e Copyright ©博看网. All Rights Reserved.807吉林大学学报(理学版)第61卷r e m o v a l o fT C.T h e M n O2/P M Ss y s t e m h a sah i g hr e m o v a lr a t ef o rt e t r a c y c l i n e w h e n p H>7,10mm o l/LN O-3a n dC l-h a v en o a f f e c t o n t h e d e g r a d a t i o n e f f i c i e n c y o fT C,a n d10mm o l/L H C O-3 c a n p r o m o t et h ed e g r a d a t i o no fT C.T h eo r d e ro fr e m o v a lo f t h r e et e t r a c y c l i n ea n t i b i o t i c sb y t h i s m e t h o d i s c h l o r t e t r a c y c l i n e>T C>o x y t e t r a c y c l i n e,w h i c hc a nb eu s e d f o r t h e t r e a t m e n t o f a n t i b i o t i c p o l l u t i o n.K e y w o r d s:m a n g a n e s eb i o x i d e;p e r o x y m o n o s u l f a t e;a d v a n c e do x i d a t i o n;t e t r a c y c l i n e四环素类抗生素(t e t r a c y c l i n e a n t i b i o t i c s,T C s)是一类广谱抗生素,生产和使用量均较大[1].常见的T C s包括四环素(t e t r a c y c l i n e s,T C)㊁土霉素(o x y t e t r a c y c l i n e,O T C)和金霉素(c h l o r t e t r a c y c l i n e, C T C).人体和动物摄入的T C s只有部分被吸收利用,剩余部分会以代谢物的形式排放到环境中,导致环境污染,因此,有效处理T C s是当前急需解决的环境问题.高级氧化技术(a d v a n c e do x i d a t i o n p r o c e s s e s,A O P s)依靠反应中产生的强氧化自由基快速有效地降解有机污染物,是一种有效的废水处理方法[2],目前利用F e n t o n氧化和电化学氧化等技术处理T C s废水已取得了较好的效果[3-5].基于硫酸根自由基的高级氧化工艺(s u l f a t er a d i c a lb a s e d-a d v a n c e d o x i d a t i o n p r o c e s s e s, S R-A O P s)在降解水中有机污染物方面已引起人们广泛关注[6-8].S R-A O P s技术中使用的氧化剂过氧单硫酸盐(p e r o x y m o n o s u l f a t e,P M S)和过氧二硫酸盐(p e r o x y d i s u l f a t e,P S)需经活化才能充分发挥其氧化能力,二者经催化剂活化可生成不同种类的活性氧化基团(r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s,R O S),如硫酸根自由基(S O-4∙)㊁羟基自由基(∙O H)㊁单线态氧(1O2)和超氧自由基(O-2∙)[9].活化方法主要有热活化[10-11]㊁紫外(U V)活化[12]㊁碱活化[13]和过渡金属活化[14-15]等.相对于其他过硫酸盐的非均相活化剂,锰基材料具有在地壳中含量丰富㊁价格便宜㊁环境友好和低毒性等优势.L i a n g等[16]首次将锰基材料(M n O2)用于过硫酸盐的活化,并发现其具有良好的活化性能.之后,越来越多的锰氧化物(M n O x)被用作过硫酸盐的活性剂.M n O x是废水处理中传统且经济有效的吸附剂和氧化剂[17],在活化P M S/P S方面表现出极大的潜力[18].其中,M n O2具有较强的氧化性,能够活化P M S/P S,高效去除有机污染物[18-19].M n O x表面的M n(Ⅱ)㊁M n(Ⅲ)和M n(Ⅳ)之间的转化是P M S激活的主要因素[18-20].由于不同的电子和几何排布,因此不同晶相结构M n O2的催化活性也有差异.H u a n g等[18]合成了不同结构的M n O2(隧道结构的α-,β-,γ-M n O2和层状结构δ-M n O2),发现不同相结构M n O2对P M S降解污染物的活化顺序不同.此外,对不同形貌和晶相M n O2活化P M S 的能力进行了对比,发现M n O2的结晶度是影响催化反应活性的主要因素[21-22].水热法是合成M n O2的经典方法,通常采用无机锰(Ⅱ)盐与其他无机盐反应制备,包括M n(A C)2[18],M n C O3[23],M n C l2[24]和M n S O4[25]等.但无机锰(Ⅱ)盐的种类对制备出的M n O2活化P M S的影响尚不清楚.M n O2在活化P M S/P S高效去除有机污染物的应用较多,但关于M n O2活化P M S降解T C s的研究目前尚未见文献报道.基于此,本文以常见的四环素类抗生素(T C,O T C和C T C)为目标污染物,采用M n S O4,M n C l2和M n(N O3)23种无机锰(Ⅱ)盐作为原材料,通过水热反应制备M n O2,并对其活化P M S降解不同种类的T C s效果进行研究.分析无机锰(Ⅱ)盐种类对所制备M n O2活化能力的影响机理,考察污染物初始质量浓度㊁催化剂投加量㊁P M S浓度㊁溶液p H值以及共存阴离子对T C s降解的影响,提出M n O2活化P M S降解T C s的作用机理,为S R-A O P s处理T C s的实际应用提供理论依据.1材料与方法1.1试剂高锰酸钾(KM n O4)购自天津新通精细化工有限公司,硝酸锰(M n(N O3)2)和无水乙醇(C H3C H2O H)购自北京化工厂,一水合硫酸锰(M n S O4∙H2O)㊁氯化亚锰(M n C l2∙4H2O)和叔丁醇(C4H10O)购自国药集团,甲醇(C H3O H)购自费希尔化学品公司,迭氮钠(N a N3)购自天津风船化学试剂有限公司,盐酸四环素(C22H24N2O8∙H C l)㊁盐酸土霉素(C22H24N2O9∙H C l)和盐酸金霉素Copyright©博看网. All Rights Reserved.(C 22H 23C l N 2O 8∙HC l )购自美国A l a d d i n 公司.所有试剂均为分析纯试剂,实验用水为自制超纯水(ȡ18.2MΩ∙c m ).1.2 M n O 2的制备与表征M n O 2制备方法参考文献[26].将0.0024m o l M n S O 4/M n C l 2/M n (N O 3)2与0.0016m o l KM n O 4溶解于15m L 自制蒸馏水中,磁力搅拌0.5h ,倒入反应釜中,密封,于150ħ反应6h ,待反应结束后,冷却至室温,固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤,在6000r /m i n 下用高速离心机离心5m i n ,固体于70ħ干燥得到最终产物M n O 2.1.3 M n O 2的表征用X 射线衍射仪(X R D ,D 8A D V A N C E 型,德国B r u k e r 公司)分析产物的晶型结构㊁晶型参数和衍射面等信息.用扫描电子显微镜(S E M ,X L -30E S E M F E G 型,美国F e i 公司)观察材料的表面形貌.用X 射线光电子能谱(X P S ,T h e r m oE S C A L A B250型,美国赛默飞世尔科技公司)分析元素的价态.1.4 T C s 降解实验在锥形瓶中加入100m L 的50m g /LT C (或O T C 或C T C )溶液和0.1g /L 的M n O 2催化剂,充分搅拌均匀后,加入P M S 溶液使其浓度为0.15mm o l /L 并开始计时.分别在5,10,20,30,45,60m i n 时准确移取1m L 反应液,加入1m L 的1m o l /L 甲醇终止反应,用0.22μm 滤头过滤,以待测试.1.5 分析方法用高效液相色谱仪(H P L C ,L C -20A 型,日本岛津实验器材有限公司)测量T C s 的浓度.色谱柱为I n e r t S u s t a i nC 18柱(4.6mmˑ150mm ,5μm ),流动相中的水相和有机相为0.01m o l /L V (草酸)ʒV (乙腈)=3ʒ1,流速为1.0m L /m i n ,进样量为20μL ,柱温为25ħ.T C ,O T C 和C T C 的检测波长分别为355,355,365n m.2 结果与讨论2.1 M n O 2的XR D 和S E M 表征将KM n O 4分别与M n S O 4,M n C l 2和M n (N O 3)2为原材料制备的M n O 2命名为M n O 2(1),图1 样品M n O 2的X R D 谱F i g .1 X R D p a t t e r n s o f s a m pl eM n O 2M n O 2(2)和M n O 2(3),图1为3种M n O 2的XR D 谱.由图1可见,3种M n O 2的X R D 谱中衍射峰明显且尖锐,表明制备的M n O 2的结晶度和纯度均较高.由曲线a 可见,在2θ=12.7ʎ,18.0ʎ,25.5ʎ,28.7ʎ,36.6ʎ,37.5ʎ,41.9ʎ,49.8ʎ,52.7ʎ,56.1ʎ,60.1ʎ,65.3ʎ,69.4ʎ,72.9ʎ处出现了明显的衍射峰,通过M D IJ a d e5软件进行对比分析,这些峰与M n O 2的PD F44-0141标准卡片吻合,分别对应(110),(200),(220),(310),(400),(211),(301),(411),(440),(600),(521),(002),(541)和(312)晶面,为α-M n O 2[19].曲线b 和曲线c 的出峰位置较一致,且峰强度相当.曲线a 中存在的衍射峰在曲线b ,c 上均存在,但峰强度减弱,而曲线b ,c 在22.1ʎ处明显多出一个峰.比对证明该峰属于γ-M n O 2的峰(P D F 44-0142),因此M n O 2(2)和M n O 2(3)除了含有α-M n O 2外,还含有一定数量的γ-M n O 2.研究表明,不同原料和合成条件制备的M n O 2在晶相和结晶度方面均具有明显差异[21,24],5种晶型的M n O 2均有可能生成.图2为3种M n O 2的S E M 照片.由图2(A ),(D )可见,M n O 2(1)由直径约为50n m ㊁长短不同的纳米棒构成.由图2(B ),(E )和图2(C ),(F )可见,M n O 2(2)和M n O 2(3)的形貌较相似,主要由纳米棒状结构组成,但在纳米棒上出现了一些小的纳米片.结合X R D 谱,出现片状结构可能是由于生成了907 第3期 杜蕊含,等:水热法制备M n O 2活化过硫酸盐降解水中的四环素Copyright ©博看网. All Rights Reserved.017吉林大学学报(理学版)第61卷一部分γ-M n O2所致.图2样品的S E M照片F i g.2S E Mi m a g e s o f s a m p l e s2.2M n O2催化性能的对比3种M n O2的催化效果如图3所示.由图3可见:60m i n内M n O2对T C的去除率较低,小于5%;单独的P M S对T C有较好的去除能力,去除率为38.2%,这是因为P M S本身具有一定的氧化能力,可氧化去除污染物;加入M n O2催化剂后,体系对T C的去除效果明显提升,3种M n O2催化P M S去除T C s的最高去除率分别为56.8%(M n O2(1)),47.1%(M n O2(2))和51.9%(M n O2(3)).显著性差异分析表明,M n O2(1),M n O2(2)和M n O2(3)活化P M S降解T C的3组数据间具有显著性差异,P值均小于0.05.以KM n O4和M n S O4为原材料制备的M n O2(1)略好于M n O2(2)和M n O2(3)的催化效果.由表征分析结果可知,M n O2(1)的结晶性为α-M n O2,而M n O2(2)和M n O2(3)除含有α-M n O2外,还含有一定数量的γ-M n O2.M n O2的P M S活化能力取决于它的价态㊁形貌和晶相[27],结晶较多的M n O2更具反应性,不同晶型的M n O2活化P M S的顺序为:α-M n O2>γ-M n O2>β-M n O2>δ-M n O2[18],所以M n O2(1)具有最好的降解效果.由于M n O2(2)和M n O2(3)的结构组成与形貌相近,因此其催化效果也相近.在后续实验中,以催化效果最佳的M n O2(1)为催化剂进一步开展研究. 2.3M n O2催化P M S去除T C的机理2.3.1活性氧基团的作用研究表明,过硫酸盐体系反应中可生成多种R O S,如羟基自由基(∙O H)㊁硫酸根自由基(S O-4∙)和单线态氧(1O2)[4].为验证所研究体系中产生的活性氧基团,分别选用叔丁醇(T B A)㊁甲醇(M e O H)和迭氮钠(N a N3)进行猝灭实验.由于T B A猝灭∙O H(k(∙O H)=3.8~7.6ˑ108(m o l/L)-1∙s-1)的速率远高于对S O-4∙(k(S O-4∙)=4.0~9.1ˑ105(m o l/L)-1∙s-1)的猝灭速率[28],因此选择T B A作为∙O H的猝灭剂.M e O H作为∙O H和S O-4∙共同的猝灭剂(k(∙O H)=1.2~2.8ˑ109(m o l/L)-1∙s-1,k(S O-4∙) =1.6~7.7ˑ107(m o l/L)-1∙s-1)[29-30],N a N3作为1O2的猝灭剂(k(1O2)=1.2ˑ108(m o l/L)-1∙s-1)[31].选择大过量的猝灭剂添加浓度以保证猝灭效果[32-33].3种猝灭剂的浓度分别为:c(T B A)=c(M e O H)= 0.5m o l/L,c(N a N3)=15mm o l/L,猝灭实验结果如图4所示.加入M e O H和T B A后,T C的去除率分别下降10.4%和3.9%,表明M n O2/P M S体系中S O-4∙和∙O H均对T C的降解具有重要作用.加入N a N3后,T C的去除率下降22.1%,远大于S O-4∙和∙O H的作用,表明1O2是T C降解的主要活性物质.因此T C的降解过程包括自由基途径(S O-4∙和∙O H)和非自由基途径(1O2),且以后者为主.在P M S/P S降解磺胺甲恶唑[34-35]和环丙沙星[36]的过程中也存在类似的机理.Copyright©博看网. All Rights Reserved.图3 不同体系降解效果的对比F i g .3 C o m p a r i s o no f d e gr a d a t i o n e f f e c t s o f d i f f e r e n t s ys t e ms 图4 不同猝灭剂对T C 降解的影响F i g .4 E f f e c t s o f d i f f e r e n t q u e n c h i n g a ge n t s o nd e gr a d a t i o no fT C 2.3.2 反应前后X P S 对比为进一步研究M n O 2的催化机理,利用X P S 分析反应前后M n O 2中Mn 元素的变化,结果如图5所示.由图5(A )可见,催化剂中主要含有M n ,O ,C 元素,C 的出现可归因于制备时引入了杂质.反应前后M n2p 的X P S 如图5(B ),(C )所示.由图5(B )可见,M n2p 轨道可分裂为M n2p3/2和M n2p 1/2,结合能为653.9e V 的特征峰对应M n2p 1/2,归因于M n O 2中的M n (Ⅳ)[20].M n2p 3/2可分出结合能为641.9,643e V 的2个峰,分别对应M n (Ⅲ)和M n (Ⅳ)[37].通过比较峰面积发现,M n2p 中Mn (Ⅲ)占19.0%,表明制备的M n O 2以M n (Ⅳ)为主,并存在一定量的M n (Ⅲ)[18].反应前后体系中都只存在M n (Ⅳ)和M n (Ⅲ)的特征峰,且反应后M n (Ⅲ)百分数升高(图5(C )),从19.0%增加至31.4%,表明在M n O 2活化PM S 降解T C s 的过程中,M n (Ⅳ)向M n (Ⅲ)转化.M n (Ⅳ)和H S O -5的反应式为H S O -5+M n (Ⅳң)S O -5∙+M n (Ⅲ)+H+(1)是体系中M n (Ⅲ)百分数增加的主要原因.猝灭实验已证明反应过程中S O -4∙起重要作用,M n (Ⅲ)和P M S 的反应式为H S O -5+M n (Ⅲң)S O -4∙+M n (Ⅳ)+OH-(2)该反应导致M n (Ⅲ)被进一步氧化成M n (Ⅳ).据此推测反应过程中存在M n (I V )/M n (Ⅲ)的氧化还原循环[1],M n (Ⅳ)/M n (Ⅲ)的氧化还原循环有利于电荷流动,促进生成S O -4∙,从而促进了T C 的降解.图5 样品的X P S F i g .5 X P S o f s a m pl e s 2.3.3 催化机理分析综合猝灭实验和反应前后X P S 比较的结果,推测M n O 2催化PM S 去除T C 的机理如下:P M S 与M n (Ⅳ)反应生成S O -5∙和M n (Ⅲ),P M S 与M n (Ⅲ)反应生成S O -4∙和M n (Ⅳ),形成了M n (Ⅳ)/M n (Ⅲ)循环(式(1),(2));生成的S O -4∙与体系中H 2O 的反应式为H 2O +S O -4ң∙SO 2-4+∙OH +H +(3)生成的S O -5∙与H 2O 的反应式为117 第3期 杜蕊含,等:水热法制备M n O 2活化过硫酸盐降解水中的四环素Copyright ©博看网. All Rights Reserved.217吉林大学学报(理学版)第61卷∙2H S O-4+321O2+H2O(4)2H2O+2S O-5ң反应生成了1O2[38];∙O H通过自反应生成1O2[39]的反应式为2∙ңOH H2O+121O2(5)通过产生的S O-4∙,∙O H和1O2有效去除了T C.2.4M n O2催化去除T C的影响因素2.4.1 M n O2投加量、P M S浓度和T C初始质量浓度的影响催化剂投加量㊁P M S浓度和T C初始质量浓度对T C去除效果的影响如图6所示.随着催化剂用量由0.05g/L增加到0.20g/L,50m g/LT C的去除率从49.3%增加到60.4%(图6(A)).M n O2催化P M S去除T C的反应主要发生在M n O2的表面,P M S被吸附到M n O2表面,活化产生的R O S进一步与迁移到催化剂表面的污染物发生反应.增加M n O2催化剂投加量可提供更多的活性位点,使P M S 活化更充分,也可使T C与M n O2的接触几率增大,从而提高T C的去除率.由图6(B)可见,当P M S 的浓度从0.05mm o l/L增加到0.20mm o l/L时,50m g/L T C的去除率从25.9%增加到60.8%. P M S增加会产生更多的活性物质,从而提高溶液中T C的去除率.当P M S浓度从0.15mm o l/L增到0.20mm o l/L时,去除率提升的效果减缓,仅提升约6%,这可能是过量的P M S与体系产生的S O-4∙和∙O H发生反应,生成了氧化能力较差的S O-5∙,使去除率提升减缓,而且过量的S O-4∙和S O-5∙也会发生自反应,进一步消耗自由基[40],其反应式为∙S O2-4+S O-5∙+H+(6)H S O-5+S O-4ңH S O-5+∙ңOH H2O+S O-5∙(7)2S O-4ң∙S2O2-8(8)2S O-5ң∙O2+S2O2-8(9)综上,选择0.15mm o l/L的P M S和0.10g/L的M n O2作为最佳试剂用量.在P M S和M n O2用量一定的条件下,当T C初始质量浓度从25m g/L增加到100m g/L时,60m i n内降解率从79.5%下降到40%(图6(C)),为方便对比分析,后续实验中T C的质量浓度均为50m g/L .图6不同实验参数对T C降解的影响F i g.6E f f e c t s o f d i f f e r e n t e x p e r i m e n t a l p a r a m e t e r s o nd e g r a d a t i o no fT C2.4.2p H值的影响图7为初始p H值对T C降解率的影响.由图7可见,随着p H值由3增加到7,T C的去除率逐渐降低.这是由于在酸性至中性条件下,随着p H值的增大,体系中形成的S O-4∙易于和H2O形成氧化性较弱的∙O H(式(3)),S O-4∙和∙OH的反应式[36]为2∙OH+2S O-4ң∙O2+2H S O-4,(10)导致自由基自消耗,进而影响与T C的反应.当初始p H=9时,体系的T C去除效果最佳,为63.4%.自由基猝灭实验结果表明,1O2是该体系降解T C的主要活性物质,在碱性条件下反应过程中会产生更多的1O2[39],从而提高了去除效果.Copyright©博看网. All Rights Reserved.2.4.3 共存离子的影响天然水以及各种污水中含有多种无机阴离子,主要包括C l -,N O -3和H C O -3等,废水中这几种离子的浓度一般为几毫摩每升[41-43].在实际污水处理中,共存离子会影响污染物的去除效率[42],参考文献[44-45],本文选择共存阴离子的浓度为10mm o l /L .H C O -3,C l -和N O -3对T C 降解的影响如图8所示.由图8可见,当N O -3和C l -与T C 共存时,T C 去除率未发生明显改变[37-38].当H C O -3与T C 共存时,T C 的去除率显著提升,这是由于加入H C O -3使溶液的p H 值升高所致,H C O -3+H 2ңO H 2C O 3+OH-(11)溶液为碱性可提高P M S 的催化活性,从而提高T C 的去除率.图7 初始p H 值对T C 降解的影响F i g .7 E f f e c t s o f i n i t i a l p Hv a l u e s o nd e gr a d a t i o no fT C 图8 不同离子对T C 降解的影响F i g .8 E f f e c t s o f d i f f e r e n t i o n s o nd e gr a d a t i o no fT C 2.5 催化剂的重复利用性在每次反应结束后,将分离得到的催化剂用适量蒸馏水洗涤,离心㊁干燥后,重新用于催化反应.M n O 2的重复利用性如图9所示.由图9可见,M n O 2循环使用5次后TC 去除率由55.8%降为50.9%,仅下降4.9%,表明所制备的M n O 2催化剂具有良好的重复利用性.去除率略有下降的原因可能是因为有少量锰离子溶出或有少量污染物占据了催化剂活性位点[40].2.6 M n O 2催化PM S 去除不同T C s 为检验M n O 2在实际应用中的潜力,比较M n O 2/P M S 体系对T C ,O T C 和C T C 的去除效果,结果如图10所示.虽然T C ,O T C 和C T C 的分子结构基本相同,但所含基团存在一定的差异,导致去除效果不同.由图10可见:C T C 的去除效果最佳,达到75.1%;O T C 的去除效果最差,为45.3%.这是由于C T C 的结构中比T C 多一个 C l ,降解时易脱氯,因此较活泼;而O T C 比T C 多一个 O H ,羟基间易形成缔合物使其难以吸附在催化剂的表面,从而抑制其降解[46].虽然体系对3种T C s 的去除率不同,但所制备的M n O 2能有效催化PM S 去除水中多种T C s .图9 M n O 2的循环试验F i g .9 C y c l i c e x pe r i m e n t o fM n O 2图10 不同T C s 的降解效果F i g .10 D e gr a d a t i o n e f f e c t s o f d i f f e r e n t T C s 综上所述,本文采用水热法,分别利用M n S O 4,M n C l 2和M n (N O 3)2为原料制备M n O 2,并将其用于活化P M S 降解T C s ,通过材料表征和模拟实验,分析了无机锰(Ⅱ)盐种类对所制备M n O 2活化能力的影响机理,考察了污染物初始质量浓度㊁催化剂投加量㊁P M S 浓度㊁溶液p H 值以及共存阴离子对317 第3期 杜蕊含,等:水热法制备M n O 2活化过硫酸盐降解水中的四环素Copyright ©博看网. All Rights Reserved.417吉林大学学报(理学版)第61卷T C降解的影响,提出了M n O2活化P M S降解T C s的作用机理.结果表明,以M n S O4为原料制备的M n O2为α-M n O2晶相,结晶度较高,具有最佳催化效果,在60m i n内对50m g/L T C的去除率为56.8%.催化剂和P M S投加量的增加均会促进T C降解,催化剂在碱性条件下以及有阴离子共存的溶液中具有良好的适应性.通过猝灭实验和反应前后X P S分析,发现T C的去除机理包括自由基途径和非自由基途径,1O2是主要活性物质,催化过程中M n O2通过M n(Ⅳ)/M n(Ⅲ)循环活化P M S.M n O2催化剂性能稳定,使用5次后,去除率仅下降4.9%.在最佳条件下,M n O2/P M S对C T C和O T C的去除效果分别为75.1%和45.3%,表明M n O2/P M S对T C s具有普遍的适用性.参考文献[1] WA N G X Y,J I A N GJJ,MA Y H,e ta l.T e t r a c y c l i n e H y d r o c h l o r i d eD e g r a d a t i o no v e r M a n g a n e s eC o b a l t a t e(M n C o2O4)M o d i f i e d U l t r a t h i n G r a p h i t i c C a r b o n N i t r i d e(g-C3N4)N a n o s h e e tt h r o u g ht h e H i g h l y E f f i c i e n tA c t i v a t i o no fP e r o x y m o n o s u l f a t eu n d e rV i s i b l eL i g h t I r r a d i a t i o n[J].J o u r n a lo fC o l l o i da n dI n t e r f a c eS c i e n c e,2021,600:449-462.[2] P E IX Y,P E N G X X,J I A X S,e ta l.N-D o p e d B i o c h a rf r o m S e w a g eS l u d g ef o rC a t a l y t i cP e r o x y d i s u l f a t eA c t i v a t i o n t o w a r dS u l f a d i a z i n e:E f f i c i e n c y,M e c h a n i s m,a n dS t a b i l i t y[J].J o u r n a l o fH a z a r d o u sM a t e r i a l s,2021,419:126446-1-126446-13.[3] Y A D A E IH,N OWR O O Z IM,B E Y K IM H,e t a l.S y n t h e s i s o fM a g n e t i cF e-C a r b o nN a n o h y b r i d f o rA d s o r p t i o na n dF e n t o nO x i d a t i o no fT e t r a c y c l i n e[J].D e s a l i n a t i o na n d W a t e rT r e a t m e n t,2020,173:294-312.[4] HO N GJY,HWA N GDK,S E L V A R A JR,e t a l.F a c i l e S y n t h e s i s o f B r-D o p e d g-C3N4N a n o s h e e t s v i aO n e-S t e pE x f o l i a t i o n U s i n g A mm o n i u m B r o m i d ef o r P h o t o d e g r a d a t i o n o f O x y t e t r a c y c l i n e A n t i b i o t i c s[J].J o u r n a lo fI n d u s t r i a l a n dE n g i n e e r i n g C h e m i s t r y,2019,79:473-481.[5] WA N GJB,Z H ID,Z HO U H,e t a l.E v a l u a t i n g T e t r a c y c l i n eD e g r a d a t i o nP a t h w a y a n dI n t e r m e d i a t eT o x i c i t yd u r i n g t h eE le c t r o c h e m i c a lO x i d a t i o no v e r aT i/T i4O7A n o d e[J].W a t e rR e s e a r c h,2018,137:324-334.[6]沈一君,彭明国,徐彬焜,等.紫外活化过硫酸盐降解二苯甲酮-4的动力学影响及降解机理与风险评价[J].环境科学研究,2019,32(1):174-182.(S H E N Y J,P E N G M G,X U B K,e ta l.D e g r a d a t i o no fB P4b y U V-A c t i v a t e dP e r s u l f a t eP r o c e s s:K i n e t i c,M e c h a n i s ma n dR i s k[J].R e s e a r c ho fE n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s,2019, 32(1):174-182.)[7]许若梦,吴桐,锁瑞娟,等.基于不同自由基的高级氧化技术对水中诺氟沙星的去除效果[J].环境工程技术学报,2020,10(3):433-439.(X U R M,WU T,S U O RJ,e ta l.R e m o v a lP e r f o r m a n c eo fN o r f l o x a c i nf r o m W a t e r sb y A d v a n c e d O x i d a t i o n P r o c e s s e s B a s e d o n D i f f e r e n t F r e e R a d i c a l s[J].J o u r n a lo f E n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y,2020,10(3):433-439.)[8]任何军,林雯雯,鲁松,等.热活化过硫酸盐降解氧氟沙星特性及响应面优化[J].吉林大学学报(地球科学版),2021,51(3):887-897.(R E N HJ,L I N W W,L U S,e t a l.D e g r a d a t i o no fO f l o x a c i nb y T h e r m a l l y A c t i v a t e d P e r s u l f a t e a n d I t sR e s p o n s eS u r f a c eO p t i m i z a t i o n[J].J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y(E a r t hS c i e n c eE d i t i o n),2021, 51(3):887-897.)[9] HO UJF,H EXD,Z HA N GSQ,e t a l.R e c e n tA d v a n c e s i nC o b a l t-A c t i v a t e dS u l f a t eR a d i c a l-B a s e dA d v a n c e dO x i d a t i o nP r o c e s s e sf o r W a t e r R e m e d i a t i o n:A R e v i e w[J].S c i e n c eo ft h e T o t a lE n v i r o n m e n t,2021,770: 145311-1-145311-15.[10]J IY F,D O N G C X,K O N G D Y,e ta l.H e a t-A c t i v a t e d P e r s u l f a t e O x i d a t i o no f A t r a z i n e:I m p l i c a t i o n sf o rR e m e d i a t i o no fG r o u n d-W a t e r C o n t a m i n a t e d b y H e r b i c i d e s[J].C h e m i c a l E n g i n e e r i n g J o u r n a l,2015,263:45-54.[11] Z R I N Y IN,P HAM A L T.O x i d a t i o no fB e n z o i cA c i db y H e a t a c t i v a t e dP e r s u l f a t e:E f f e c to fT e m p e r a t u r eo nT r a n s f o r m a t i o nP a t h w a y a n dP r o d u c tD i s t r i b u t i o n[J].W a t e rR e s e a r c h,2017,120:43-51.[12] F R O N T I S T I SZ,HA P E S H IE,F A T T A-K A S S I N O S D,e ta l.U l t r a v i o l e t-A c t i v a t e d P e r s u l f a t e O x i d a t i o no fM e t h y lO r a n g e:A C o m p a r i s o nb e t w e e n A r t i f i c i a lN e u r a lN e t w o r k sa n dF a c t o r i a lD e s i g nf o rP r o c e s s M o d e l l i n g [J].P h o t o c h e m i c a l&P h o t o b i o l o g i c a l S c i e n c e s,2015,14(3):528-535.[13] F U R MA N OS,T E E L A L,WA T T S RJ.M e c h a n i s m o fB a s e A c t i v a t i o no fP e r s u l f a t e[J].E n v i r o n m e n t a lS c i e n c e&T e c h n o l o g y,2010,44(16):6423-6428.Copyright©博看网. 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e s i so f 3D H i e r a r c h i c a lM n O 2N a n o s t r u c t u r e s f o r E l e c t r o c h e m i c a l S u p e r c a p a c i t o r s [J ].C r y s t a lG r o w t h &D e s i g n ,2008,9(1):528-533.[27] K HA N A ,WA N G H B ,L I U Y ,e t a l .H i g h l y E f f i c i e n t α-M n 2O 3@α-M n O 2-500N a n o c o m p o s i t e f o r P e r o x y m o n o s u l f a t eA c t i v a t i o n :C o m p r e h e n s i v eI n v e s t i g a t i o n o f M a n g a n e s e O x i d e s [J ].J o u r n a lo f M a t e r i a l s C h e m i s t r y A ,2018,6(4):1590-1600.[28] HU A N G Z F ,B A O H W ,Y A O Y Y ,e t a l .N o v e l G r e e n A c t i v a t i o n P r o c e s s e s a n d M e c h a n i s m o fP e r o x y m o n o s u l f a t eB a s e do nS u p p o r t e dC o b a l tP h t h a l o c y a n i n eC a t a l y s t [J ].A p p l i e dC a t a l ys i sB :E n v i r o n m e n t a l ,2014,154/155:36-43.[29] D I N G YB ,Z HU L H ,WA N G N ,e t a l .S u l f a t eR a d i c a l s I n d u c e dD e g r a d a t i o no fT e t r a b r o m o b i s ph e n o lA w i t h N a n o s c a l e d M a g n e t i cC u F e 2O 4asa H e t e r o g e n e o u sC a t a l y s to fP e r o x y m o n o s u l f a t e [J ].A p p l i e d C a t a l y s i sB :E n v i r o n m e n t a l ,2013,129:153-162.[30] Z HA N G XL ,F E N G M B ,WA N GLS ,e t a l .C a t a l y t i cD e g r a d a t i o n o f 2-P h e n y l b e n z i m i d a z o l e -5-s u l f o n i cA c i db y P e r o x y m o n o s u l f a t eA c t i v a t e dw i t h N i t r o g e na n dS u l f u rC o -D o p e dC N T s -C O OH L o a d e dC u F e 2O 4[J ].C h e m i c a l E n g i n e e r i n g Jo u r n a l ,2017,307:95-104.[31] Z HO U X R ,Z E N G Z T ,Z E N G G M ,e ta l .P e r s u l f a t e A c t i v a t i o nb y S w i n eB o n eC h a r -D e r i v e d H i e r a r c h i c a l P o r o u sC a r b o n :M u l t i p l eM e c h a n i s mS y s t e mf o rO r g a n i cP o l l u t a n tD e g r a d a t i o n i nA qu e o u s M e d i a [J ].C h e m i c a l 517 第3期 杜蕊含,等:水热法制备M n O 2活化过硫酸盐降解水中的四环素Copyright ©博看网. All Rights Reserved.617吉林大学学报(理学版)第61卷E n g i n e e r i n g J o u r n a l,2020,383:123091-1-123091-11.[32] Z O U Y B,L I W T,Y A N G L,e ta l.A c t i v a t i o no fP e r o x y m o n o s u l f a t eb y s p2-H y b r i d i z e d M i c r o a l g a e-D e r i v e dC a r b o n f o rC i p r o f l o x a c i nD e g r a d a t i o n:I m p o r t a n c eo fP y r o l y s i sT e m p e r a t u r e[J].C h e m i c a lE n g i n e e r i n g J o u r n a l,2019,370:1286-1297.[33] Z HA N G Y L,C HU W.B i s p h e n o lS D e g r a d a t i o n v i a P e r s u l f a t e A c t i v a t i o n u n d e r U V-L E D U s i n g M i x e dC a t a l y s t s:S y n e r g i s t i cE f f e c to fC u-T i O2a n dZ n-T i O2f o rC a t a l y s i s[J].C h e m o s p h e r e,2022,286:131797-1-131797-11.[34] Z HO U Y,J I A N GJ,G A O Y,e ta l.A c t i v a t i o no fP e r o x y m o n o s u l f a t eb y B e n z o q u i n o n e:A N o v e lN o n r a d i c a lO x i d a t i o nP r o c e s s[J].E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e&T e c h n o l o g y,2015,49(21):12941-12950.[35] P U MJ,WA NJQ,Z HA N G FZ,e ta l.I n s i g h t i n t oD e g r a d a t i o n M e c h a n i s m o fS u l f a m e t h o x a z o l eb y M e t a l-O r g a n i cF r a m e w o r kD e r i v e d N o v e lM a g n e t i cF e@C C o m p o s i t eA c t i v a t e dP e r s u l f a t e[J].J o u r n a l o fH a z a r d o u s M a t e r i a l s,2021,414:125598-1-125598-13.[36] Z HU H Q,Y A N G B,Y A N GJJ,e ta l.P e r s u l f a t e-E n h a n c e d D e g r a d a t i o no fC i p r o f l o x a c i n w i t hS i C/g-C3N4P h o t o c a t a l y s t u n d e rV i s i b l eL i g h t I r r a d i a t i o n[J].C h e m o s p h e r e,2021,276:130217-1-130217-9. 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中国科学院大学2016年冬季获得博士学位人员名单、研究所、学位证书编号
近代物理研究所
1443022016010051
贾欢
近代物理研究所
1443022016010052
陈玉泉
近代物理研究所
1443022016010053
姜子运
近代物理研究所
1443022016010054
杨尧
近代物理研究所
1443022016010055
马晴霞
武汉物理与数学研究所
1443022016010056
物理研究所
1443022016010018
黄郊
物理研究所
1443022016010019
李文涛
物理研究所
1443022016010020
李莹
物理研究所
1443022016010021
娄艳芳
物理研究所
1443022016010022
潘登
物理研究所
1443022016010023
邱静岚
物理研究所
1443022016010024
1443022016010062
屈苏平
武汉物理与数学研究所
1443022016010063
王锴
武汉物理与数学研究所
1443022016010064
程雍
武汉物理与数学研究所
1443022016010065
李文兵
武汉物理与数学研究所
1443022016010066
杜丽军
武汉物理与数学研究所
1443022016010067
杨海峰
国家天文台
1443022016010093
孙雨亮
自然科学史研究所
1443022016010094
林乐
理化技术研究所
微生物实验室文化
生物工程系实践教学中心
——微生物实训室微生物实验
玻璃器皿包扎：
高压蒸汽灭菌：
平板的倾倒：
菌种划线培养：
光学显微观察：
菌落计数分析：
微生物实训室
面向专业
食品生物技术、药品生产技术、食品质量与安全、环境工程技术
实训内容
药用微生物检验技术、食品微生物与检验技术、微生物技术与应用、环境微生物技术应用实训
人员:
负责人：高爽
教师：解生权、吴昊凤姣
微生物培养实训室
面向专业
食品生物技术、药品生产技术、食品质量与安全、环境工程技术
实训内容
药用微生物检验技术、食品微生物与检验技术、微生物技术与应用、环境微生物技术应用实训
人员:
负责人：田宏
教师：高爽、解生权、吴昊
环保工程实训室
面向专业
环境工程技术
实训内容
环境监测实训、大气污染控制技术、水污染控制技术、噪声污染控制技术
人员:
负责人：吴昊
教师：刘勇涛、朱琳、程凤颖
11/ 11。
中国地质大学(武汉)环境学院导师简介
教授、博士生导师
地质环境评价、生态地质、同位素水文地质、工程水文地质
李义连
教授、博士生导师
废水地质处理技术及地下水污染防治
鲍建国
教授、博士生导师
环境影响评价、清洁生产、水污染防治、环境工程
马腾*
教授、博士生导师
地下水污染与防治、地下水与环境变化
曾宪春
楚天学者特聘教授、博导
卢国平
楚天学者特聘教授
祁士华
教授、博士生导师
毒害有机物的环境地球化学、有机污染物水文地质、3S技术应用
万军伟
教授、博士生导师
工程水文地质、同位素水文地质、环境水文地质
赖旭龙
教授、博士生导师
微体古生物学、演化生物学、分子生物学及分子古生物学
程胜高
教授、博士生导师
环境评价与环境规划
刘慧*
教授
再生资源与能源、清洁生产技术、环境影响评价
胡学玉
教授
全球气候变化、废弃物利用、土壤和地下水污染与修复、食品安全
顾延生
教授
生态地质与环境地质、全球变化与生态响应
郭清海
教授
高温地热流体水文地球化学、原生劣质水成因和水污染防治
*教育部新世纪优秀人才支持计划入选者
梁杏
教授
工程水文地质、环境地质、地下水系统模拟与资源评价管理
葛继稳
教授
生态学、生态环境评价、生物多样性保护及自然保护地管理
葛台明
教授
保育遗传学、植物细胞工程、分子生物学检验技术
成建梅*
教授
地下水水流和污染数值模拟技术、盆地流体-岩石相互作用
王红梅*
教授
分子生物学、分子古生物学、生物地质学
罗泽娇
初中生物可做的基本实验和创新型实验
创新实验名称
学校
学生
指导教师
多种非生物因素对鼠妇生活影响的系列探究
青岛实验初中
安文心、崔瑞翔
孔旭
维生素C在果蔬中的含量及影响其含量变化因素的研究
青岛实验初中
邹逸飞
冯未名
不同的水质对种子萌发的影响
青岛实验初中
钟佳良
王梅旭
用物理测量探究腐败牛奶对植物生长影响的研究
探究不同压力对豆芽产量的影响
62中
刘子建
王小牧
血液循环模拟器
63中
宋前德 、杨京泽
车鑫平 李 敏
气味对苍蝇的影响
崂山五中
孙雪娇、胡坤宁、陈希浩、张珊、刘丽娟
王成森
探究鸟骨比别的动物骨轻
胶州市实验初中
王紫轩、 徐阳
马汝媛
芹菜叶与茎的维生素C含量的探究
胶州市第十二中学
陈宇凡 王鑫
叶青香
青岛市创新实验展示和金点子比赛一等奖名单
王明光
动物的绕道取食行为
莱西南墅镇中心中学
孙杰群 、刘先超 李宗朔
赵燕
墨旱莲取代天竺葵做光合作用实验
莱西姜山镇中心中学
潘晟 、 刘子翔 、于静斐、 苏伟峰
刘福元
青岛市创新实验展示和金点子比赛二等奖名单
创新实验名称
学校
学生
指导教师
探究温度、氧气对乳酸菌呼吸作用的影响
青岛7中
崔峻銘
孙海刚
水污染对动植物的影响
崂山六中
段芮、段子祥
袁宁
自己动手制作细胞模型
胶南六中
丁亚琪
赵荣伟
探究赤潮的形成
胶南六中
徐菁阳
高中生物实验课的重要性与实施策略
213作者简介：于名博，吉林师范大学学科教学（生物）专业2017级硕士，研究方向：学科教学（生物）。
高中生物实验课的重要性与实施策略高中生物实验课的重要性与实施策略于名博 宫福仙 王姝麟（吉林师范大学 吉林 四平 1360000）摘要：高中生物作为高中教育中一门重要的学科，主要是对微观世界的研究，而高中生物实验教学就是将生物知识贴近于我们的生活，使学生更加易于理解高中抽象的生物知识。
随着新课标改革，高中生物实验的考查分值越来越大，本文就高中生物实验课的重要性和实施策略，进行系统的阐述。
关键词：高中 生物 实验 重要性中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2019）04-0213-02生物实验教学是高中生物教学的重要组成部分，是培养学生生物学素养的有效环节，我国第八次基础教育课程改革提出了关于加强生物实验教学的建议。
[1] 以往的高中生物实验教学，都是常规的教师讲授为主，多数时候并没有让学生进入实验室，参与真正的实验课学习。
新课改开始后，我们提议培养学生的创造力和主观能动性，而不再是被动地接受老师传授的知识点。
要让学生真正参与实验课的教学，并且以学生动手操作为主。
不是先明确一个实验结果，然后让学生简单地重复教学过程。
新课改下，对于学生得到的不同实验结果，教师给予解释，对于正确的实验结果，给予表扬。
使学生对生物实验感兴趣，从而对生物这一科目感兴趣。
其实对于理科科目的学习，很多结论来源于实验，而我们平时只是让学生接受知识点，并没有系统地教授实验，无法让学生真正理解知识点本身的原理和意义，所以本篇论文主要探讨高中生物实验课的重要性和实施策略。
一、高中生物实验的重要性1.激发学生的主观能动性主观能动性亦称“自觉能动性”，它指人的主观意识和实践活动对于客观世界的能动作用。
主观能动性有两方面的含义：一是人们能动地认识客观世界；二是在认识的指导下能动地改造客观世界。
在实践的基础上使二者统一起来，即表现出人区别于物的主观能动性。
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The Shocking WorldSpeaker:于娇春萌晓宁Ruins of xiangxiong kingdom象雄王国遗址The legendary Xiangxiong Kingdom was the earliest civilization center on the Tibetan plateau. Xiangxiong means "land of the roc (a mythical huge bird)" in Tibetan. According to historical records, before the rise of the Tubo Kingdom (629-846), the Xiangxiong Kingdom existed and flourished in western Tibet, living mainly on animal husbandry, with some agriculture. The kingdom even established ties with the Tang Dynasty (618-907) in China's Central Plains•XiangXiong ancient kingdom rise in the 10th century BC, earlier than the tubo and relationship of tang dynasty XiangXiong. Ancient produced high civilization, it not only formed its own unique XiangXiong text, but also the birthplace of traditional Tibetan han..•To subsequent tubo their-and the Tibetan culture in a profound impact on XiangXiong dynasty, when its heyday military powerful, territory extending to part with sichuan and qinghai Kashmir and ladakh. The eighth century after the tubo rise, XiangXiong conquered, a kingdom and its civilization suddenly disappeared, so far with text document no looking ruins, leaving riddleTongtian golem 通天石人The mystery of Tongtian golem （通天石人）in Chinese altai desertsBe suspected as the records of extraterrestrial civilizations. The golem, Standing in the grassland, become a symbol of mysticism.Crop CirclesCrop circles are in a field of wheat or other fields, through some force to flatten and crop produce geometric patterns. This phenomenon in the late 1970's began to attract public attention.Unfortunately, for over 30 years, the scientific formation of crop circles is controversal.About patterns⏹The patterns are absolutely precise ⏹usually a surrounding outer circle ⏹very big,extraodinary,and uniqueAbout stalks⏹the stalk is crooked,not cracking⏹the place where stalk bends largen⏹some of the perimeter's stalks bent at the same anglethe pattern has become more and more complicatedAbout growthThis circle is called 'the mother of crop circles',which consists of more than 300 various shapes of circles.Increasingly number of crop circles related to the sicientific or artistic fields .mathematical fractals sometimes have circles as their last surrounding layer (may imply infinite continuity)⏹1.Man-made Hypotesis⏹2.Magnetic Field Hypotesis⏹3.Tornado Hypotesis⏹4.Alien Manufacturing Hypotesis⏹5.Extraterrstrial Manufacturing HypotesisGiant Island•The giant island, in the Martinique, located in the most north of the Antilles, having many volcanoes and picturesque sceneryMartinique’s inhabitants are tall,and tourists from abroad,as long as live for a period,also become taller few centimeters high.So Martinique is known as"can make the person higher island". The island appears a puzzling phenomenon:living on the island of adult men and women are very tall, grown men average height of1.90m,the average of adult women more than1.74meters.The young man on the island if less than1.8meters,will be companions to sneer at"a dwarf".1.Some scientists think,the radioactive material can cause the body produces something that can make body internal function change,thus make the personbodyh i g h e r.2.Some scientists have other opinion. They think,the cause is small gravity.3.Unfortunately,this is still a mystery of n a t u r e.New Zealand's Tai Chi diagramThe Full Moon Heart-shaped IslandThe WaveGreat Blue Hole in BelizeNature is mysterious, powerful and beautiful. There are a lot of things that we do not know about it.On it, we should respect.The legends of Egyptian pyramidsThe Mystery of Pyramid•The Egyptian pyramids are ancient pyramid-shaped masonry structures located in Egypt.•There are many things of the Egyptian pyramids that surprise us . One of them is the structure of it .•Pyramids were constructed wholly of stone which are very big and heavy.Khufu（胡夫）•But more surprising miracle is,however, not the majestic pyramids of Khufu posture, but the number of "coincidences":•people now know,the distance from the Earth to the sun is 146.24 million km, and the average distance between the Sun is 146590000 km, being a unit of astronomical measurement; If the current height of the pyramid of Khufu 146.59 meters get multiplied by the billions, the result is exactly 146,590,000 kilometers!•In addition to these figures related to astronomy, geography, outside the perimeter（周长）of the bottom of the pyramid of Khufu, if divided by the height of the double get manufacturers to 3.14159, and its far more accurate than the Greeks, calculated pi as 3.1428, and Zu Chong Zhi`s result 3.1415926 -3.1415927. Meanwhile, inside the Pyramid of Khufu Hall room right triangle, the side ratio （比率）of 3:4:5, the value reflects the Pythagorean theorem(勾股定理)We can do nothing but keep studying on it。