環(huán)境學基礎實驗與見習教程

前言

“環(huán)境學”作為高等學校環(huán)境科學專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，目標是使該專業(yè)的學生，無論將來從事哪個領域的工作，在學習一開始就對復雜的環(huán)境系統(tǒng)有一個全局的概念，并對其后續(xù)專業(yè)課程的學習起到“引”與“導”的作用。筆者在多年的“環(huán)境學”課程教學實踐中，深刻體會到該課程由于缺少相應的實驗與見習環(huán)節(jié)，較難激發(fā)學生將理論知識應用于探究實踐的熱情，因此，十分有必要編寫配套的實驗與見習教材。2005～2006年，筆者赴美學習期間，觀摩了美國高校開設的相關實驗課程后，本著科學性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性的原則，編寫了《環(huán)境學基礎實驗與見習教程》一書。 《環(huán)境學基礎實驗與見習教程》從環(huán)境學的基本概念和原理出發(fā)，以生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展理論為主線，力圖給初涉環(huán)境科學領域的學生展示各種研究方法和技術的全景圖，教材所選編的實驗與見習項目，既有自然科學和技術科學的內(nèi)容，又有社會科學和管理科學的內(nèi)容，涉及微觀、中觀和宏觀層次，以綜合性和設計性實驗項目為主，部分實驗項目經(jīng)過教學實踐證明，對培養(yǎng)學生原創(chuàng)的思考、科學的分析、巧妙的測量、準確的表達和團結協(xié)作等能力具有好的效果。本教程適合于大學低年級還未有很強科學背景的學生，可作為環(huán)境科學、生態(tài)學、環(huán)境工程等專業(yè)相應課程配套的實驗與見習教材，也可供環(huán)境保護領域教育和科研工作者參考。 本教程由福建師范大學教材建設基金資助，蘇玉萍主編，各章節(jié)編寫分工如下：第一章（蘇玉萍）；第二章（蘇玉萍、林佳，第四節(jié)、第七節(jié)、第八節(jié)；蘇玉萍、鐘厚璋，第五節(jié)、第六節(jié)；林曦、陳友震，第二節(jié)、第三節(jié)；丁莎、何靈，第一節(jié)、第九節(jié)）；第三章（蘇玉萍、林佳）；第四章（蘇玉萍、林佳、丁莎、何靈）。在本教程的編寫過程中，得到了美國NAU大學Nancy Collins Johnson和Thomas D Sisk教授大力的支持和幫助，在此致以衷心的感謝。 由于我們水平所限，實踐經(jīng)驗不足，本教程中不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。 編者 2009年1月

內(nèi)容概要

　　全書共分為四章，系統(tǒng)地論述了環(huán)境科學研究的方法與技術，包括科學研究的方法與步驟、測量的基礎知識、化學分析技術、顯微分析技術、遙感技術、野外考察、社會調(diào)查、環(huán)境評價等；詳細地介紹了數(shù)據(jù)表達與統(tǒng)計分析的方法；環(huán)境學基礎實驗與見習部分包括14個實驗，內(nèi)容涉及生態(tài)系統(tǒng)的組成與觀察、能源與環(huán)境、固體廢棄物處理與資源化、人為干擾下的環(huán)境質量、環(huán)境問題仲裁小組角色扮演。 　　《環(huán)境學基礎實驗與見習教程》可作為環(huán)境科學、生態(tài)學、環(huán)境工程等專業(yè)相應課程配套的實驗與見習教材，也可供環(huán)境保護領域教育和科研工作者學習參考。

書籍目錄

第一章 緒論 1第一節(jié) 本實驗課程教學的目標 1第二節(jié) 本實驗課程教學的要求 1第二章 環(huán)境科學研究的方法與技術 3第一節(jié) 科學研究的方法與步驟 3一、科學研究的方法與步驟概述 3二、科研論文的版式 4第二節(jié) 關于測量的幾個問題 6一、測量的類型 7二、測量的單位 8三、抽樣 9第三節(jié) 化學分析技術 14一、化學實驗常用的儀器 14二、化學基礎實驗技術 16三、化學實驗須知 26第四節(jié) 顯微分析技術 28一、普通光學顯微鏡的使用 28二、測微尺的使用 32三、現(xiàn)代顯微技術 33第五節(jié) 遙感技術 34一、電磁波頻譜 34二、遙感技術的種類 37三、遙感器類型 39四、3S技術在環(huán)境科學中的應用 39第六節(jié) 野外考察 40一、野外考察方案的制訂 41二、地圖學常識 42三、野外考察的定位 45四、野外考察方式的選擇 46五、野外考察常用儀器 47第七節(jié) 社會調(diào)查 50一、觀察 51二、非正式個人訪談 51三、網(wǎng)絡調(diào)查 51四、問卷調(diào)查 52第八節(jié) 環(huán)境評價 55一、費用效益分析 55二、環(huán)境影響評價 58第九節(jié) 圖書館和網(wǎng)絡的使用 64第三章 數(shù)據(jù)表達與統(tǒng)計分析 67第一節(jié) 數(shù)據(jù)描述與實驗結果的表達 67一、數(shù)據(jù)的表達 67二、數(shù)據(jù)的精度與誤差 72三、數(shù)據(jù)的處理及結果的表達 75第二節(jié) 統(tǒng)計分析 79一、概率及正態(tài)分布 79二、假設檢驗 82三、平均值差異的檢驗 84四、方差分析 86五、相關性分析 90六、線性回歸分析 93七、回歸分析的應用 96八、非線性關系分析 96九、Excel軟件的應用 101第四章 環(huán)境學基礎實驗與見習 103第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的組成觀察 103實驗一水體浮游植物觀察與計數(shù)實驗 103實驗二小尺度植物多樣性格局實驗 107實驗三區(qū)域小氣候生物效應實驗 110見習區(qū)域生物帶野外考察 112第二節(jié) 能源與環(huán)境 119實驗一太陽能熱水器設計實驗 119實驗二鹽梯度太陽池設計實驗 123實驗三個人日常生活交通方式調(diào)查與分析 126見習區(qū)域火力發(fā)電廠（水力發(fā)電廠）考察 128第三節(jié) 固體廢棄物處理與資源化 129實驗一廢紙制備循環(huán)用紙實驗 129實驗二廢干電池回收利用重金屬實驗 131實驗三區(qū)域生活垃圾分類收集設計實驗 133見習區(qū)域生活垃圾填埋場（焚燒場）考察 136第四節(jié) 人為干擾下的環(huán)境質量 137實驗一放牧對生態(tài)系統(tǒng)干擾實驗 137實驗二校園聲環(huán)境調(diào)查與噪聲的測量實驗 140實驗三區(qū)域農(nóng)田化肥和農(nóng)藥的使用調(diào)查 143見習區(qū)域自來水廠（污水處理廠）考察 145第五節(jié) 環(huán)境問題仲裁小組角色扮演 146實驗一土地命運仲裁角色扮演 146實驗二化工項目選址仲裁角色扮演 151附件1 小組行動計劃表 154附件2 小組分析問卷 155附件3 小組任務報告 156附件4 小組角色扮演參考評分表 157附錄 158附錄1 計量單位(摘自GB3100-1993) 158附錄2 常見非法定計量單位和換算系數(shù) 160參考文獻 162

章節(jié)摘錄

插圖：酸堿滴定是以酸堿中和反應為基礎，用于分析待測物質中酸堿組分含量的一種滴定分析法.將酸或堿滴定劑滴加到堿或酸試液中，導致溶液pH值發(fā)生改變，使酸堿指示劑失去質子由酸式轉變?yōu)閴A式，或獲得質子由堿式轉變?yōu)樗崾剑瑥亩鹬甘緞╊伾兓?，指示終點，最后根據(jù)試劑消耗體積及濃度計算待測物的量。2.滴定操作（1）滴定管的使用滴定管主要用于定量分析作滴定用，有時也能用于精確取液，滴定管分酸式和堿式兩種。酸式滴定管的下端有一玻璃旋塞，開啟旋塞酸液即自管內(nèi)流出，主要用來裝酸性溶液或氧化性溶液。堿性滴定管的下端連接一乳膠管，乳膠管內(nèi)裝有一個玻璃圓球，代替玻璃旋塞，以控制溶液的流出，膠管下端接一個帶尖嘴的小玻璃管，堿式滴定管用來裝堿性溶液，如圖2－11所示。①檢查滴定管的密合性。酸式滴定管密合性的關鍵是下端磨口玻璃旋塞是否漏水，檢查方法是將旋塞關閉，滴定管里注滿水，把它固定在滴定管架上，放置l－2min，觀察滴定管口及旋塞兩端是否有水滲出，旋塞不滲水才可使用。堿式滴定管的檢查是檢查乳膠管是否老化以及玻璃球大小是否合適等。②滴定管維修。酸式滴定管旋塞漏水或旋塞旋轉困難，應該進行維修，最常用的方法是涂凡士林。其方法是：把旋塞芯取出，用手指蘸少許凡士林，在旋塞芯兩頭薄薄地涂上一層，然后把旋塞芯插入塞槽內(nèi)，沿同一方向旋轉使油膜在旋塞內(nèi)均勻透明，且旋塞轉動靈活.堿式滴定管如果漏水，應更換乳膠管或大小合適的玻璃球。涂抹凡士林時，不能太多，也不能太少，不能堵塞塞孔。③洗滌。滴定管使用前應進行洗滌，洗前要將酸式滴定管旋塞關閉。管中注入水后，一手拿住滴定管上端無刻度的地方，一手拿住旋塞或橡皮管上方無刻度的地方，邊轉動滴定管邊向管口傾斜，使水浸濕全管。然后直立滴定管，打開旋塞或捏擠橡皮管使水從尖嘴口流出。滴定管洗干凈的標準是玻璃管內(nèi)壁不掛水珠。洗滌時，先用自來水沖洗，然后用蒸餾水洗2-3次，最后用少量滴定用的溶液淋洗3次。（2）裝液裝操作溶液前，先用操作液淋滴定管2-3次，洗去管內(nèi)壁的水膜，以確保標準溶液濃度不變。裝液時要將標準溶液搖勻，然后不借助任何器皿直接注入滴定管內(nèi)，到刻度“0”以上約1cm。（3）調(diào)整零點首先，要將滴定管中的氣泡趕出。開啟旋塞或擠壓玻璃球，驅逐出滴定管下端的氣泡。

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《環(huán)境學基礎實驗與見習教程》可作為環(huán)境科學、生態(tài)學、環(huán)境工程等專業(yè)相應課程配套的實驗與見習教材，也可供環(huán)境保護領域教育和科研工作者學習參考。

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