全国青少年科技创新大赛获奖作品-科技小论文

Writer： admin Time：2023-02-10 Browse：184

　　1．太阳光谱是吸收光谱，它受到大气层中不断运动的水蒸汽、冰晶、烟雾等物质的影响，客观上形成一种脉冲式周期扫描组合光谱cpsps。

　　3．通过调控脉冲周期、扫描周期、光质；测定在cpsps中植物的各项生长指标、营养状况；研究cpsps对植物生长的影响。

　　1．在光强度小于5%太阳光的人造cpsps中，植物呈现优化生长趋势。出芽速度加快，叶片面积更大，更厚，花期更长，植株更高，更壮。

　　2．在cpsps中，植物在单位时间内合成更多的可溶性糖和蛋白质。而在单位质量内的糖与蛋白质减少。形成一种健康食品。

　　在我们的这个课题中，我们设计，制造出了一种新的光环境CPSPS。CPSPS具有低能耗、脉冲式周期扫描、色光组合三大特性，我们通过试验发现在CPSPS中，

　　我是在高一的时候开始研究的，我们学校一向鼓励学生积极参与研究性学习，选择自己的课题研究，我呢，当时就选择了这一个在物理、化学、生物和农业产业交叉点上的课题。

　　目前，“民以食为天”嘛，农业生产、产品在老百姓的生活中涉及面非常广，农业是中国最大的基础产业，而中学生在农业上的科技技术研究又是非常之少。

　　因此在高一选题的时候，我本身是学奥林匹克竞赛物理的，我就想运用我的新想法，以及本身物理化学知识，在农产业，植物学方面进行究。

　　过去人们多是通过化学、生物方面的技术来实现对植物的影响，我现在要运用一种物理的手段，选择通过调控植物生长的光环境，从而提出一种新的植物培植模式。 新的光环境CPSPS是相对于一般的太阳光环境来说的，“植物生长靠太阳”嘛。我们都知道，太阳光是七色光，它是一种色光组合，而太阳在照射到地面上来的过程中，由于各层大气的影响，在某一程度上，它是以一种脉冲式周期扫描组合光谱的形式作用于地球上的植物上的，于是我参考太阳光的这一些性质作为我的新的光环境的特性来研究其对植物生长的影响。 在另一个方面呢，CPSPS的光强度非常小，仅为太阳光的5％以下，通过用光度计测量，在CPSPS中的光强度是几百勒克斯，而在中午，太阳光光照度可达十几万勒克斯。CPSPS的耗能非常低，这是我们课题的原创性。 经过有关部门的联机检索查新，已经证实了本课题属于国内首创。

　　在这个新型的课题研究中。在刚刚起步的时候。我们主要是联系了有关的机构，找来了大批的植物广泛地开展试验，品种有生菜，仙人掌，银龙球等等，每一种植物我们设置了对照组和试验组，对照组的植物种植在温室里自然光条件下；试验组的植物种植于CPSPS中，在一段时间之后我们就观察到了令人非常令人惊喜的现象。 我们注意到小昆虫，好像小青虫，蚂蚁什么的，特别爱吃我们的试验材料，然后我们就想，在植物的内部的生长结构是怎么样的呢？有没有变异？还有它们的营养成分又是什么样？

　　糖和总蛋白质的含量，比较分析之后发现，在CPSPS中，植物在单位时间内合成更多的有机物，但是在单位质量中合成的有机物却是减少。经过学习，请教了专家之后，我们认为CPSPS可以为人类生产健康食品提供一个新的开发方向。 我们开始怀疑，植物的生命系统，植物体内电子的转移，会不会因为CPSPS，而己经受到了重大的影响？

　　今后，随着我知识学习的深入，相信能够彻底地深入到分子水平上去研究CPSPS作用于植物的机理，为我们的试验现象做出科学的论证。科学探索的过程中，有时真是“无心插柳柳成荫”，我们不断遇到新的问题，于是又派生出了好多的子课题。 因为CPSPS中的农药失效，我们发现了CPSPS可以大大地加速农药的降解，我们也写出了有关的讼文。 因为CPSPS中的被折断的白菜还能成活，我们发现了CPSPS对植物的创伤有修复和再生的作用……等等。

　　CPSPS是一个让人期待的新事物 试想将来，在大棚和蔬菜工厂里，CPSPS优质、健康的植物快速地生长起来，消耗能量非常低的CPSPS仅利用无成本太阳光能源，便可昼夜投入生产，试想因为拥有轻便的CPSPS装置，老百姓不必担心农药残留所引起的中毒，我国的食品加工和药品制作业也能够更加顺畅地走向世界。还有载人航天飞船、潜水艇、核动力潜艇、深海探索、南极工作站等特殊的工作空间里，CPSPS将大受工作人员的欢迎……

　　洗洁精似乎成为了人们日常生活中一种不可缺少的必备品。然而其带来的有害影响也不容忽视，其残余物直接排人江河中，日积月累自然会给其中的动植物的生长带来不利的影响。为了更为直观地说明其危害，我们利用金鱼作为实验材料，通过对其在相应洗洁情溶液中的行为及有关生理指标（呼吸频率、耗氧量等）的测定，来证明洗洁精对水生生物乃至其他生物，包括人类带来的危害。

　　洗洁精的主要成分是一类人工合成的表面活性剂，例如洗洁精中的烷墓苯磺酸钠，其去垢机理是通过其分子疏水端亲和污垢（多为脂质），亲水端溶于水，达到使污垢分散于水中而被冲洗的目的。但这种物质也会同样作用于脂质的细胞膜，使膜崩解而细胞死亡。实验过程中，金鱼鳃部的表面细胞也因此而遭受破坏，从而使得鱼的鳃部气体交换明显下降。

　　由此可见洗沽精对鱼的致害机理主要表现在其对呼吸的阻滞作用，最终因窒息而死亡。在实验过程中，我们发现实验鱼有表皮角膜脱落和体表及眼球褪色现象，可能是因为洗洁精中的表面活性剂及氯化物（用于氧化杀菌）的作用。当然在自然水域中、因为没有如此高的浓度及如此长的作用时间，因而表现没有如此明显，但其致害性是客观存在的。

　　另外，洗洁精内还含有大量的磷酸盐（如三聚磷酸钠）长期富集，可使水体出现富营养化，这样必将破坏水域生态系统的原有平衡。

　　我们希望洗洁梢的生产厂商能将成份进行改进，除去其中的有害成份；另外，提倡利用无污染的清洗物品，如肥皂，便是一种无污染无害又环保的物品，因为它的原料是存在于植物或动物的脂肪之内，易于生物降解；也可以考虑利用酶作为去污剂，降解污垢中的蛋白质和脂质（利用生物发生器产酶可能降低成本）。

　　本文通过洗洁精对金鱼生活的影响，探索洗洁精对人类生话约利与弊。实验设计合理，理论联系实际，有一定的科学意义和现实意义。

　　板粟潜叶蛾生活习性初步观察（动植物学 获全国一等奖） 北京平谷第二中学 李颖男 女15岁 初三 辅导教师 路丽清 作品简介：

　　1999年在叔叔承包的山场上发现了一种潜叶害虫，对板栗树危害非常严重。此虫在叶片的上下表皮内蛀食叶肉，做成白色的绵茧影响光合作用。经中国科学院动物研究所武春生研究员鉴定，为潜蛾科潜蛾属。此虫为国内新记录种，暂定名为板栗潜叶蛾。我于2001年开始对此虫进行观察。

　　材料与方法：田间覃纱网，放人50个有越冬幼虫的叶片，任其在纱网内危害，待到出

　　板栗潜叶蛾以幼虫在落叶内越冬，一年发生4代：4月下旬越冬幼虫在叶片内化蛹， 5月上旬越冬代成虫羽化，5月中旬幼虫危害叶片，6月上旬第一代幼虫开始化蛹，蛹期8-10天，6月下旬第一代成虫羽化．7月下旬第二代幼虫危害叶片，7月下旬第二代幼虫化蛹，7月底8月初羽化为成虫．8月上旬第三代幼虫危害叶片，8月下旬第兰代成虫羽化，9月上旬出现第四代幼虫．幼虫在叶片内结白色茧越冬。越冬代幼虫呈淡黄色。

　　本文作者详细观察了板栗潜叶蛾的生活习性，理论联系实际，观察仔细并且有新的发

　　洛阳铁路职工子弟第一中学 张一 男等 初二 辅导教师 宁会娟 李义歌 荆召恩 作品简介：

　　洛阳是全国闻名的牡丹之乡，可是介绍牡丹的书籍和网页资料很少。由于我是个电脑爱好者，于是想利用所学，做一个有关牡丹的网页，来介绍牡丹、宣传洛阳。 网页共分五部分：

　　(1)牡丹博览牡丹传说（介绍有关牡丹被贬于洛阳的传说）；牡丹花会（每年的4月15日至4月25日洛阳牡丹花会简介）；牡丹欣赏（以古筝音乐为背景通过动感图像欣赏各种牡丹卜牡丹知多少（介绍了关子牡丹的一些知识）。

　　(2)牡丹文化APEC的牡丹情结（介绍了APEC会议上的牡丹）；牡丹文化（牡丹对饮食及民间艺术的影响）；牡丹文学有关牡丹的一些文学作品）；牡丹标本制作（鲜花、干花标本、插花艺术、盆景制作）。

　　(3）牡丹栽培介绍校内牡丹试验田、牡丹栽培的方法、选地、牡丹新育品种（以动画影片的形式在音乐声中欣赏牡丹的新育品种）、冬季南方室外催花、冬季北方温室催花、冬季北方田间大棚催花、

　　(5)我的认识〔为了把洛阳牡丹的资源优势，转变为可持续发展利用的产业优势「振兴洛阳经济，进一步促进洛阳的发展，发表一点粗略建议」。

　　成都市第二十四中学孔梦 女 初一陈典 女 初一 辅导教师 熊书 作品简介：

　　成都市要建设成为国际大都会，因此迫切需要对用语进行规范。为了了解成都市民用普通话的情况，以及怎样在成都市民中普及与规范普通话，我们开展了这一问题的调查。

　　我们小组设计了一份调查提纲和调查表，到市内去访问并请市民填写，和广一大市民接触，请他们谈对成都推行用语规范化的认识和建议。

　　①年龄越小越易说普通话；②学校说普通话普及率最高，以体力劳动为主的建筑业的叔叔卿姨说普通话的普及率最低；③成都人大都能说普通话，也知道普通话重要，但又不常说；④在推广普通话上，一些成都人有畏难情绪；⑤大家认为，从我做起是最好的方法。

　　我们还从广告、店名、杂志等书而用语的调查中发现如下现象：①有方言土语；②有错别字；③滥用成语、俗语；④有语法错误。

　　我们一致认为成都人有能力说好普通话。为此我们建议：①让孩子参加推广普通话的工作；②加强学校的管理，使普通话普及率大幅度上升；③在各大、中、小学实行普通话的考级。

　　通过此次调查，我们都很开心。我们感谢那些配合我们调查的市民。同时我们希望我们的调查能为建设成都的美好、文明的语言环境，添加一道绚丽的风景线。 专家评语：

　　该调查研究选题目的明确、实用性强、理论观点正确、调查实施过程完整、方法正确、材料充分、对策具体，是一篇理论与实践性较强的作品。

　　清昭陵古油松生长状况调查和复壮建议（环境科学全国二等奖） 沈阳市126中学 金 磊等 男 初二 辅导教师 杨卿 李子香 马魏 作品简介：

　　昭陵始建于1643年，建陵时在陵中栽植了数千株油松，至今已有三百余年的树龄。古油松与陵园于1982年被列为国家级重点文物保护单位。但近几十年来残亡率上升为延长古油松寿命，一了解衰退原因，提出可行方案，我们以此立项进行调查。 首先进行人工踏查和抽样调查，然后钻取古油松样本，对年轮进行扫描分析。 经调查发现：古油松衰退原因是：①自然衰老；②病虫害；③人为损害；④管理措施不力。

　　6.32%。古油松虫害发病率几近100%，锈病发病率10%。经年轮扫描发现，在一百年前生长已经衰退，在整个古油松生长过程中从未进行人工施肥。

　　古油松复壮建议：①施有机肥；②进行生物防治；（国补植小油松；④开展义务认养古松活动，加弧管理力度。

　　通过调查活动，使我们各方面能力有了很大的提高，同时也感受到了调查工作的苦与甜，体会到历史文物不但属于我们，还属于世世代代的人类。我们为保护它的完整而尽了一份力，心中感到无比充实，无比快意。愿松涛中的昭陵永远是沈城人的骄傲，永远是古城沈阳的一处胜景！

　　本作品立题明确，资料齐全，在完成大量调查研究工作的墓础上，形成了此调查报告，并提出了很好的建议，也从中学到了很多知识，为人类生态环境的保护做出了自已的贡献。

　　目前，家庭养殖观赏鱼已成为一种时尚，但是观赏鱼养殖中存在需频繁换水、不间断充氧等问题，给人们养殖观赏鱼造成了不便，同时还要消耗能源，增加家庭经济负担。我生物科研组在2001年培养光合细菌处理有机废水试验的研究过程中，发现光合细菌在厌氧的条件下生长良好，它不仅能显著地降解水中的有机物，还能增加水中的溶解氧。虽然光合细菌在观赏鱼养殖中已被生产应用，但使用的都是液态光合细菌，存在着散发腥臭味的缺点。同时，在养殖观赏鱼类的水族箱中，经常设有水循环过滤装置，游离光合细菌随着循环水的流动，部分的菌体被滤出，这样导致光合细菌在净化观赏鱼养殖污水方面，出现时效短等问题。

　　为了解决这些问题，我查阅了相关资料，据有关资料报道，活细胞经包埋后可以增殖，形成的表面生物膜可自动更替，不必再经常培养和投放光合细菌，从而降低了养殖成本。为此，我尝试着用包埋光合细菌的方法，对观赏鱼养殖污水的净化进行更深入的研究。试验结果表明：光合细菌能净化水质，提高鱼类成活率。

　　光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)是一类具有光能生物合成体的原核生物，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。光合细菌利用光能进行光合作用，其光合作用仅限于缺氧条件下进行。根据有关文献报道光合细菌在污水净化、改善植物营养和增进土壤肥效等方面具有重要作用，其细胞富含蛋白质和B族维生素，可以用于制药，禽畜饲料和鱼虾饲料等。本实验采用红螺菌(Rhodospirillum sp．)，以各种有机物作为供氢体和主要碳源，作为光能异养(光能有机营养型，photoheterotroph)细菌。

　　采用光合细菌与海藻酸钠溶液混合，通过针头滴CaCl2溶液，形成凝胶状包埋颗粒。海藻酸钠在遇酸后可水解生成海藻酸(胶)。而更被广泛应用的是在可溶性盐的水溶液中加二价金属离子(通常是Ｃa2+)后在GG(双古罗糖酸)单元中形成金属配合物，即蛋格结合。

　　这种由二价金属离子“交联”形成的物质以较稳定的凝胶形式存在，具有很好的生物相容性和生物粘连性(粘膜靶向)，凝胶制备方法温和，现在被广泛地应用于药物和生物活性物质的载体。这样PSB通过扩散作用逐渐释放，自动更替菌膜。

　　光合细菌经过包埋后，观赏鱼的粪便以及饲料残渣粘附在包埋颗粒的表面。不但增加了沉降性，提高了观赏鱼养殖污水的净化效果，而且包埋的光合细菌因其厌氧的生物学特性，包埋剂又为PSB提供养料，增殖形成的表面生物膜可以自动更替，故又提高了它的作用时效。

　　将3．5克的海藻酸钠加入烧杯中，注入lOOml蒸馏水，用酒精灯加热并用玻棒不断搅拌。煮至沸腾，使海藻酸钠完全溶解，使溶液成为胶体。冷却后即可使用，如果暂时不用，应该保存于冰箱中。

　　将硼酸固体加入蒸馏水中，用玻棒不断搅拌直至不再溶解，每升中再加入2．5g氯化钙。盛于大烧杯中备用。

　　在待测细菌培养液中先取出少量的样品用于菌体浓度计数。然后将溶液用离心机以3000rpm的速率离心5min，去除上层清液，下层的固体即为经过浓缩的细菌。

　　将经过浓缩的细菌加入准备好的海藻酸钠溶胶中，搅拌均匀。用注射器吸取一定量上述混合物，装上针头，逐滴地把注射器中的混合物滴到固定剂中。液滴一旦遇到固定剂将立即凝固成为凝胶状的圆形小颗粒。固定需要经过24h才能完成。固定完成后就可以将这些颗粒取出，盛放在清水中，并贮藏于冰箱备用。

　　把待测的细菌溶液稀释10倍(如果较浓，酎情稀释更大的倍数)，将稀释后的溶液滴于血球计数板上。加盖盖玻片后进行镜检然后计算出细菌浓度。

　　(1)氨氮(Ammonia—N，NH3一N)测定方法：纳氏试剂分光光度法。

　　我在应用游离光合细菌处理有机污水试验的研究过程中，观察游离光合细菌对养殖污水处理的效果，发现水族箱的绿藻生长很快。据我分析的原因是：光合细菌厌氧，而水产养殖的鱼类是需要氧，在养殖水体中有大量的氧，不利于游离光合细菌的生长，造成光合细菌容易死亡，使水中的有机营养物增多，促进了绿藻的繁殖，水体中溶解氧降低。过量绿藻的繁殖和观赏鱼争夺氧气，影响鱼类的生长。尤其是应用在家庭水族箱养鱼方面，浮游的光合细菌分散于水体，大量死亡，处理污水的有效时间也相应缩短。为了解决这些问题，我考虑应用包埋(固定化)技术的方法。

　　包埋(固定化)技术，就是把细菌经过浓缩以后，加入包埋剂中。待包埋剂凝固后，细菌就被固定下来。这种方法应该比较适用于像光合细菌这样的厌氧细菌。原因：一是包埋剂阻隔了细菌与外部的氧气接触(但不阻碍处理污水)，使细菌能够保持活力；二是包埋光合细菌颗粒状沉在水族箱水体的底层，当鱼类的排泄物和饲料残渣沉入水体底层时，更充分发挥包埋光合细菌分解作用的效能。

　　将40ml浓度相同的光合细菌溶液加入100ml营养液中，置于锥形瓶中培养(此后不再添加营养液)。其中一瓶用胶塞密封并用凡士林封口。另外一瓶则用纱布扎紧，留有空隙。每天对其颜色进行记录。

　　与氧气隔绝的光合细菌尽管前十六天的生长速度不如有氧的光合细菌好。十六天以后，有氧状态下的光合细菌停止生长并趋于死亡，但是与氧气隔绝的一组依然生长

　　准备九个鱼缸，分别加入自来水，静置三天后测定其原始水质，并调节至65升，编号为0—8号。0号为对照组，其余缸中依次加入1.22×109个／ml的光合细菌溶液10、20、30、40、50、60、70、80ml，每一个鱼缸再加入10尾锦鲤。每天每缸投喂0．3克饲料，饲养并观察15天后测定水质，30天后再测定一次水质，记录数据进行比较。

　　(1)15天以内有好的净化效果，15天以后净化能力下降，这与光合细菌厌氧生长及被锦鲤吞食有关；超过30ml的投放量，水体出现腥臭味。

　　(2)30天内，COD、DO、NH3一N在5～8号缸的变化比较接近，在同等条件下养殖锦鲤，光合细菌的有效投放量为50ml×1.22×109个／ml。超过50ml的投放量，水体出现轻微红色。

　　准备六个鱼缸，分别加入自来水，静置三天后测定其原始水质，并调节至65升，编号为0—8号。0号为对照组，其余缸中依次加入相当于1.22×109个／ml的光合细菌溶液10、20、30、40、50、60、70、80ml的包埋光合细菌，每一个鱼缸再加入10尾锦鲤。每天每缸投喂0．3克饲料，饲养并观察15天后测定水质，30天后再测定一次水质，记录数据进行比较。

　　(1)30天内有好的净化效果，原因是采取包埋的处理之后，包埋剂使菌体与外界氧气隔绝，满足其厌氧的生理特性以及避免了锦鲤的吞食。鱼粪便粘附在包埋光合细菌颗粒表面，沉降在鱼缸底部，无腥臭味。

　　将处理完污水的细菌包埋颗粒埋入植物旁的土壤中，并且测定土壤pH值。经过30天以后挖开观察，测定pH值，并记录植物的生长情况。

　　经过30天以后，包埋剂已经基本上被土壤中的微生物分解。pH值无明显变化。植物生长正常。证明使用包埋剂并不会对环境产生二次污染。

　　通过实验观察发现，游离的光合细菌在静水的条件下，净化观赏鱼养殖污水时效约为15天。15天以后，水体开始有绿藻出现。而包埋光合细菌净化污水时效为30天 (或更长)。在包埋颗粒表面形成的生物膜可自动更替。这些生物膜更有利于提高光合细菌的分解性能，使光合细菌净化污水的能力大大提高。原因是：光合细菌是厌氧菌，包埋后更有利于其生长和繁殖，因此，增加了净化污水的能力和作用时效。 在65L水族箱中投放10尾锦鲤体长为：6．5—8．0cm，全长为：9．0～11cm，体重为：30—40g。加入相当于70ml浓度为1.22×10 9个／ml的包埋光合细菌时，净化养殖污水的效果最好。

　　从实验测定DO、COD、NH3一N等数据的指标来进行比较，发现包埋的光合细菌可以长时间有效地净化养殖污水。包埋光合细菌与游离光合细菌观赏鱼养殖效果相比较。养殖水体清晰度高，鱼体颜色鲜艳，鱼的活力增强。

　　通过对处理观赏鱼养殖污水后的包埋光合细菌进行二次污染实验，30天后土壤pH值变化不大，包埋剂颗粒已被土壤微生物分解，不会对环境造成二次污染。

　　实验证明：包埋光合细菌，解决了光合细菌个体小无法自然下沉的问题。光合细菌自然沉在水体底层，鱼的排泄物和食物的残渣粘附在包埋光合细菌颗粒的表面，便于光合细菌分解水体中的有机物质，保持养殖观赏鱼水质的稳定性，同时降低了家庭养殖观赏鱼的成本。

　　将光合细菌与其他细菌组合使用，净化效果可能会更好。进一步探讨用不同浓度钙盐溶液包埋光合细菌，其对净化养殖污水效果的影响。

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