【高中生物】第2节生物净化的原理及其应用

第2节生物净化的原理及其应用

一、教学目标

1.简述生物净化的概念，概述生物净化的原理和方法。

2.举例说明生物净化。

3.尝试搜集利用生物净化原理管理环境污染的资料。

二、教学重点和难点

1.教学重点

生物净化的原理。

2.教学难点

污水处理的原理。

三、教学策略

教师可以引导学生尝试做一些小实验，让他们切实感受到生物的净化作用，从而提高他

们的学习兴趣。例如，可以做教材中列举的土壤对除草剂的分解作用有关的实验。还可以带

领学生将塑料袋、一次性餐盒等埋入实验室的花盆内，让学生观察记录分解的变化过程；可

以测定学校绿化区和教室中细菌含量，等等。通过亲自动手，学生可切实体味到生物的净化

作用。

新课引入可以利用“从社会中来”的案例，比较管理石油污染时，应用现代生物技术改

造的工程菌除污与传统方法除污的不同点。也可以让学生讨论身边的问题，如公路的绿化、

污水的处理等等。使学生理解生物的净化能力，学习生物净化的概念。

教材的内容包含了植物的净化作用和微生物的净化作用两部份内容。教师可以根据实际

情况，侧重选择其中一个主题开展活动。例如以污水处理为主题，带领同学参观污水处理厂，

或者调查当地水源的净化情况，也可以对城市的某处管理成功的水域进行分析、总结，也可对

某处污染水域进行调查，尝试提出管理方案，并将建议提交环保部门等。教学中应注意让学

生接触社会、了解社会，并运用学过的知识解决问题。如果选择植物的净化作用为主题，就

可以对学校和小区的绿地面积进行统计，查阅资料，评价目前选择的树种和栽种密度是否适

合，提出方案，并向学校或者环保部门提交建议等。

四、参考答案

（一）思量与探索

1.有人利用水葫芦吸收水体中的重金属离子，以降低水体中重金属含量，同时又利用这种

水葫芦作为猪的饲料。你认为这种做法可行吗？说出你的理由。

提示：吸收了重金属的水葫芦作饲料，会对猪造成危害、严重时甚至引起死亡。由于富集作

用，人吃了这样的猪肉，健康也会受到伤害。

2.用做吸收有毒有害物质的木本植物，成材以后是用于造纸好，还是做家具好呢？为什么？

提示：吸收有毒物质的木本植物用于造纸还是做家具好？严格说都不好。做成家具可能会释

放吸附的有毒有害物质危害人体健康；用于造纸则有可能造成对水资源的污染。

3.假设你是一位园林设计师，在为不同区域的道路设计绿化方案时，对化工厂、闹市区和居

民区的行道树应选择不同的树种吗？请写出你对这几种地区进行道路绿化的设计思路。

提示：化工厂附近的绿化应采用能够吸收空气或者土壤污染物的树种，如橡树和刺槐等可以吸

收NO,柑橘可以吸收低浓度的HF等。闹市区应种植能够降低噪音、阻滞灰尘的树种，如松树

林每年每公顷可滤除粉尘36to而居民区则主要种植具有杀菌等作用的树种，如教材中提到

的悬铃木等。

(二)旁栏思量题

稳定塘是一个人工生态系统吗？

答：是的。

五、参考资料

1.绿色植物究竟是怎样净化环境的？

(1)森林具有减尘、滞尘的作用。森林形体高大、枝叶茂密，可使大粒灰尘因风速减小而降

落到地面；植物叶片表面多绒毛，粗糙不平，有油脂或者黏性物质，能吸附、滞留和黏着一

部分粉尘。据计算，松树林每年每公顷可滤除粉尘36t,橡树林56t,山毛樟林63t»

(2)植物的分泌物。我们知道许多植物含有毒物质，这些有毒物质并非副产品，而是植物对

抗昆虫、草食动物等的一种重要谨防手段，在自然生态平衡中起着关键作用。例如，多肽抗

生素是生物界广泛存在的一类生物活性物质，具有抗细菌或者真菌的作用，有些还具有抗原虫、

病毒或者癌细胞的功能。又如，大蒜分泌的大蒜辣素也是一种植物抗生素，它对化脓性球菌、

大肠杆菌、结核杆菌、炭疽杆菌、霉菌等均有抑杀作用，同时还可增强机体的反抗力。

(3)吸收作用、固定作用。在长期的进化过程中，一些植物对污染环境产生了适应性，能够

吸收一种或者几种污染物，特殊是有毒金属，并将其转移、贮存到茎叶中，从而达到净化污

染的效果。例如，十字花科天蓝遏蓝菜可以从土壤中积累高达4%的锌而没有明显的受伤害症

状，芥菜可以积累高浓度的铅。通过植物的吸收和在根部的积累、沉淀，并将其移出农田，

可以减少土壤污染物，减少污染物对环境和人类健康的威胁，甚至还可以提炼出某些重金

属，如铜、铅等。

在对大气污染物的吸收方面。在浓度较低时，植物可以吸收S02(阔叶树比针叶树能够吸收更

多的硫)；当空气中碳氢化合物浓度大于5mg/m3,CO浓度大于1mg/m3,NO浓度为1.5~2.0

mg/m3时，就有可能产生光化学烟雾。光化学烟雾具有较大的毒性。橡树和刺槐等可以吸收光

化学烟雾；柑橘可以吸收低浓度的HF；而夹竹桃、芒果、细叶榕等树种可以吸收C12等。

(4)挥发作用。植物可以将土壤中的污染物吸收到体内后，再将其转化为气态物质，释放到

大气中。在这方面研究得最多的是植物对汞和硒元素的吸收挥发。

(5)降解作用。植物可以用于石油化工污染物、泄漏燃料、农药、炸药废物、氯代溶剂等有

机污染物的管理。例如，裸麦可以促进脂肪烧的生物降解，水牛草可以分解蔡。植物降解的

原理有：吸收降解、释放降解酶和通过根系分泌物促进微生物的生长来加速污染物的分解等。

2.微生物为什么有净化作用？

微生物通过以下方式进行净化。

(1)降解作用。细菌、真菌和藻类都可以降解有机污染物。如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌可

以降解石油烧、有机磷农药、甲草胺、氯苯等；霉菌可以降解石油烧、敌百虫、扑草净等；

藻类可以降解多种酚类化合物。例如，1989年，美国阿拉斯加州最早大规模应用微生物降解

油轮搁浅后泄漏的3.8t原油，在投入特殊的氮、磷营养盐后，促进了当地石油降解菌的生

长和繁殖，加速了油污的分解。

(2)共代谢。微生物的共代谢是指微生物能够分解有机物基质，但是却不能利用这种基质作

为能源和组成元素的现象。这种微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡式菌属、芽电杆菌

属等。

(3)去毒作用。微生物通过转化、降解、矿化、聚合等反应，改变污染物的份子结构，从而

降低或者去除其毒性。如有机磷农药马拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解为含有一

酸或者二酸的物质。

但是，微生物的作用是复杂的，有些微生物在净化作用的同时，也有毒化作用。这种微生物

可以使无毒物质转化为有毒物质，从而产生新的污染。如三氯乙烯能够在微生物作用下转化

为氯乙烯，这是强致癌物质。因此，在利用微生物进行净化的同时，要密切监视系统中有机

物分解的中间产物和最终产物及其毒性。

3.我国目前对污水进行处理的主要方法简介

污水中的污染物质是多种多样的，所以普通一种污水的处理需要联合使用几种方法，进行污

水的分级处理，最终达到排放要求后再排放。

污水的一级处理，用以去除水中的飘荡物和部份悬浮状态的污染物，调节pH等。主要方法有：

(1)筛滤法，分离悬浮物质或者飘荡物。常用格栅和筛网，普通将其布置在污水处理站的进

水口来除去污染物。(2)沉淀法，通过重力沉淀废水中的悬浮物质或者飘荡物。常用沉砂

池和沉淀池来沉淀污染物。

污水的二级处理，用以除去污水中大量的有机污染物。主要方法有：(1)活性污泥法，普通

包括曝气池和二次沉淀池。在曝气池内不断曝气，为水中的微生物提供大量氧气，使好氧微

生物良好生长。经过一段时间的培养，废水中就会产生絮状体，里面充满各种微生物和一些

无机物以及分解中的有机物，这就是活性污泥。活性污泥有很强的吸附和氧化分解能力，可

利用它的这种能力去除废水中的污染物，随后在二次沉淀池中进行固液分离。(2)生物膜法。

其原理是：在用塑料等材料做成的波纹板、蜂窝管或者环状柱等滤料表面，固定生长着不少

微生物，当污水通过时，滤料吸附的有机物质使微生物繁殖生长，并进一步吸附水中的悬浮

物、

胶体等物质，从而逐渐形成由细菌、真菌、原生动物等组成的生物膜。生物膜有很大的表面

积，具有很强的吸附能力，并能够氧化分解或者降解被吸附的有机物。（3）氧化塘法，又称生

物塘法或者稳定塘法，是利用一个天然的或者人工修整的池塘，由于污水在塘内停留的时间较长,

通过水中的微生物代谢活动可以将有机物降解。池塘分为好氧塘、厌氧塘和兼性塘等不同类

型。好氧塘保持良好的溶氧状态，塘内生长的藻类提供氧气，好氧菌降解有机物。厌氧塘用

来处理有机物浓度较高的污水，厌氧菌分解部份有机物成沼气，沼气把污泥等带到水面形成

浮渣层，从而维持塘内良好的厌氧状态。厌氧塘的出水可用好氧塘进一步处理。兼性塘的水

比好氧塘深，普通水深1.5~2.0m,可以同时进行好氧和厌氧反应。

污水三级处理，又称污水深度处理或者高级处理，以进一步去除二级处理未能除去的污染物，

包括有机物和磷、氮等可溶性无机物等。除磷方法有化学沉淀法，如投入石灰使磷形成难溶

性的磷酸盐沉淀。除氮法有生物硝化一反硝化法和物理一化学法等。有机污染物可以采用臭

氧氧化法和活性炭吸附法。病毒可用铝盐和铁盐沉淀，再用石灰或者臭氧杀灭。总之，需根

据水的不同用途，采用不同的方法。例如，如果是防止水体的富营养化，可以采用除磷和

除氮法。

4.我国饮用水的标准

国家卫生部参照世界卫生组织（WHO）《生活饮用水水质准则》，根据我国实际情况，于2001

年6月制定了新的《生活饮用水卫生规范》。《生活饮用水卫生规范》列出的检测项目共90多

项，其中60项指标值与世界卫生组织《生活饮用水水质准则》等值，10项比世界卫生组织标

准严格，同时根据我国水源污染特点增加了耗氧量、微囊藻毒素等指标，规定水中耗氧量不

应超过4mg/Lo这个标准达到20世纪90年代国际先进水平。详见下表。

我国《生活饮用水卫生规范》中部份检测项目及标准值

分类

项目

标准

感观性状指标

色度

<15度，不得呈现其他异色

混浊度

<5度

臭和味

不得有异臭和异味

肉眼可见物

不得含有

化学指标

pH

6.5~8.5

总硬度（以CaO计）

<250mg/L

铁

<0.3mg/L

镭

<0.1mg/L

铜

<1.0mg/L

锌

<1.0mg/L

挥发酚类

<0.002mg/L

阴离子合成洗涤剂

<0.3mg/L

硫酸盐

<250mg/L

溶解性总固体

<1000mg/L

氯化物

<250mg/L

毒理学指标

氟化物

<1.0mg/L

氟化物

<0.05mg/L

碑

<0.04mg/L

硒

<0.01mg/L

铅

<0.05mg/L

银

<0.05mg/L

汞

<0.001mg/L

镉

<0.01mg/L

铝（六价）

<0.05mg/L

硝酸盐

<20mg/L

氯仿

<60mg/L

细菌学指标

细菌总数

1mL水中少于100个

大肠杆菌

1L水中少于3个

5.我国目前对垃圾进行处理的主要方法简介，目前世界上还有哪些先进的垃圾处理方法？

答：（1）垃圾分类回收利用。垃圾混合采集，增加了垃圾中塑料、金属、玻璃、纸张等的回

收成本，降低了可用于堆肥的有机物质的价值，并且，大量有害物质，如干电池、橡胶等进

入垃圾会造成严重的环境污染，因此应该对垃圾进行分类。如分为可燃物、金属、玻璃、塑

料、陶瓷、含重金属的干电池、灯管，以及其他不可燃物等。垃圾回收分类后，还存在一个

分类利用问题。在这方面，发达国家要比我国做得好。

（2）垃圾堆肥。堆肥处理是利用自然存在的微生物，有控制地促进固体废弃物中可降解有机

物转化为稳定腐殖质的生物化学过程。常采用的高温堆肥法，普通温度为55飞5°C,有时高

达80℃,分解彻底、周期短、臭味小，有利于达到垃圾无害化。我国目前在垃圾的分类采集

和堆肥设备、技术方面和国外存在较大差距。发达国家除在原有基础上增加了对杂物的精细

分离外，还通过添加必要的肥料成份和技术（如微生物发酵技术），使之形成统一的标准产品，

并最终制作成便于运输和施用的颗粒形状。

（3）垃圾焚烧。将垃圾作为固体燃料送入炉膛，在800~1000C的高温下燃烧，使垃圾中的

可燃组分与氧气剧烈反应，释放出的热量转化为高温的燃烧气用于发电、供暖等，残渣用于

填埋。经过焚烧，病菌被彻底泯灭。各种有害气体经处理达标后排放，是实现垃圾无害化、

减量化和资源化最有效的方法之一。我国已自行发展出固定床焚烧炉、链条炉和流化床技术，

后者的燃烧效率较高、燃烧彻底、投资较低。但是和发达国家相比，我国相关技术及其应用

尚存在较大差距。日本是世界上垃圾焚烧厂最多的国家，约占全国70%以上的垃圾都经过焚烧

处理。随着计算机技术和自动化控制技术的发展，国外的垃圾焚烧设备已逐步发展为集各种

高新技术于一体的现代化工业装置。

(4)垃圾填埋。我国目前绝大多数城市的垃圾都是采用露天堆放、自然填埋和填坑等方式进

行处理，但是垃圾填埋产生的渗滤液已经导致了严重的环境污染。由于填埋渗沥的污染管理

难度较大，国外已逐步减少直接填埋，而改为分类回收一焚烧一填埋，并且发展到具有防渗、

集排水、导气和覆盖系统于一体的卫生填埋。由于垃圾在直接填埋过程中，会产生大量的沼

气，美国、欧盟等已经进行了沼气的发电和转换为热能的研究应用。

(5)其他方法，如垃圾热解处理，是将有机物在无氧或者缺氧状态下进

行加热分解。热解产物为可燃气体、燃烧油类、炭黑等。国际上对热

解技术的开辟应用可以分为两类：一类以美国为代表，以回收贮存性

能源(燃烧气、油类、炭黑)为目的；另一类以日本为代表，以无公

害系统开辟为目的，即减少焚烧造成的二次污染和填埋废物量。目前，

国际上对垃圾的处理方法是由单一处理向综合处理方向发展，如堆肥

与焚烧和填埋相结合。

高中生物答题技巧有哪些

高中生物答题技巧：选择题

做题的速度不宜过快对于没有把握的题要随时标记，以便复查。

(1)读题，标出关键词：如“正确或者错误”“可或者可能”“一定”“主要”等。

(2)读完所有的选项：一是防止遗漏，一是进一步验证所选答案。

(3)不确定的先随意选一个，做需要做标记：一防涂卡浮现错误，二是有时间后可以快速找到不确定

的试题重新检查。

⑷做完所有选择题，就转涂好答题卡。这一点特殊重要，因为理综选择21个共126分，若最后涂卡，

可能会因为心急造成的紧张导致涂卡浮现严重的错误。

高中生物答题技巧：图表题

1、借助示意图这一截体，能让学生更深刻的理解某些生物学原理，同时可以有效地考查学生识图、分

析和综合等方面的能力。因此解答此类题目时要注意：(1)首先要读懂题干文字，要充分利用题干文字给

予的提示和说明；(2)要子细审读图示中的各个细节部份包括图示标题、计量单位、指示线及标注名称、

箭头或者连线、题注说明等；(3)严密分析设问，有针对性的从图示中寻觅有关信息，并应用生物学基本

概念和基本原理回答问题。

2、表格是标书生物学内容的常用方式，它具有信息密集、比较性和条理性强的特点。在解答此类是提

示要注意一下技巧：(D弄清晰表格材料的描述对象或者范围，包括看清题干的文字说明，看清表格名称,

看清表格的第一行和第一列，看清有关说明等；(2)筛选信息，就是根据解决问题的需要，有选择的注意

表格中的相关内容；(3)信息的处理和转换，即对表格中的数据进行整理，包括求总和、平均值、最大值、

最小值、处理频率的高或者低的数值等，有时可对表格中数据进行信息转换，如作图等，以便使结果更

加清晰。

高中生物答题技巧：简答类大题

(1)文字信息迁移题：解题时要认真阅读材料，针对材料提出的设问认真推敲，把握有效信息，找出真

实内涵，揭示材料与设问之间的关系。答题时要紧扣题意，观点准确，要点全面。

(2)曲线信息迁移题：解题时要通过阅读和分析图象，正确识标、明点和析线，理解图象中所表达的生

物学内涵，将提取的有效信息转换为可利用的信息，最终迁移到新情境中去回答问题。

(3)图示信息迁移题：一要认真阅读，弄清图示的内涵和外延;二要挖掘图示中的隐含条件，找出解题所

需条件;三要运用已有生物学知识进行辨析，以获得准确答案。

(4)表格信息迁移题：首先要看表格的名称、数据和备注等内容，明确解题所需的知识要点;再通过对表

格中列举的数据进行全方位的比较，找到解决问题的突破口；最后分析原因，找到解决问题的方法。解

答此类试题的关键在于分析表格中已存在的文字信息，然后根据所示信息，利用设问中的关键语句，搜

索相应的信息，提取问题的答案。

高中生物答题技巧有哪些

高中生物答题技巧：选择题

做题的速度不宜过快对于没有把握的题要随时标记，以便复查。

(1)读题，标出关键词：如“正确或者错误”“可或者可能”“一定”“主要”等。

(2)读完所有的选项：一是防止遗漏，一是进一步验证所选答案。

(3)不确定的先随意选一个，做需要做标记：一防涂卡浮现错误，二是有时间后可以快速找到不确定

的试题重新检查。

(4)做完所有选择题，就转涂好答题卡。这一点特殊重要，因为理综选择21个共126分，若最后涂卡，

可能会因为心急造成的紧张导致涂卡浮现严重的错误。

高中生物答题技巧：图表题

1、借助示意图这一截体，能让学生更深刻的理解某些生物学原理，同时可以有效地考查学生识图、分

析和综合等方面的能力。因此解答此类题目时要注意：(1)首先要读懂题