日前,来自华东师范大学第四附属中学八年级的同学们化身为未来环保小科学家,走进普陀区青少年教育活动中心长风校区综合实验室,跟着同济大学环境科学与工程学院的朱昊辰教授一起,进行了一次水环境与AI创新的探秘课程之旅。通过这次活动,旨在加强学生对水资源保护和环境友好理念的认识,了解AI技术在环境科学中的运用方式,培养创新意识和实验技能,同时构建对环境科学的系统性认知。
课程开始,朱老师详细的介绍了人类目前所面临的环境挑战,包括人口增长对环境的冲击、水资源的分布及污染、碳排放与温室效应、微塑料的挑战等。环境科学作为一门综合性的学科,包含数学、物理、生物、化学、地理等。通过这一些内容的介绍让学生能够对于环境科学有一个基本的认识。
随着AI技术的成熟,环境科学中的AI应用成为可能,也成为一项重要的技术革新。通过机器学习、图像识别、数据分析等手段,有效优化环境监视测定、污染控制和资源化利用。比如在智能交通领域,通过红绿灯的预测控制能起到汽车尾气减排效果。又比如,通过AI技术分析水样本中的大量数据,实时监测水质状况,准确识别污染物种类和浓度,帮助迅速应对污染事件。课堂中,除了这两个例子外,朱老师又和同学们分享了多个AI创新的案例。
拥有丰富水资源的长风校区正好可提供同学们获取水资源样本的便利。同学们都积极自荐,最终由四位同学代表集体到户外完成样本搜集任务。从悬绳固定到河边取水,再到获取泥土,四位同学相互配合,顺利完成了任务。
接下来,六组同学将基于采集的样本模拟净水处理的“混凝”“沉淀”“过滤”工艺过程。
1.絮凝剂聚合氯化铝溶液的准备:溶液使用时的配置浓度为1-5%,即一立方清水,加入10-50kg的药剂进行溶解。
小贴示:絮凝剂聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride,简称PAC)是一种新型的高分子无机聚合物,由铝离子与水中的氯离子聚合而成。PAC具有高效的混凝、絮凝、澄清、净化、脱色等功能,大范围的应用于污水处理、城市给水、化工材料、纺织、食品、制药等诸多领域。
2.过滤设备:滤纸、漏斗、烧杯和玻棒作为实验室的必备材料,在整个模拟过程中必不可少。
3.保护设备:带好护目镜和手套是进行实验的基础要求,需要同学养成良好的实验习惯。
这一步对于整个实验环节来说至关重要,同学们需要用絮凝剂来完成混凝-絮凝-沉淀的过程。絮凝剂放入的多少以及过程中的细微操作决定了能否有效完成水中杂物的沉淀。
在完成试剂的放入并做到充足的搅拌之后,沉淀过程则是一个漫长的等待过程。但有些时候并没那么顺利,有些时候剂量放多了,有些时候没有充足搅拌,有些时候搅拌时间太长了。
还有最后一步就能完成整个实验了!同学们把水通过玻璃棒导流到定性滤纸的中央,通过定性滤纸能够把杂质过滤掉。终于,大功告成了!
试验完成了,同学们有个问题:这个水能喝么?答案是还不能,如果要变成人类能够饮用的水,还有很多道工序需要完成。那么具体有哪些工序呢?同学们不妨自己去搜索一下资料寻找答案。
通过这一次的课程,同学们不仅仅了解到环境保护和科学技术创新的理念,更是通过真实的操作,亲身感受到了水处理技术的奥妙。期待同学们在未来能够进一步了解并学习环境科学的知识,并为祖国的环保事业做出自己的贡献。
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