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摘要：将环境科学的研究前沿及热点知识、技术及理论等引入到课堂教学内容中，不仅能有效带动学生的学习兴趣，还能让学生更多地接触到环境科学领域相关的研究热点、最新科技等内容，在今后的进一步深造中将理论与实际结合。因此，本文结合多年来在科研方面的实践及调研过程所接触的相关前沿热点领域，列出几个个人的科研成果在环境科学概论水体环境教学中应用的实例，进而充分体现和落实“以科研促进教学”的理念，以期待提高教学效果。
关键词：科研成果；环境科学概论；教学；应用
引言
近年来，一些环境科学相关的研究被报道，如水污染治理，水体重金属检测等；而大多数情况下，与环境科学相关的教材只注重基础理论知识的介绍，很少涉及前沿科研成果及应用，这使得教学过程枯燥无味，让学生失去学习环境科学的兴趣，学生学习到的也只是一些纸上谈兵的基础知识，不能及时有效地了解到环境科学最新的研究前沿及热点领域。同样的现象在教学中也存在，在教学过程中要求掌握污染控制工程、治理及资源化利用、环境监测和环境影响评价的基本理论，了解环境工程技术领域的前沿动态和发展趋势。而单纯地通过讲解教科书本上的理论知识，欲要达到这样的教学目的犹如大海捞针，因此在教学过程中引入一些环境科学方面的前沿科技及生产实例显得尤为重要，因为这一举措不仅能有效带动学生的学习兴趣，还能加深学生对教材中的基础理论知识的理解，更能在今后的进一步深造，甚至在环境科学的研发领域中做出一定的成果。因此，本文结合多年来在科研方面的实践及调研过程所接触的相关前沿热点领域，列出几个个人的科研成果在环境科学概论第二章节水体环境教学中应用的实例，进而充分体现和落实“以科研促进教学”的理念，以期待提高本科专业的教学效果，相信这对于环境科学的教学具有举足轻重的意义。
1水环境中Cr3+的检测与分离
在脂肪，葡萄糖及蛋白质等的代谢中具有重要作用的三价铬（Cr3+）是人类以及其它的哺乳动物的必需营养素之一。长期以来，相关研究结果表明，缺乏会引起各种疾病，主要有心血管疾病，成熟期发病型糖尿病以及神经系统疾病等。相反的，过多的存在于活细胞中易影响细胞的正常成分和结构，产生较多的负面影响，甚至是抑制DNA的转录和复制。当今社会，随着科学技术的快速发展，各种工业和农业活动频繁，Cr3+也已逐渐成为环境污染物之一，特别是在水资源中，伴随着食物链的转移，最终威胁到人类的身心健康，世界卫生组织（WHO）也已经明确指出，正常人每天摄入的Cr3+的量应控制在1～4μM的范围内。可见，有效检测水资源中的Cr3+并将其从水资源中分离是一个令人关注的问题。目前，广泛应用于Cr3+检测的手法主要依赖仪器检测法，包括原子吸收光谱法、高效液相色谱法、电感耦合等离子质谱法等等，这些方法基本上灵敏度高，选择性好等优点。而不足的是这些方法涉及到的设备成本昂贵，操作复杂耗时，并且需要专业的仪器分析人员操作，使用过程中多有限制。与这些传统的检测方法不同的是，荧光光谱法在检测时，人们只需通过观察检测到的荧光信号的变化情况，便可以直观地分析待测物浓度、性质等信息，因此受到了人们的广泛关注。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用荧光光谱法，通过将罗丹明B负载到官能团化的Fe3O4纳米粒子上，构建磁响应型纳米探针，进而实现在水溶液中检测Cr3+时不仅能将Cr3+分离还能回收再用。检测试验结果表明，在多种离子共存的情况下，磁性探针ＲB－PEG－PAA－MNPs只对Cr3+具有高的选择性以及强的吸光度/荧光强度；并且在相同的条件下除了Pb2+及Fe3+在吸光度/荧光强度上有细微变化外，其余的共存离子均不产生显著的吸光度/荧光强度。此外，经过仔细计算，磁性探针ＲB－PEG－PAA－MNPs对Cr3+的检测极限约为0.131μM，对比美国环保局所报道的数值（1.923μM），可见该磁性探针在Cr3+的检测上具有很强的竞争力。
2污水中Hg2+的检测与回收
由于工业废水排放污染，1956年日本水俣湾最早出现了的轰动世界的公害病———“水俣病”。主要的症状有：轻度病患面部痴呆、步履蹒跚、口齿不清、视觉丧失、手足变形等等，重度病患神经失常，时而兴奋，时而酣睡，身体严重变形，弯弓高叫直至死亡。被称为世界八大公害事件之一。水俣病是直接由汞对海洋环境污染造成的公害，汞分布广泛，在空气，水，土壤中均能检测到，是众所周知的最常见的有毒金属离子之一。人体内汞离子的大量积累会引起许多严重的疾病，情节严重的则损坏中枢神经系统甚至导致死亡。因此，国内外大量的研究报道均聚焦在水体中汞离子的检测。
自21世纪以来，纳米科技逐渐成为了科技发展的前沿之一。近几年来，将贵金属纳米颗粒表面有机基团化后作为荧光小分子探针的载体，进而改进小分子探针在均相体系中使用时不能分离、去除，以及无法回收再用等不足逐渐被国内外研究人员报道，尤其是金纳米粒子受到了极大的关注，这是由于在电子转移和能量转移的过程中，金纳米粒子对荧光小分子探针具有独特的荧光淬灭性能。但是，美中不足的是，这些以贵金属为载体的体系大多数制备成本高，且贵金属纳米粒子极易团聚，不易分离，更不能循环再用。磁性纳米粒子，Fe3O4由于其具有特殊的磁响应性能，低毒性以及原材料便宜等优势在分析、分离等研究领域中被广泛使用。
因此，更为先进的磁性纳米探针深受科研工作者的青睐。检测性能结果分析表明探针对Hg2+的检测限为3.03nM，这个值远远小于世界卫生组织所报道的值（30nM）。更为有趣的是，所设计制备的智能Hg2+探针在完成首次Hg2+检测后，首先通过磁铁将探针收集回收处理好，接着新加入的异硫氰酸罗丹明B（ＲBI）再与Fe3O4@Au中剩余的活性位点（释放ＲBI后空出的活性点）结合再次负载ＲBI进行循环检测试验。
结语
总而言之，当代社会科学技术飞速发展，为适应时代的变化，培养新时代高学历人才，课程教学内容也应当与时俱进，特别是环境科学专业课程的任课教师更应当将科技前沿及热点知识、技术及理论等引入到课堂教学内容中，一方面可以让学生充分理解环境科学专业课的基础理论知识，另一方面还能让学生更多地接触到环境科学领域相关的研究热点、最新科技等内容。可以说，不仅丰富了教学内容，活跃了课堂气氛，更加可以拓宽学生的知识层面，进一步激发学生对环境科学的学习兴趣，充分提高了学生对环境科学的学习积极性和热情。更为重要的是，引入一些科学发展的热点及前沿，使学生有效并充分认识科学研究究竟做什么，分析自己是否对科研感兴趣，可否继续深造，从事科学方面的研究，很大程度上影响了学生对个人职业规划的制定，一部分学生可能因为这些热点而萌生继续深造的热情，为我国的科研事业注入新鲜血液。
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论文作者:于美琪
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
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