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​科创开放日——揭秘地球的“活皮肤” ?提供食物源、助力碳中和,土壤有大作用!
来源:都市快报 发布时间:2024-08-14

近日,浙江省科学技术协会主办的“走进新质生产力”系列科普活动来到了浙江大学杭州国际科创中心(简称科创中心)土壤污染控制与修复创新工坊。在这里,“土壤”摇身一变成为主角,与一群充满好奇心的孩子们来了一次亲密接触。





走进实验室,看看藏在土壤下的“秘密”

活动一开始,大家在土壤污染控制与修复创新工坊青年PI曹利锋的带领下,井然有序地参观土壤污染物模拟与控制实验室。曹利锋一边引导着孩子们,一边耐心地介绍实验室里的各种设备:“这是用来分离土壤中不同物质的精密仪器,它可以帮助我们了解土壤中的秘密。”他指着另一台封闭的仪器继续说道:“这是科学家做会有毒物质实验的装备,里面是全封闭的,能够全方位保障科学家的健康。”……隔着透明的玻璃窗,孩子们瞪大了眼睛。通过这样直观的体验,孩子们心中对“土壤”的好奇正在萌发。

“土壤污染控制与修复”创新工坊由科创中心与浙江大学环境与资源学院共同建设,主要开展土壤环境与生态修复相关方向的科学研究。创新工坊面向国家土壤污染防治的重大需求,也在积极布局土壤环境的“新质生产力”,实现土壤环境检测器件与多介质过程、土壤环境信息化等领域的科技创新,带动新一代环境传感、土壤修复和大数据等产业的突破变革。



科学家做科普,听听土壤里的“大学问”

接下来,曹利锋给孩子和家长们带来了一场题为《土壤健康与你我他》的科普分享。曹利锋把土壤比作地球“活的皮肤”,“土壤是覆盖在地球表面的一层疏松物质,它具有一定的肥力,能够提供植物生长所需要的营养物质。” 

上个月,中国探月工程嫦娥六号任务圆满成功,实现了世界首次月球背面采样返回,带回了珍贵的月背样品。曹利锋告诉大家,“月壤跟我们的土壤可是大不相同,那究竟哪里不一样?”他解释道,我们的土壤里有水分有空气,还有矿物质和有机质,正是这些才形成了地球“活的皮肤”,滋养着大地上的万物。

在我们印象中,土壤似乎都是黑色或者棕色的,但其实土壤也是五彩缤纷的。“氧化铁就是土壤矿物质中的调色高手”,曹利锋告诉大家,“当氧化铁在土壤中的含量高时,土色就会发红,或者呈棕红色;而氧化铁又是一种善变的物质,在低洼潮湿的环境下,它能转变为黄色的水合氧化铁,土壤就会显黄色。而遇到通风不良,氧气缺乏时,土壤中的氧化铁又变成了氧化亚铁,土壤就呈现出灰蓝色。”这些色彩斑斓的土壤不仅为大地披上了绚丽的外衣,更为科学家们提供了宝贵的线索,帮助他们判断土壤的内在性质及其变化,成为划分土壤层次、研究土壤特性的关键依据。

“沙质土、黏质土、壤土分别适合哪些植物生长?”曹利锋告诉孩子们,我们熟悉的花生,根系较为发达,需要在土壤中迅速生长和吸收养分,因此更适合沙质土壤;而水稻偏爱高温潮湿,对土壤的保肥和供肥能力要求较高,因此更适合黏质土壤。还有壤土,则因其兼具保水性和透气性,是比较理想的农业土壤,适合各种植物。

了解了土壤的基本知识,曹利锋进一步深入讲解了土壤健康保护的重要性。“地球的生存取决于土壤和水之间的宝贵联系,超过95%的食物源自这两种基本资源。”曹利锋强调,保护土壤其实就是在保护我们自己。近年来,“双碳”目标已成为社会热议的话题,实际上,土壤也对“碳中和”的实现有着重要的意义。“土壤碳汇”就是指土壤从大气中吸收并储存二氧化碳的过程、活动和机制。如果土壤管理不当,导致土壤碳汇功能受损,将会严重阻碍我们减缓全球变暖的工作。

目前,土壤面临的最大威胁是侵蚀问题。据统计,每5秒钟就有一个足球场面积大小的土壤会被侵蚀。但是,地球表面形成2-3 cm厚的土壤,却可能需要长达1000年的时间。



动手做实验,感受“土壤”的科学魅力

科普课堂结束后,孩子们还在老师的指导下进行了三个土壤相关的科学小实验。第一个实验是不同土壤渗水性对比实验。孩子们小心翼翼地将黏土、壤土、沙质土作为样本放置在透明容器内,然后缓缓倒入清水。随着水滴的滴落,他们仔细观察着水在三种土壤中的渗透情况。黏土的密实结构使得水分流动缓慢,而沙质土则迅速吸水,壤土介于两者之间,呈现出良好的水分保持能力。孩子们兴奋地讨论着这些现象背后的原因,仿佛一个个小小科学家。

接着是通过活性炭观察土壤中污染物吸附的实验。在老师的指导下,孩子们将含有模拟污染物的溶液倒入装有活性炭的容器中。随着时间的推移,原本浑浊的溶液逐渐变得清澈,孩子们惊叹于活性炭的强大吸附能力,明白了它是如何帮助净化土壤中的污染物。最后,孩子们还进行了土壤电导率及PH值的测定。这些简单的实验不仅让他们学会了如何进行科学测量,更重要的是,激发了他们对土壤科学的兴趣。

“这些实验都是土壤科研中最基础的部分,”曹利锋解释说,“通过这样的实践活动,孩子们可以更直观地感受到土壤的科学乐趣,同时也能够了解到保护土壤的重要性。”