实施学校：长沙市国防科技大学第一附小
实施年级：五年级
指导教师：余文华
推荐：长沙市教育科学研究院姜平
一、主题由来
近年来，由于蔬菜残余农药超标导致食物中毒的事件屡次发生，引起社会和家庭越来越多的关注。大家对蔬菜残留农药超标问题谈虎色变，心存余悸。特别是到了夏季，人们对蔬菜的食用安全提心吊胆，很多人故意买带虫眼的蔬菜。我通过调查了解到，一般的家庭常采用以下几种方法的去除蔬菜残余农药：清水浸泡、盐水浸泡、用果蔬净清洗，但这些方法是否真的对去除蔬菜残余农药有效呢？通过上网查询有关资料并请教农科院的专家，我得知：浸泡方法并不可靠，甚至越浸泡越使农药渗透更深；用果蔬净清洗蔬菜，由于很难将泡沫清洗干净，而容易将化学药品残留在菜叶上，造成二次污染。为此，我试图找到一种新的更有效而简便的去除蔬菜残余农药的方法。
我家有一台臭氧消毒柜，平常用于餐具的杀菌、消毒，使用方便，但它是否也适合用于消除蔬菜中的残留农药呢？带着这个问题，我和老师一起上网查询有关资料。我们了解到：臭氧是一种强氧化剂，除具有广谱抗菌的作用外，还具有分解某些农药的功效；臭氧易溶于水，溶解度是氧气的13倍；由于臭氧（O3）是由氧分子（O2）携带一个氧原子组成，具有不稳定特性，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合成氧气，所以臭氧工作中没有二次污染。根据臭氧的特性，我们决定利用这台臭氧消毒柜来测试臭氧对于去除蔬菜残余农药的效果到底如何，并与常规方法进行比较，以找出适合于家庭使用的简便、快速的蔬菜清洗法。
二、活动方法及实施过程
（一）实验方法
根据蔬菜农药残留中主要是有机磷（占总残留量的75%左右）的实际情况，我们选择目前较常用的蔬菜农药乐果作为实验用有机磷农药试剂，并确定采用市场上通用的速测卡方法来测定经臭氧水处理后的蔬菜中有机磷农药残留量。
网上查询结果显示：速测卡检验法已成为国家标准快速检验法，原理为：胆碱脂酶可催化靛酚乙酸脂（红色）水解为乙酸与靛酚（蓝色），而使白色药片变蓝。有机磷农药对胆碱脂酶有抑制作用，使催化水解变色的过程发生改变，即白色药片不变色或变成浅蓝，由此判断出样品中是否含有有机磷农药。为了更精确准确地测定农药残留量，用紫外分光光度计对检测后的速测卡浸泡蒸馏水溶液的红光吸收系数进行测定。
考虑到臭氧水去除残留蔬菜农药的对比实验中，需要考虑的影响因素较多，主要有臭氧浓度（它与水放置于臭氧柜中的时间长短有关）、蔬菜在臭氧水中的浸泡时间、蔬菜处理量及蔬菜种类。如果每个影响因素的条件变化3次，所需的实验次数为81次，再考虑的实验重复性问题，实验的次数更多，具体实施起来有较大的困难。我们询问爸爸单位的有关的科研人员，了解到解决这一类实验问题的******方法是采用正交设计，通过较少的实验次数，既可以将各个因素对去除效果的影响大小进行排序，又可以找出最好的处理条件。因此，在科研人员指导下，我确定了正交实验的方法，并且每一组实验用速测卡进行了三次测量。其中正交实验的因素水平表如下：
表 1：正交设计因素水平表
因素
水平 水在臭氧中放置时间（分钟／２５０毫升） 浸泡时间
（分钟） 蔬菜加入量
（克） 蔬菜种类
Ｉ 5 5 20 白菜
II 10 10 40 豆角
III 15 15 60 花菜
（二）实验步骤
1、邮购农药速测卡；
2、采用喷洒方式到菜地里向样品白菜、豆角、花菜喷洒农药(乐果)；
3、喷洒第三天到地里取样；
4、做实验，步骤如下：
实验一：臭氧去除蔬菜残留农药效果的正交实验
1) 将样本在水中做一次常规清洗，捞起，稍沥干水；
2) 将样本切成2厘米长；
3) 用天平称量，将三种样本分别分成２０克、４０克、６０克，各三份；
4) 将三个烧杯分别盛水２５０毫升，同时放入消毒柜臭氧消毒层，产生臭氧水后，采用正交实验，对三种样本分别进行处理；
5) 用农药速测卡对样本进行检测，重复三次，并注意检测过程中，操作条件的一致性；
6) 根据速测卡的蓝色深浅情况，由大到小依次排序；
7) 将速测卡上的药片取下，分别置于４０毫升的蒸馏水中浸泡；
8) 将溶液放置相同的时间后，用紫外分光光度计进行测量；
9) 对结果进行分析。
实验二：臭氧水处理方法与其他常规方法对比实验
1) 将相同重量（20克）的三种样本分别在臭氧水、清水、盐水、果蔬净中浸泡１５分钟；
2) 用清水漂洗一次后，稍沥干；
3) 其余实验步骤同实验一。
三、实验结果与分析
臭氧水去除蔬菜残余农药的正交实验结果
根据三因素、三水平正交实验表确定实验条件，并用目测法和定波长（602nm）的紫外分光光度计法对速测卡的蓝色进行测定，结果用表2列出：
表2 臭氧去除蔬菜残留农药效果的正交实验结果
因素
实验号 水在臭氧柜中放置时间 (分钟/250毫升) 浸泡 时间(分钟) 蔬菜加入量（克）
蔬菜种类 去除效果
目测排序 吸光度 去除率
1 5 5 20 白菜 8 0.145 58%
2 5 10 40 花菜 6 0.119 35%
3 5 15 60 豆角 9 0.137 46%
4 10 5 40 豆角 2 0.123 33%
5 10 10 60 白菜 3 0.178 88%
6 10 15 20 花菜 1 0.134 46%
7 15 5 60 花菜 4 0.139 51%
8 15 10 20 豆角 5 0.151 60%
9 15 15 40 白菜 7 0.175 85%
根据实验结果，可以看出：
1、采用臭氧处理的方法中，不同因素对吸光度（即农药去除效果）的影响程度由大到小排列的顺序为：蔬菜种类、水在臭氧中放置的时间、浸泡时间、蔬菜加入量；
2、蔬菜加入量对实验结果影响最小，说明250毫升的水足以处理60克的蔬菜；
3、蔬菜种类的试验结果表明，臭氧处理对白菜最有效，而花菜和豆角的处理效果相同；
4、由实验结果可以确定臭氧去除蔬菜残余农药的******操作方法为：水在臭氧中放置时间为15分钟，蔬菜浸泡时间为10分钟即可；
5、目测的结果排序，与紫外可见分光光度计所测定的排列结果差异很大，说明通过速测卡颜色是否变蓝可以简单推断出蔬菜中是否有残余农药，但不能推断出蔬菜种农药的多少，农药的定量分析必须通过严格的化学定量分析方法确认；
6、根据与标准速测卡的吸光度数值的比较，5号试验（接近******处理方法）的农药去除量可达88﹪。
（二）臭氧去除蔬菜残余农药的方法与其他常用方法的比较
实验二中，对经过不同清洗方法处理的蔬菜进行残留农药的速测卡测定后的药片浸泡液，进行紫外分光光度计测定的结果列在下表中：
表3：四种不同方法去除蔬菜残余农药效果比较
样品号 样品说明 波长（nm） 数据[Abs] 去除率
1 洗脱液 602 0.191
2 蘸农药的白菜 602 0.081
3 蘸农药的豆角 602 0.089
4 蘸农药的花菜 602 0.087
5 臭氧15分钟的白菜 602 0.182 92%
6 臭氧15分钟的豆角 602 0.168 77%
7 臭氧15分钟的花菜 602 0.169 79%
8 清水15分钟的白菜 602 0.110 26%
9 清水15分钟的豆角 602 0.115 25%
10 清水15分钟的花菜 602 0.111 24%
11 盐水15分钟的白菜 602 0.125 40%
12 盐水15分钟的豆角 602 0.121 30%
13 盐水15分钟的花菜 602 0.119 31%
14 果蔬净15分钟的白菜 602 0.150 63%
15 果蔬净15分钟的豆角 602 0.141 51%
16 果蔬净15分钟的花菜 602 0.143 54%
通过以上实验，可以看出：用臭氧法农药去除率最高达92﹪，清水的去除率只有 25%左右，而盐水浸泡的去除率也只有 30% ，果蔬净的去除率稍高，达50%，但也明显低于臭氧处理。由此，得出结论：用臭氧法去除蔬菜残余农药的效果明显优于其他方法。而且臭氧的应用在当今社会已相当广泛，如臭氧消毒柜、臭氧发生器等，一般的城市家庭都有消毒柜，臭氧法去除蔬菜残余农药是一种容易推广的方法。
—摘引自《化学家园》网
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