12. 生态治理技术已成为河流水体生态修复的关键技术之一。科研人员研究发现,多种沉水植物可以去除水体中的氮、磷及有机物等污染物,还会影响水体溶氧量。某河流中、下游的污染程度不同,为选择合适的沉水植物,科研人员对该污染河流的下游水域开展研究。
(1)实验一:科研人员研究沉水植物对水体中氮、磷及有机物的去除率,实验结果见下表。
| 组别 | 实验材料 | 去除率/% | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| | | 氮 | 磷 | 有机物 |
| 对照组 |
| 8.47 | 2.81 | 27.92 |
| 实验组 | 河流下游水样25 L、金鱼藻 | 94.57 | 73.42 | 65.46 |
| | 河流下游水样25 L、苦草 | 69.50 | 59.90 | 35.65 |
① 对照组的实验材料应是。
② 对照组能去除部分有机物的原因可能是什么?
(2)实验二:科研人员研究沉水植物对水体溶氧量的影响。他们于某日9:00—17:00监测实验一中的对照组和实验组的水体溶氧量的变化,结果如下图所示。

① 实验组水体溶氧量的增加量比对照组,其主要原因是。
② 综合实验一和实验二的结果,有人认为比较适合治理该河流下游的沉水植物是金鱼藻,而有人认为实验二的数据不足以支持此结论,理由是什么?
(3)若继续研究上述沉水植物对该河流中游水域的治理效果,实验设计只需更改哪一点?
(1)实验一:科研人员研究沉水植物对水体中氮、磷及有机物的去除率,实验结果见下表。
| 组别 | 实验材料 | 去除率/% | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| | | 氮 | 磷 | 有机物 |
| 对照组 |
| 实验组 | 河流下游水样25 L、金鱼藻 | 94.57 | 73.42 | 65.46 |
| | 河流下游水样25 L、苦草 | 69.50 | 59.90 | 35.65 |
① 对照组的实验材料应是。
② 对照组能去除部分有机物的原因可能是什么?
(2)实验二:科研人员研究沉水植物对水体溶氧量的影响。他们于某日9:00—17:00监测实验一中的对照组和实验组的水体溶氧量的变化,结果如下图所示。
① 实验组水体溶氧量的增加量比对照组,其主要原因是。
② 综合实验一和实验二的结果,有人认为比较适合治理该河流下游的沉水植物是金鱼藻,而有人认为实验二的数据不足以支持此结论,理由是什么?
(3)若继续研究上述沉水植物对该河流中游水域的治理效果,实验设计只需更改哪一点?
答案
(1)① 河流下游水样25L(不添加任何沉水植物)
② 水样中含有的微生物(分解者)可以分解水体中的部分有机物
(2)① 大(多);沉水植物通过光合作用释放氧气,显著提升水体溶氧量
② 该实验仅监测了白天时段的溶氧量变化,没有测定夜间沉水藻呼吸作用消耗氧气的情况,无法确认金鱼藻是否会在夜间造成水体缺氧,缺乏完整的昼夜监测数据,不足以支撑结论。
(3)将实验材料里的河流下游水样更换为等量的该河流中游水样。
② 水样中含有的微生物(分解者)可以分解水体中的部分有机物
(2)① 大(多);沉水植物通过光合作用释放氧气,显著提升水体溶氧量
② 该实验仅监测了白天时段的溶氧量变化,没有测定夜间沉水藻呼吸作用消耗氧气的情况,无法确认金鱼藻是否会在夜间造成水体缺氧,缺乏完整的昼夜监测数据,不足以支撑结论。
(3)将实验材料里的河流下游水样更换为等量的该河流中游水样。
解析
本题结合河流水体生态修复的探究实验,考察对照实验设计、生物与环境的适应相关知识点:
1. 实验一遵循对照实验单一变量原则,实验组的变量是添加沉水植物,其余条件需和实验组保持一致,因此对照组仅使用等量下游水样、不添加沉水植物。自然水体中本身存在的微生物属于分解者,能够分解部分有机物,因此对照组也有一定的有机物去除率。
2. 从实验二的曲线可看出实验组水体溶氧量上升幅度远大于对照组,原因是沉水植物在光照下进行光合作用释放氧气,提升了水体溶氧量。但该实验仅监测了白天9:00-17:00的溶氧变化,没有统计夜间沉水植物只进行呼吸作用消耗氧气的情况,也没有长期监测数据,无法全面判定金鱼藻对水体溶氧的整体影响,不足以直接得出金鱼藻最适合治理该河段的结论。
3. 若要研究沉水植物对中游水域的治理效果,只需将实验所用的下游水样替换为等量的中游水样,其余实验条件全部保持一致即可。
1. 实验一遵循对照实验单一变量原则,实验组的变量是添加沉水植物,其余条件需和实验组保持一致,因此对照组仅使用等量下游水样、不添加沉水植物。自然水体中本身存在的微生物属于分解者,能够分解部分有机物,因此对照组也有一定的有机物去除率。
2. 从实验二的曲线可看出实验组水体溶氧量上升幅度远大于对照组,原因是沉水植物在光照下进行光合作用释放氧气,提升了水体溶氧量。但该实验仅监测了白天9:00-17:00的溶氧变化,没有统计夜间沉水植物只进行呼吸作用消耗氧气的情况,也没有长期监测数据,无法全面判定金鱼藻对水体溶氧的整体影响,不足以直接得出金鱼藻最适合治理该河段的结论。
3. 若要研究沉水植物对中游水域的治理效果,只需将实验所用的下游水样替换为等量的中游水样,其余实验条件全部保持一致即可。
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