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  • 小院士挑起大课题

        食品包装能不能安全环保可食用?高层建筑火灾中如何逃生?老人摔倒怎样及时报警?北极吸引上万鸟类的“鸟悬崖”有什么秘密?这些来自生活又高于生活的难题被一群中小学生们找到了答案。

        北京市“十佳小院士”项目日前揭晓。记者注意到,今年获奖的项目里,有的着力解决生活痛点,有的则瞄准科技前沿,孩子们用自己的智慧为美好世界建言献策。

        解决高层建筑消防问题

        楼梯扶手化身“救命神器”

        北京第二实验小学六年级的赵晓渔、王培元、冯量达三位同学最初关注到高层建筑的消防问题,是学校组织观看回顾美国“911事件”纪录片。“画面上,飞机撞进世贸大厦,世贸大厦着火之后,很多人无处可逃,只能从高高的楼上跳下来,特别悲惨。这个场面给我们的印象特别深。”

        后来,他们又陆续从新闻上看到了更多高层建筑火灾造成人员伤亡的报道。一次,三个人在课间休息时就这一话题进行了讨论:消防员叔叔们都很厉害,消防车看起来也很先进,为什么就不能及时扑灭高层建筑发生的火灾呢?

        查阅资料后,三个人了解到,在密闭的高层空间里,高层建筑火灾具有蔓延速度快、难以扑灭的特点。相比之下,目前城市的消防力量难以满足大型建筑重大火灾的扑救。比如,能直接供水扑救、登高的消防车的最大工作高度约为24米,很难满足高层建筑的消防要求。

        讨论多次后,他们想到,如果灭火有困难,能不能换一个思路,从“帮助人们逃生”上想办法呢?消防知识告诉他们,发生高层火灾时,应该马上从楼梯间快速下撤。

        解决方案很快便归结到两个关键点:一是在高层建筑中找到水源以及存水的装置;二是为楼梯间安装上与水源连接的“水管”。实地考察让他们喜出望外,因为这两点并不难解决:一方面,很多高层建筑在楼顶已经安装了水箱;另一方面,楼梯间的扶手很多都是中空的金属管,正好可以用来发挥“水管”的作用。

        为此,他们确定了最终的设计方案:在每一楼层适当位置安装感温火灾探测器、感烟火灾探测器,并与中央控制平台相连。当探测器监测到火灾发生时,中央控制平台报警,并开启楼顶水箱闸门;水箱内的水往下流到楼梯间扶手水管里,水再从扶手管道下部的小孔泄出,下撤的人员便可以将毛巾、衣物在扶手上浸湿后捂在口鼻处,安全、迅速地下撤到地面。

        解决白色垃圾问题

        调料包装袋安全可食用

        北京市第三十五中学的郭可欣将研究目标投向了生活中随处可见的塑料包装袋。她发现,虽然塑料包装具有质量轻、运输方便、化学稳定、易生产等优点,但有时也并不方便。就拿方便面调料包来说,冲泡方便面前要将塑料包装打开,有时手撕不开,还要找剪刀,很不方便,尤其调料酱包,一不小心就会弄脏手。此外,过多使用塑料,会产生许多白色垃圾,污染环境。

        那么,能不能研究一款可以食用的调料包装袋呢?郭可欣想到了科技课老师提到的“壳聚糖”,这是一种从甲壳动物中提取的氨基多糖,有较好的抗菌活性,能抑制一些真菌、细菌和病毒的生长繁殖。但有一个问题,由于该物质分子间的作用力较强,仅能溶于酸性溶液中。

        郭可欣没有死心,通过资料检索,发现了壳聚糖的衍生物——壳聚糖盐酸盐。这是一种浅黄色无定形粉末,可以直接溶于水,同时还保留了壳聚糖的特性,具有良好的成膜性、抑菌性,可用于食品、果蔬等的添加剂、保鲜剂。于是,她决定使用壳聚糖盐酸盐为原料,制备一款可食性的包装膜。

        可行性到底如何?郭可欣首先就该物质的抑菌性进行了测试。实验发现,壳聚糖盐酸盐溶液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌确实有抑菌效果。接着,她又对其耐折度、拉力等进行了一系列的测试:将4%浓度的溶液涂抹在瓷砖上,待其自然风干后形成的薄膜,与相似厚度的糯米纸相比,其耐折性是糯米纸的2.3倍,拉力为糯米纸的15倍。

        细心的郭可欣还用所制备的包装膜进行了食物包装测试:膜内装入蔬菜干和辣椒酱之后,并未出现渗透漏出痕迹,新包装的密封效果达标了——郭可欣制作一款可食用包装袋的心愿实现了。

        探寻北极“鸟悬崖”

        研究鸟类栖息地生态环境

        去年,西城区奋斗小学的赵紫宸跟随“少年极先锋”中国青少年北极科考团前往北极地区。出发前,他了解到,北极地区是鸟类聚集的天堂,北半球六分之一的鸟类都会到北极繁衍后代。此行主要考察的斯瓦尔巴德群岛,就有54种鸟类。

        为什么北极这么寒冷,还有这么多鸟类要选择到这里来繁殖?这么多不同种类的鸟,在选择栖息地时考虑了哪些因素?赵紫宸内心就充满了好奇。

        虽然对北极丰富的鸟类有了思想准备,但真正看到那么多鸟类时,赵紫宸还是感受到了震撼。在几十米高的一整面峭壁之上,每一个小平台上都站满了鸟类,它们互相依偎、打闹。这面峭壁就是著名的“鸟悬崖”,生活的鸟类足有上万只。

        鸟类的繁衍生存与鸟悬崖特殊的地理环境有什么关系?赵紫宸开始了探秘。他发现,鸟悬崖附近水域呈现出明显的分层现象。这是洋流汇集的表现——多股暖流寒流在这里交汇,为鸟类带来了充足的食物供应。

        自己有了吃的,还要确保不会被天敌捕食——对鸟悬崖周围海洋鸟类食物链调查发现,北极海鸟的主要天敌是北极狐和贼鸥等;而鸟悬崖险峻的地势,有利于鸟类躲避天敌,为栖息海鸟提供了安全场所。

        此外,通过在鸟悬崖下海域进行定点取样,赵紫宸还发现,鸟悬崖附近海水温度稳定在5℃左右,空气温度在15℃左右波动;鸟悬崖附近的风速都很低,为鸟类的栖息提供了温暖的避风港。

        在揭晓鸟悬崖秘密的同时,赵紫宸感受到北极环境的脆弱。他决定,未来的研究课题聚焦极地保护,为生态平衡贡献出自己的思考。本报记者牛伟坤