Научно-исследовательская работа «Реконструкция пришкольной территории на основе экологической экспертизы»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Кадетская средняя общеобразовательная школа №2» г. Рубцовска

Алтайского края

«Реконструкция пришкольной территории на основе экологической экспертизы»

Научно-исследовательская работа

Выполнил: ефрейтор Дудов Д

Научный руководитель:

учитель химии и биологии

Войнова Т.А.

Рубцовск, 2012г

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ        

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ        

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ        

2.1 Методика эксперимента        

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ        

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ        

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ        

ВВЕДЕНИЕ

Проблема загрязнения окружающей среды очень актуальна в наше время. Природная среда подвергается антропогенному воздействию, в результате чего загрязняются воздух, почва, вода. Это приводит к ухудшению здоровья человека.

Одним из основных источников загрязнения окружающей среды является автотранспорт, так как в состав выхлопных газов входят угарный газ, оксиды азота и серы, углеводороды, соединения тяжелых металлов - вещества, чрезвычайно токсичные для живых организмов. Эти вещества вовлекаются в круговорот веществ, попадают в организмы растений, животных и человека.

В результате выбросов автомобильных двигателей атмосфера обогащается рассеянным свинцом, оседающим на поверхность почвы в придорожной зоне. Наличие свинца в выхлопных газах объясняется тем, что тетраэтилсвинец добавляется в бензин в качестве антидетонатора. В 1л. бензина может содержаться около 1г. тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в атмосферу в виде соединений свинца. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует. [1] Загрязнение биосферы свинцом иллюстрирует такой факт: содержание свинца в костях древних людей составляло всего 2мг, в то время как у современного человека-100-200 мг.[2] Растения, растущие в придорожной зоне, накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных, в результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая патологические изменения. Употребляя в пищу загрязнённые свинцом растения и ягоды, люди подвергают своё здоровье опасности. Поэтому мы решили провести исследование загрязнённости почвы и растений ионами свинца и хлора в нашей местности. На основе полученных результатов разработать рекомендации для местного населения  и сотрудников нашей школы о посадках растений на территории вблизи  дорог.

Возле нашей школы проходит автомобильная дорога. По ней ежедневно проезжает достаточно много автотранспорта. Приступая к исследованию, мы выдвинули гипотезу: выхлопные газы, содержащие вредные вещества, влияют на рост и развитие растений. Так как основное количество веществ, содержащихся в выхлопных газах, оседает вблизи дорог, то по мере удаления от них степень воздействия выхлопных газов автомобилей на растения уменьшается.

Цель работы: определить влияние выхлопных газов автомобилей на рост и развитие растений.

Подобрать растения для пришкольного участка устойчивые к загрязнению окружающей среды, для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей в окружающую среду.

Задачи:

Изучить и проанализировать литературу о влиянии выхлопных газов на окружающую среду.

Определить наличие ионов свинца и хлора в почве и соке растений, собранных возле автомобильной дороги и на расстоянии 10,20,50 и 100 метров от нее

Подобрать растения для пришкольного участка устойчивые к загрязнению окружающей среды, для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей в окружающую среду.

Объект исследования: пробы снега, взятые возле автомобильной дороги и на территории школы.

Предмет исследования: содержание ионов свинца и хлора в пробах.

Теоретическая значимость работы определяется тем, что полученные в результате исследования данные расширяют знания о влиянии автотранспорта на окружающую среду.

Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные материалы можно использовать для оценки экологического состояния окружающей среды своей местности и разработки рекомендаций для жителей о выборе мест посадки  растений.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Изучив и проанализировав литературу, мы выяснили, что сегодня на все живые существа биосферы негативно действует огромное количество химических веществ, производимых и используемых человеком. Большинство из них не перерабатывается природой, так как для синтетических веществ не существует редуцентов. Они накапливаются, отравляя окружающую среду. Наиболее распространенными и опасными загрязнителями воздуха, почвы и воды являются оксиды азота, бензол, угарный газ, оксиды серы, соединения хлора, пестициды и другие вещества. Особую опасность представляют тяжелые металлы (свинец, медь, ртуть, кобальт и другие), которые в большом количестве накапливаются в почве, воде, продуктах питания. Тяжелые металлы используются человеком давно. Об опасных свойствах некоторых из них было известно ещё в начале второго тысячелетия. Сведения о свинцовых отравлениях известны ещё с тех времен, когда из свинца изготавливали водопроводные трубы. Такой водопровод действовал в Древнем Риме (в это время продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет). Сегодня, вероятно, нигде в мире нет свинцовых водопроводов, но число отравлений свинцом возрастает. Свинец выбрасывается в атмосферу в составе выхлопных газов автомобилей. Значительная часть его накапливается в почве, особенно вблизи автомобильных дорог. В придорожной полосе на расстоянии до 100 метров от шоссе содержание свинца может достигать 100-150 мкг на кг почвы, в то время как его нормальное содержание в литосфере составляет не более 10 мкг на кг.[2]

При попадании в организм повышенных концентраций свинца в зависимости от дозы могут развиваться острые и хронические отравления. При остром отравлении может наступить смертельный исход. Хроническое отравление развивается при постоянном употреблении свинца в малых дозах. Он имеет свойство накапливаться в тканях организма. Свинец откладывается практически во всех тканях и органах (особенно много в волосах, ногтях, слизистой оболочке десен). Основной механизм действия свинца на организм заключается в том, что он блокирует ферменты, участвующие в синтезе гемоглобина, в результате чего красные кровяные тельца не могут переносить кислород, развивается анемия и хроническая недостаточность кислорода. У детей избыток свинца приводит к развитию рахита, замедлению умственного и физического развития, снижению остроты слуха.[3]

Содержание хлора в организме растений составляет примерно 0,1% (по массе). Это один из основных элементов водно - солевого обмена всех живых организмов. Ионы хлора участвуют в энергетическом обмене, положительно влияют на поглощение корнями кислорода. У растений хлор принимает участие в окислительных реакциях и фотосинтезе.

При избытке хлора может наблюдаться утолщение стебля, скручивание и отмирание листьев.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Анализ литературы по проблеме показал, что выхлопные газы автомобилей загрязняют окружающую среду и в городах, и в сельской местности. От выхлопных газов страдают все живые организмы: растения, животные, человек.

Экспериментальные исследования проводились в январе и феврале 2011 года.

2.1 Методика эксперимента

2.1.1 Оборудование, реактивы, материалы

1. конические колбы;
2. химические стаканы;
3. фарфоровые ступки с пестиками;
4. воронки;
5. пробирки;
6. лотки для семян фасоли;
7. бумажные фильтры;
8. дистиллированная вода;
9. этиловый спирт;
10. раствор иодида калия;
11. раствор нитрата серебра;
12. универсальная индикаторная бумага;

2.1.2 Последовательность эксперимента

2.1.2.1 Взятие проб снега

Пробы почвы взяты на обочине автомобильной дороги ( проба №1), в 10 м. от дороги (проба№2), в 20 м. от дороги (проба №3), в 50 м. от дороги( проба №4), в 100м. от дороги(проба№5).

2.1.2.2 Качественные реакции на ионы свинца и ионы хлора [4]

Ионы свинца Pb2+ можно обнаружить с помощью раствора иодида калия. Ион J- образует с ионом Pb2+ желтый осадок:

Pb2+ + 2J- = Pb J2↓

Ионы хлора Cl- можно обнаружить с помощью раствора нитрата серебра. Ион Ag+ образует с ионом Cl- белый творожистый осадок:

Ag+ + Cl- = AgCl↓

2.1.2.3 Исследование снега

Образцы почвы одинаковой массы из каждой пробы поместили в конические колбы, залили одинаковым количеством дистиллированной воды и поставили на 3 дня. Затем все пробы профильтровали, полученный фильтрат проверили на наличие ионов свинца и хлора, определили кислотность.

Результаты эксперимента занесли в таблицу 1:

Таблица 1. Результаты исследования почвы

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Наличие ионов свинца определяли с помощью иодида калия. Выпадение желтого осадка в пробах №1,2,3 свидетельствует о том, что почва, взятая возле автомобильной дороги, а также в 10 и20 метрах от нее, содержит ионы свинца. В пробах №4,5, взятых на расстоянии 50 и100 метров от автомобильной дороги, ионы свинца не обнаружены.

Ионы хлора присутствуют в пробах №1,2,3,4,5, так как при исследовании проб с помощью нитрата серебра выпал осадок белого цвета. Однако, интенсивность выпадения осадка в пробах №4 и 5 очень слабая. Следовательно, в этих пробах ионы хлора присутствуют в незначительных количествах.

Исследование сока пырея ползучего показало, что сок растений, произрастающих возле дороги, содержит ионы свинца. В соке растений , собранных на расстоянии 50 и 100 метров от дороги, ионы свинца не обнаружены. Ионы хлора присутствуют в небольшом количестве во всех пробах сока пырея ползучего.

Семена прорастали неравномерно. На второй день корешки появились у 6 семян в пробах №1 и №5, в пробе №4 - у 4 семян, а в пробах №1 и №2 - только у 2 семян. В последующие дни количество проросших семян в пробах №1,2и 4 стало по 8, в пробе №3 - 7, в пробе №5 - 9 семян. Наиболее развитые зародышевые корешки были у семян в пробах №4 и №5, а также у 6 семян в пробе №1.

Проростки фасоли во всех пробах появлялись примерно с одинаковой скоростью. В пробах №2,4,5 появились все проростки, а в пробах №1 и 3 не взошло по одному семени. Лучше развивались проростки в пробах №4 и 5, формирование растений шло хорошо, но во второй половине наблюдений в пробе №4 стали отставать в росте два проростка, а в пробе №5- один. В пробах №2 и 3 по два проростка развивались хорошо, хотя и были несколько ниже проростков из проб №4 и 5. А вот остальные проростки стали отставать в росте, желтеть и постепенно усыхать. В пробе №1 проростки сразу развивались медленно, а потом и вовсе стали усыхать. Данные результаты говорят о том, что ионы свинца и избыток ионов хлора отрицательно влияют на рост и развитие растений

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, накапливаются в окружающей среде.

2. В результате проведенных исследований была подтверждена выдвинутая в начале работы гипотеза. Наибольшее количество ионов свинца и хлора содержится в снеге, находящихся в непосредственной близости от автомобильной дороги. По мере удаления от дороги содержание ионов свинца и хлора в окружающей среде уменьшается.

3. Источником ионов хлора могут быть противогололедные реагенты. Ионы хлора повышают засоление почв, что сказывается на росте и развитии растений. Но небольшое количество ионов хлора необходимо всем живым организмам, поэтому ионы хлора были обнаружены во всех пробах растительного сока.

4.Содержание ионов свинца в соке пырея ползучего говорит о том, что растения поглощают из почвы и накапливают в себе эти ионы.

5. Ионы свинца и избыток ионов хлора влияют на рост и развитие растений. Растения растут медленнее, хуже развиваются, быстрее погибают.

6.Необходимо информировать население о влиянии выхлопных газов автомобилей на окружающую среду.

На основании проведенных исследований разработаны следующие рекомендации:

1.Нельзя собирать и употреблять в пищу растения и грибы, растущие вдоль автомобильных дорог, так как они накапливают вредные вещества из выхлопных газов автомобилей, а эти вещества при попадании в организм человека способствуют ухудшению его здоровья.

2. Нельзя собирать и применять для лечения лекарственные растения, произрастающие вблизи автомобильных дорог, так как накопившиеся в них вредные вещества из выхлопных газов автомобилей делают их опасными для здоровья.

3. Необходимо высаживать вдоль автомобильных дорог растения, устойчивые к загрязнению окружающей среды для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей в окружающую среду. Для этих целей подходят яблоня, липа мелколистная, клен платанолистный, берёза повислая, тополь черный.[5]

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Голубев И.Р.,Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана. М.:’»Просвещение», 1985.

2.Камлюк Л.В., Лемеза Н.А., Лисов Н.Д. Биология. Учебное пособие для 10 класса. Мн.: «Народная асвета»,2007.

3.Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Аналитическая химия. М.:»Просвещение»,1975.