Проект по теме "Снег-индикатор чистоты воздуха"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 10

имени Героя Советского Союза Д.Е. Кудинова

г. Вязьмы Смоленской области

Исследовательская работа

Снег – индикатор чистоты воздуха

                             Автор: Кобелкова Анастасия,

обучающаяся 9 класса МБОУ СОШ № 10

     Руководитель: Солохина Любовь Викторовна

г. Вязьма

2017

Оглавление

Введение                                                                                                  3

Методика исследования                                                                        4

Результаты исследования:                                                                     5

Отбор проб снега                                                                                   6

Исследование физических и химических свойств талой воды         7

Проращивания семян кресс- салата в талой воде                               8  

Анализ почвенных проб                                                                       13

Определение интенсивности автотранспорта                                    15  

Обнаружение ионов свинца в образцах почвы                                  15                                                                            

Выводы                                                                                                   16

Заключение                                                                                             17

Литература                                                                                              18

Приложение

Введение

Поговорка «необходим как воздух» неслучайна. Народная мудрость не ошибается. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 суток, без воздуха – не более 5 минут.

В большинстве городов мира воздух тяжелый. То, чем он засорен, на ладони не ощутить. Глазом не всегда увидеть. Однако ежегодно на головы горожан падает несколько килограмм загрязняющих веществ. Это твердые частицы  (пыль, сажа, зола), аэрозоли, выхлопные газы, пары, дым. Многие вещества вступают в атмосфере в реакции между собой, образуя новые, часто еще более токсичные, соединения.

Загрязнение воздуха отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека. Влияет негативно и на развитие животных и растений, которые могут служить биоиндикаторами чистоты окружающей среды.

На практике применяется большое количество индикаторов чистоты окружающей среды. Индикатором загрязнения воздуха можно использовать снег. Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу: вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями, противогололедные реагенты, автомобильные выхлопы и многое другое.  В связи с этим он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения почвы и воды.

При образовании снежного покрова из-за процессов сухого и влажного выпадения примесей концентрация загрязняющих веществ в снегу оказывается на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Поэтому измерения их содержания могут производиться более простыми методами с высокой степенью надёжности. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор чистоты воздуха.

Я решила провести анализ снега и талой воды, и определить в какой степени состав воздуха, и окружающая среда оказывают влияние на качество снега.

Цель: проведение физического, химического и биологического анализа снегового покрова в городе Вязьма и его окрестностях.

Задачи:

1. Изучение литературы и материалов интернет-сайтов по данной теме.
2. Проведение первичного анализа проб снега.
3. Определение физических и химических свойств снеговой воды.
4. Определение свойств талой воды биоиндикационным методом (на примере проращивания семян кресс-салата).
5. Определение загрязнения почвы ионами свинца методом биоиндикации (на примере проращивания семян кресс-салата).
6. Обобщить собранный материал, полученный в результате исследования.

Территория исследования: город Вязьма и пригородная зона

Объект исследования:  снег, взятый из разных участков города и его окрестностей. 

Предмет  исследования: снеговая вода, полученная из снега.

Время исследования: осень-весна 2015 года

Гипотеза: химический анализ снегового покрова – показатель уровня загрязненности окружающей среды.

Методика исследования

1. Отбор пробы снега и первичный его осмотр.

2. Подготовка талой воды к анализу.

3. Проведение физических и химических анализов талой воды.

4. Биотестирование семенами кресс-салата.

Наличие углеводородной пленки

Воду в стакане я отстаивала в течение нескольких часов и отмечала, есть или нет радужная пленка.

            Цвет воды

Для описания цвета воды используют обычные ее названия: бесцветная, светло-желтая, серая, светло-зеленая, коричневая и т.д. В качестве контроля я использовала дистиллированную воду.

Наличие осадка и мутности

Для определения осадка воду отстаивала в течение нескольких часов, смотрела, образуется осадок или нет. Затем я взболтала воду и профильтровала её через 5 слоев марли, сравнила фильтры на цвет и наличие примесей на фильтре.

Запах воды

Для определения запаха талой воды, я накрыла стеклом стакан и встряхивала их  вращательными движениями. Открывала быстро стекло, определяла запах.

Определение кислотности воды

Кислотность осадков определяла с помощью универсальной индикаторной бумаги и сравнивала по шкале.

4. Биоиндикация чистоты снега с помощью растений.

Биотестирование семенами кресс-салата

 1. Пробы снега, взятые из разных участков города, растопить. В талую воду поместить семена растений, наблюдать в течение 10 дней за прорастанием семян. Результаты заносить в таблицы. Сделать выводы.

Взять пробы почвы с исследуемых участков. Высеять в контейнеры по 10 семян кресс-салата. Опыт провести в трех повторах. Контролем служит почва, взятая из лесной зоны Русятка. Контейнеры ставятся в тепло до появления всходов. Наблюдения проводятся в течение 10 дней. Уход за проростками одинаковый. Наблюдают следующие показатели: всхожесть семян, длина зародышевого корешка, длина побега.

2.  Для подтверждения данных по исследованию содержания свинца на исследуемых участках используется химический анализ: в приготовленный почвенный раствор прибавлялся раствор соляной кислоты. При наличии ионов свинца, выпадает белый хлопьевидный осадок.

     Одновременно произвести подсчет интенсивности движения транспорта в течение часа.

Результаты исследования

Отбор образцов снега

Отбор образцов снега проводился в нескольких точках: во дворе моего дома, около железной дороги, около автодороги, в городском парке, в лесу, на заправке. Точки забора снега отмечены на карте (Приложение 1) 

Перед отбором образца снега проводился осмотр поверхности снежного покрова. Данные занесены в таблицу 1.

Таблица 1. Анализ проб снега

Снег брался в промаркированные одноразовые стаканы, приносился домой (Приложение 2), где он таял. Полученную талую воду использовала для исследования и проращивания семян. Далее я проводила исследование органолептических свойств талой воды (Приложение 3). Свойства талых вод каждого образца я сравнивала с контрольным раствором - дистиллированной водой. Данные занесла в таблицу 2.

Таблица 2. Органолептические свойства талой воды

Данные таблиц показывают, что самый чистый снег оказался в образцах, взятых в лесу. Снег белый, талая вода без запаха, бесцветна, в ней нет никаких посторонних примесей (кроме хвоинок). Самым грязным оказался снег в образцах, взятых около железной дороги. Цвет снега серый, обусловлен угольной пылью, ощущается запах нефтепродуктов, цвет талой воды – серый, при отстаивании образуется осадок, Также загрязненными были образцы снега, взятые около автотрассы, в них были отмечены посторонние примеси, песок, пыль (Приложение 4). Также достаточно загрязнённым оказался снег с автозаправки. Снег, взятый в городском парке, возле дома оказался достаточно чистым. Это говорит о том, что  окружающая среда чистая. Наличие углеводородной пленки было отмечено в образцах, взятых около железной дороги, автодороги, автозаправки (Приложение 5).

Далее была определена кислотность талой воды с помощью универсальной индикаторной бумаги. Данные представлены в таблице 3.

Таблица 3. Определение кислотности талой воды

Из таблицы видно, что в образце талой воды, содержащийся в снеге у железной дороги водородный показатель указывает на кислую среду. Значит, здесь имеются вещества – загрязнители воздуха кислотными примесями (Приложение 6).

Проращивания семян кресс - салата в талой воде

Далее я провела опыт по определению состояния талой воды по растению индикатору кресс-салату. Растение обладает повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы и воды тяжелыми металлами, воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян, всхожестью, которая уменьшается в присутствии загрязнителей (Приложение 13).

Для исследования я взяла 7 чашек Петри, простерилизовала их и подписала. Поместила в каждую по 10 семян кресс-салата, залила 2 столовыми ложками талой воды. Для сравнения проводила такой же опыт с дистиллированной водой. Поставила в помещение, где поддерживалась необходимая температура. Наблюдала за ними 10 дней. Через 10 дней оценила всхожесть, измерила рост зародышевого корешка и длину проростка в каждой чашке (Приложение 7). Данные занесла в таблицы 4-10.

1. Лес

Таблица 4. Рост и развитие проростков в талой воде

2. Железная дорога

Таблица 5. Рост и развитие проростков в талой воде

3. Автомобильная дорога

Таблица 6. Рост и развитие проростков в талой воде

4. Городской парк

Таблица 7. Рост и развитие проростков в талой воде

5. Заправка

Таблица 8. Рост и развитие проростков в талой воде

6. Двор

Таблица 9. Рост и развитие проростков в талой воде

7. Дистиллированная вода

Таблица 10. Рост и развитие проростков в талой воде

1. Первый день семена набухли.
2. На второй день семена проклюнулись практически все.
3. Рост главного корня прорастал в каждом образце снеговой воды по-разному.

        В ходе проведения данного опыта экспериментально определено, что лучше всех проросли семена в дистиллированной воде, и в воде,  где  снег был взят в лесу. Длина главного корня соответственно 350  мм, 320 мм, корни были толстыми, так же у них наблюдались хорошо развитые стебли и листья. Проростки кресс-салата для выращивания, которых использовалась вода с городского парка, двора развивались средне (длина главного корня 240 мм, 286мм, корни были более тонкими, наблюдалось развитие стеблей и листьев). Хуже развивались семена смоченные водой с железной дороги (89 мм, корни были очень тонкие, изогнутые, наблюдалось развитие стеблей и листьев). Очень слабое развитие наблюдалось у проростков, для выращивания которых использовалась вода, полученная из снега, взятого с обочины дороги и на заправке (длина главного корня 40мм и 45 мм, корневые системы были развиты слабо, листья не развивались.) По всей видимости, вода содержит вещества, которые угнетают развитие проростков. В результате эксперимента боковые корни не образовались ни у одного из образцов, взятых с заправки, автотрассы и железной дороги. Сравнительная скорость роста проростков кресс-салата показана на графике 1.

График 1. Сравнительная скорость роста проростков кресс-салата.

Суммарная длина всех корней

Анализ почвенных проб

      Почвенные пробы были взяты для анализа, как только растаял снег, в марте месяце на участках: в лесу, у автотрассы, у заправки и железной дороги на расстоянии 30 метров. Почву прогрели и высеяли в нее семена кресс-салата (Приложение 8). Посев проводили в трех повторах на одинаковую глубину. Измерения длины зародышевого корешка и длины побегов проводили через семь дней каждого посева. Всходы кресс-салата появлялись на 3-4 день. Результаты наблюдений занесли в таблицы 11, 12.

Таблица 11. Всхожесть семян

Таблица 12. Рост и развитие проростков в почве

         Из таблиц видно, что наименьшая длина зародышевых корешков и побегов у кресс-салата наблюдается в образце почвы, взятой на участках автотрассы и на заправке. Это объясняется тем, что это очень оживленный участок дороги, проезжает много автомобилей. Скорее всего, в почве содержится свинец, который входит в состав бензина – топлива для автомобилей. Также плохое развитие побегов и корешков наблюдалось и у образцов почвы, взятой у железной дороги. При прохождении железнодорожного транспорта также происходит выброс вредных веществ. В почве  двора наблюдалось лучшее развитие семян, но хуже, чем в лесу. Так как во дворе образуется стихийная стоянка для автомобилей, которые также выбрасывают в воздух соединения свинца.

          Наибольшая длина зародышевых корешков наблюдалась в почве, взятой в лесу на Русятке. Это зеленая зона, где поток автомобилей небольшой.

Определение интенсивности автотранспорта на исследуемых участках

          Одновременно был проведен подсчет интенсивности движения транспорта на исследуемых участках в течение часа с 14 до 15 часов в выходной день.  Результаты следующие:

Обнаружение ионов свинца в образцах почвы

       В приготовленую почвенную вытяжку (Приложение 9) добавляли по каплям разбавленную соляную кислоту, которая с ионами свинца образует белый хлопьевидный осадок (Приложение 10). Ионы свинца были обнаружены в почве, взятой на участках автотрассы, заправке, во дворе.

      Свинец,  накапливаясь в почве, попадает и в растения. У растений реакция на загрязнения ионами свинца проявляется в виде морфологических изменений, например: изменение размеров, формы проростков, изменения направления роста и ветвления и гибель проростков.

Выводы

Снег служит индикатором чистоты воздуха и загрязнения окружающей среды, так как накапливает в себе загрязняющие вещества. Это было доказано экспериментально с помощью физических, химических и биоиндикационных методов.

Изучив пробы снега, взятых в разных местах, можно достаточно точно составить подробную картину о степени его загрязнения, а также выявить причину и источники загрязнений. На загрязнение окружающей среды хорошо реагирует растение - индикатор – кресс-салат, что было доказано опытным путем.

Из этого следует, что самыми чистыми пробами снега являются пробы, взятые в лесу. Здесь значения были приближены к контрольному раствору (дистиллированной воде). Растения развивались хорошо, наблюдалось развитие мощного главного и боковых корней. И далее наблюдалось хорошее развитие стебля и листьев, которые не вытягивались.

 В пробах снега, взятых в городском парке и  во дворе дома растения развивались хорошо. Но далее наблюдалось небольшое отклонение в развитии. Так как в снеге, находящимся во дворе присутствуют химические вещества в небольшом количестве (соли, которыми посыпают дороги и  выхлопные газы, свинец, которые выбрасывают автомобили).

Хуже всего развивались  проростки, для выращивания которых использовалась вода, полученная из снега, взятого с обочины дороги, на заправке и у железной дороги. По всей видимости, вода содержит вещества, которые угнетают развитие проростков. И по всей вероятности очень большое, так как количество автомобилей и железнодорожных составов проходит по данным участкам огромное число. Это говорит о том, что окружающая среда здесь довольно загрязнена.

     Основным и главным источником загрязнения окружающей среды в данном населённом пункте является автомобильный и железнодорожный  транспорт.

Так как вредные вещества влияют отрицательно не только на окружающую среду, но и на здоровье человека, поэтому необходимо знать, что они  накапливаются  в воздухе, попадают в почву и воду, а затем в растения и в организм человека через процесс питания. Это и еще важно, потому что многие дачи, где выращиваются овощи и фрукты, находятся недалеко от проезжих дорог. Поэтому мы выработали рекомендации для садоводов и огородников – любителей, а также для всех жителей Вязьмы, которые прилагается в приложении 14.

Для обучающихся начальной школы была проведена беседа «Почему нельзя есть снег» с показом опытов, которые наглядно говорят о его загрязнении (Приложение 11).

Заключение

         Экологические проблемы волнуют в наше время каждого человека. Это проблемы не только своего города или села, но и всей планеты.

    Для того  чтобы, уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ и выхлопных газов необходимо несколько условий:

1. Ограничить движение по дороге автомашин, особенно грузовых и спецтехники, проходящей в черте города, вблизи от жилых кварталов и детских учреждений.
2. Немаловажное значение имеет организация движения городского транспорта. В городе предельная скорость устанавливается 60 км/час, так как именно на эту скорость приходится минимум вредных выбросов. При резком увеличении или уменьшении скорости выброс возрастает вдвое.
3. Перевести автомобили на другие виды топлива (более экологические),  чтобы исключить использование   бензина и дизельного топлива.
4. Производить озеленение автомагистралей растениями, которые являются поглотителями вредных выбросов и устойчивы к загрязнению.

При соблюдении определённых санитарных норм можно значительно уменьшить количество загрязняющих веществ попадающих в атмосферу, а затем в почву и в воду.

Это поможет сохранить здоровую окружающую среду для будущих поколений.

Мы с ребятами из школьного лесничества тоже принимаем участие в озеленении города и территории школы. А также выращиваем совместно с работниками Вяземского лесничества елочки. Проводим акции по очистке от мусора лесных массивов (Приложение 12).

Литература

1. Алексеев С.В.. Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника. - Самара: «Федоров», 2002
2. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. - М., «Агар», «Рандеву-А-М.», 2000, 386 стр.
3. Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии. – М.: «Высшая школа», 1974
4. Иванова Т.В. Здоровье окружающей среды. Элективный курс. - Смоленск: СмолГУ, 2007
5. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Школьный практикум. Следим за окружающей средой. - М.: Владос, 2001
6. www.ecjsystema.ru.
7. http://ppt4web.ru/khimija/vlijanie-talojj-vody-na-prorastanie-semjan.html
8. Википедия

Приложение 13

Кресс-салат, описание, выращивание, сорта, лечебные и гастрономические свойства, применение

           Объектом изучения был выбран кресс-салат - однолетнее  овощное
растение, обладающее  повышенной  чувствительностью  к  загрязнению
почвы  тяжелыми  металлами, а также  к  загрязнению  воздуха
газообразными  выбросами  автотранспорта. Этот  биоиндикатор
отличается  быстрым  прорастанием  семян  и  почти  стопроцентной
всхожестью, которая  заметно  уменьшается  в  присутствии
загрязнителей.
     Кроме того, побеги  и  корни  этого  растения  под  действием
загрязнителей  подвергаются  заметным  морфологическим  изменениям
(задержка  роста  и  искривление  побегов, уменьшение  длины  и
массы  корней, а также  числа  и  массы  семян).
     Кресс-салат  как  биоиндикатор  удобен  еще  и  тем, что
действие  стрессов  можно  изучать  одновременно  на  большом  числе
растений  при  небольшой  площади  рабочего  места (чашка  Петри,
кювета, поддон  и  т.п.). Привлекательны  также  и   весьма  короткие
сроки  эксперимента. Семена  кресс-салата  прорастают  уже  на  третий-
четвертый  день, и  на  большинство  вопросов  эксперимента  можно
получить  ответ  в  течение 10-15  суток.

Кресс-салат (Lepidium sativum L.) - это однолетнее скороспелое листовое салатное растение давно культивируется в огородах. Кресс-салат был известен еще в Древнем Египте и Риме. Его родина — Египет. В Европу кресс-салат попал еще в средние века. Эта культура известна также под названиями садовый кресс, перечник, хреница, перечная трава и клоповник посевной.

Описание: Стебель как бы покрыт сероватым инеем, листья приземные, цветки белые, реже красноватые. В цветущем виде достигает 50 см в высоту, темно-коричневые семена собраны в маленькие коробочки. Цветет с мая до поздней осени в зависимости от времени посева. Кресс-салат имеет острый пряный освежающий вкус, напоминающий одновременно вкус редьки и редиса.

Состав: ценность кресс-салата обусловлена содержанием витаминов С, В1, К и провитамина А. Кроме того, Кресс-салат содержит сахар, белки, кальций, фосфор, железо, калий, натрий, магний и соединения серы, гликозид горчичного масла, который придает ему специфический горький и острый вкус, напоминающий вкус редьки. Типично присутствие алкалоида глю-топропеолина.

Сорта.Узколистный характеризуется быстрым развитием растений, листья у него с перисторассеченной пластинкой, доли листа гладкие, узкие. Курчаволистный относится к среднеспелым сортам, доли листа более широкие и изрезанные, а розетка очень густая. Отсюда и его название. Широколистный и Цельнолистный сорта имеют цельную листовую пластину с надрезанным или ровным краем. Вегетационный период этих сортов более продолжительный.

Выращивание: Кресс-салат отличается скороспелостью и холодостойкостью. В полевых условиях он бывает готов к использованию через 15—25 дней после посева, семена созревают через 90—110 дней. Для нормального развития культуры требуется достаточное освещение, влага и хорошая плодородная почва. Однако на чрезмерно удобренной почве листьев образуется мало. В условиях длинного дня и высокой температуры в летние месяцы растения быстро переходят к стеблеванию, особенно скороспелые сорта. Для летних сроков посева лучше использовать поздние сорта, устойчивые к преждевременному стеблеванию и формирующие более высокие урожаи зеленой массы. Кресс выращивают на любых огородных почвах, но лучше он растет на легких, хорошо увлажненных. В открытый грунт семена высевают как можно раньше — в конце апреля — начале мая, для непрерывного использования свежей зелени в течение лета — через каждые 7—10 дней до наступления жаркой и сухой погоды. Возобновляют посевы в конце лета. На огородах кресс сеют рядками с расстоянием 10—15 см на глубину 0,5—1 см. Посевы мульчируют, всходы прореживают на 6—8 см. Семена прорастают быстро — через 2—3 дня, убирают салат через 2—3 недели после посева. Уход состоит из однократного рыхления междурядий и полива грядок в сухую жаркую погоду. При густых всходах растения прореживают, розетка листьев развивается крупная, урожай при этом получают более высокий и лучшего качества. Кресс-салат можно выращивать зимой и весной в домашних условиях — на подоконнике в ящиках с небольшим слоем почвы (5—7 см) или неглубоких сосудах на влажной ткани или слое мокрой ваты.

Лечебные свойства: кресс-салат способствует пищеварению, возбуждает аппетит и оказывает антибиотическое действие. Кроме того, эта культура обладает мочегонным и крово-очищающим свойствами, а также способностью выводить шлаки из организма в ходе оздоровительного курса лечения. В диетическом питании кресс-салат употребляют при авитаминозах и общей ослабленности организма, а также для лечения и профилактики цинги.

Применение: зелень кресс-салата едят в свежем виде, так как при любой обработке пропадают витамины и своеобразный вкус и аромат, напоминающий вкус и аромат хрена. Свежая зелень употребляется, как все листовые овощи. Мелко нарезанная зелень используется только в свежем виде с творогом, с белыми сырами и для приготовления супов и омлетов, целые листья пригодны для оформления блюд с холодными мясными закусками, для соусов, овощных салатов, в комбинации с помидорами, в качестве закуски, к жареному картофелю, к блюдам из яиц. Употребляется и с различными видами жареной рыбы, для приготовления рыбных салатов. Кресс-салат очень вкусен на бутерброде с маслом.

Приложение 14

Рекомендации садоводам и огородникам

Уважаемые садоводы и огородники! Будьте внимательны к условиям, в которых вы выращиваете овощи и фрукты! А также при заготовке корма для животных и птицы.

Не высаживайте овощные культуры вблизи дорог, так как они являются накопителями тяжелых металлов (особенно капуста).

Не следует проводить выпас животных по обочинам дорог, в молоке содержится свинец.

Нельзя заготавливать траву на сено возле автотрасс, так как в ней накапливаются вредные вещества.

Нельзя собирать и использовать в пищу или в качестве лекарственного сырья растения, выросшие вблизи автодорог или железнодорожных полотен. Особенно растение одуванчик, так как оно очень устойчиво  к тяжелым металлам и накапливает их в себе довольно много.

Высаживайте растения, способные поглощать вредные вещества, ближе к дороге, образуя из них сплошную зеленую  стену.

Поглотители свинца: каштан конский, липа сердцевидная, тополь черный.

Наибольшей газопоглотиельной способностью обладают: снежнеягодник, липа войлочная, клен серебристый.

Поглотители сернистого газа – тополь черный, ясень зеленый, вяз гладкий, липа мелколистная, береза пушистая, ива белая.

Поглотители оксидов азота – сосна, ясень, клен американский, дуб, яблоня обыкновенная.

Поглотители угарного газа – ольха, осина, ель, клен ясенелистный.

Употребляйте больше растений, которые способны выводить тяжелые металлы из организма: редис, свекла, томаты, лимоны, абрикосы, вишня, груша, малина, яблоки, рябина, тыква.

Будьте здоровы!