Методические рекомендации по исследованию экологического состояния школьных территорий г.Новотроицка
учебно-методическое пособие по биологии по теме

СОДЕРЖАНИЕ

1. Изучение структуры почвы
2. Как определить кислотность почвы?
3. Определения рh почвы:
4. Исследование почвы на её засоленность
5. Оценка загрязнения атмосферы выбросами
6. автотранспорта
7. Определение запыленности воздуха
8. Степень озеленения пришкольного участка

1.ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВЫ

1. Определение наличия включений в почве.

         Рассыпать почву на листе белой бумаги и определить наличие включений (т.е. следы деятельности человека – обломки кирпичей, керамики и т.д.)

2. Определение пористости почвы.

Образцы почвы поместить в стеклянные трубочки, поместите в воду и по интенсивности выделения пузырьков воздуха оцените его пористость.

3. Определение структурного состава почвы

Материалы и оборудование.

• Образцы почвы,
• технические весы с разновесами,
• набор сит с диаметром ячеек 10; 5; 3; 2; 1; 0,5 и 0,25 мм,
• алюминиевые стаканы.

Ход работы.

1. Взять средний образец почвы массой 0,5 - 2,5 кг.

2. Выбрать корни, гальку и другие включения.

3. Довести почву до воздушно-сухого состояния (растирать и просеивать нельзя).

4. Составить колонку из сит с ячейками (сверху вниз) 10, 5, 3, 2, 1, 0,5 и 0,25 мм, имеющую на нижнем сите поддон.

5. Просеять почву небольшими порциями (по 100 г) через колонку сит.

6. Разобрать колонку сит, перенести оставшиеся на ситах и поддоне комочки в отдельные фарфоровые или алюминиевые чашечки.

7. Взвесить чашечки с почвой (агрегатами) и вычислить процент каждой фракции по формуле:

                       х = а : b*100%

где х — содержание агрегатов определенной фракции, в %; а — масса агрегатов

определенной фракции,  г.; b — масса агрегатов всех фракций, г.

4. Определение гранулометрического состава почвы мокрым методом (методом раскатывания шнура)

Почву смочить и размягчить пальцами до консистенции теста, т. е. до влажности, приблизительно соответствующей нижней границе текучести по Аттербергу (в таком состоянии вода из почвы не отжимается, но почва поблескивает от воды и мажется).

Хорошо размятую почву раскатать на ладони в шнур толщиной около 3 мм и свернуть в колечко диаметром около 3 см. Вид этого шнура является показателем гранулометрического состава почвы:

• глина - шнур легко свертывается в кольцо без трещин;
• тяжелый суглинок - шнур легко скатывается, при свертывании в кольцо дает трещины;
• средний суглинок - шнур образуется, но при свертывании в кольцо распадается;
• легкий суглинок - шнур распадается на части при малейшей попытке свернуть его в кольцо;
• супесь - шнур при скатывании распадается на части; песок - шнур не образуется.

5. Определение поглотительной способности почвы

Материалы и оборудование.

• Образцы почвы различного гранулометрического состава,
• штатив с пробирками, фарфоровые чашки,
• колбы вместимостью 250 и 500 мл, стаканы, воронки, фильтры, марля,
• технические весы с разновесами, эксикатор, горелки.
• 5-процентный раствор кислого фосфорнокислого калия или натрия, раствор хлорида калия, оксалат аммония, раствор метиленовой сини или фиолетовые чернила.

 Ход работы:

1. Для определения химической поглотительной способности почвы в колбу

вместимостью 250 мл налить 20 мл 5-процентного раствора гидрофосфата калия

 К2НРО4 или натрия Na2HP04 и насыпать 20 г предварительно взвешенной воздушно-сухой почвы.

2. После 30-минутного периодического взбалтывания дать смеси отстояться и отфильтровать ее. Фильтрат должен быть прозрачным. Для этого надо переливать смесь на фильтр осторожно, малыми порциями, особенно вначале.

3. Налить 10 мл фильтрата в предварительно взвешенную фарфоровую чашку и выпарить на песочной или водяной бане досуха.

4. Рассчитать поглотительную способность почвы, рассуждая следующим образом: в 20 мл раствора гидрофосфата калия содержался 1 г соли. Значит, в 10 мл фильтрата должно содержаться 0,5 г кислого фосфорнокислого калия, если бы почва его не поглотила. Масса минерального осадка в опыте равна 0,2 г, следовательно, 0,3 г гидрофосфата калия поглощены 10 г почвы. Тогда 20 г почвы поглотят 0,6 г соли, что составит 60 %. Это и будет показателем поглотительной способности данного образца почвы.

6. Определение водопроницаемости почвы

Материалы и оборудование.

• Образцы почвы разного гранулометрического состава и структуры, просеянных через сито с ячейками 2 мм,
• стеклянные трубки высотой 25—30 см и диаметром 3—4 см, штатив для трубок
• стаканы, марля, картон, часы.

Ход работы:

1. Взять 4—5 стеклянных трубок и снизу обвязать марлей.

2. Насыпать в каждую из них на высоту 20 см одну из разновидностей почв. Для уплотнения почвы слегка постучать по трубкам. Лучше всего почву в трубки загружать послойно (по 2— 3 см), уплотняя ее постукиванием трубки обо что-либо мягкое (тетрадь, книгу) или с помощью деревянной трамбовочки.

3. Положить на почву картонные кружочки с отверстиями.

4. Закрепить трубки в штативе и подставить под них стаканы.

5. Налить в трубку воды на высоту 5 см, заметить время и, доливая воду, поддерживать 5-сантиметровый столб воды до тех пор, пока она не пройдет через весь слой почвы.

6. Высчитать время, за которое вода прошла 20-сантиметровый слой почвы в трубке. Это и будет показатель водопроницаемости почвы.

7. Если есть время, определить коэффициент фильтрации. Началом фильтрации следует считать появление первой капли фильтрата на нижнем конце трубки.

8. Определить количество воды, профильтровавшейся через каждые 10 мин фильтрации. Определение вести до тех пор, пока за каждые 10 мин фильтрации будет собираться в стакане одинаковое количество воды. Одновременно следует отметить температуру воды, используемой при работе.

9. Рассчитать коэффициент фильтрации, пользуясь формулой:

Кt = (Q*10) : S*T

где Kt — коэффициент фильтрации при данной температуре, мм/мин; Q — расход воды за установленные интервалы времени (10 мин), см3; S – площадь поперечного сечения трубки, см2; Т – время, мин; 10 – коэффициент пересчета, см3 в мм водного столба. Привести расчеты к температуре 10 ºС.

2.КАК ОПРЕДЕЛИТЬ КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ?

Кислотность почвы, одно из важнейших свойств многих почв, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе, а также обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Повышенная кислотность почвы отрицательно влияет на развитие растений и многих полезных микроорганизмов. Степень кислотности почвы необходимо учитывать при выборе минеральных удобрений, подготовке их перед внесением в почву.

Почвы бывают кислые, нейтральные и щелочные. Степень кислотности почвы обозначают условно знаком рН с соответствующей цифрой:

Знание кислотности почвы имеет огромное практическое значение. Многие культуры лучше всего развиваются на почве слабокислой или близкой нейтральной.

Для определения кислотности почвы существует множество способов.

По внешним признакам. Если в канавах и ямках вода стоит ржаво-окрашенная, с радужной пленкой на поверхности и темно-желтым рыхлым осадком, знайте — на участке сильнокислая почва. Оттенок у нее, как правило, белесый. Белесая, похожая на золу, прослойка почвы на небольшой глубине также свидетельствует о кислой среде.

Растущие на целине растения очень помогают в определении кислотности. Прежде чем убирать сорняки со своего участка, приглядитесь к ним, с их помощью можно определить кислотность почвы. Кислыми чаще всего бывают пойменные земли с высокой влажностью. Здесь в большом количестве растут типичные растения кислых почв: василек луговой, вероника дубравная, горец почечуйный, душистый колосок, иван-да-марья, лапчатка, лютик ползучий, мята, осока, пикульник, подорожник большой, торица, фиалка трехцветная, хвощ полевой, щавель конский.

На слабокислых почвах чаще других растений встречаются вьюнок полевой, горец птичий, клевер, люцерна, мать-и-мачеха, осот, мокрица, пырей, репейник, ромашка пахучая, шиповник.

Обилие крапивы, красного клевера, лебеды указывает на то, что почва имеет нейтральную реакцию.

На щелочной почве растут: вьюнок полевой, мак.

        Хороший признак — на участке много крапивы. Корни крапивы благотворно действуют на окружающую почву, способствуя накоплению тонкого темного гумуса.

Обилие горчицы полевой, гусиной лапки, донника, молочая, ромашки, смолевки, чертополоха свидетельствует о бедной гумусом уплотненной почве.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЯ РH ПОЧВЫ:

а) С помощью метода В.М. Клычникова.

30 г предварительно подсушенной садовой земли помещают в бутылку с узким горлышком и заливают 50 г кипяченой воды комнатной температуры. Затем отвешивают 7 г измельченного мела, который завертывают в кусочек бумаги 6х6 см и опускают в бутылку. На ее горлышко надевают резиновый напальчник, скатанный в плотный валик. Освобожденная от пальцев руки резинка распрямляется, но остается сплюснутой. В таком виде сосуд обертывают полотенцем (чтобы не нагревался от руки) и в течение 5 минут энергично взбалтывают. Если исследуемый грунт кислый, то в результате взаимодействия кислоты с мелом в сосуде будет выделяться углекислый газ, и давление внутри него начнется повышаться. Это приведет к тому, что резинка выпрямится. Если грунт не был кислым, то углекислый газ внутри сосуда не образуется, и резинка останется сплюснутой.

Степень кислотности описанным способом определяют по состоянию резинки: если осталась сплюснутой - реакция почвенного раствора нейтральная (рН около 7), распрямилась наполовину - реакция среднекислая (рН 4,5-6), а распрямилась полностью - кислая (рН ниже 4,5).

б) Использование лакмусовой бумажки. 

Существует несколько видов или наборов лакмусовой бумаги для определения кислотности.

Индикаторная бумага (ТУ 16-09-1181-71) либо универсальный набор лакмусовой бумаги. Фильтрованные полоски из набора имеют светло-оранжевый цвет, они пропитаны смесью индикаторов, которые, в зависимости от количества рН, принимают различные оттенки. К этому набору полосок прилагается таблица, где каждому из 10 обозначенных цветов соответствует определенная величина рН. Это довольно точное измерение кислотности — до 1 единицы рН.

Более точный анализ можно получить при помощи индикаторной бумаги «Рифан» — это фильтрованные полоски длиной 8 см и шириной 1 см, поперек каждой полоски нанесен слой определенной окраски. Каждый оттенок указывает конкретную величину рН с малым интервалом: 5,8; 6,2; 6,6; 7,0; 7,4 и т. д. К этому набору индикаторных бумажек также прилагается цветная шкала, указывающая цифровое значение рН.

Кроме того, такой анализ проводится с помощью кислотно-щелочных двухцветных индикаторных бумаг: нейтральной лакмусовой (красный цвет— до рН 5; синий — более 8), красной лакмусовой (вариация цветовых оттенков от красного до синего) и синей лакмусовой (вариации цветовых оттенков от красного до синего).

Для применения всех этих методов с использованием лакмусовой бумаги необходимо изъять почву для анализа. Затем в стеклянную или пластмассовую посуду наливается вода, почву кладут в чистый, плотный клочок ткани, который крепко завязывается. Далее мешочек с землей помещается в воду. На 1 часть почвы берется 4-5 частей воды. Через несколько минут в почвенный раствор опускается на 2-3 секунды индикаторная бумага. Сразу же после этого проявившийся на бумаге цвет сверяется со шкалой, и в результате вы получаете значение рН почвенного раствора.

в) Определение рН водной вытяжки колориметрическим методом

1. Среднюю пробу почвы растирают в фарфоровой ступке пестиком и просеивают через сито с величиной отверстия в 1 мм.

2. Берут навеску в 25 г. и помещают в коническую колбу емкостью 250 см 3. В колбу наливают 125 см3  дистиллированной воды. Содержимое колбы несколько раз взбалтывают и отстаивают 5 мин.

3.  Водную вытяжку фильтруют через беззольный бумажный фильтр в стеклянной воронке.

4.  5 см3 отфильтрованной водной вытяжки наливают в пробирку и прибавляют затем около 0,25 см3  универсального индикатора. Жидкость в пробирке окрашивается в определенный цвет.

Пробирку встряхивают для равномерного распределения окраски. Пробирку с анализируемым раствором и другую пробирку с таким же количеством дистиллированной воды вставляют в компаратор. При подведении под пробирку с

дистиллированной водой различных цветов шкалы Алямовского можно найти цвет эталона, близкий к цвету испытуемого раствора, и определить величину рН.

г) Определение кислотности почвы при помощи pH-метров.

Это маленькие портативные приборы, которые вы просто помещаете в землю, а они вам выдают уровень кислотности почвы. Также очень часто прибор измеряет не только кислотность почвы, но и уровень влаги, что немаловажно и весьма полезно. Измеряют кислотность такие приборы очень оперативно – до минуты, с точностью до десятых.

Повышенная кислотность отрицательно сказывается на развитии и урожайности культурных растений. Для нейтрализации избыточной кислотности применяется известкование почв, т.е. внесение размолотого карбоната кальция в почву.

Нейтрализация кислой почвы.

Для нейтрализации кислых почв применяют: гашеную известь, доломитовую муку, известковую муку с медленным действием, известняк доломитизированный с еще более медленным действием, цементную пыль, известковый туф, мел молотый.

Вносить известь лучше весной перед перекопкой почвы и перед посадкой. Равномерно рассыпьте ее на поверхности почвы и хорошо перекопайте. Не вносите известь вместе с аммиачными формами азотных и фосфорных удобрений, так как возможны потери азота, а фосфор хуже усваивается растениями.

Перед внесением удобрений выясните, какая почва у вас на участке. Ведь одни удобрения (аммиачная селитра, мочевина, сульфат аммония) подкисляют почву, а другие (фосфорная и костная мука, кальциевая селитра) подщелачивают.

Растения плохо развиваются не только на кислых, но и на известковых почвах. На такой почве деревья будут постоянно желтеть, или хлорозировать (желтые листья — хлороз), поскольку известь связывает железо, необходимое для образования хлорофилла в листьях.

Каждое растение предпочитает свой диапазон кислотности почвы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВЫ НА ЕЁ ЗАСОЛЕННОСТЬ.

Качественное определение химических элементов в почве.

Обнаружение в почве:

• Карбонат-ионов.  Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»).

        Nа 2СО3 + НСl = 2 NаСl + СО2 + Н 2О

По интенсивности их выделения (бурное, среднее, слабое) судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

• Сульфат-ионов. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лиши на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.
• Нитрат-ионов. К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличие нитратов и нитритов раствор окрашивается в синий цвет.
• Железа (II и III). В две пробирки внести по 3мл вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6)], во вторую – несколько капель 10%-го раствора роданида калия KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
• Алюминия. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%-ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

 Сделать вывод о засоленности данного образца почвы.

5. ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА.

Транспорт - это одна из ведущих отраслей, развивающаяся гигантскими темпами. Автотранспорт загрязняет окружающую среду и пагубно влияет на здоровье человека, поэтому так важно знать, как растущий поток автомобилей влияет на окружающую среду на людей, живущих близ дорог, какие последствия вызывает. Изучить интенсивность и структуру автотранспортного потока, рассчитать количество вредных веществ, при сжигании топлива.

Ход работы:

• Подсчитать количество автомобилей, проезжающих на ближайшей автостраде (выбирается участок длиной 0,1 – 1  километров) в течение одного часа.  (Подсчет единиц автотранспорта проводится в присутствии учителя на безопасном расстоянии от автострады).  
• Результаты занести в таблицу

3.Рассчитать приблизительное количество газов, которое выбрасывают автомобили. Известно, что один автомобиль выбрасывает за сутки 1 кг.  выхлопных газов, в состав которых входит 30 г.  угарного газа. Если за сутки по улице проезжает примерно 1536 автомобилей, то получается, что количество выхлопного газа в данном районе за сутки равняется 1536 кг., а количество угарного газа -  почти 46 кг. Такое количество угарного газа оседает на растениях, строениях, в наших легких.

4. Сделать вывод о загрязнении атмосферы выхлопными газами.

По этим данным можно сделать вывод о том, как  сильно загрязнена  атмосфера около школы

5. Предложить мероприятия по снижению вредного воздействия выбросов от  автотранспорта.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА.

• 1. вариант

Ход работы:

Вблизи дороги и для контроля в удалении от нее выбрать пять деревьев одной породы. На высоте 1-1,5 метра со стороны дороги с каждого дерева сорвать десять листьев, поместив их в чистую стеклянную банку с крышкой.

В другую банку таким же образом собрать листья с контрольных деревьев, растущих вдали от дороги.

Листья в банках залить дистиллированной водой, затем тщательно смыть пыль с поверхности каждого листа, воду фильтровать и взвешивать массу осадка после сушки. Полученный результат дает массу пыли на обмытой поверхности.

Сделать вывод о том, какова запыленность воздуха у дороги и вдали от неё.

• 2. вариант

Ход работы:

Для исследования собрать листья клена, березы, бересклета, шиповника и других растений у дороги и вдали от неё и приложили к их поверхности клеящуюся прозрачную пленку. Затем снять пленку и той стороной, где остался контур листа вместе со слоем пыли прикрепть на лист белой бумаги.

 По состоянию пленки сделать вывод о запылённости  воздуха

Растения по разному осаждают пыль на листовой поверхности:

За летний период осаждается пыли на:

• вязе шершавом - 27 килограммов
• вязе перистоветвистом - 18 килограмм
• клене – 33 килограмма
• тополе – 34 килограмма
• ясене – 27 килограмм
• сирени 1,6 килограмм
• акации – 0,2 килограмм

Кроме того зеленые насаждения снимают шумовую нагрузку, испаряя воду увлажняют воздух.

7.СТЕПЕНЬ ОЗЕЛЕНЕНИЯ ПРИШКОЛЬНОГО УЧАСТКА.

Ход работы:

1. Подсчитать количество деревьев и кустарников на на пришкольном участке.

2. Измерить площадь газона.

3. Подсчитать общую площадь кроны деревьев, кустарников и газона.

Условно будем считать, что крона одного дерева равна 2 кв. м., а крона одного кустарника 1 кв. м. Если  на пришкольном участке находится 100 деревьев и 50 кустарников, то общая площадь кроны деревьев и кустарников получится 250 кв. м. Газон имеет прямоугольную форму.  Измерив длину его сторон,  подсчитываем площадь. Она  равна 120 кв. м. Сложив результаты всех измерений, получаем общую площадь кроны деревьев, кустарников и газона – 370 кв.м.

4. Расчитать площадь зеленых насаждений в школе, приходящихся на одного учащегося.

Площадь школьного участка достигает  9600 кв.м., а в школе всего 316  учащихся. Разделив эти цифры, получим, что на каждого ученика школы приходится по 30 кв.м. зеленых насаждений.

5. Сравнить полученные результаты с данными Всемирной организации здравоохранения (на одного жителя города должно приходиться 50 кв. м. зеленых насаждений). Сделать вывод о степени озеленения пришкольного участка.

Вывод: сравнив полученные показатели с данными Всемирной организации здравоохранения, сделали вывод, что наш школьный участок озеленен ………………….(достаточно или недостаточно).

Муниципальное общеобразовательное автономное  учреждение

"Основная общеобразовательная школа №2 сельского поселка Аккермановка

 муниципального образования город Новотроицк Оренбургской области"

«Методики исследования экологического состояния школьных территорий г.Новотроицка»

Методическое пособие

для биологов СОШ города и педагогов, осуществляющих работу по благоустройству школьных территорий.

Составитель:

Салынская Марина Владимировна

учитель биологии и химии высшей квалификационной категории

МОАУ«ООШ №2» г.Новотроицка

Новотроицк 2011г.