XIX ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ОДАРЁННЫХ ШКОЛЬНИКОВ Работу выполнила:

XIX ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ОДАРЁННЫХ ШКОЛЬНИКОВ
«INTEL- ДИНАСТИЯ – АВАНГАРД 2010»
Работу выполнила:
Рубан Валерия,
ученица 10 Б класса МОУ СОШ №1
имени Героя Советского Союза
Ивана Сивко г. Североморска
Мурманской области
Руководитель:
Свистунова Вера Сергеевна,
учитель биологии МОУ СОШ №1
Оглавление
1. Введение …………………………………………………………………………
3 стр.
2. Методы и методика исследования ……………………………………………..
5 стр.
2.1. Район и методы исследования...................……………………………….
5 стр.
2.2. Определение рН почвы ………………………………………………………5 -6 стр.
2.3. Определение наличия сульфатов в почве ..……………………………….
6 стр.
2.4. Определение наличия хлоридов в почве ......……………………………….. 7 стр.
3. Результаты и выводы …………………………………………………………….7-8 стр.
4. Список литературы …...……………………………………………………………9 стр.
Исследование проб почвы пришкольной территории
1. Введение
Наша школа является старейшей школой в городе Североморске. За 63 года много
выпускников покинули её стены, но за это время сложилось много хороших традиций.
Одной из них является работа по озеленению пришкольной территории и улиц нашего
микрорайона. Ежегодно выпускники11 классов, прощаясь со школой,
высаживают
саженцы деревьев и кустарников. Кроме этого мы, члены молодёжной экологической
организации «Друзья Севера» ведем работу по направлениям: акклиматизация растений,
нехарактерных для Крайнего Севера; использование дикорастущих растений для
озеленения улиц города.
Тесно сотрудничая с отделом по охране природы г. Североморска, отделом архитектуры и
благоустройства города, Полярным ботаническим садом, военным лесничеством
Северного флота, Кандалакшским заповедником мы высаживаем как редкие для нашего
региона, так и характерные, дикорастущие растения. Однако мы должны признать, что не
все высаженные нами растения прижились.
На одних участках растения
хорошо
укоренились, и у них наблюдается вегетативный рост, другие выглядят подавленными, а
третьи погибли. Возникает вопрос: почему?
Если растения, привезённые из одного питомника, приживаются по-разному, то вероятно
на их жизнедеятельность влияет качество и состав почвы.
На основе этой гипотезы я поставила цель - исследовать почву по трём показателям:
кислотность, содержание сульфатов и содержание хлоридов в почве.
Прежде чем приступить к исследованиям, я познакомилась со специальной
литературой.
Химические свойства почвы зависят от содержания в ней минеральных веществ,
которые находятся в виде растворенных гидратированных ионов.
Почвенные загрязнения антропогенного характера можно разделить по источнику их
поступления в почву:
с атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в
результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с
осадками попадают в почву. Это в основном газы – оксиды серы, азота и др. Большинство
из них не просто растворяются, а образуют кислоты.
осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой
погоде обычно оседают в виде пыли и аэрозолей. Котельные и автомобили значительно
пополняют почвенные загрязнения.
с растительным опадом. Вредные соединения в любом агрегатном состоянии
поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья
опадают, все эти соединения поступают опять в почву.
мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят
различные загрязнения смешанного характера, включающие как твердые, так и жидкие
вещества, засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.
тяжелыми металлами (кадмием, медью, хромом, никелем, кобальтом, ртутью,
мышьяком, марганцем). Данный вид загрязнений представляет значительную опасность
для человека и других живых организмов, т.к. тяжелые металлы нередко обладают
высокой токсичностью и способностью к накоплению в организме. Наиболее
распространенное автомобильное топливо – бензин – включает в себя очень ядовитое
соединение – тетраэтилсвинец, содержащий тяжелый металл – свинец, который попадает
в почву и накапливается в листьях [1].
Одной из важных характеристик химического состава почв является реакция ее
среды, т.е. кислотность почвы. В среднем рН почв близок к нейтральному значению.
Такие почвы наиболее богаты обитателями. Известковые почва имеют рН = 7-7,5, т.е. они
слабощелочные; торфяные почвы имеют рН = 4-6, т.е. они слабокислые. Соответственно,
основные и кислые почвы имеют специфический, приспособленный к тем или другим
состав почвенных организмов. При значении рН меньше 3 (сильнокислые почвы) и
больше 9 (сильнощелочные) из-за высоких концентраций ионов водорода или гидроксидионов повреждаются клетки живых организмов.
Кроме того, рН почвы сказывается и на степени доступности биогенных элементов.
При рН меньше 4 почва содержит так много ионов алюминия Al3+, что она становится
высокотоксичной для большинства растений. При еще более низких значениях рН в
токсичных концентрациях могут содержаться ионы железа Fe3+, марганца Mn2+, а также
фосфат-ионы (РО43-) оказываются связанными в малорастворимые соединения (фосфаты
и гидрофосфаты) – тогда растения страдают от их недостатка.
Преимущественное накопление микроэлементов происходит в верхней части
корнеобитаемого слоя почв.
Избыток растворенных в почве солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создает
повышенную концентрацию соответствующих
ионов в почвенном растворе, а это
снижает ее плодородие. Такими солями являются, например, хлориды натрия, магния,
кальция, карбонат и сульфат натрия [2].
2. Методы и методика исследования
2.1 Район исследования.
Для исследования были выбраны три площадки:
1. около автомагистрали;
2. территория школьного двора;
3. сквер перед школой.
Пробы почв были взяты 10 сентября 2009 года
При проведении исследований были использованы такие методы как:
- методы эмпирического исследования (эксперимент, измерение, наблюдение, сравнение);
- метод химического анализа;
- органолептический (определение прозрачности, цветности) (Приложение 1) .
2.2. Определение рН почвы
В соей работе я использовала методику предложенную в электронном учебном
издании «Экология» /1 С: Школа. Экология, 10-11 кл./
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных
организмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и
биохимических процессов.
В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в сфагновых
торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не выходит за пределы 4-8.
Зависимость кислотности почв от значения
рН
Степень кислотности
меньше 4,5
сильнокислые
4,5-5,0
среднекислые
5,1-5,5
слабокислые
5,6-6,0
ближе к нейтральным
6,1-7,0
нейтральные
больше 7,1
щелочные
Оборудование и реактивы:
Образец почвы; весы с разновесами; большая стеклянная колба с пробкой; воронка;
фильтр; универсальная индикаторная бумага; шкала значений рН.
Ход работы:
1. Поместить в колбу примерно 10 г почвы.
2. Добавить в колбу 25 мл дистиллированной воды.
3. Закрыть колбу пробкой, энергично встряхнуть и дать отстояться содержимому в
течение нескольких часов.
4. Отфильтровать содержимое колбы и определить рН почвенной вытяжки с
помощью универсальной индикаторной бумаги.
2.3. Определение наличия сульфатов в почве
Определение химического состава почвы чаще всего начинается с анализа водной
почвенной вытяжки, т.к. хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь
поглощаются растениями.
Материалы и реактивы:
Образцы почвы;
концентрированный раствор соляной кислоты
HCl; 20%-ный
раствор хлорида бария ВаСl2; дистиллированная вода; мерный цилиндр; пробирки;
воронка; фильтровальная бумага.
Ход работы:
Подготовка водной вытяжки почвы:
1. Взять 25 г почвы, поместите в колбу, добавьте 50 мл дистиллированной воды.
2. Взболтать содержимое колбы, дайте отстояться в течение 5-10 мин.
3. Еще раз взболтать и после отстаивания профильтровать.
К 5 мл почвенной вытяжки прилить несколько капель
концентрированной соляной
кислоты и 3 мл 20%-ного раствора хлорида бария.
Если почва содержит сульфат-ион, то появляется белый тонкодисперсный, или,
как говорят, молочный осадок сульфата бария. О концентрации его в почвенной вытяжке
можно судить по степени прозрачности полученной смеси (густой осадок, мутный или
почти прозрачный раствор).
Уравнение качественной реакции на сульфат- ион:
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCI
2.4 Определение наличия хлоридов в почве
Материалы и реактивы:
Пробы почвы; весы с разновесами; 10% раствор азотной кислоты HNO3; 1,5%
раствор нитрата серебра AgNO3; дистиллированная вода; мерный цилиндр; пробирки;
воронка; фильтровальная бумага.
Ход работы:
1. Подготовить водную вытяжку почвы (см. выше).
2. Отлейте в пробирку 5 мл почвенной вытяжки, добавьте несколько капель 10%-ной
азотной кислоты и по каплям 1,5% раствор нитрата серебра.
3. Если хлориды присутствуют, то образуется хлопьевидный, белый осадок хлорида
серебра, который на свету темнеет и не растворяется в азотной кислоте. Уравнение
протекающей реакции выглядит так:
AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3
4. Если признаком реакции при анализе образца будет хорошо различимый белый
творожистый или хлопьевидный осадок, то данный образец содержит десятые доли
процента хлорид ионов.
Если раствор только мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые
и тысячные доли процента хлорид ионов.
Результаты и выводы
Анализ полученных данных показал:
1. Кислотность почвы.
рН почвенной вытяжки в пробе № 1 – 5,0 (среднекислая почва) ;
№ 2 – 6,0 (ближе к нейтральным);
№ 3 – 5,5 (слабокислая почва).
2. Содержание сульфатов в почве:
Проба №1 – густой осадок сульфата бария;
№2 – почти прозрачный раствор;
№3 – мутный раствор (Приложение № 2)
3. Содержание хлоридов в почве:
Проба №1 – помутнение раствора;
№2 – помутнение раствора;
№3 – помутнение раствора; (Приложение № 2)
Все полученные данные сведены в таблицу (Приложение №3).
Выводы:
1. Самая высокая кислотность в пробе №1(около автомагистрали),
наименьшая
кислотность почвы наблюдается на территории школьного двора (проба № 2);
2. Наибольшая концентрация сульфатов в пробе №1(около автомагистрали),
наименьшая в пробе № 2 (на территории школьного двора);
3. Во всех трёх пробах содержатся сотые доли процента хлорид – ионов, т. К.
исследуемый раствор потерял прозрачность – помутнел.
На
основе
проведённых
исследований
можно
рекультивации почвы на пришкольной территории,
говорить
т.
о
необходимости
К. полученные данные
подтверждают выдвинутую гипотезу.
Для снижения кислотности почвы можно использовать такие методы как
известкование – внесение известковых удобрений и гипсование – внесение гипса. Известь
следует вносить до посадки, сплошь по всей площади или только в посадочные ямы.
Гипсование лучше сочетать с глубокой обработкой почвы и внесением удобрений.
Для повышения качества почвы следует произвести осенью и весной перекопку
почвы с добавлением торфа, навоза [3].
Считаю, что подобные исследования стоит провести и на других участках
микрорайона нашей школы, в первую очередь там, где мы планируем продолжить работу
по озеленению улиц нашего города.
Список литературы:
1. Основы экологии
2. Колесников Е. В., Пупонин А. И. Основы сельскохозяйственных знаний.- М.:
Просвещение, 1986. – 256 с.
3.
Онегов А. С. Школа юннатов.- М.: Детская литература, 1982. – 318 с.
Сводная таблица результатов исследования почвы
№ пробы
Содержание
(район исследования) Величина рН
сульфат-ионов
№1
около 5,0
автомагистрали;
(среднекислая
почва)
№2 - территория 6,0
школьного двора;
(ближе
нейтральным);
№3 - сквер
школой.
перед 5,5
(слабокислая
почва).
№4 - загородный
4,5-5,0
парк - контрольная (среднекислые)
проба
(территория
ООПТ).
Содержание
хлоридов
густой
осадок помутнение
сульфата бария;
раствора;
к
почти прозрачный
раствор;
помутнение
раствора;
мутный раствор
помутнение
раствора;
почти прозрачный
раствор;
Едва
заметное
помутнение
Приложение 1
Проведение исследований
Для исследования необходимо 25 г почвы
Проведение химического анализа проб почвы
Приложение 2
Пробы почвы: 1 - около автомагистрали; 2 - территория школьного двора;
3 - сквер перед школой.
Содержание сульфатов в почве
№1
№3
№2
Содержание хлоридов в почве
№1
№2
№3
Приложение 3
Сводная таблица результатов исследования
№ пробы
(район исследования)
№1 - около
автомагистрали;
Величина рН
5,0
(среднекислая
Содержание
Содержание
сульфат-ионов
хлоридов
густой осадок
помутнение
сульфата бария;
раствора;
почти прозрачный
помутнение
раствор;
раствора;
мутный раствор
помутнение
почва)
№2 - территория
школьного двора;
6,0
(ближе к
нейтральным);
№3 - сквер перед
школой.
5,5
(слабокислая
почва).
раствора;
Городской конкурс исследовательских работ
по охране окружающей среды
Исследование проб почвы пришкольной территории
Работу выполнила:
Рубан Валерия,
ученица 10 Б класса МОУ СОШ №1
имени Героя Советского Союза
Ивана Сивко г. Североморска
Руководитель:
Свистунова Вера Сергеевна,
учитель биологии МОУ СОШ №1
г. Североморск 2010 г.
Исследование проб почвы пришкольной территории
Аннотация
Наша школа является старейшей школой в городе Североморске. За 63 года много
выпускников покинули её стены, но за это время сложилось много хороших традиций.
Одной из них является работа по озеленению пришкольной территории и улиц нашего
микрорайона. Ежегодно выпускники11 классов, прощаясь со школой,
высаживают
саженцы деревьев и кустарников. Однако мы должны признать, что не все высаженные
нами растения прижились. На одних участках растения хорошо укоренились, и у них
наблюдается вегетативный рост, другие выглядят подавленными, а третьи
погибли
Возникает вопрос: почему?
Если растения, привезённые из одного питомника, приживаются по-разному, то вероятно
на их жизнедеятельность влияет качество и состав почвы.
На основе этой гипотезы я поставила цель - исследовать почву по трём показателям:
кислотность, содержание сульфатов и содержание хлоридов в почве.
Для исследования были выбраны три площадки:
4. около автомагистрали;
5. территория школьного двора;
6. сквер перед школой.
Пробы почв были взяты 10 сентября 2009 года.
При проведении исследований были использованы такие методы как:
- методы эмпирического исследования (эксперимент, наблюдение, сравнение);
- метод химического анализа;
- органолептический (определение прозрачности, цветности).
В соей работе я использовала методику предложенную в электронном учебном
издании «Экология» /1 С: Школа. Экология, 10-11 кл./
На основе проведённых исследований можно говорить о необходимости рекультивации
почвы на пришкольной территории, т.к. на участках около автомагистрали и автостоянки
почвы закислены, концентрация сульфатов и содержание хлоридов повышены.
Расчетная оценка количества свинца, поступающего в почву придорожных зон от
автотранспорта
Соединения свинца, содержащиеся в отработанных газах автомобилей, относятся к
1-ому классу опасности!
Загрязнение окружающей среды в результате работы автотранспорта особенно
ощутимо в крупных городах. Преимущественное накопление свинца происходит в
верхней части корнеобитаемого слоя почв.
Для крупных автомагистралей с большим количеством полос движения, при
отсутствии "пробок", загрязнение почв металлами проявляется слабее, чем для узких
магистралей. Это объясняется тем, что на широких магистралях машины движутся с
большей скоростью, расходуя бензина меньше и, тем самым, уменьшая выбросы в
атмосферу.
Цель работы:
Ознакомление с методом
экспрессного оценочного анализа количества свинца,
попадающего в окружающую среду с выхлопами автомобилей.
Оборудование:
Микрокалькулятор, пишущие принадлежности.
Ход работы:
1. Выберите участок автотрассы длиной 1 км, имеющий хороший обзор.
2. Определите количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в
течение 15 минут, исключив при подсчете автомобили и автобусы, работающие на
дизельном топливе.
3. Заполните таблицу и произведите расчеты.
Пример такого расчета:
Тип автотранспорта
Всего за
Всего за 1 час
Общий путь
15 мин, шт.
N, шт.
За 1 час, L,км
Легковые автомобили
715
2860
2860
Грузовые автомобили
32
128
128
Автобусы
5
20
20
Рассчитайте общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого
типа за 1 час (L, км) по формуле:
L = N*S, где
N – число автомобилей каждого типа за 1 час
S – длина выбранного участка наблюдения, равная 1 км
Полученные данные занесите в таблицу
2. Рассчитайте количество топлива (Q,л) разного вида, сжигаемого при движении по
исследуемому участку, двигателями автомашин по формуле:
Q = L Y, где
Y – удельный расход топлива, л на 1 км
Результаты занесите в таблицу Расход топлива
Расход топлива
Тип автомобиля
Общий путь
За 1 час, L,км
Удельный расход
топливаY (л на 1 км)
Количество сжигаемого топлива
Q, л
Легковые
автомобили
2860
0,12
343,2
Грузовые
автомобили
128
0,31
39,68
Автобусы
20
0,42
8,4
Всего
391,28
4. Рассчитайте количество свинца, содержащееся в топливе, если 1 л
этилированного бензина содержит в среднем 0, 25 г тетраэтилата свинца. Для расчета
используйте данные по расходу топлива на исследуемом участке автотрассы:
m (Pb)= Q(л) с(Pb)
m(Pb)= 391.28 л 0.25г/л=97,82г
Около 70% свинца, добавленного к бензину, попадает в окружающую среду с
отработанными газами, из них 30% оседает на земле сразу за срезом выхлопной трубы, а
40% в качестве аэрозоля перемещается в соответствии с розой ветров и осаждается на
удалении от места выброса. Рассчитайте эти количества свинца.
m(Pb)о.с.=m(Pb) 0.7=97.82 0.7=68.47 г
m(Pb)почв.= m(Pb) 0,3=97,82 0,3=29,346 г
m(Pb)аэроз= m(Pb) 0,4=97,82 0,4=39,128 г
m(Pb)- масса свинца, содержащаяся в топливе в виде тетраэтилсвинца (Pb(C2H5)4
m(Pb)о.с.- масса свинца, поступившая в окружающую среду при выхлопе
m(Pb)почв - масса свинца, поступившая в почву непосредственно за срезом
выхлопной трубы
m(Pb)аэроз - масса свинца, перемещаемая ветровыми потоками.
Таким образом, на выделенном участке магистрали длиною 1 км , за 1 час с
выхлопными газами выбрасывается 68, 47 г свинца.
5. Негативное влияние автотранспорта на окружающую среду можно оценить по
состоянию растительного покрова.
В крупных городах, как известно, наиболее неприхотливым придорожным
растением является одуванчик. В большинстве случаев тяжелые металлы угнетают рост
растений, приводя к возникновению уродливых форм, снижая высоту растений.
Охарактеризуйте растительный покров на примере одуванчика на расстоянии 0,5;
1; 5; 10; 30; 50; 100 м от дороги. К исследуемым показателям относятся:
1) масса листьев
2) длина листьев
3) доля уродливых форм (изрезанность листьев)
Почвенные загрязнения антропогенного характера можно разделить по источнику их
поступления в почву:
с атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в
результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с
осадками попадают в почву. Это в основном газы – оксиды серы, азота и др. Большинство
из них не просто растворяются, а образуют кислоты.
осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой
погоде обычно оседают в виде пыли и аэрозолей. Котельные и автомобили значительно
пополняют почвенные загрязнения.
с растительным опадом. Вредные соединения в любом агрегатном состоянии
поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья
опадают, все эти соединения поступают опять в почву.
мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят
различные загрязнения смешанного характера, включающие как твердые, так и жидкие
вещества, засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.
тяжелыми металлами (кадмием, медью, хромом, никелем, кобальтом, ртутью,
мышьяком, марганцем). Данный вид загрязнений представляет значительную опасность
для человека и других живых организмов, т.к. тяжелые металлы нередко обладают
высокой
токсичностью
и
способностью
к
кумуляции
в
организме.
Наиболее
распространенное автомобильное топливо – бензин – включает в себя очень ядовитое
соединение – тетраэтилсвинец, содержащий тяжелый металл – свинец, который попадает
в почву и накапливается в листьях.
ЗАЯВКА
участника городского конкурса исследовательских работ
по охране окружающей среды
г. Североморск, 2010
1. Название работы: «Исследование проб почвы пришкольной территории»
2. Номинация: экологические исследования
3. ФИО автора: Рубан Валерия Олеговна
4. Дата рождения: 30.09.1993 г.
5. Паспортные данные: 4707 133909, выдан 30.10.2007
межрайонным отделом УФМС России по Мурманской обл. в г. Североморске
6. Место учёбы, класс: МОУСОШ №1, 10 Б
7. ФИО учителя: Свистунова Вера Сергеевна
Директор МОУСОШ №1
____________________
Т. Л. Соколова