V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей

1
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей
«Творчество юных - шаг в будущее»
Исследовательская работа
«Содержание тяжелых металлов в почвах
д. Варвара»
Выполнила:
Шакирова Лиана Мунировна
Ученица 10 класса
МОУ «Варваринская СОШ»
Ярковского района
Руководитель:
Мадиева Айгуль Шамильевна
учитель биологии и химии
высшей категории
МОУ «Варваринская СОШ»
2011год
2
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Содержание
Аннотация ………………………………………………………………………………….3
Научная статья
1.Почва и ее загрязнение…………………………………………………………………..4
2.Методика выполнения исследования…………………………………………………..4
3.Значение тяжелых металлов для живых организмов…………………………………8
4.Источники загрязнения почв тяжелыми металлами………………………………….9
5 Снижение воздействия тяжелых металлов…………………………………………….10
Заключение………………………………………………………………………………...11
Список использованной литературы……………………………………………………..12
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
3
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Аннотация
Цель:
Определить содержание тяжелых металлов (железа, меди, свинца) в различных пробах
почвы.
Задачи:
1.Провести отбор проб почвы и получить почвенный раствор.
2. Освоить методику определения тяжелых металлов в почве.
3. Определить содержание тяжелых металлов с помощью качественного анализа.
4.Изучить и проанализировать литературу о влиянии на живые организмы тяжелых
металлов.
5.По итогам работы сделать выводы.
Методы:
1) Работа с литературой.
2) Сбор материалов.
3) Химический эксперимент.
4) Использование фотографий и рисунков.
5) Научно – исследовательская работа.
Гипотеза: я считаю, что не все участки почв в деревне благополучны по содержанию
тяжелых металлов.
Для выполнения данной работы провела химические эксперименты на предмет
содержания тяжелых металлов (железа, свинца и меди) почв с разных территорий
деревни. По результатам исследований сделала вывод: что на тех участках, где есть
автомобильный транспорт содержится свинец и медь.
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
4
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Научная статья.
§1. Почва и ее загрязнение.
Почвенный покров является важнейшим природным образованием. главный
источник пищи и одежды. Мы по ней ходим и всегда будем находится в тесном контакте с
ней
Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам. Формально
определению тяжелые металлы соответствует большое число элементов. Прежде всего
представляют интерес те металлы, которые в наибольшей степени загрязняют атмосферу в
виду использования их в значительных количествах в производственной деятельности и в
результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки
зрения их биологической активности и токсических свойств.
§2. Методика выполнения исследования.
1.Отбор проб почвы и подготовка к химическому анализу.
Отобрала почвы на следующих территориях:
1.- на пришкольном участке
2 - в парковой зоне
3 – на территории гаража
4 – у дороги
Отбор почвы произвела с глубины 10 см, так как именно в верхнем слое горизонта
накапливаются тяжелые металлы. Затем почву высушила и измельчила, удалила
посторонние примеси и частицы.
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
5
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Почвенный раствор приготовила за два дня до начала исследований следующим
образом: сухую измельченную почву залила 1 молярным раствором азотной кислоты (10 г
почвы на 50 г кислоты) и оставила на сутки, затем раствор профильтровала и выпарила до
необходимого объема.
2. качественное обнаружение ионов железа Fe3+.
А) Раствор содержащий ионы железа Fe3+., образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ)
калия
K4[Fe(CN)6]3 (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:
Fe3+ +3 Fe(CN)6]4-= Fe4[Fe(CN)6]3
В) Ионы железа Fe3+ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в в
кроваво-красный цвет роданид железа (ΙΙΙ) Fe(SCN)3
В две пробирки внесла по 2 мл вытяжки. В первую налила 1 мл раствора желтой кровяной
соли, во вторую – 10% раствор роданида калия. Появившееся синее окрашивание в первой
и красное во второй свидетельствуют о наличие в почве соединений железа. Все образцы
почвы показали положительный результат на наличие ионов железа. Это и не удивительно
так как железо по распространенности в природе занимает четвертое место после
кислорода, кремния и алюминия, поэтому его содержание в почвах особенно велико.
3. Качественное обнаружение ионов свинца Pb2+.
А)При взаимодействии ионов свинца с раствором иодида калия образется желтый осадок
иодида свинца
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
6
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Pb2+ +2 KJ = PbJ
В) Растворы едких щелочей осаждают из растворов, содержащих ионы свинца, белый
осадок гидроксида свинца Pb(OH)2
В две пробы по 2 мл добавляют 3% раствор иодида калия, а во вторую щелочь гидроксид
калия. Если в первой выпал желтый осадок, а во второй – белый, то в растворе
присутствуют соединения свинца.
Свинец обнаружен в образцах почв с территории гаража и у дороги.
4. Качественное обнаружение ионов меди Cu2+
А) При добавлении аммиака к растворам солей меди выпадает зеленый осадок,
растворимый в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH3)4]2+, окрашенных в
интенсивно-синий цвет.
В) При добавление щелочи в раствор с ионами меди образуется нерастворимое основание
гидроксид меди окрашенный в синий цвет
В две пробирки налила по 2 мл фильтрата. В первую добавила раствор аммиака NH3•H2O,
а во вторую – щелочь. Появление синего окрашивания в обоих пробирка свидетельствует
о наличии ионов меди.
Медь как и свинец обнаружен в почвах №3 и №4.
Все данные по проведенным экспериментам занесла в таблицу 1.
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
7
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Таблица 1
Железо
Медь
Желтая кровяная
сольK4[Fe(CN)6]3
Роданид
калия КSCN
При
Образование
Образование
школ
темно-синего
Кроваво-
ьный
осадка
красного
участ
берлинской
роданида
ок
лазури
железа
Парк
Образование
Образование
овая
темно-синего
Кроваво-
зона
осадка
красного
берлинской
роданида
лазури
железа
Терр
Образование
Образование Зеленый осадок
итор
темно-синего
ия
осадка
красного
гараж берлинской
а
У
Кровавороданида
лазури
железа
Образование
Свинец
Раствор аммиака
NH3•H2O
Щелоч
ь КОН
Иодид
калия
KJ
Щелоч
ь KOH
-
-
-
-
-
-
-
-
Синий
Желты
Белый
осадок
й
осадок
в избытке
аммиака
осадок
растворился с
образованием
синего раствора
Образование Зеленый осадок
Синий
Желты
Белый
дорог темно-синего
Кроваво-
в избытке
осадок
й
осадок
и
осадка
красного
аммиака
берлинской
роданида
растворился с
лазури
железа
образованием
синего раствора
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
осадок
8
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
§ 3. Значение тяжелых металлов для живых организмов.
Железо по распространенности в природе занимает четвертое место после
кислорода, кремния и алюминия, поэтому его содержание в почвах особенно велико.
Зеленым растениям железо необходимо для образования хлорофилла, синтеза
углеводов (фотосинтез).
Человек получает железо в основном с продуктами питания. Суточная потребность
организма в железе медицинскими нормами определена для взрослого человека 10 мг. В
одной капсуле известного железосодержащего препарата содержится 34,5 мг
двухвалентного железа. Рекомендуемая доза - до 3-х капсул в день, что составляет 103,5
мг железа или в 10 раз больше суточной потребности человека.
Между тем устранить избыток железа, накопленного в организме гораздо труднее, чем его
недостаток. Организм имеет склонность накапливать железо, провоцируя быстро
распространяющееся заболевание -гемохроматоз. При этом организм накапливает железо
в жизненно важных органах, таких, как печень, поджелудочная железа и сердце, что
является потенциально опасным фактором. К симптомам гемохроматоза относятся
снижение веса, слабость, изменение оттенка кожи, боль в желудке, вспышки диабета.
Исследователи установили, что люди с повышенным содержанием железа в организме
более подвержены риску инфекций, некоторых видов рака и сердечных заболеваний.
Являясь окислителем, железо в виде свободного радикала может нанести ущерб тканям и
увеличить риск атеросклероза.
Медь занимает особое место в жизни растений. Она играет значительную роль в
некоторых физиологических процессах – фотосинтезе, дыхании, перераспределении
углеводов, восстановлении и фиксации азота, метаболизме протеинов и клеточных стенок.
Однако в избыточных дозах медь – сильнейший оксидант.
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
9
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Чрезмерное поглощение меди человеком приводит к болезни Вильсона, при которой
избыток элемента откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе
и миокарде. Медь относят к группе высокотоксичных металлов. Ионы меди способны
блокировать ферменты и нарушать их каталитическую функцию. Медь в организме играет
важную роль в поддержании нормального состава крови, т.к. активизирует железо печени
для образования гемоглобина.
При отравлении медью появляются симптомы: соли меди вызывают расстройство
ЦНС, печени и почек, поражение зубов и слизистой рта, вызывают гастриты, язвенную
болезнь желудка, снижение иммунобиологической реактивности, разрушают эритроциты.
При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной ткани. Избыток меди
может вызвать желтуху.
Свинец. Все растворимые соединения этого элемента ядовиты. Поступая даже в
малых порциях в организм, свинец задерживается в нём и постепенно замещает кальций,
который входит в состав костей. Это приводит к хроническим заболеваниям. Испанский
художник Ф. Гойя часто использовал в живописи свинцовые белила для получения
любимых серых тонов. И он тяжело болел. Его изнуряли припадки, галлюцинации, был
разбит параличом.
При отравлении свинцом появляются симптомы: поражения дёсен, заболевания
почек, сосудов и ЦНС, головные боли, головокружение, повышение внутричерепного
давления, блокируется синтез гемоглобина.
§ 4. Источники загрязнения почвы тяжелыми металлами
Данные таблицы 2 показывают источники загрязнения тяжелыми металлами почвы.
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
10
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Таблица 2
Железо
Медь
Свинец
Промышленные выбросы,
Промышленные выбросы,
Промышленные и бытовые
отходы, стоки предприятий
отходы, стоки предприятий
сточные
черной металлургии,
цветной металлургии,
автотранспорта(главным
выхлопные газы
выхлопные газы
образом
автотранспорта, ржавление
автотранспорта,
бензин-тетраэтилсвинец),
железных изделий.
медьсодержащие удобрения
производство
и пестициды, сжигание
фотоматериалов,
топлива
красок, аккумуляторов
воды,
выбросы
этилированный
спичек.
§5. Снижение воздействия тяжёлых металлов
Пектиновые вещества, содержащиеся в лимоне, обладают способностью выводить из
организма тяжелые металлы. Пектин обладает уникальными свойствами – способностью
образовывать комплексы с тяжелыми и радиоактивными элементами и выводить их из
организма. Свежая кожица лимона, благодаря содержащейся горечи, считается хорошим
антисептиком и очистителем кишечника и крови.
Пектиновые вещества, содержащиеся в плодах яблок и корнеплодах красной свеклы,
защищают организм от воздействия радиоактивных и тяжёлых металлов (свинца,
стронция и др.) Сок красной свёклы способствует оздоровлению крови. Такие лакомства,
как мармелад и фруктовое желе, содержат пектин, вещество, являющееся желеобразным
углеводом, способным выводить из организма свинец. Причем действие пектина сильнее
действия лигнина, кристаллической целлюлозы или активированного угля.
Противоядием от тяжёлых металлов и их солей является яичный белок.
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
11
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Вдоль дорог следует сажать только декоративные и лесные породы деревьев, а не
пищевые и кормовые, так как тяжелые металлы поглощаются растениями, и употреблять
их в пищу нельзя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Из проведенного исследования убедилась, что подвергаться воздействию тяжёлых
металлов мы можем, вдыхая вещества, загрязняющие воздух, контактируя с
загрязнёнными почвами или промышленными отходами и употребляя загрязнённые
пищевые продукты и питьевую воду. В малых количествах они могут быть необходимы
для организма, а взятые в больших дозах они являются токсичными. Познакомилась через
разнообразные источники с влиянием тяжелых металлов на живую природу. Основными
источниками загрязнения в нашей местности является автотранспорт. Поэтому места где,
оживленное транспортное движение, или стоянки автомобилей - как гаражный двор не
соответствуют по показателям содержания для сельскохозяйственной деятельности по
содержанию свинца и меди. Поэтому нужно убедить учащихся и население, что нельзя
собирать у дороги лекарственные растения, грибы, ягоды, заготавливать веники.
Желательно иметь лесополосы (ель, сосна) вдоль автомобильных дорог. Не вырубать у
дороги лес. С данной работой познакомила учащихся школы через классные часы.
Хотелось эту работу продолжить и научиться определять количественное содержание
тяжелых металлов в почве и сравнить полученные данные с ПДК. Остается надеяться,
что здравый смысл возобладает над индустриальным азартом, и удастся остановить
массовое загрязнение окружающей среды свинцом, негативно влияющим на
биохимические процессы живых организмов.
Вывод: Будьте внимательны к тому, что вас окружает, учитесь бережному и безопасному
обращению с незнакомыми веществами.
“Ваше здоровье в ваших руках – и в этом ключ к здоровью. Берегите себя и своих
близких!”
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана
12
V межрайонная научно-практическая конференция молодых исследователей «Творчество
юных - шаг в будущее»
Список использованной литературы:
1. Научно-методический журнал «Химия в школе»
2.Девяткин В.В., Ляхова Ю.М. Химия для любознательных, или О чём не узнаешь на
уроке – Ярославль: Академия развития: Академия, К?: Академия Холдинг, 2000. (Серия:
“Это мы не проходили”)
3.Савина Л.А. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия. М.:АСТ, 1996. стр. 119
(Медь), стр.169 (свинец), стр. 155 (ртуть).
4.Трифонов Д.И., Трифонов В.Д. Как были открыты химические элементы: Пособие для
учащихся. М.: Просвещение, 1980. стр.22 (медь), стр. 24 (свинец), стр.26
5. Основы экологии Н.М.
Москва 2001
6.Тяжелые металлы” Орлов Д.С. Москва “Металлургия” 1990
«Содержание тяжелых металлов в почвах д.Варвара»
ученица 10 класса МОУ «Варваринская СОШ»
Шакирова Лиана