Отделобразования Рогачёвского райисполкома
ГУО «Запольский УПКРогачёвского района»
Влияние выхлопных газовавтомобилей на рост и развитие растений
Исследовательская работа
ученика 9 класса
ГУО «Запольский УПКРогачёвского района»
Клачкова СергеяВитальевича
Руководитель:
учитель химии и биологии
Борисова Татьяна Ивановна
2010 г
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Методика эксперимента
2.1.1 Оборудование, реактивы, материалы
2.1.2 Последовательность эксперимента
2.1.2.1 Взятие проб почвы
2.1.2.2 Сбор растений пырея ползучего
2.1.2.3 Качественные реакции на ионы свинца ихлора
2.1.2.4 Исследование почвы
2.1.2.5 Исследование пырея ползучего
2.1.2.6 Исследование влияния почвенного фильтратана прорастание семян фасоли
2.1.2.7 Исследование влияния образцов почвы,взятых на разном расстоянии от автомобильной дороги, на рост и развитие фасоли
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Проблема загрязнения окружающей среды очень актуальна в нашевремя. Природная среда подвергается антропогенному воздействию, в результатечего загрязняются воздух, почва, вода. Это приводит к ухудшению здоровьячеловека.
Одним изосновных источников загрязнения окружающей среды является автотранспорт, таккак в состав выхлопных газов входят угарный газ, оксиды азота и серы, углеводороды,соединения тяжелых металлов — вещества, чрезвычайно токсичные для живыхорганизмов. Эти вещества вовлекаются в круговорот веществ, попадают в организмырастений, животных и человека.
В результатевыбросов автомобильных двигателей атмосфера обогащается рассеянным свинцом,оседающим на поверхность почвы в придорожной зоне. Наличие свинца в выхлопныхгазах объясняется тем, что тетраэтилсвинец добавляется в бензин в качествеантидетонатора. В
1л. бензинаможет содержаться около 1г. тетраэтилсвинца, который разрушается ивыбрасывается в атмосферу в виде соединений свинца. В выбросах дизельноготранспорта свинец отсутствует. [1] Загрязнение биосферы свинцом иллюстрируеттакой факт: содержание свинца в костях древних людей составляло всего 2мг, в товремя как у современного человека-100-200 мг.[2] Растения и грибы, растущие впридорожной зоне, накапливают свинец в своих органах, усваивая егопреимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей дляживотных, в результате чего свинец накапливается в организме животных, вызываяпатологические изменения. Многие люди собирают грибы и ягоды вдоль дорог.Употребляя в пищу загрязнённые свинцом грибы и ягоды, люди подвергают своёздоровье опасности. Поэтому мы решили провести исследование загрязнённостипочвы и растений ионами свинца и хлора в нашей местности, выяснить их влияниена рост и развитие растений. На основе полученных результатов разработатьрекомендации для местного населения о сборе ягод и грибов вдоль дорог.
В нашудеревню Заполье из города Рогачёва ведут две автомобильные дороги. Одна из нихиспользуется чаще, так как она короче. Эта дорога проходит через участок леса.По ней ежедневно проезжает достаточно много автотранспорта, так как из Запольядорога ведет к другим населенным пунктам района.
Приступая кисследованию, мы выдвинули гипотезу: выхлопные газы, содержащие вредныевещества, влияют на рост и развитие растений. Так как основное количествовеществ, содержащихся в выхлопных газах, оседает вблизи дорог, то по мереудаления от них степень воздействия выхлопных газов автомобилей на растенияуменьшается.
Цельработы:определить влияние выхлопных газов автомобилей на рост и развитие растений.
Задачи:
1. Изучитьи проанализировать литературу о влиянии выхлопных газов на окружающую среду.
2. Определитьналичие ионов свинца и хлора в почве и соке пырея ползучего, собранных возлеавтомобильной дороги и на расстоянии 10,20,50 и 100 метров от нее (участоклеса).
3. Установитьстепень влияния ионов свинца и хлора на прорастание семян фасоли и развитиепроростков.
Объект исследования: почва и растения,взятые возле автомобильной дороги и в лесу.
Предмет исследования: влияние ионов свинца ихлора на жизнедеятельность растений.
Теоретическаязначимость работы определяется тем, что полученные в результате исследования данные расширяютзнания о влиянии автотранспорта на окружающую среду.
Практическаязначимость исследования заключается в том, что полученные материалы можноиспользовать для оценки экологического состояния окружающей среды своей местностии разработки рекомендаций для жителей д. Заполье о выборе мест сбора грибов, ягод,лекарственных растений.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Изучив ипроанализировав литературу, мы выяснили, что сегодня на все живые существа биосферынегативно действует огромное количество химических веществ, производимых ииспользуемых человеком. Большинство из них не перерабатывается природой, таккак для синтетических веществ не существует редуцентов. Они накапливаются, отравляяокружающую 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 представляюттяжелые металлы (свинец, медь, ртуть, кобальт и другие), которые в большомколичестве накапливаются в почве, воде, продуктах питания. Тяжелые металлы используютсячеловеком давно. Об опасных свойствах некоторых из них было известно ещё вначале второго тысячелетия. Сведения о свинцовых отравлениях известны ещё с техвремен, когда из свинца изготавливали водопроводные трубы. Такой водопроводдействовал в Древнем Риме (в это время продолжительность жизни римскихпатрициев не превышала 25 лет). Сегодня, вероятно, нигде в мире нет свинцовыхводопроводов, но число отравлений свинцом возрастает. Свинец выбрасывается ватмосферу в составе выхлопных газов автомобилей. Значительная часть егонакапливается в почве, особенно вблизи автомобильных дорог. В придорожной полосена расстоянии до 100 метров от шоссе содержание свинца может достигать 100-150мкг на кг почвы, в то время как его нормальное содержание в литосфересоставляет не более 10 мкг на кг.[2]
При попаданиив организм повышенных концентраций свинца в зависимости от дозы могутразвиваться острые и хронические отравления. При остром отравлении можетнаступить смертельный исход. Хроническое отравление развивается при постоянномупотреблении свинца в малых дозах. Он имеет свойство накапливаться в тканяхорганизма. Свинец откладывается практически во всех тканях и органах (особенномного в волосах, ногтях, слизистой оболочке десен). Основной механизм действиясвинца на организм заключается в том, что он блокирует ферменты, участвующие всинтезе гемоглобина, в результате чего красные кровяные тельца не могутпереносить кислород, развивается анемия и хроническая недостаточность кислорода.У детей избыток свинца приводит к развитию рахита, замедлению умственного ифизического развития, снижению остроты слуха.[3]
Содержаниехлора в организме растений составляет примерно 0,1% (по массе). Это один изосновных элементов водно — солевого обмена всех живых организмов. Ионы хлора участвуютв энергетическом обмене, положительно влияют на поглощение корнями кислорода. Урастений хлор принимает участие в окислительных реакциях и фотосинтезе.
При избыткехлора может наблюдаться утолщение стебля, скручивание и отмирание листьев.
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Анализлитературы по проблеме показал, что выхлопные газы автомобилей загрязняютокружающую среду и в городах, и в сельской местности. От выхлопных газовстрадают все живые организмы: растения, животные, человек.
Экспериментальныеисследования проводились в сентябре и октябре 2010 года. 2.1 Методикаэксперимента 2.1.1 Оборудование,реактивы, материалы
1) коническиеколбы;
2) химическиестаканы;
3) фарфоровыеступки с пестиками;
4) воронки;
5) пробирки;
6) лоткидля семян фасоли;
7) бумажныефильтры;
8) дистиллированнаявода;
9) этиловыйспирт;
10) раствориодида калия;
11) растворнитрата серебра;
12) универсальнаяиндикаторная бумага;
13) пробыпочвы;
14) растенияпырея ползучего;
15) семенафасоли.
2.1.2 Последовательностьэксперимента2.1.2.1 Взятие проб почвы
Пробы почвывзяты 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. отдороги(проба№5).2.1.2.2 Сбор растений пырея ползучего
Дляэксперимента выбран пырей ползучий, так как этот вид произрастает на всехучастках, где были взяты пробы почвы. На этих же участках были собраны растенияпырея ползучего. (Приложения А, Б, В, Г, Д) 2.1.2.3 Качественныереакции на ионы свинца и ионы хлора [4]
Ионы свинца Pb2+ можно обнаружить спомощью раствора иодида калия. Ион J- образует с ионом Pb2+ желтый осадок:
Pb2+ + 2J- = Pb J2↓
Ионы хлора Cl- можно обнаружить спомощью раствора нитрата серебра. Ион Ag+ образует с ионом Cl- белый творожистый осадок:
Ag+ + Cl- = AgCl↓
2.1.2.4 Исследование почвы
Образцы почвыодинаковой массы из каждой пробы поместили в конические колбы, залили одинаковымколичеством дистиллированной воды и поставили на 3 дня. Затем все пробыпрофильтровали, полученный фильтрат проверили на наличие ионов свинца и хлора,определили кислотность.
Результатыэксперимента занесли в таблицу 1:
Таблица1
Результаты исследованияпочвы
РЕАК
ТИВ ОПРЕДЕЛЯЕМЫЙ ИОН ПРОБА№1 ПРОБА№2 ПРОБА№3 ПРОБА№4 ПРОБА№5 Раствор KJ Pb2+ осадок желтого цвета осадок желтого цвета осадок желтого цвета осадка нет осадка нет
Раствор
AgNO3 Cl- белый творожистый осадок белый творожистый осадок белый творожистый осадок слабое помутнение
слабое помутне
ние
Универ
сальная индикатор
ная бумага pH среды среда слабокис-лая среда слабокис-лая среда нейтраль-ная среда нейтраль-ная среда нейтраль-ная 2.1.2.5 Исследование пырея ползучего
Из всехобразцов пырея ползучего получили сок, добавили в него этиловый спирт идистиллированную воду и поставили на 3 дня. Через 3 дня профильтровали,фильтрат проверили на наличие ионов свинца и хлора. Результаты экспериментазанесли в таблицу 2.
Таблица2
Результаты исследованияпырея ползучего
РЕАК
ТИВ
ОПРЕДЕ
ЛЯЕМЫЙ ИОН ПРОБА№1 ПРОБА№2 ПРОБА№3 ПРОБА№4
ПРОБА
№5 Раствор KJ Pb2+ осадок желтого цвета осадок желтого цвета осадок желтого цвета осадка нет осадка нет
Раствор
AgNO3 Cl- белый осадок белый осадок белый осадок слабое помутнение слабое помутнение
2.1.2.6 Исследование влияния почвенного фильтрата на прорастаниесемян фасоли
Дляисследования были взяты семена фасоли, так как они крупные и быстро прорастают.Отобраны семена фасоли одинакового размера, без повреждений. По 10 семян фасолибыли помещены в фарфоровые чашки. В каждой чашке семена были обработаныпочвенным фильтратом одного из образцов почвы. За прорастанием семян велисьнаблюдения.
Результатынаблюдений занесены в таблицу 3
Таблица3
Прорастание семян фасоли
ДЕНЬ НАБ
ЛЮДЕНИЙ
ОПЫТ
№1
ОПЫТ
№2
ОПЫТ
№3
ОПЫТ
№4
ОПЫТ
№5 1-й семена набухли семена набухли семена набухли семена набухли семена набухли 2-й проросло 6 семян
проросло
2 семени проросло 2 семени проросло 4 семени проросло 6 семени 3-й проросло 8 семян
проросло
8 семян проросло 5 семян проросло 7 семян проросло 8 семян 4-й проросло 8 семян
проросло
8 семян проросло 7 семян проросло 8 семян проросло 9 семян 5-й проросших семян 8 проросших семян 8
пророс
ших семян 7 проросших семян 8 проросших семян 9 6-й проросших семян 8 проросших семян 8 проросших семян 7 проросших семян 8 проросших семян 9 2.1.2.7 Исследование влияния образцов почвы, взятых на разномрасстоянии от автомобильной дороги, на рост и развитие фасоли
В каждомопытном образце были отобраны по 4 наиболее хорошо проросших семени фасоли.
Проросшиесемена фасоли были посажены в почву соответствующего образца. За ростом иразвитием растений велось наблюдение в течение 10 дней. Результаты наблюденийзанесены в таблицу 4.
Таблица4
Рост и развитиепроростков фасоли
ДЕНЬ НАБЛЮ
ДЕНИЙ
ПРОБА
№1
ПРОБА
№2
ПРОБА
№3
ПРОБА
№4
ПРОБА
№5 1-й всходов нет всходов нет всходов нет всходов нет всходов нет 2-й всходов нет всходов нет всходов нет всходов нет всходов нет 3-й взошло 2 семени взошло 2 семени всходов нет взошло 2 семени взошло 3 семени 4-й взошло 3 семени взошло 4 семени взошло 3 семени взошло 4 семени взошло 4 семени 5-й выход почечки из семядолей выход почечки из семядолей выход почечки из семядолей выход почечки из семядолей выход почечки из семядолей 6-й рост стебля в высоту у одного проростка идет быстрее у двух проростков стебли растут быстрее, чем у двух других два проростка развиваются хорошо, один — очень слабо все проростки развиваются хорошо
все проростки развивают
ся хорошо 7-й один проросток продолжает расти, у двух других начали желтеть листья два проростка развиваются хорошо, два другие отстают в развитии два проростка развиваются хорошо, один- очень слабо два проростка продолжают развиваться хорошо, развитие двух других немного замедлилось три проростка развиваются хорошо, четвёртый отстаёт в росте 8-й рост первого проростка прекратился, два других продолжают желтеть два слабых проростка начали желтеть у одного из развитых проростков листья немного деформированы два проростка продолжают отставать в росте один проросток продолжает отставать в росте 9-й у первого проростка усыхают листья, отпал один семядольный лист слабые проростки перестали расти, начали усыхать слабый проросток начинает усыхать все проростки развиты хорошо, но два из них ниже три проростка развитые, один отстает в развитии 10-й процесс усыхания проростков продолжается два проростка развиты хорошо, два другие продолжают усыхать два проростка развиты, один усыхает у всех проростков развитие хорошее три проростка развиты очень хорошо, один проросток развит слабее
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Наличие ионовсвинца определяли с помощью иодида калия. Выпадение желтого осадка в пробах№1,2,3 свидетельствует о том, что почва, взятая возле автомобильной дороги, атакже в 10 и20 метрах от нее, содержит ионы свинца. В пробах №4,5, взятых нарасстоянии 50 и100 метров от автомобильной дороги, ионы свинца не обнаружены.
Ионы хлораприсутствуют в пробах №1,2,3,4,5, так как при исследовании проб с помощьюнитрата серебра выпал осадок белого цвета. Однако, интенсивность выпаденияосадка в пробах №4 и 5 очень слабая. Следовательно, в этих пробах ионы хлораприсутствуют в незначительных количествах.
Исследованиесока пырея ползучего показало, что сок растений, произрастающихвозле дороги,содержит ионы свинца. В соке растений, собранных на расстоянии 50 и 100 метровот дороги, ионы свинца не обнаружены. Ионы хлора присутствуют в небольшомколичестве во всех пробах сока пырея ползучего.
Семена прорасталинеравномерно. На второй день корешки появились у 6 семян в пробах №1 и №5, впробе №4 — у 4 семян, а в пробах №1 и №2 — только у 2 семян. В последующие дни количествопроросших семян в пробах №1,2и 4 стало по 8, в пробе №3 — 7, в пробе №5 — 9семян. Наиболее развитые зародышевые корешки были у семян в пробах №4 и №5, атакже у 6 семян в пробе №1.
Проросткифасоли 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 двапроростка, а в пробе №5- один. В пробах №2 и 3 по два проростка развивалисьхорошо, хотя и были несколько ниже проростков из проб №4 и 5. А вот остальныепроростки стали отставать в росте, желтеть и постепенно усыхать. В пробе №1проростки сразу развивались медленно, а потом и вовсе стали усыхать. Данныерезультаты говорят о том, что ионы свинца и избыток ионов хлора отрицательновлияют на рост и развитие растений
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Вредныевещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, накапливаются в окружающейсреде.
2. Врезультате проведенных исследований была подтверждена выдвинутая в началеработы гипотеза. Наибольшее количество ионов свинца и хлора содержится в почвеи соке растений, находящихся в непосредственной близости от автомобильнойдороги. По мере удаления от дороги содержание ионов свинца и хлора в окружающейсреде уменьшается.
3. Источникомионов хлора могут быть противогололедные реагенты. Ионы хлора повышаютзасоление почв, что сказывается на росте и развитии растений. Но небольшоеколичество ионов хлора необходимо всем живым организмам, поэтому ионы хлорабыли обнаружены во всех пробах растительного сока.
4.Содержаниеионов свинца в соке пырея ползучего говорит о том, что растения поглощают изпочвы и накапливают в себе эти ионы.
5. Ионы свинцаи избыток ионов хлора влияют на рост и развитие растений. Растения растутмедленнее, хуже развиваются, быстрее погибают.
6.Необходимоинформировать население о влиянии выхлопных газов автомобилей на окружающуюсреду.
На основаниипроведенных исследований разработаны следующие рекомендации:
1.Нельзясобирать и употреблять в пищу растения и грибы, растущие вдоль автомобильныхдорог, так как они накапливают вредные вещества из выхлопных газов автомобилей,а эти вещества при попадании в организм человека способствуют ухудшению егоздоровья.
2. Нельзясобирать и применять для лечения лекарственные растения, произрастающие вблизиавтомобильных дорог, так как накопившиеся в них вредные вещества из выхлопныхгазов автомобилей делают их опасными для здоровья.
3. Необходимовысаживать вдоль автомобильных дорог растения, устойчивые к загрязнению окружающейсреды для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей вокружающую среду. Для этих целей подходят яблоня, липа мелколистная, кленплатанолистный, берёза повислая, тополь черный.[5]
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда иее 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.Влияние тяжелых металлов на организм человека /Л.А.Яковлева, Н.Бунт // Хiмiя: праблемы выкладання.-2006.-№9.-С.56-64.
4.Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С.Аналитическая химия. М.:»Просвещение»,1975.
5. Литвинова Т.Н., Смыкова К., Морозова И.Определение сравнительной устойчивости древесных растений к выхлопным газамавтомобилей/ Т… Н.Литвинова, К.Смыкова, И.Морозова// Экалогiя.-2009.-№12.-С.20-23.